Nou la apariția teoriei vieții

Toate teoriile uu originea vieții pot fi împărțite în două grupe: postulăm origine iruyut vieții pe Pământ, celălalt - dincolo de Pământ. Acesta din urmă a apărut tocmai pentru că nici una dintre teoriile s origine terestră a vieții nu a explicat modul în care au fost acolo primele molecule de ADN și ARN, fără de care forme de viață moderne, sunt pur și simplu de neconceput. Cele mai renumite și argumentat ipotezele și A. I. Oparina și John. Haldane susține că viața are originea în oceane, unde inainte sa format supa prebiotic bogat de diferiți compuși organici (fig. 1). Apoi, de la acești compuși prin acțiunea vulcani, fulgere, radiația solară UV și de alți factori, primele biopolimerii a început să se formeze, apoi fragmente protocell și așa mai departe. In anii '50 ai secolului trecut S. Miller a fugit experimente confirmă că un amestec de gaze simple de molecule organice complexe pot fi sintetizate în evacuarea fulger. Cu toate acestea, nici acestea, nici altă teorie a AI nu explică modul în supă prebiotic formată de primele molecule de nucleotide, monomeri adică de ARN și ADN. Accidental se întâmplă nu ar putea - nu ar fi avut toate cele cinci miliarde de ani de existență a Pământului, nucleotide sunt molecule prea complexe. ȚII teoriei de origine extraterestră a vieții, desigur, vă permite să se relaxeze temporar - bine aduse din molecule de ARN spațiu gata na mine itah teorie, și cu asta basta. Încă o dată, există reticențe - și în spațiu, primele molecule ARN și ADN, unde a făcut?

Conform scării geologice, viața pe Pământ a apărut aproape imediat după ce a apărut Pământul însuși. Oamenii de știință cred că a fost nevoie de nu mai mult de 500-700 de milioane de ani a Pământului 4.6 miliarde de ani de existență. La Institutul de Cataliză. G. K. Boreskova SB RAS, situat în Novosibirsk Akademgorodok a început să testeze teorii UW, potrivit căreia formarea primelor molecule de nucleotide, și deci originea vieții - fenomenul nu este intamplatoare. Și acum există un experiment care a dat deja rezultate foarte interesante (despre ele mai târziu). Și aproape simultan fizica din aceeași instituție și să prezinte o nouă ipoteză a început să numere de la apariția planetelor, bazată în parte pe aceleași principii fizice și chimice. Și încet andocat și aliniat într-un sistem credibil și ordonat. Desigur, dar cu o mulțime de probleme nerezolvate.

Astfel, formarea planetelor din sistemul solar și originea vieții pe Pământ a avut loc aproape la un moment dat în scale de timp ale universului. Prin urmare, dacă am putea rezolva problema planetelor, ar putea fi punctul de plecare pentru rezolvarea problemelor de originea vieții. După toate problemele științifice sunt adesea rezolvate în mod cuprinzător. Dar cum pentru a obține informații despre ce sa întâmplat, dacă știi doar rezultatul final? Acestea sunt în prezent angajate în Fizică Institutul de Cataliza și alte câteva institute ale Academiei Ruse de Științe. Instrumentul principal al muncii lor - metode dezvoltate pentru simulare în laborator a unei explozii nucleare. Adică Fizică, împreună cu matematicieni aduna suficiente date fiabile despre fiecare proces care influențează imaginea de explozie, și apoi simula pe un computer. Cu cât este mai puternic calculator, mai mult se ia în considerare procesele și parametrii, se obține imaginea de mai realist. Verificați computerul, puteți, prin compararea rezultatelor cu observațiile de fenomene naturale - cum ar fi exploziile solare. Desigur, în fiecare etapă a simulării este necesar să se respecte cu strictețe de către toți, fără excepție, legile fundamentale ale fizicii, în special legile de conservare a energiei și de impuls, și așa mai departe. D.

oamenii de știință au analizat primele siberiene cele mai populare teorii existente de formare a planetei uu - a rămas nemulțumiți. Există o nouă ipoteză: planete care formează apărut în același mediu, în care reacția catalitică a sintezei chimice organice. Și următorul pas: și anume reacțiile catalitice au dus la apariția vieții pe Pământ, și apoi - la selecția naturală.

Am fost mult timp obișnuiți cu ideea că planetele din sistemul solar provenit de la primar de gaz și praf nor care înconjoară proto-Soare acum 5 miliarde de ani. Cu toate acestea, mulți oameni de știință presupune că planetele din sistemul solar format în solidele de coliziune. Cu toate acestea, în conformitate cu V. S. Safronovu, în cazul în care ordinul de mărime a corpului de o mie de kilometri se va confrunta cu un corp mai mic, piesele vor fi atrase de mare, dar mijlocul corpului (câteva sute de kilometri în diametru) nu poate nici mărită, nici absorbită. Tocmai au distrus la impact. Ceea ce a făcut sistemul de auto-organizare și a condus la formarea de planete terestre?

Un nor imens de gaz de praf se rotește în jurul Protosun nu a fost doar un nor, și reactor catalitic enorm, care au fost în reacție chimică completă și sintetizat o varietate de compuși organici. De ce catalizator? Și pentru că în acest reactor au fost particule de praf protoplanetare miriadele care conțin fier, nichel și siliciu, - au fost considerate a nor bază de praf primar. Au existat în excesul de reactanți și gazoși (principalele componente ale gazului interstelar și interplanetare) - .., hidrogen, monoxid de carbon, etc. Într-o astfel de nor de gaz-praf compoziție nu poate fi format compus organic! Mai mult decât atât, după cum a arătat prin simulări numerice de formare a planetei, care a fost discutat mai sus, reacția de formare a acestor compuși nu au fost doar importante, ele pot juca un rol decisiv! Într-adevăr, pentru aderența particulelor solide „curate“ praf spațiu cu impact viguros este necesar „lipici“ și moleculele organice rezultate sunt fixate pe suprafața particulelor solide formează un strat de suprafață lipicioasă dorită. El este cel care a contribuit la conectarea rapidă a particulelor de praf, din care au fost formate particulele mai mari, și apoi planetezimale (intermediari) și în continuare protoplanetă. Deci, se pare, au format Pământul și toate planetele celelalte, asteroizi și comete care se învârt în jurul soarelui astăzi.

Trebuie remarcat faptul că sistemul descris este bine cunoscută specialiștilor în - clasificarea Chemists katalitikov reactor spațiu global se referă la un reactor de descărcare „reactor cu pat fluidizat“. Presiunea și temperatura reactanților gazoși din planetele din zona de formare au fost tipice pentru o procese chimice bine cunoscute. Alte caracteristici importante ale spațiului global al reactorului, de asemenea, aproape tehnolog duș - .. compoziția catalizatorului, mediu de reacție, etc. de hidrogen și monoxid de carbon la fier și particule de praf, care conțin nichel au fost necesare pentru a fi hidrocarburi sintetizate și materii organice conținând oxigen - de exemplu, alcooli simpli și aldehide. La fel ca în industrie.

Este clar că activitatea catalitică a materialului exterior - un punct cheie în rafinarea teoriei formării planetei AI. Recent, Institutul de Cataliza, am verificat experimental că substanța reală itov teoretice UI catalizează de fapt, aceste reacții. Teoria piatră și fier-piatră IU Ita, pe care am utilizat în experiment, compoziția sa apropiat de substanțele obișnuite în spațiu. Peste 4,6 miliarde de ani de existență, ei au suprafața închegat și non-poros de obicei, dar o dată în nori moleculari și disc circumstelar, praful interstelar compus din particule de dimensiuni nanometrice. De aceea, am evapora teoria IU Ity folosind un laser pentru a obține pulberi cu o dimensiune a particulelor de 3-4 nm (aceasta corespunde aproximativ dimensiunii componentei active în catalizatori industriali). Apoi vizualizat este obținut dacă ceva dintr-un amestec de monoxid de carbon, hidrogen și heliu în prezența prafului IU teor itnoy la presiunea atmosferică și la temperaturi de până la 500 ° C. In experimentele noastre cu randamente suficient de ridicate de etilenă și alte hidrocarburi sintetizate.

Fig. spațiu de acțiune 2. Schema reactorului catalitic în momentul formării pământului

Toate acestea înseamnă că planeta noastră formată acolo unde au existat condiții pentru sinteza catalitică a compușilor organici și că compușii organici primari, care mai târziu ar putea apărea viață, format deja în stadiul protoplanetară evoluției sistemului solar (Fig. 2). Este interesant faptul că o mare parte a materiei organice „protoplanetară“ primar ar putea fi prinse în timpul formării planetelor (deși cea mai mare parte a materialului, desigur, descompune și se disipează în spațiu) și a devenit ulterior una din componentele de materii prime fosile, de care ne bucurăm acum. Îți place sau nu - se va arăta în continuare cercetări.

O altă întrebare foarte importantă: cât de greu formarea predeterminată de planete? Sa dovedit faptul că auto-organizare a materiei pe modelul nostru merge în aceeași direcție și, prin urmare, predeterminată. Dar locul apariția unui val solitar de material de înaltă densitate, și apoi prin formarea planetei, la o anumită distanță de la Soare - un model pentru valorile noastre aleatoare. Cu toate acestea, rezultă din considerații generale că în cazul undei de densitate este pe orbita lui Venus, toate produsele volatile (apă, hidrogen, compuși organici) se evaporă acolo: apare planeta și viața pe ea nu este. Pe orbita lui Marte este prea rece. Precum și orbita Saturn - recent a relevat faptul că suprafața de titan (Saturn) constă în principal din hidrocarburi ușoare lichefiate. Planeta pe care trăim, a lovit unghii pe cap. Există apă, gaze ușoare, și așa mai departe. N.

Probabilitatea de apariție a planetelor la distanțe diferite de soare poate fi determinată după calculele ulterioare, care utilizează mai mulți factori fizici și chimici care influențează comportamentul norului de gaz și praf. Poate atunci va fi clar în cazul în care durata de viață a frontierei - pe orbita marțiană sau dincolo. Și această cunoaștere va salva o mulțime de bani și efort.

Imediat după planeta formată și suprafața lor a luat prima materie organică „protoplanetară“ (și chiar dacă nu a lovit), lumea a început aceleași procese fizice și chimice care au dat naștere la viață. Pentru corectitudine științifică, și pentru a putea să-i spun geologii unde să caute urme ale protolife primare, formulează problema - sunt de acord ce înțelegem prin fenomenul de „viață“ și ceea ce ar putea fi prima manifestare.

Astăzi, oamenii de știință cred că ceva numit viață, trebuie să îndeplinească mai multe condiții. Viața - este în mod necesar un proces care se datorează funcționării schimbului de materie și energie cu mediul ei. obiecte de zi capabile de reproducere, și reproducerea lor proprii fel. În cele din urmă, toate lucrurile vii sunt capabile de evoluție progresivă în comunitatea aceleași obiecte, datorită memoriei lor biologice, capacitatea de a aminti semnelor, însușită în cursul selecției naturale de Charles Darwin.

Și nu se efectuează întregul set de condiții - oricare dintre ele nu face un obiect viu în mod individual. Astfel, în ciuda faptului că toate procesele din organismele vii - chimice, dar reacția chimică separat, nu este luată viața, precum și „joace“ propria lor natură. De exemplu, creșterea cristalului nu este faptul că, altele decât auto-replicare a unor astfel de compuși și structuri. Dar acest lucru nu este viata. simplu schimb cu mediul de materie și energie pentru ea, de asemenea, nu este viata. De exemplu, obiectul principal al Institutului de cercetare Catalysis - procese catalitice chimice, care se bazează pe volumul de substanță este schimbată cu suprafața catalizatorului. Dar și cataliza chimice - acest lucru nu este viata.

Numai atunci când există o memorie biologică, ceea ce face posibil pentru a stoca informații genetice și să o transmită mai departe, putem vorbi despre viata. Fiica biologică - este baza pentru selecția naturală, în care organismele devin mai complexe, adaptate la mediul înconjurător și să evolueze. In toate organismele vii, bazele biologice ale memoriei sunt ARN și ADN molecule.

Ne-am pus întrebarea: „Este posibil ca au existat precursori mai simple de ARN si ADN-ul, cu toate acestea, poseda proprietăți similare cu o memorie moleculară?“ De fapt, foarte similar cu sistemul autocatalitică biologic. Acest sistem, în care reacția chimică este accelerată de produse proprii finite sau produse de reacție ale acestor precursori. Differently, în reacții autocatalitice, în comunitatea organismelor vii are loc reproducerea, adică molecule de auto-replicare. Cea mai simplă Reacția autocatalitică poate fi scrisă ca R + X -> 2 X. După X molecula autocatalyst reacția cu „moleculă alimentare» R sunt obținute două molecule autocatalyst. Atunci când o cantitate suficientă de hrană în sistem duce la o dublare a skyrocketing suma autocatalyst în sistem.

Acum, să vedem cum se va comporta într-o astfel de reacție autocatalitică într-un sistem deschis, în cazul în care există un schimb cu problema de mediu, dar numărul de „produse alimentare“ este limitat. Estimările sugerează că există două stări staționare ale unui astfel de sistem. În primul număr (volatile) de autocatalyst exact zero. Acest lucru este de înțeles: la concentrația sa a crescut, necesită însămânțare inițială în formă de cel puțin o moleculă autocatalyst anterior. În a doua stare de echilibru crește concentrația de autocatalyst liniar cu cantități crescătoare de hrană. Dar această concentrație alimentară trebuie să depășească un nivel minim în funcție de proprietățile autocatalyst special. Dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci numărul de autocatalyst devine, de asemenea, la zero. Astfel, există o limită critică pentru reacții autocatalitice, în care produsul alimentar este încă acolo, și autocatalysts au dispărut deja, care este pe cale de disparitie. Și complet la o singură moleculă.