Rezumat apariția vieții pe pământ

Predictori de viață.

Pentru a reprezenta în mod corect procesul de apariția vieții, este necesar să se revizuiască pe scurt opiniile actuale cu privire la formarea sistemului solar și poziția Pământului printre planete sale. Aceste idei sunt foarte importante, deoarece, în ciuda originii comune a planetelor din jurul Soarelui, doar pe Pământ a făcut viața și a obținut diversitatea excepțională.

În astronomie le-a considerat a fi acceptat faptul că Pământul și celelalte planete ale sistemului solar format dintr-un nor de gaz și praf în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani. O astfel de materie de gaz-praf se găsește în spațiul interstelar și în acest timp. Hidrogen - elementul dominant al universului. Prin fuziune reacția se produce din acestea heliu, din care, la rândul său, a format carbonul. procesele nucleare din cadrul norului a continuat pentru o lungă perioadă de timp (milioane de ani). nuclee de heliu se combină cu nucleele de carbon și oxigen nucleu format, apoi neon, magneziu, sulf și altele asemenea. d.

Astfel, în condiții de temperatură ridicată și de compresie gravitațională datorită rotației norilor în jurul axei sale, există diverse elemente chimice care constituie cea mai mare parte de stele, planete, și atmosfera. Formarea elementelor chimice în cazul sistemelor stelare, inclusiv, cum ar fi sistemul nostru solar - un fenomen natural în evoluția materiei. Cu toate acestea, au existat unele spațiu și condiții planetare pentru dezvoltarea sa în continuare pe drumul spre sunt necesare apariția vieții. Una dintre aceste condiții - dimensiunea planetei. Greutatea nu ar trebui să fie prea mare, deoarece energia de degradare atomică a substanțelor radioactive naturale poate duce la supraîncălzirea planetei sau, mai important, la o contaminare radioactivă a mediului, incompatibile cu viața. planete mici nu sunt capabile de a deține aproximativ o atmosferă, pentru că forța de atracție a mici. Acest fapt elimină posibilitatea dezvoltării vieții. Un exemplu de astfel de planete ar putea fi însoțitorul Pământului - Luna. Al doilea, nu mai puțin importantă condiție - mișcarea planetelor în jurul stelei într-o orbită circulară sau aproape circulară, permițând continuu și uniform pentru a obține cantitatea necesară de energie. În cele din urmă, a treia condiție necesară pentru dezvoltarea problemei și apariția organismelor vii - o intensitate constantă a emisiei de lumină. Această din urmă condiție este, de asemenea, foarte importantă, deoarece în caz contrar, nu există nici un flux uniform de energie radiantă pătrunde pe planetă. Neuniformitate a fluxului de energie, ceea ce duce la fluctuațiile bruște ale temperaturii, în mod inevitabil, ar fi împiedicat apariția și dezvoltarea vieții, deoarece existența organismelor vii sunt posibile în cadrul unei temperaturi foarte severă. Este demn de amintit că ființele vii 80-90% apă, în care negazos (vapori) și solide (gheață) și lichid. În consecință, limitele de temperatură sunt determinate de viața altuia și starea lichidă a apei.

Toate aceste condiții sunt îndeplinite, planeta noastră - Pământul. Astfel, aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă. Pe Pământ de condițiile cosmice, planetare și chimice pentru dezvoltarea materiei în direcția originii vieții.

idei moderne despre originea vieții.

In primele stadii ale formării sale Pământului a avut o temperatură foarte ridicată. Deoarece planeta de răcire elemente grele mutat în centrul său, iar bricheta compusului (H2, CO2, CH4, și colab.) Ramas pe suprafață. Și alte metale capabile oxidarea elementelor legate de oxigen și nu a existat nici oxigen în atmosferă. Atmosfera a fost liber de hidrogen și compușii săi (NO, CH, NH, HCN) și, prin urmare, uzura natura recuperare. Potrivit academicianului A. I. Oparina, a servit ca o condiție importantă pentru apariția unor molecule organice de mijloace non-biologice. În ciuda faptului că, chiar și în prima treime a secolului al 19-lea, savantul german F. Wöhler a demonstrat posibilitatea de sinteză a compușilor organici în laborator, mulți oameni de știință au crezut că acești compuși pot să apară numai într-un organism viu. În acest sens, ele sunt numite compuși organici, în contrast cu natura substanțelor neînsuflețită numite compuși anorganici. Cu toate acestea, compușii de carbon simpli - hidrocarburi - așa cum sa dovedit, poate fi format chiar și în spațiul cosmic. Astronomii au detectat metan în compoziția atmosferei lui Jupiter, Saturn, și în multe nebuloase univers. Hidrocarburile pot apărea, de asemenea, în compoziția atmosferei Pământului. Împreună cu celelalte componente ale gasbag planetei noastre - hidrogen, vapori de apă, amoniac, acid cianhidric și alte substanțe - acestea sunt expuse la diferite surse de energie: o, aproape de raze X, radiații ultraviolete rigide a soarelui, regiunea de înaltă temperatură de descărcări electrice în zonele vulcanice activ activitate și mai mult. d. S-a interacționat în mod repetat și schimbarea complicând un rezultat al acestei componente atmosferice simple. Zaharuri molecule, sa ridicat de aminoacizi, baze azotate, acizi organici și alți compuși organici.

În 1953, omul de știință american S. Miller a demonstrat experimental posibilitatea unor astfel de transformări. Trecând o descărcare electrică printr-un amestec de H2, H2O, CH4 și NH3 a primit un set de câțiva aminoacizi și acizi organici.

În viitor, experimente similare au fost efectuate în mai multe țări, cu etomispolzovalis diferite surse de energie, mai mult și mai multă acuratețe recreat condițiile de Pamant primitiv. Sa constatat că prin abiogenically în absența oxigenului poate fi sintetizat prin mulți compuși simpli organici incluși în polimerii biologici - proteine, acizi nucleici și polizaharide.

Abilitatea de sinteza abiogenous a compușilor organici este dovedit de faptul că ele se găsesc în spațiul cosmic. Este vorba despre acid cianhidric (HCN), formaldehidă, acid formic, alcool etilic și alte substanțe. Unii meteoriti a găsit acizi grași, sucroză, aminoacizi. Toate acestea atestă faptul că un compuși organici suficient de complexe pot apărea mijloace pur chimice în condiții care existau pe Pământ aproximativ 4-4.5 miliarde. Cu ani în urmă.

Acum, încă o dată ne întoarcem la luarea în considerare a proceselor care au loc pe Pământ la acel moment, atunci când bec Miller a fost întregul glob. Pământul a fost dominat de elemente puternice. Vulcan erupe, înălțător pentru stâlpii de foc cer. De la munți și vulcani curg fluxuri de lavă, nori mari de abur învăluit pământul, fulgere, tuna huruit de tunete. Deoarece răcirea vaporilor de apă planeta în atmosferă și am răcit, condensat și lovit de dușuri. A format o întindere mare de apă. Deoarece Pământul era încă apa evaporată suficient de fierbinte, și apoi se răcește în atmosfera superioară, din nou, cade pe suprafața planetei sub formă de ploaie. Acest lucru a continuat timp de mai multe milioane de ani. Apele oceanului primare au fost dizolvate componente ale atmosferei și diferite săruri. În plus, există în mod constant și au format în mod continuu a căzut într-o atmosferă de compuși organici simpli - aceleași componente, dintre care au existat molecule mai complexe. Intr-un mediu apos, au fost condensate, în care au apărut polimeri primari - polipeptide și polinucleotide. Trebuie remarcat faptul că formarea de materiale organice mai complexe necesită condiții mult mai puțin stricte decât cele pentru apariția unor molecule simple. De exemplu, sinteza aminoacizilor dintr-un amestec de gaze formate atmosfera pământului vechi, are loc la t = 1000 # 730; C, și condensarea lor în polipeptida - doar la t = 160 # 730 C.

Prin urmare, formarea unei varietăți de compuși organici din substanțe anorganice, în aceste condiții a fost un proces natural de evoluție chimică.

Astfel, condițiile de compuși organici de apariție abiogenous au atmosferă (compuși având proprietăți de reducere, ușor să reacționeze între ele și cu agenți oxidanți) restauratoare Pământului, la temperaturi ridicate, fulgere și radiațiile ultraviolete puternice ale soarelui, care în timp ce încă nu sunt filtrate de către ecranul de ozon.

Astfel, oceanul primar aparent conținut în formă diverse molecule organice și anorganice dizolvate intră pe acesta din atmosferă și din levigat straturile superficiale ale pământului. Concentrația compușilor organici sunt în continuă creștere, iar în cele din urmă a devenit ocean de apă „Bouillon“ de substanțe proteice cum ar fi - peptide și acizi nucleici și alți compuși organici.

Molecule de diferite substanțe pot fi combinate pentru a forma complecși multimolecular - coacervates. Cele coacervates ocean primare sau picăturile coacervate au capacitatea de a absorbi diverse substanțe dizolvate în apele oceanice primare. Ca rezultat, structura internă a coacervate suferi modificări care au dus la dezintegrarea sau, sau substanțe se acumulează, adică să crească și să se schimbe compoziția chimică, îmbunătățirea stabilității coacervat picături într-un mediu în continuă schimbare. Soarta picăturii a fost determinată de prevalența unuia dintre procesele. Academicianul A. I. Oparin a subliniat faptul că masa de picături coacervate a trebuit să meargă la selectarea celor mai stabile în anumite circumstanțe. După ce a ajuns la o anumită dimensiune, meniurile coacervat mamă ar putea dezintegra în filiale. Filialele coacervates, a cărui structură a fost diferită de cea a societății-mamă, au continuat să crească, și diferă brusc picături dezintegrat. Firește, că a continuat să existe doar picături coacervate, care, intrând în unele forme elementare de schimb cu mediul, conservarea constanța relativă a compoziției sale. Mai mult, ei au dobândit capacitatea de a absorbi din mediul înconjurător numai acele substanțe care asigură stabilitatea lor și metaboliții excretați. creșterea în același timp diferențele dintre compoziția chimică a picăturii și a mediului. Selecția În timpul pe termen lung (numită evoluție chimică) reținute doar acele picături care în timpul dezintegrării filialei caracteristici nu pierde structura sa, adică, dobândit capacitatea de a se reproduce.

Aparent, aceasta este cea mai importantă proprietate a venit împreună cu capacitatea de a sintetiza substanțe organice în interiorul picăturilor coacervate, o parte importantă din care deja la acel moment erau polinucleotide și polipeptide. Capacitatea de a reproduce conectate continuu proprietățile lor inerente. Pe parcursul evoluției au apărut polipeptide având activitate catalitică, adică. E. Capacitatea de a accelera în mod semnificativ cursul reacțiilor chimice.

Polinucleotide datorită proprietăților lor chimice pot comunica între ele pe baza adiții sau complementaritate, și, prin urmare, nu efectuează sinteza enzimatică a filialelor lanțuri de nucleotide.

Următorul pas important evoluția nonbiological - asocierea capacității polinucleotide de a auto-replica cu posibilitatea polipeptidelor de a accelera reacțiile chimice, dublarea ca eficienta a moleculelor de ADN prin utilizarea de proteine ​​având activitate catalitică. În același timp, stabilitatea combinațiilor „de succes“ de aminoacizi în polipeptidele pot oferi doar stochează informații despre ele în acizi nucleici. molecule proteice de comunicare și acizi nucleici, în cele din urmă a dus la apariția codului genetic, adică. E. O organizație a ADN-ului, în care o secvență de nucleotide a devenit ministru de informații pentru construirea unei secvențe specifice de aminoacizi din proteine.

complicație metabolică suplimentară în structurile prebiotice pot avea loc numai într-o separare spațială a diferitelor procese de sinteză și energie în cadrul coacervate, precum și mediul intern de izolare mai robust de influențe externe, comparativ cu cea care ar putea furniza învelișul apos. O astfel de izolare ar putea pune în aplicare numai membrana. In jurul coacervates, bogat în compuși organici, având straturi de grăsimi sau lipide, sunt separate de mediul apos coacervate și convertit la evoluția ulterioară a membranei exterioare. Apariția unei membrane biologice, separarea conținutului mediului coacervate și având capacitatea de permeabilitate selectivă, direcția predeterminată evoluție chimică în dezvoltarea de mai mult și mai perfectă sistem de auto-reglare, până când apariția primelor primitive (adică foarte ușor) dispuse celule.

Formarea primelor organisme celulare a marcat începutul evoluției biologice. Evoluția structurilor anterioare biologice, cum ar fi coacervates, a început foarte devreme și a continuat pentru o lungă perioadă de timp.

în urmă cu mai mult de cincisprezece ani, Academician BS Sokolov, vorbind despre timpul existenței vieții pe Pământ, numit o cifră de 4 miliarde 250 milioane ani. A fost aici, potrivit datelor științifice moderne, a trasat granița dintre „non-viață“ și „viața.“ Această cifră este foarte importantă. Sa dovedit că cel mai important eveniment din istoria vieții - apariția bazei sale moleculare genetice a - avut loc pe scara geologică, de-a dreptul repede: după doar 250 de milioane de ani după nașterea planetei și, aparent, concomitent cu formarea oceanelor. Studii suplimentare au aratat ca primele organisme celulare au apărut pe Pământ mult mai târziu - a fost nevoie de aproximativ un miliard de ani de structuri similare cu coacervates având primele organisme de celule simple. Ei au găsit în roci cu o vârstă de aproximativ 3 miliarde de ani.

Primii locuitori ai acestei planete au fost destul de mici „motes“: lungimea lor este de numai 0,7, iar lățimea de 0,2 micrometri. Dezvoltarea ideii de evoluție prebiotic chimice care a dus la apariția unor forme de viață celulare, a relevat rolul diverșilor factori de mediu în acest proces. În particular, John. Bernal la pământ o parte din depozite de argilă pe fundul corpurilor de apă în concentrație de substanțe organice de origine abiotic. Se crede de asemenea că etapele timpurii ale planetei Pământ a trecut prin nori de praf interstelar și ar putea capta praful, împreună cu o cantitate mare de spațiu în spațiul format de molecule organice. Se estimează că numărul

Aceasta este proporțională cu Pamantul prezent biomasa.

în biologie pe tema:

„Apariția vieții pe Pământ“

1) SG Mamon VG Vaharov "Biologie generală"