החיים על פני כדור הארץ לעולם לא היו נוצרים לולא היה לכדור הארץ לוויין חסר חיים, הירח. התיאוריה החדשה ביותר של מקור החיים על פני כדור הארץ שייכת לביולוג הבריטי ריצ'רד לץ. לפני 4 מיליון שנים, הירח היה במסלול קרוב הרבה יותר לכדור הארץ, ובהשפעת המשיכה שלו, הגאות והשפל באוקיינוסים היו חזקים הרבה יותר מעכשיו. זה, בתורו, תרם לשינוי היומיומי בריכוז המלח במי הים, שהוביל בסופו של דבר להופעתם של חיים, טוען המדען. אם התיאוריה הזו נכונה, אז במקביל היא שוללת את האפשרות של חיים על מאדים. העובדה היא שהלוויין הגדול ביותר של מאדים, פובוס, קטן מכדי ליצור גאות ושפל, גם אם יש או היו מים על מאדים, מה שעדיין לא הוכח, כותב ה"דיילי טלגרף".

כימאים העלו תיאוריה חדשה על מקור החיים על פני כדור הארץ - לדעתם, הרי געש עתיקים בהחלט יכלו לתרום למקורם. הגזים המתפרצים על ידי הרי געש מכילים הרבה קרבוניל גופרתי ( נוסחה כימית COS), והגז הזה יכול להתברר כ"דבק" שבאמצעותו הודבקו אבני הבניין הראשונות של החיים על פני כדור הארץ - מולקולות אורגניות.

לפני כ-20 שנה, מסביב למעיינות געשיים חמים הפורחים באמצע האוקיינוס, התגלתה ביוקנוזה המתקיימת באופן בלתי תלוי לחלוטין בשמש. בתחילת שנות ה-90, במדבר אריזונה, קבוצת חוקרים עשתה ניסיון ליצור מלאכותי, מבודד לחלוטין עולם חיצוני, הביוספרה.

בניסויים שנקבעו על ידי מדענים, מולקולות חומצות אמינו בנוכחות קרבוניל גופרתי נדבקו זו לזו, ויצרו מולקולות של החלבונים הפשוטים ביותר. קצב התגובה היה גבוה למדי, ולא נדרשו תנאים מיוחדים לביצועו. אם עם שחר ההיסטוריה של כדור הארץ ריכוז הקרבוניל גופרתי הנפלט ממספר עצום של הרי געש היה משמעותי, זה יכול להיות הזרז למקור החיים על פני כדור הארץ.

כך מציעה גם תיאוריית Wäckterzhäuser החדשה. תיאוריית המרק מציעה שהמבשרים הכימיים של החיים התאחדו בסביבה תלת מימדית. עם זאת, חומרים שנעים בחופשיות באוויר או במים אינם נשארים יחד לאורך זמן. על פני השטח, זה עניין אחר. התגובות הראשונות היו צריכות להתרחש על משטח שאין לו שלושה, אלא שני מימדים, נימק וקטרזהאוזר.

הממד השלישי נכבש כבר על ידי אורגניזמים. את המשטח שבו נוצרו מבשרי החיים היה צורך לשטוף במים. את כל ההשערות לגבי מקור החיים, כותב Wekterzhäuser ב-Science, ניתן לחלק לשלוש מעמדות, תלוי איזה מרכיב בחיים מכריע עבורם, איך הכל התחיל. יש המאמינים כי ממברנות התא. אבל אז הם צריכים להסביר איך המזון הסלולרי עבר דרך הממברנה.

אחרים מאמינים שחומצות גרעין נוצרו תחילה. עם זאת, מולקולות של אפילו חומצות הגרעין הפשוטות ביותר הן תרכובות מורכבות למדי. Wäckterzhäuser שומר על נקודת מבט שלישית: החיים התחילו בחילוף החומרים, בחילוף החומרים. במילים אחרות, עם מחזור חוזר של שינויים כימיים. המטבוליזם הוא ש"המציא" את קרום התא, חומצות הגרעין וכל המנגנון הגנטי. השתתף בחילוף החומרים של אטומי פחמן. בכל מחזור הם הצטרפו לשניים בכל פעם (מבחינה מדעית, זה נקרא מחזור קיבוע הפחמן). חומצות אמינו, אבני הבניין של חלבונים עתידיים, התבררו כתוצר לוואי, תחילה תוצר "חסר תועלת" של חילוף החומרים הזה. מיד הם הפכו לזרזים של עצמם, המאיצים של אותם שינויים כימיים שכיוונו בראש ובראשונה את הסינתזה שלהם. חומצות גרעין הופיעו גם כתוצרי לוואי וגם הראו יכולת לזרז עצמי. מאוחר יותר, כמו מלכת דבורים בכוורת, הם קיבלו על עצמם את האחריות להתרבות המערכת כולה. במוקדם או במאוחר, כל השינויים הכימיים הללו הובילו לכך שכמה חומרים הקשורים זה לזה הצליחו למצוא מחסה בקרום, שאותו בנו בהדרגה, ולחמוק מהשבי של שני מימדים לתחום השלושה. אז נולד התא הראשון. כזו היא התכנית. אבל כל תכנית, כל תיאוריה יכולה לקרוס ממגע עם ניסוי. התיאוריה של Vekterzhäuser לא קרסה, אלא, להיפך, קיבלה תמיכה ניסיונית, ואפילו בחוליה החשובה ביותר - מחזור קיבועי הפחמן. החיידקים, היצורים העתיקים הללו, עדיין שומרים על היכולת הנדירה שנולדה איתם - לסנתז חומצה אצטית, חומר פשוט שבצורתו הפעילה נכנס ברצון לתגובות כימיות. חומצה אצטית מבוססת רק על שני אטומי פחמן המחוברים במולקולה שלה. אבל האם סינתזה כזו יכולה להתרחש בכל מקום היום? כן, אולי - בגזים גופריתיים חמים הבורחים בעומק רב מהר געש תת-מימי. כידוע, חיידקים הניזונים מגופרית חיים שם בחופשיות בטמפרטורה של מאות מעלות, ויש גם הרבה סולפידים מתכתיים. הרי געש מתחת למים - שם נולדו החיים! האוקיינוס, כמובן, אבל לא אותו הדבר. לא מרק, אלא מים סופר רותחים. Wäckterzhäuser השיג גזים געשיים והחל לערבב אותם בנוכחות סולפידים של ברזל וניקל. הסינתזה של חומצה אצטית לא איחרה לבוא! והיא המועמדת הסביר ביותר לחילוף החומרים שהוליד חיים. חומצה אצטית פעילה - זה כל העניין.

הניסוי, שהתחיל על ידי פרופ' דורון לנצט קרונה ותלמידיו, דניאלה סגר ודפנה בהן במרכז הגנום האנושי במכון הגרמני למדע, מבוסס על חיפוש אחר חלופה לחלבונים וחומצות ריבונוקלאיות, מאז הופעתו של חלבונים או מולקולות חומצה ריבו-נוקלאית המשכפלת את עצמה נותרה מסתורית. הם פיתחו מודל המבוסס על מולקולות ליפידים והציעו נקודת מבט חדשה על מקור החיים.

ליפידים הם חומרים שמנים הידועים כמרכיבים העיקריים של ממברנות התא. ליפידים יש שניים צורות שונות s: הידרופילי (מושך מים), והידרופובי (מים משקפים). ליפידים מסונתזים בקלות בתנאים "פרה-ביולוגיים" מדומים, ובשל טבעם הפיך נוטים ליצור באופן ספונטני מבנים על-מולקולריים המורכבים מאלפי יחידות מולקולריות. זה מודגם בקהילות שומנים מינימליות, מיצלות, שאף הוכחו כיכולות לגדול ולהתרבות במים, שמזכירים את חיי התא.

אולם שאלה קריטית נותרה ללא מענה: כיצד יכלו קהילות שומנים מינימליות לשאת ולהפיץ מידע?
המודל המוצע על ידי Lancet ועמיתיו מציע פתרון. הם מציעים שבהתחלה, תרכובות דמויות שומנים היו קיימות במגוון רחב מאוד של צורות וגדלים. הם מראים מתמטית שבתנאים הקיימים, קהילות שומנים מינימליות יכולות להכיל מידע רב כמעט כמו חומצות ריבונוקלאיות או שרשרת חלבון. המידע יאוחסן בעצם ההרכב של הקהילה המינימלית, כלומר בכמות המדויקת של כל אחד ממרכיביה, מה שיבטיח העברה ואחסון מדויקים יותר של מידע מאשר ברצף ה"גרגירים" המולקולריים על חוט חלבון. . הוצגה אנלוגיה לבושם: מידע - ארומה נבדלת בקולטנים, והריח תלוי יותר ביחס של כל רכיב בתערובת מאשר בסדר הוספת הניחוחות.
לפיכך, המחברים מוכיחים שניתן להתייחס לקהילות שומנים מינימליות הטרוגניות כגנומים פרימיטיביים. הם עוד מדגימים כיצד קהילת שומנים מינימלית של טיפות, ככל שהיא גדלה ומתפצלת, יכולה להפגין סוג של תורשה. הדמיות המכונה שלהם מראות כיצד הגנום יועבר לקהילות צאצאים מינימליות. היבט קריטי במודל הוא כיצד תורשה מולקולרית כזו הפכה לאפשרית. IN תאים מודרניים, העברת המידע הכלול ב-DNA מתאפשרת על ידי זרזים של אנזימים חלבוניים. בעידן הפרה-ביולוגי המוקדם, קטליזה יכולה להתבצע על ידי אותם חומרים דמויי שומנים שנשאו מידע. המולקולות, שכבר נמצאו כטיפה, פעלו כ"ועדת בחירה" מולקולרית, והגדילו את הסבירות להעברת תכונות מסוימות והקטינו את הסבירות להעברת אחרות.

קבוצת Lancet פיתחה סימולציות ממוחשבות המראות כיצד, בהתבסס על עקרונות פיסיקו-כימיים בלבד, טיפות שומנים בעלות הרכב מסוים מתלכדות, גדלות, מתחלקות, משכפלות עצמיות, צוברות מוטציות ועוסקות במשחק אבולוציוני מורכב. חשוב לציין, מדובר בקהילות מינימליות מוחלטות, עם מערכות היחסים המורכבות שלהן של מולקולות קטנות יחסית המשוכפלות לטיפות ילדים.

זה שונה ממודלים קודמים שמשכפלים פולימר ארוך יחיד של חומצה ריבונוקלאית. המודל של המדענים מניח מעט מאוד הנחות כימיות, אך מקבל הסבר מולקולרי עשיר המקביל לתהליכי חיים מודרניים. ולכן יש לו את ההזדמנות להפוך לאותו גשר מבוקש המוביל מהעולם הדומם אל עולם מודרניאורגניזמים חיים. במאה ה-XXI. על מנת להבהיר את בעיית מקור החיים, חוקרים מגלים עניין מוגבר בשני עצמים - בלוויין של צדק, שהתגלה עוד ב-1610 על ידי ג' גלילאו. הוא ממוקם במרחק מכדור הארץ השווה ל-671,000 ק"מ. קוטרו 3100 ק"מ. הוא מכוסה בקילומטרים רבים של קרח. עם זאת, מתחת לכיסוי הקרח נמצא האוקיינוס, וייתכן שהוא שימר את הצורות הפשוטות ביותר של חיים עתיקים.

חפץ נוסף הוא אגם איסט, אשר נקרא מאגר שרידים. הוא ממוקם באנטארקטיקה מתחת לשכבת קרח של ארבעה קילומטרים. החוקרים שלנו גילו את זה כתוצאה מקידוחים בים עמוקים. נכון לעכשיו, מתפתחת תוכנית בינלאומית, שמטרתה לחדור לתוך מימי האגם הזה מבלי לפגוע בטוהר השרידים שלו. ייתכן שיש אורגניזמים שריד בני כמה מיליוני שנים.

יש עניין רב גם במערה שהתגלתה בשטח רומניה, שאין לה גישה לאור. כאשר קדחו את הכניסה למערה זו, הם גילו את קיומם של אורגניזמים חיים עיוורים כמו חרקים הניזונים ממיקרואורגניזמים. מיקרואורגניזמים אלה משתמשים לקיומם בתרכובות אנאורגניות המכילות מימן גופרתי המגיעות מתוך קרקעית המערה הזו. אין אור במערה הזו, אבל יש מים.

מעניינים במיוחד מיקרואורגניזמים שהתגלו לאחרונה על ידי מדענים אמריקאים במחקר של אחד מאגמי המלח. מיקרואורגניזמים אלה מפגינים עמידות יוצאת דופן לסביבה. הם יכולים לחיות אפילו על מדיום ארסן טהור.

האורגניזמים החיים במה שמכונה "מעשנים שחורים" מושכים גם הם תשומת לב רבה (איור 2.1).

אורז. 2.1. "מעשנים שחורים" של קרקעית האוקיינוס ​​(סילוני מים חמים מוצגים בחצים)
"מעשנים שחורים" הם מעיינות הידרותרמיים רבים הפועלים בקרקעית האוקיינוסים, מוגבלים לחלקים הציריים של רכסי אמצע האוקיינוס. מתוכם, לתוך האוקיינוסים בלחץ גבוה של 250 אטמוספירה. נכנסים מים חמים במינרליזציה גבוהה (350 מעלות צלזיוס). תרומתם לשטף החום של כדור הארץ היא כ-20%.

פתחי האוקיינוס ​​ההידרותרמיים נושאים יסודות מומסים מהקרום האוקיאני אל האוקיינוסים, משנים את הקרום ותורמות תרומה משמעותית מאוד להרכב הכימי של האוקיינוסים. יחד עם המחזור של יצירת קרום אוקיינוס ​​ברכסים אוקיינוסים ומיחזורו למעטפת, שינוי הידרותרמי מייצג מערכת דו-שלבית להעברת יסודות בין המעטפת והאוקיינוסים. הקרום האוקיינוס ​​הממוחזר לתוך המעטפת אחראי כנראה לחלק מחוסר ההומוגניות של המעטפת.

פתחי אוורור הידרותרמיים ברכסי אמצע האוקיינוס ​​הם בתי גידול לקהילות ביולוגיות יוצאות דופן השואבות את האנרגיה שלהן מפירוק תרכובות נוזלים הידרותרמיות (שחור ג'ט).

בקרום האוקיינוס, ככל הנראה, יש את החלקים העמוקים ביותר של הביוספרה, המגיעים לעומק של 2500 מ'.

פתחי אוורור הידרותרמיים תורמים תרומה משמעותית למאזן החום של כדור הארץ. מתחת לרכסים האמצעיים, המעטפת מגיעה הכי קרוב לפני השטח. מי הים חודרים דרך סדקים לתוך קרום האוקיינוס ​​לעומק ניכר, מחוממים בחום המעטפת בשל מוליכות תרמית ומתרכזים בתאי מאגמה.

מחקר מעמיק של האובייקטים ה"מיוחדים" המפורטים לעיל ללא ספק יוביל את המדענים להבנה אובייקטיבית יותר של בעיית מקור החיים על הפלנטה שלנו והיווצרות הביוספרה שלו.

עם זאת, יש לציין כי עד היום לא ניתן היה להשיג חיים בניסוי.

שאלת מקור החיים על פני כדור הארץ היא אחת השאלות הקשות ביותר מדעי הטבע המודרניים, שאין לה תשובה ברורה עד כה.

ישנן מספר תיאוריות על מקור החיים על פני כדור הארץ, המפורסמות שבהן הן:

• תורת היצירה הספונטנית (ספונטנית);
• תורת הבריאתנות (או הבריאה);
• תיאוריית מצב יציב;
• תורת הפנספרמיה;
• תורת האבולוציה הביוכימית (התיאוריה של A.I. Oparin).

שקול את ההוראות העיקריות של תיאוריות אלה.

תורת היצירה הספונטנית (ספונטנית).

התיאוריה של יצירת חיים ספונטנית הייתה נפוצה בעולם העתיק - בבל, סין, מצרים העתיקהו יוון העתיקה(לתיאוריה זו, במיוחד, אריסטו).

מדענים עולם עתיקואירופה של ימי הביניים האמינה שיצורים חיים נובעים כל הזמן מחומר דומם: תולעים מבוץ, צפרדעים מבוץ, גחליליות מטל בוקר וכו'. אז, המדען ההולנדי המפורסם של המאה ה-17. ואן הלמונט תיאר ברצינות למדי בחיבורו המדעי חוויה שבה הכניס עכברים לארון כהה נעול ישירות מחולצה מלוכלכת וחופן חיטה תוך 3 שבועות. המדען האיטלקי פרנצ'סקו רדי (1688) היה הראשון שהעז להכפיף תיאוריה רווחת לאימות ניסיוני. הוא הניח כמה חתיכות בשר בכלים וכיסה חלק מהם במוסלין. בכלים פתוחים הופיעו תולעים לבנות על פני בשר נרקב - זחלי זבובים. לא היו זחלי זבובים בכלים המכוסים במוסלין. כך הצליח פ. רדי להוכיח כי זחלי הזבובים אינם מופיעים מבשר נרקב, אלא מביצים שהטילו זבובים על פניו.

בשנת 1765, המדען והרופא האיטלקי המפורסם Lazzaro Spalanzani מבושל מרק בשר וירקות בצלוחיות זכוכית אטומות. מרק בצלוחיות אטומות לא התקלקל. הוא הגיע למסקנה שבהשפעת הטמפרטורה הגבוהה מתו כל היצורים החיים המסוגלים לגרום לקלקול של המרק. עם זאת, הניסויים של פ' רדי ול' ספלנצני לא שכנעו את כולם. מדענים ויטליסטים (מ-lat. קוֹרוֹת חַיִים- חיים) האמינו שיצור ספונטני של יצורים חיים אינו מתרחש במרק המבושל, שכן "מיוחד" כוח החיים”, שאינו יכול לחדור לתוך הכלי האטום, שכן הוא נישא באוויר.

המחלוקות על האפשרות של יצירה ספונטנית של חיים התגברו בקשר לגילוי מיקרואורגניזמים. אם יצורים חיים מורכבים אינם יכולים להתרבות באופן ספונטני, אולי מיקרואורגניזמים יכולים?

בהקשר זה, בשנת 1859, הכריזה האקדמיה הצרפתית על הענקת פרס למי שיכריע לבסוף בשאלת האפשרות או חוסר האפשרות של יצירת חיים ספונטנית. פרס זה התקבל בשנת 1862 על ידי הכימאי והמיקרוביולוג הצרפתי המפורסם לואי פסטר. בדיוק כמו ספלנצני, הוא הרתיח מרק מזין בבקבוק זכוכית, אבל הבקבוק לא היה רגיל, אלא עם צוואר בצורת צינור בצורת 5. אוויר, ומכאן גם "כוח החיים", יכלו לחדור לתוך הבקבוק, אבל האבק, ואיתו המיקרואורגניזמים הקיימים באוויר, התמקמו במרפק התחתון של הצינור בצורת 5, והמרק בבקבוק נשאר סטרילי. (איור 1). עם זאת, היה שווה לשבור את צוואר הבקבוק או לשטוף את הברך התחתונה של הצינור בצורת 5 במרק סטרילי, שכן המרק החל להיות מעונן במהירות - מיקרואורגניזמים הופיעו בו.

לפיכך, הודות לעבודתו של לואי פסטר, תורת היצירה הספונטנית הוכרה כבלתי נסבלת ותורת הביוגנזה הוקמה בעולם המדעי, שניסוח קצר שלה הוא - "כל מה שחי הוא מיצורים חיים."

אורז. 1. בקבוק פסטר

עם זאת, אם כל האורגניזמים החיים בתקופה הצפויה היסטורית של התפתחות האדם מקורם רק באורגניזמים חיים אחרים, נשאלת השאלה באופן טבעי: מתי וכיצד הופיעו האורגניזמים החיים הראשונים על פני כדור הארץ?

תורת הבריאה

תורת הבריאהמצביע על כך שכל האורגניזמים החיים (או רק צורותיהם הפשוטות) היו ב תקופה מסויימתזמן שנוצר ("תוכנן") על ידי ישות על טבעית כלשהי (אלוהות, רעיון מוחלט, מוח על, תרבות על, וכו'). ניכר כי חסידי רוב הדתות המובילות בעולם, ובפרט הדת הנוצרית, דבקו בנקודת מבט זו מימי קדם.

תורת הבריאתנות עדיין נפוצה למדי, לא רק בחוגים דתיים, אלא גם בחוגים מדעיים. הוא משמש בדרך כלל כדי להסביר את הסוגיות המורכבות ביותר, הבלתי פתורות של אבולוציה ביוכימית וביולוגית הקשורות להופעת חלבונים וחומצות גרעין, היווצרות מנגנון האינטראקציה ביניהם, הופעתה והיווצרותם של אברונים או איברים מורכבים בודדים (כגון הריבוזום, העין או המוח). פעולות של "בריאה" תקופתיות מסבירות גם את היעדר קישורי מעבר ברורים מסוג אחד של בעלי חיים
לאחר, למשל, מתולעים לפרוקי רגליים, מקופים לבני אדם וכו'. עם זאת, יש להדגיש כי המחלוקת הפילוסופית על קדימות התודעה (העל, הרעיון המוחלט, האלוהות) או החומר אינה ניתנת לפיתרון ביסודו, שכן ניסיון להסביר את כל הקשיים של הביוכימיה המודרנית ותאוריית האבולוציה על ידי פעולות על-טבעיות בלתי מובנות ביסודו. השאלות הללו מעבר מחקר מדעי, לא ניתן לייחס את תורת הבריאתנות לקטגוריית התיאוריות המדעיות של מקור החיים על פני כדור הארץ.

תיאוריות מצב יציב ופנספרמיה

שתי התיאוריות הללו הן מרכיבים משלימים לתמונת עולם אחת, שמהותה היא כדלקמן: היקום קיים לנצח וחיים קיימים בו לנצח (מצב נייח). החיים נישאים מכוכב לכת על ידי "זרעי חיים" הנוסעים בחלל החיצון, שיכולים להיות חלק משביטים ומטאוריטים (פנספרמיה). דעות דומות על מקור החיים הוחזקו, בפרט, על ידי האקדמיה V.I. ורנדסקי.

עם זאת, התיאוריה של המצב הנייח, המניח קיום ארוך לאין שיעור של היקום, אינה תואמת את נתוני האסטרופיזיקה המודרנית, לפיהם היקום קם לאחרונה יחסית (לפני כ-16 מיליארד שנים) באמצעות פיצוץ ראשוני .

ברור ששתי התיאוריות (פנספרמיה ומצב נייח) אינן מציעות הסבר כלל למנגנון המקור העיקרי של החיים, העברתם לכוכבי לכת אחרים (פנספרמיה) או הזזתם לאינסוף בזמן (התיאוריה של נייח. מדינה).

תורת האבולוציה הביוכימית (התיאוריה של A.I. Oparin)

מכל התיאוריות על מקור החיים, הנפוצה והמוכרת ביותר בעולם המדעי היא תיאוריית האבולוציה הביוכימית, שהוצעה ב-1924 על ידי הביוכימאי הסובייטי אקדמי א.י. אופרין (ב-1936 תיאר זאת בפירוט בספרו הופעת החיים).

המהות של תיאוריה זו היא שהאבולוציה הביולוגית - כלומר. להופעתם, ההתפתחות והסיבוך של צורות שונות של אורגניזמים חיים קדמה אבולוציה כימית - תקופה ארוכה בהיסטוריה של כדור הארץ הקשורה להופעתה, סיבוך ושיפור האינטראקציה בין יחידות יסוד, "לבנים" המרכיבות את כל החיים. דברים - מולקולות אורגניות.

אבולוציה פרה-ביולוגית (כימית).

לפי רוב המדענים (בעיקר אסטרונומים וגיאולוגים), כדור הארץ נוצר כגוף שמימי לפני כ-5 מיליארד שנים. על ידי עיבוי של חלקיקים של ענן גז ואבק המסתובבים סביב השמש.

בהשפעת כוחות הלחיצה, החלקיקים שמהם נוצר כדור הארץ משחררים כמות עצומה של חום. תגובות תרמו-גרעיניות מתחילות בבטן כדור הארץ. כתוצאה מכך, כדור הארץ מתחמם מאוד. כך, לפני 5 מיליארד שנים כדור הארץ היה כדור חם שרץ בחלל החיצון, שטמפרטורת פני השטח שלו הגיעה ל-4000-8000 מעלות צלזיוס (צחוק. 2).

בהדרגה, עקב קרינת האנרגיה התרמית לחלל החיצון, כדור הארץ מתחיל להתקרר. לפני כ-4 מיליארד שנים כדור הארץ מתקרר עד כדי כך שנוצר קרום קשה על פניו; בו זמנית, חומרים קלים וגזים בורחים ממעיו, עולים למעלה ויוצרים את האטמוספירה הראשונית. הרכב האווירה הראשונית היה שונה באופן משמעותי מהמודרני. ככל הנראה לא היה חמצן חופשי באטמוספירה של כדור הארץ הקדום, והרכבו כלל חומרים במצב מופחת, כגון מימן (H 2), מתאן (CH 4), אמוניה (NH 3), אדי מים (H 2). O ), ואולי גם חנקן (N 2), פחמן חד חמצני ודו חמצני (CO ו-CO 2).

האופי המפחית של האטמוספירה הראשונית של כדור הארץ חשוב ביותר למקור החיים, שכן חומרים במצב מופחת הם מאוד תגובתיים ובתנאים מסוימים מסוגלים לקיים אינטראקציה זה עם זה וליצור מולקולות אורגניות. היעדר חמצן חופשי באטמוספירה של כדור הארץ הראשוני (כמעט כל החמצן של כדור הארץ נקשר בצורת תחמוצות) הוא גם תנאי מוקדם חשוב להופעתם של חיים, שכן חמצן מתחמצן בקלות ובכך הורס תרכובות אורגניות. לכן, בנוכחות חמצן חופשי באטמוספירה, הצטברות על כדור הארץ העתיק של כמות משמעותית חומר אורגניזה יהיה בלתי אפשרי.

לפני כ-5 מיליארד שנים- הופעת כדור הארץ כגוף שמימי; טמפרטורת פני השטח - 4000-8000 מעלות צלזיוס

לפני כ-4 מיליארד שנים -היווצרות קרום כדור הארץ והאטמוספרה הראשונית

ב-1000 מעלות צלזיוס- באטמוספרה הראשונית מתחילה הסינתזה של מולקולות אורגניות פשוטות

האנרגיה לסינתזה ניתנת על ידי:

הטמפרטורה של האטמוספירה הראשונית היא מתחת ל-100 מעלות צלזיוס - היווצרות האוקיינוס ​​הראשוני -

סינתזה של מולקולות אורגניות מורכבות - ביופולימרים ממולקולות אורגניות פשוטות:

• מולקולות אורגניות פשוטות - מונומרים
• מולקולות אורגניות מורכבות - ביופולימרים

תָכְנִית. 2. שלבים עיקריים של אבולוציה כימית

כאשר הטמפרטורה של האטמוספירה הראשונית מגיעה ל-1000 מעלות צלזיוס, מתחילה בה סינתזה של מולקולות אורגניות פשוטות, כגון חומצות אמינו, נוקלאוטידים, חומצות שומן, סוכרים פשוטים, אלכוהולים רב-הידריים, חומצה אורגניתועוד. אנרגיה לסינתזה מסופקת על ידי פריקות ברק, פעילות געשית, קרינה קוסמית קשה, ולבסוף, קרינה אולטרה סגולה מהשמש, שממנה כדור הארץ עדיין אינו מוגן על ידי מסך אוזון, ומדענים רואים בקרינה אולטרה סגולה מקור אנרגיה עיקרי לסינתזה של חומרים אורגניים (כלומר, עוברת ללא השתתפות של אורגניזמים חיים).

ההכרה וההפצה הרחבה של התיאוריה של A.I. אופרין הוקל מאוד על ידי העובדה שתהליכי סינתזה אביוגנית של מולקולות אורגניות משוכפלים בקלות בניסויי מודל.

האפשרות לסנתז חומרים אורגניים מחומרים לא אורגניים ידועה מתחילת המאה ה-19. כבר בשנת 1828, הכימאי הגרמני המצטיין F. Wöhler סינתזה חומר אורגני - אוריאה מאי-אורגני - אמוניום ציאנט. עם זאת, האפשרות של סינתזה אביוגנית של חומרים אורגניים בתנאים קרובים לאלו של כדור הארץ העתיק הוצגה לראשונה בניסוי של ס. מילר.

בשנת 1953, חוקר אמריקאי צעיר, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת שיקגו, סטנלי מילר, שיחזר בבקבוק זכוכית עם אלקטרודות מולחמות לתוכו את האטמוספירה העיקרית של כדור הארץ, אשר, על פי מדענים של אותה תקופה, הייתה מורכבת ממימן, מתאן CH 4, אמוניה NH, ואדי מים H 2 0 (איור 3). דרך תערובת הגז הזו העביר ס' מילר פריקות חשמליות המדמות סופות רעמים במשך שבוע. בסוף הניסוי נמצאו בבקבוק חומצות α-אמינו (גליצין, אלנין, אספרגין, גלוטמין), חומצות אורגניות (סוקסיניות, לקטיות, אצטית, גליקוקולית), חומצה γ-hydroxybutyric ואוריאה. כשחזר על הניסוי, S. Miller הצליח להשיג נוקלאוטידים בודדים ושרשראות פולינוקלאוטידים קצרות של חמש עד שש חוליות.

אורז. 3. התקנה על ידי ש. מילר

בניסויים נוספים על סינתזה אביוגנית שנערכו על ידי חוקרים שונים, נעשה שימוש לא רק בפריקות חשמליות, אלא גם בסוגי אנרגיה אחרים האופייניים לכדור הארץ הקדום, כגון קרינה קוסמית, אולטרה סגולה ורדיואקטיבית, טמפרטורות גבוהות הגלומות בפעילות געשית, כמו גם שונות סוגי אנרגיה. גרסאות שונותתערובות גז המדמות את האטמוספרה הראשונית. כתוצאה מכך התקבל כמעט כל ספקטרום המולקולות האורגניות האופייניות ליצורים חיים: חומצות אמינו, נוקלאוטידים, חומרים דמויי שומן, סוכרים פשוטים, חומצות אורגניות.

יתר על כן, סינתזה אביוגנית של מולקולות אורגניות יכולה להתרחש גם על כדור הארץ בזמן הנוכחי (לדוגמה, במהלך פעילות געשית). יחד עם זאת, ניתן למצוא בפליטות וולקניות לא רק חומצה הידרוציאנית HCN, שהיא מבשר של חומצות אמינו ונוקלאוטידים, אלא גם חומצות אמינו בודדות, נוקלאוטידים ואפילו חומרים אורגניים מורכבים כמו פורפירינים. סינתזה אביוגנית של חומרים אורגניים אפשרית לא רק בכדור הארץ, אלא גם בחלל החיצון. חומצות האמינו הפשוטות ביותר נמצאות במטאוריטים ובשביטים.

כאשר הטמפרטורה של האטמוספירה הראשונית ירדה מתחת ל-100 מעלות צלזיוס, גשמים חמים ירדו על כדור הארץ והאוקיינוס ​​הראשוני הופיע. עם זרמי גשם נכנסו לאוקיינוס ​​הראשוני חומרים אורגניים מסונתזים בצורה א-ביוגנית, מה שהפך אותו, אבל בביטוי הפיגורטיבי של הביוכימאי האנגלי ג'ון האלדן, ל"מרק ראשוני" דליל. ככל הנראה, באוקיינוס ​​הקדמון מתחילים תהליכי היווצרות של מולקולות אורגניות פשוטות - מונומרים של מולקולות אורגניות מורכבות - ביופולימרים (ראה איור 2).

עם זאת, תהליכי הפילמור של נוקלאוזיד בודדים, חומצות אמינו וסוכרים הם תגובות עיבוי, הם ממשיכים עם חיסול המים, ולכן המדיום המימי אינו תורם לפילמור, אלא להיפך, להידרוליזה של ביופולימרים (כלומר. , השמדתם בתוספת מים).

היווצרותם של ביו-פולימרים (בפרט חלבונים מחומצות אמינו) יכולה להתרחש באטמוספירה בטמפרטורה של כ-180 מעלות צלזיוס, משם נשטפו אל האוקיינוס ​​הראשוני עם משקעים אטמוספריים. בנוסף, ייתכן שבכדור הארץ הקדום רוכזו חומצות אמינו בייבוש מאגרים ופורמלו בצורה יבשה בהשפעת האור האולטרה סגול וחום זרמי הלבה.

למרות העובדה שהמים מקדמים את ההידרוליזה של ביו-פולימרים, הסינתזה של ביו-פולימרים בתא חי מתרחשת בדיוק במדיום מימי. תהליך זה מזורז על ידי חלבונים קטליטיים מיוחדים - אנזימים, והאנרגיה הדרושה לסינתזה משתחררת במהלך פירוק אדנוזין טריפוספט - ATP. ייתכן שהסינתזה של ביו-פולימרים בסביבה המימית של האוקיינוס ​​הראשוני זרזה על ידי פני השטח של מינרלים מסוימים. הוכח בניסוי שתמיסה של חומצת האמינו אלנין יכולה להתפלמר בתווך מימי בנוכחות סוג מיוחד של אלומינה. במקרה זה נוצר הפפטיד פוליאלנין. תגובת הפילמור של אלנין מלווה בפירוק ATP.

פילמור של נוקלאוטידים קל יותר מאשר פילמור של חומצות אמינו. הוכח שבתמיסות בעלות ריכוז מלח גבוה נוקלאוטידים בודדים מתפלמרים באופן ספונטני והופכים לחומצות גרעין.

החיים של כל היצורים החיים המודרניים הם תהליך של אינטראקציה מתמשכת בין הביופולימרים החשובים ביותר של תא חי - חלבונים וחומצות גרעין.

חלבונים הם "מולקולות העבודה", "מולקולות מהנדס" של תא חי. ביוכימאים מתארים את תפקידם במטבוליזם, לעתים קרובות משתמשים בביטויים פיגורטיביים כמו "החלבון עובד", "האנזים מוביל את התגובה". התפקיד החשוב ביותר של חלבונים הוא קטליטי. כפי שאתה יודע, זרזים הם חומרים שמאיצים תגובות כימיות, אבל הם עצמם בפנים מוצרים סופייםתגובות אינן כלולות. טנקים-זרזים נקראים אנזימים.אנזימים בכיפוף ואלפי פעמים מאיצים תגובות מטבוליות. חילוף חומרים, ומכאן החיים בלעדיהם, בלתי אפשרי.

חומצות גרעין- אלו "מולקולות-מחשבים", מולקולות הן שומרות המידע התורשתי. חומצות גרעין אינן אוגרות מידע על כל החומרים של תא חי, אלא רק על חלבונים. די לשחזר בתא הבת את החלבונים האופייניים לתא האם כך שישחזרו במדויק את כל התכונות הכימיות והמבניות של תא האם, כמו גם את אופי וקצב חילוף החומרים הטמונים בו. חומצות הגרעין עצמן מותרבות גם עקב הפעילות הקטליטית של חלבונים.

לפיכך, תעלומת מקור החיים היא תעלומת הופעתו של מנגנון האינטראקציה בין חלבונים וחומצות גרעין. איזה מידע יש למדע המודרני על תהליך זה? אילו מולקולות היו הבסיס העיקרי לחיים - חלבונים או חומצות גרעין?

מדענים מאמינים שלמרות תפקידם המרכזי של חלבונים במטבוליזם של אורגניזמים חיים מודרניים, המולקולות ה"חיות" הראשונות לא היו חלבונים, אלא חומצות גרעין, כלומר חומצות ריבו-נוקלאיות (RNA).

בשנת 1982, הביוכימאי האמריקאי תומס צ'ק גילה את התכונות האוטוקטליטיות של RNA. הוא הראה בניסוי שבמדיום המכיל ריכוז גבוה של מלחים מינרלים, ריבונוקלאוטידים מתפלמרים באופן ספונטני (ספונטני) ויוצרים פולינוקלאוטידים - מולקולות RNA. על שרשראות הפולינוקלאוטידים המקוריות של RNA, כמו על מטריצה, נוצרים עותקי RNA על ידי זיווג של בסיסים חנקניים משלימים. תגובת העתקת תבנית RNA מזורזת על ידי מולקולת ה-RNA המקורית ואינה מצריכה השתתפות של אנזימים או חלבונים אחרים.

מה שקרה אחר כך מוסבר היטב על ידי מה שאפשר לכנות "ברירה טבעית" ברמה המולקולרית. במהלך העתקה עצמית (הרכבה עצמית) של מולקולות RNA, נוצרים בהכרח אי דיוקים ושגיאות. עותקי ה-RNA השגויים מועתקים שוב. בעת העתקה חוזרת, עלולות להופיע שוב שגיאות. כתוצאה מכך, האוכלוסייה של מולקולות RNA על אזור מסויםהאוקיינוס ​​הראשוני יהיה הטרוגני.

מכיוון שגם תהליכי ריקבון RNA מתרחשים במקביל לתהליכי הסינתזה, מולקולות בעלות יציבות גדולה יותר או תכונות אוטוקטליטיות טובות יותר יצטברו בתווך התגובה (כלומר, מולקולות שמעתיקות את עצמן מהר יותר, "מתרבות" מהר יותר).

בחלק ממולקולות RNA, כמו על מטריצה, יכולה להתרחש הרכבה עצמית של שברי חלבון קטנים - פפטידים. "מעטפת" חלבון נוצר סביב מולקולת ה-RNA.

יחד עם פונקציות אוטוקטליטיות, תומס צ'ק גילה את תופעת השחבור העצמי במולקולות RNA. כתוצאה משחבור עצמי, אזורי RNA שאינם מוגנים על ידי פפטידים מוסרים באופן ספונטני מה-RNA (הם, כביכול, "נחתכים" ו"נפלטים"), ושאר אזורי ה-RNA המקודדים לשברי חלבון "גדלים יחד ", כלומר. מתאחדים באופן ספונטני למולקולה אחת. מולקולת ה-RNA החדשה הזו כבר תקודד לחלבון מורכב גדול (איור 4).

ככל הנראה, בתחילה עטיפות חלבון ביצעו בעיקר תפקיד הגנה, הגנה על RNA מפני הרס ובכך הגבירה את יציבותו בתמיסה (זהו תפקידם של מעטפות חלבון בנגיפים המודרניים הפשוטים ביותר).

ברור שבשלב מסוים של האבולוציה הביוכימית, מולקולות RNA, המקודדות לא רק חלבונים מגנים, אלא גם חלבונים קטליטיים (אנזימים) שמאיצים בחדות את קצב העתקת ה-RNA, זכו ליתרון. ככל הנראה, כך נוצר תהליך האינטראקציה בין חלבונים לחומצות גרעין, שאנו קוראים לו כיום חיים.

בתהליך הפיתוח הנוסף, עקב הופעת חלבון בעל תפקידים של אנזים, transcriptase הפוכה, על מולקולות RNA חד-גדיליות, החלו לסנתז מולקולות של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) המורכבת משני גדילים. היעדר קבוצת OH במיקום 2 אינץ' של דאוקסיריבוז הופך את מולקולות ה-DNA ליציבות יותר בהתייחס לביקוע הידרוליטי בתמיסות מעט אלקליות, כלומר התגובה של המדיום במאגרים ראשוניים הייתה מעט בסיסית (תגובה זו של המדיום נשמרה גם היא. בציטופלזמה של תאים מודרניים).

היכן התרחש התפתחות תהליך מורכב של אינטראקציה בין חלבונים לחומצות גרעין? לפי התיאוריה של A.I. אופרין, מה שנקרא טיפות קואצרבאט הפכו למקום הולדתם של החיים.

אורז. 4. השערת האינטראקציה של חלבונים וחומצות גרעין: א) בתהליך העתקה עצמית של RNA מצטברות שגיאות (1 - נוקלאוטידים התואמים ל-RNA המקורי; 2 - נוקלאוטידים שאינם תואמים ל-RNA המקורי - טעויות ב-RNA המקורי. הַעתָקָה); ב) בשל תכונותיו הפיזיקליות-כימיות, חומצות אמינו "נדבקות" לחלק ממולקולת ה-RNA (3 - מולקולת RNA; 4 - חומצות אמינו), אשר באינטראקציה זו עם זו הופכות למולקולות חלבון קצרות - פפטידים. כתוצאה מחבורת עצמית הטבועה במולקולות ה-RNA, נהרסים חלקי מולקולת ה-RNA שאינם מוגנים בפפטידים, והנותרים "גדלים" לכדי מולקולה אחת המקודדת לחלבון גדול. התוצאה היא מולקולת RNA מכוסה במעטפת חלבון (לנגיפים המודרניים הפרימיטיביים ביותר, למשל, וירוס פסיפס הטבק, יש מבנה דומה)

תופעת ה-coacervation מורכבת מכך שבתנאים מסוימים (למשל בנוכחות אלקטרוליטים) מופרדים מהתמיסה חומרים מאקרו-מולקולריים, אך לא בצורה של משקעים, אלא בצורה של תמיסה מרוכזת יותר - coacervate . כאשר מעורער, הקואצרבאט מתפרק לטיפות קטנות נפרדות. במים טיפות כאלה מכוסות במעטפת הידרציה (קליפה של מולקולות מים) המייצבת אותן - איור. 5.

לטיפות Coacervate יש מראית עין של חילוף חומרים: בהשפעת כוחות פיזיקליים וכימיים גרידא, הן יכולות לספוג חומרים מסוימים מהתמיסה באופן סלקטיבי ולשחרר את תוצרי הריקבון שלהן לסביבה. על ידי ריכוז סלקטיבי של חומרים מ סביבההם יכולים לגדול, אבל כשהם מגיעים לגודל מסוים, הם מתחילים "להתרבות", ניצנים של טיפות קטנות, אשר, בתורן, יכולות לגדול ו"ניצנים".

ניתן לכסות את טיפות ה-coacervate הנובעות מריכוז תמיסות חלבון בתהליך ערבוב בפעולת גלים ורוח במעטפת שומנים: קרום בודד הדומה למיצלות סבון (עם ניתוק בודד של טיפה משטח המים המכוסה ב-. שכבה שומנית), או שכבה כפולה הדומה לממברנת תא (כאשר טיפה מכוסה בקרום שומני חד-שכבתי נופלת שוב על סרט הליפיד המכסה את פני המאגר - איור 5).

תהליכי הופעתן של טיפות קואסרבטות, צמיחתן ו"ניצן" שלהן, כמו גם "הלבשה" שלהן עם ממברנה משכבת ​​שומנים כפולה, מדגמים בקלות במעבדה.

עבור טיפות coacervate, קיים גם תהליך של "ברירה טבעית" שבו הטיפות היציבות ביותר נשארות בתמיסה.

למרות הדמיון החיצוני של טיפות קואצרבאט לתאים חיים, טיפות קואסרבט חסרות את הסימן העיקרי של יצור חי - היכולת להתרבות במדויק, להעתיק את עצמו. ברור שהמבשרים של תאים חיים היו טיפות קואסרווטיות כאלה, שכללו קומפלקסים של מולקולות משכפל (RNA או DNA) והחלבונים שהם מקודדים. ייתכן שמתחמי RNA-חלבון התקיימו במשך זמן רב מחוץ לטיפות הקואצ'רבות בצורת מה שנקרא "גן חי חופשי", או יתכן שהיווצרותם התרחשה ישירות בתוך כמה טיפות קואסרבטות.

נתיב מעבר אפשרי מטיפות קואצרבאט להתלקחויות פרימיטיביות:

א) היווצרות קואצרבאט; 6) ייצוב טיפות קואסרבט בתמיסה מימית; ג) - היווצרות שכבת שומנים כפולה מסביב לטיפה, בדומה לממברנת תא: 1 - טיפת coacervate; 2 - שכבה מונומולקולרית של שומנים על פני המאגר; 3 - היווצרות שכבת שומנים אחת סביב הטיפה; 4 - היווצרות שכבת שומנים כפולה סביב הטיפה, בדומה לממברנת תא; ד) - טיפת coacervate מוקפת בשכבת שומנים כפולה, עם קומפלקס חלבון-נוקלאוטידים כלול בהרכבה - אב טיפוס של התא החי הראשון

מנקודת מבט היסטורית, התהליך המורכב ביותר של מקור החיים על פני כדור הארץ, שאינו מובן במלואו על ידי המדע המודרני, עבר מהר מאוד. במשך 3.5 מיליארד שנים, מה שנקרא. האבולוציה הכימית הסתיימה עם הופעת התאים החיים הראשונים והחלה אבולוציה ביולוגית.

כדי להעריך את הנס הזה בערכו האמיתי, אתה צריך להכיר מספר תיאוריות מודרניות המתארות אפשרויות ושלבים שונים של לידת החיים. מתוך סט תוסס אך חסר חיים של לא מסובך תרכובות אורגניותולפרוטו-אורגניזמים שהכירו את המוות ונכנסו למירוץ אינסופי של שונות ביולוגית. אחרי הכל, האם שני המונחים האלה - שונות ומוות - לא מולידים את כל סכום החיים?...

1. פנספרמיה

להשערה של הבאת חיים לכדור הארץ מגופים קוסמיים אחרים יש הרבה מגינים סמכותיים. בתפקיד זה החזיקו המדען הגרמני הגדול הרמן הלמהולץ והכימאי השוודי סוונטה ארניוס, ההוגה הרוסי ולדימיר ורנאדסקי והלורד הפיזיקאי הבריטי קלווין. עם זאת, המדע הוא תחום העובדות, ולאחר גילוי הקרינה הקוסמית והשפעתה ההרסנית על כל היצורים החיים, נראה היה שהפנספרמיה מתה.

אבל ככל שמדענים צוללים עמוק יותר לתוך השאלה, כך עולים יותר ניואנסים. אז, עכשיו - כולל לאחר שעשינו ניסויים רבים בחללית - אנחנו הרבה יותר רציניים לגבי היכולת של אורגניזמים חיים לסבול קרינה וקור, מחסור במים ו"קסמים" אחרים של הימצאות בחלל החיצון. ממצאים של תרכובות אורגניות שונות על אסטרואידים ושביטים, בהצטברויות גז ואבק מרוחקות ובעננים פרוטו-פלנטריים רבים ומעבר לכל ספק. אבל הטענות שהם הכילו עקבות של משהו שדומה באופן מחשיד לחיידקים נותרו לא מוכחות.

קל לראות שלמרות כל הקסם שלה, תורת הפנספרמיה רק ​​מעבירה את שאלת מקור החיים למקום אחר ולזמן אחר. מה שהביא את האורגניזמים הראשונים לכדור הארץ - בין אם זה היה מטאוריט מקרי או תוכנית ערמומית של חייזרים מפותחים מאוד, הם היו צריכים להיוולד איפשהו ואיכשהו. אל כאן והרבה יותר בעבר - אבל החיים היו צריכים לצמוח מחומר חסר חיים. השאלה "איך?" שְׂרִידִים.

1. לא מדעי: הדור ספונטני

מקורו הספונטני של חומר חי מפותח מאוד מחומר שאינו חי - כמו לידת זחלי זבובים בבשר נרקב - יכול להיות קשור לאריסטו, שהכליל את מחשבותיהם של קודמים רבים ויצר דוקטרינה הוליסטית של יצירה ספונטנית. כמו מרכיבים אחרים בפילוסופיה של אריסטו, הדור הספונטני היה הדוקטרינה השלטת באירופה של ימי הביניים ונהנה מתמיכה מסוימת עד לניסויים של לואי פסטר, שהראה לבסוף שאפילו זחלי זבובים דורשים זבובי הורה כדי לייצר. אין לבלבל בין הדור הספונטני לבין התיאוריות המודרניות של המקור האביוגני של החיים: ההבדל ביניהן הוא מהותי.

2. מרק ראשוני

מושג זה קשור קשר הדוק לניסויים הקלאסיים שבוצעו בשנות ה-50 על ידי סטנלי מילר והרולד אורי. במעבדה, המדענים דימו תנאים שאולי היו קיימים ליד פני כדור הארץ הצעיר - תערובת של מתאן, פחמן חד חמצני ו מימן מולקולרי, פריקות חשמליות רבות, אולטרה סגול, ועד מהרה יותר מ-10% מהפחמן מהמתאן עברו לצורת מולקולות אורגניות שונות. בניסויים של מילר - אורי התקבלו יותר מ-20 חומצות אמינו, סוכרים, שומנים ומבשרים של חומצות גרעין.

וריאציות מודרניות של ניסויים קלאסיים אלה משתמשות בהגדרות הרבה יותר מורכבות התואמות יותר את התנאים של כדור הארץ המוקדם. את ההשפעות של הרי געש מחקים עם פליטת מימן גופרתי וגופרית דו חמצני, נוכחות חנקן וכו'. בדרך זו מצליחים המדענים להשיג כמות עצומה ומגוונת של חומר אורגני - אבני בניין פוטנציאליות לחיים פוטנציאליים. הבעיה העיקרית של הניסויים הללו נותרה הגזעמט: איזומרים של מולקולות פעילות אופטית (כגון חומצות אמינו) נוצרים בתערובת בכמויות שוות, בעוד שכל החיים המוכרים לנו (למעט חריגים מבודדים ומוזרים) כוללים רק איזומרי L.

עם זאת, נחזור לבעיה זו בהמשך. כאן כדאי להוסיף שלאחרונה - בשנת 2015 - פרופסור קיימברידג' ג'ון סאתרלנד (ג'ון סאתרלנד) והצוות שלו הראו את האפשרות של היווצרות כל "מולקולות החיים" הבסיסיות, מרכיבי ה-DNA, ה-RNA והחלבונים מחומר פשוט מאוד. סט של רכיבים ראשוניים. הדמויות העיקריות של תערובת זו הם מימן ציאניד ומימן גופרתי, שאינם נדירים כל כך בחלל. להם נותר להוסיף כמה חומרים מינרליים ומתכות, הזמינים בכמות מספקת על פני כדור הארץ, כמו פוספטים, מלחי נחושת וברזל. מדענים בנו סכימת תגובה מפורטת שיכולה בהחלט ליצור "מרק קדמוני" עשיר על מנת שיופיעו בו פולימרים ואבולוציה כימית מלאה נכנסת לתמונה.

השערת המקור האביוגני של החיים מ"מרק אורגני", שנבדק בניסויים של מילר ואורי, הועלתה ב-1924 על ידי הביוכימאי הסובייטי אלכסנדר אופרין. ולמרות שב"שנות האפלה" של ימי הזוהר של הליסנקואיזם, המדען לקח את הצד של מתנגדי הגנטיקה המדעית, יתרונותיו גדולים. כהוקרה על תפקידו של האקדמאי, הפרס המרכזי שניתן על ידי האגודה המדעית הבינלאומית לחקר מקור החיים (ISSOL), מדליית אופרין, נושא את שמו. הפרס מוענק כל שש שנים, ובמועדים שונים הוא הוענק הן לסטנלי מילר והן לחוקר הכרומוזומים הגדול, חתן פרס נובל ג'ק שוסטק. כהוקרה על תרומתו העצומה של הרולד Urey, ISSOL מעניקה את מדליית Urey בין מדליות אופרין (גם כל שש שנים). התוצאה הייתה פרס אבולוציוני ייחודי ואמיתי - עם שם בר שינוי.

3. אבולוציה כימית

התיאוריה מנסה לתאר את הפיכתם של חומרים אורגניים פשוטים יחסית למערכות כימיות מורכבות למדי, מבשרי החיים עצמם, בהשפעת גורמים חיצוניים, מנגנוני בחירה וארגון עצמי. התפיסה הבסיסית של גישה זו היא "שוביניזם מים-פחמן", המציג את שני המרכיבים הללו (מים ופחמן - נ.ס.) כהכרחיים ומפתחים לחלוטין להופעתם והתפתחותם של חיים, בין אם בכדור הארץ ובין אם במקום כלשהו מעבר לגבולותיו. והבעיה העיקרית נותרה התנאים שבהם "שוביניזם מים-פחמן" יכול להתפתח לקומפלקסים כימיים מאוד מתוחכמים, המסוגלים - מעל הכל - לשכפול עצמי.

לפי אחת ההשערות, הארגון הראשוני של מולקולות יכול להתרחש במיקרו-נקבוביות של מינרלים חימר, אשר מילאו תפקיד מבני. הכימאי הסקוטי אלכסנדר גרהם קיירנס-סמית' העלה את הרעיון הזה לפני כמה שנים. על פני השטח הפנימיים שלהן, כמו על מטריצה, ביומולקולות מורכבות יכולות להתיישב ולהתפלמר: מדענים ישראלים הראו שתנאים כאלה מאפשרים לגדל שרשראות חלבון ארוכות מספיק. כמויות הדרושות של מלחי מתכת, הממלאים תפקיד חשוב כזרזים לתגובות כימיות, עלולות להצטבר גם כאן. קירות חרס יכולים לשמש כממברנות תאים, להפריד את החלל ה"פנימי", שבו מתרחשות יותר ויותר תגובות כימיות מורכבות, ולהפריד בינו לבין כאוס חיצוני.

המשטחים של מינרלים גבישיים יכולים לשמש "מטריצות" לצמיחה של מולקולות פולימריות: המבנה המרחבי של סריג הגביש שלהם מסוגל לבחור רק איזומרים אופטיים מאותו סוג, למשל, חומצות אמינו L, ולפתור את הבעיה שנידונה לעיל. . אנרגיה ל"חילוף החומרים" הראשוני יכולה להיות מסופקת על ידי תגובות אנאורגניות - כמו הפחתת המינרל פיריט (FeS2) עם מימן (לברזל גופרתי ומימן גופרתי). במקרה זה, לא נדרשים לא ברק ולא אור אולטרה סגול להופעת ביומולקולות מורכבות, כמו בניסויים של מילר-אורי. אז, אנחנו יכולים להיפטר מההיבטים המזיקים של הפעולה שלהם.

כדור הארץ הצעיר לא היה מוגן ממרכיבים מזיקים - ואפילו קטלניים - של קרינת השמש. אפילו אורגניזמים אבולוציוניים מודרניים לא יוכלו לעמוד באולטרה סגול הקשה הזה - למרות העובדה שהשמש עצמה הייתה צעירה בהרבה ולא נתנה מספיק חום לכוכב הלכת. מכאן עלתה ההשערה שבעידן שבו התרחש נס מוצא החיים, ניתן היה לכסות את כל כדור הארץ בשכבת קרח עבה - מאות מטרים; וזה לטובה. כשהם מסתתרים מתחת למעטה הקרח הזה, החיים יכלו להרגיש בטוחים למדי הן מקרינה אולטרה סגולה והן מפגיעות תכופות של מטאוריטים שאיימו להרוג אותו בניצן. הסביבה הקרירה יחסית יכולה גם לייצב את המבנה של המקרומולקולות הראשונות.

4. מעשנים שחורים

אכן, קרינה אולטרה סגולה על כדור הארץ הצעיר, שהאטמוספירה שלו עדיין לא הכילה חמצן ולא היה בה דבר נפלא כמו שכבת אוזון, הייתה צריכה להיות קטלנית לכל חיים בהתהוות. מכאן צמחה ההנחה שאבותיהם השבריריים של אורגניזמים חיים נאלצו להתקיים איפשהו, כשהם מסתתרים מהזרם המתמשך של קרני עיקור. למשל, עמוק מתחת למים – כמובן, שם יש מספיק מינרלים, ערבוב, חום ואנרגיה לתגובות כימיות. ויש מקומות כאלה.

לקראת סוף המאה ה-20 התברר שקרקעית האוקיינוס ​​לא יכולה בשום אופן להיות מקלט למפלצות מימי הביניים: התנאים כאן קשים מדי, הטמפרטורה נמוכה, אין קרינה וחומר אורגני נדיר יכול רק לשקוע. מפני השטח. למעשה, אלו הם המדבריות למחצה העצומים ביותר - עם כמה יוצאי דופן בולטים: ממש שם, עמוק מתחת למים, קרוב ליציאות של מקורות גיאותרמיים, החיים ממש בעיצומם. מים שחורים עשירים בסולפיד הם חמים, נסערים ומלאים במינרלים.

מעשני האוקיינוס ​​השחור הם מערכות אקולוגיות עשירות מאוד וייחודיות: החיידקים שניזונים מהם משתמשים בתגובות ברזל-גופרית שכבר דיברנו עליהן. הם הבסיס לחיים משגשגים הכוללים שורה של תולעים ושרימפס ייחודיים. אולי הם היו הבסיס והמקור של החיים על הפלנטה: לפי לפחותתיאורטית, מערכות כאלה נושאות את כל הדרוש לשם כך.

2. לא מדעי: רוחות, אלים, אבות

כל מיתוס קוסמולוגי על מקור העולם מוכתר תמיד באנתרופוגוני - על מקור האדם. ובפנטזיות האלה, אפשר רק לקנא בדמיונם של מחברים עתיקים: בשאלה מה, איך ולמה הקוסמוס התעורר, היכן ואיך הופיעו החיים - ואנשים - הגרסאות נשמעו שונות מאוד וכמעט תמיד יפות. צמחים, דגים ובעלי חיים נתפסו מקרקעית הים על ידי עורב ענק, אנשים זחלו החוצה כמו תולעים מגופו של האב הקדמון הראשון פנגו, נוצקו מחימר ואפר, נולדו מנישואי אלים ומפלצות. כל זה פיוטי באופן מפתיע, אבל, כמובן, אין לזה שום קשר למדע.

בהתאם לעקרונות המטריאליזם הדיאלקטי, החיים הם "אחדות ומאבק" של שני עקרונות: מידע משתנה ותורשת מחד גיסא ותפקודים ביוכימיים, מבניים מאידך. אחד בלתי אפשרי בלי השני - והשאלה היכן התחילו החיים, עם מידע וחומצות גרעין, או עם פונקציות וחלבונים, נותרה אחת הקשות ביותר. ואחד הפתרונות הידועים לבעיה הפרדוקסלית הזו הוא השערת "עולם ה-RNA", שהופיעה עוד בסוף שנות ה-60 ולבסוף התגבשה בסוף שנות ה-80.

RNA - מקרומולקולות, באחסון והעברת מידע אינו יעיל כמו DNA, ובביצוע פונקציות אנזימטיות - לא מרשים כמו חלבונים. אבל מולקולות RNA מסוגלות לשניהם, ועד כה הן משמשות כחוליית שידור בחילופי המידע של התא, ומזרזות בו מספר תגובות. חלבונים אינם מסוגלים להשתכפל ללא המידע של ה-DNA, וה-DNA אינו מסוגל להשתכפל ללא "מיומנויות" חלבון. RNA, לעומת זאת, יכול להיות אוטונומי לחלוטין: הוא מסוגל לזרז את ה"רבייה" של עצמו - וזה מספיק בתור התחלה.

מחקרים במסגרת השערת "עולם ה-RNA" הראו שמקרומולקולות אלו מסוגלות גם לאבולוציה כימית מלאה. אם לקחת לפחות דוגמה ברורה שהדגימו ביו-פיזיקאים מקליפורניה בראשות לסלי אורגל: אם אתידיום ברומיד, המשמש כרעל למערכת זו החוסמת סינתזת RNA, מתווסף לתמיסה של RNA המשכפל את עצמו, אז לאט לאט, עם שינוי בדורות של מקרומולקולות, בתערובת מופיעים RNA עמידים אפילו לריכוזים גבוהים מאוד של הרעלן. בערך כך, תוך כדי התפתחות, מולקולות ה-RNA הראשונות יכלו למצוא דרך לסנתז את כלי החלבון הראשונים, ואז, בשילוב איתם, "לגלות" לעצמן את הסליל הכפול של ה-DNA, נושא אידיאלי של מידע תורשתי.

3.לא מדעי: בלתי משתנה

לא ניתן לכנות יותר מדעיים מהסיפורים על האבות הקדמונים הדעות הנושאות את השם הגדול של תיאוריית המצב היציב. לדברי תומכיו, מעולם לא התעוררו חיים כלל - כמו שכדור הארץ לא נולד, גם הקוסמוס לא הופיע: הם פשוט היו תמיד, תמיד יהיו. כל זה אינו מוצדק יותר מתולעי הפנגו: כדי לקחת "תיאוריה" כזו ברצינות, אתה צריך לשכוח מאינספור תגליות של פליאונטולוגיה, גיאולוגיה ואסטרונומיה. ולמעשה, לנטוש את כל הבניין הגרנדיוזי של המדע המודרני – אבל אז, כנראה, כדאי לזנוח את כל מה שאמור להיות עבור תושביו, כולל מחשבים וטיפול שיניים ללא כאבים.

6. פרוטולים

עם זאת, שכפול פשוט אינו מספיק ל"חיים רגילים": כל חיים הם, קודם כל, אזור מבודד מרחבית של הסביבה, המפריד בין תהליכים מטבוליים, מקל על מהלך של תגובות מסוימות ומאפשר הדרה של אחרות. במילים אחרות, החיים הם תא מוגבל על ידי קרום חדיר למחצה המורכב משומנים. ו"פרוטו-תאים" היו צריכים להופיע כבר בשלבים המוקדמים ביותר של קיומם של חיים על פני כדור הארץ - ההשערה הראשונה לגבי מקורם הובעה על ידי אלכסנדר אופרין, המוכר לנו היטב. לדעתו, "פרוטוממברנות" יכולות להיות טיפות של שומנים הידרופוביים, המזכירים טיפות צהובות של שמן צפות במים.

באופן כללי, הרעיונות של המדען מקובלים על המדע המודרני, וגם ג'ק שוסטק, שקיבל את מדליית אופרין על עבודתו, עסק בנושא זה. יחד עם Katarzyna Adamala, הוא הצליח ליצור מעין מודל "פרוטוסל", שהאנלוגי של הממברנה שלו לא היה מורכב משומנים מודרניים, אלא ממולקולות אורגניות פשוטות עוד יותר, חומצות שומן, שיכולות להצטבר במקומות שבהם הראשון. מקורם של פרוטו-אורגניזמים. שוסטק ואדמאלה אפילו הצליחו "להחיות" את המבנים שלהם על ידי הוספת יוני מגנזיום (המרצת העבודה של RNA פולימראזות) וחומצת לימון (מייצבת מבנה הקרומים השומניים) למדיום.

כתוצאה מכך, הם קיבלו מערכת פשוטה לחלוטין, אבל קצת חיה; בכל מקרה, זה היה פרוטו-תא נורמלי שהכיל סביבה מוגנת ממברנה להתפשטות RNA. מרגע זה תוכלו לסגור את הפרק האחרון בפרהיסטוריה של החיים – ולהתחיל את הפרקים הראשונים בתולדותיו. עם זאת, זה נושא אחר לגמרי, אז נדבר רק על מושג אחד, אך חשוב ביותר, הקשור לשלבים הראשונים באבולוציה של החיים ולהופעתם של מגוון עצום של אורגניזמים.

4. לא מדעי: שיבה נצחית

ייצוג "מותג" של הפילוסופיה ההודית, בפילוסופיה המערבית הקשורים ליצירותיהם של עמנואל קאנט, פרידריך ניטשה ומירצ'ה אליאדה. תמונה פואטית של הנדודים הנצחיים של כל נפש חיה דרך אינסוף עולמות ותושביהם, לידתה מחדש או לחרק חסר חשיבות, או לתוך משורר נעלה, או אפילו לתוך יצור לא ידוע לנו, שד או אל. למרות היעדר רעיונות של גלגול נשמות, הרעיון הזה ממש קרוב לניטשה: הנצח הוא נצחי, כלומר כל אירוע בו יכול - וחייב לחזור עליו שוב. וכל ישות סובבת בלי סוף על הקרוסלה הזו של השיבה האוניברסלית, כך שרק הראש מסתובב, ועצם הבעיה של המקור הראשוני נעלמת איפשהו בקליידוסקופ של אינספור חזרות.

7. אנדוזימביוזה

הביטו בעצמכם במראה, הסתכלו לתוך עיניכם: היצור שאיתו אתם מחליפים מבטים הוא ההכלאה המורכבת ביותר שקמה מאז ומעולם. עוד בסוף המאה ה-19, חוקר הטבע הגרמני-אנגלי אנדראס שימפר שם לב שהכלורופלסטים, אברוני התא הצמחיים האחראים על הפוטוסינתזה, משתכפלים בנפרד מהתא עצמו. עד מהרה הייתה השערה שכלורופלסטים הם סימביונים, תאים של חיידקים פוטוסינתטיים, שנבלעו פעם על ידי המארח - ונשארו לחיות כאן לנצח.

כמובן, אין לנו כלורופלסטים, אחרת נוכל לאכול אור שמש, כפי שמציעות כמה כתות פסאודו-דתיות. עם זאת, בשנות העשרים של המאה ה-20 הורחבה השערת האנדוזימביוזה כך שתכלול את המיטוכונדריה, האברונים הצורכים חמצן ומספקים אנרגיה לכל התאים שלנו. עד כה, השערה זו רכשה מעמד של תיאוריה מן המניין, שהוכחה שוב ושוב - די לומר שלמיטוכונדריה ולפלסטידים יש גנום משלהם, מנגנוני חלוקה עצמאיים פחות או יותר של תאים ומערכות סינתזת חלבונים משלהם.

בטבע נמצאו גם אנדוסימביונטים אחרים שאין מאחוריהם מיליארדי שנים של אבולוציה משותפת והם נמצאים ברמת אינטגרציה פחות עמוקה בתא. לדוגמה, לחלק מהאמבות אין מיטוכונדריה משלהן, אך ישנם חיידקים הכלולים בפנים ומבצעים את תפקידם. ישנן השערות לגבי מקורם האנדוזימביוטי של אברונים אחרים - כולל דגלים וריסים, ואפילו גרעין התא: לפי חלק מהחוקרים, כולנו, איקריוטים, היינו תוצאה של מיזוג חסר תקדים בין חיידקים לארכיאה. גרסאות אלה עדיין לא מצאו אישור קפדני, אבל דבר אחד ברור: ברגע שהוא עלה, החיים החלו לקלוט שכנים ולתקשר איתם, והולידו חיים חדשים.

5. לא מדעי: בריאתנות

עצם מושג הבריאתנות עלה במאה ה-19, כאשר תומכים בגרסאות שונות של הופעת העולם והחיים, שהוצעו על ידי מחברי התורה, התנ"ך וספרי קודש אחרים של דתות מונותיאיסטיות, החלו להיקרא מילה זו. עם זאת, בעצם, הבריאתנים לא הציעו שום דבר חדש בהשוואה לספרים אלה, וניסו שוב ושוב להפריך את הממצאים הנוקשים והיסודיים של המדע - אך למעשה, שוב ושוב איבדו תפקיד אחד אחרי השני. לרוע המזל, הרעיונות של מדענים פסאודו-בריאתניים מודרניים הרבה יותר קלים להבנה: הבנת התיאוריות של המדע האמיתי דורשת מאמץ רב.

מקור החיים הוא עצום בעיה מדעית. במהלך 10 השנים האחרונות, היו כמות עצומה של נתונים ומחקרים חדשים. נכון להיום, יש עדיין שאלות לא פתורות, אבל התמונה הכוללת של איך חיים יכלו להתעורר מחומר דומם מתבהרת מהר מאוד. אבל, כידוע, במדע, כל תשובה מולידה 10 שאלות חדשות.

מודלים של אבולוציה הדרגתית מ תרכובות אנאורגניותלאורגניזמים הראשונים עד כה מפותחים היטב. אבל ההיסטוריה של גיליון זה מתוארכת למחבר המפורסם .

חוקר הטבע והחוקר האנגלי לא כתב על כך דבר בעבודותיו המדעיות ולא עסק ברצינות בתיאוריות והשערות של מקור החיים. נושא זה היה מעבר להבנת המדע של המאה ה-19. צ'ארלס דיבר רק על איך כל מגוון הצורות הביולוגיות שאנו רואים יצאו מהאורגניזמים החיים הראשונים שכבר קיימים.

רק ממכתביו לחברו הטוב ביותר אנו יודעים שדרווין ניסה לחשוב על הנושא הזה, אבל כמובן, ברמת הידע הזו, הוא לא יכול היה לשער במפורש שום דבר, למעט הרוב. רעיונות כללייםשאיכשהו חומרים אורגניים יכולים להיוולד מכימיה אנאורגנית, מלחי אמוניום, זרחן עם שימוש בחשמל בבריכה חמה קטנה.

אבל יש לציין שגם במכתב זה הוא ניחש הרבה מאוד במדויק. לדוגמה, כימאים גילו דרך סבירה לסינתזה אביוגנית של נוקלאוטידים, אבני הבניין שמהם עשוי ה-RNA. התברר שניתן לסנתז את הנוקלאוטידים הללו באופן ספונטני בתנאים דומים לאלו של מאגר חם קטן.

יש מספר עצום של גרסאות למקור כל החיים על פני כדור הארץ. רבים מהם הומצאו על ידי תיאורטיקני קונספירציה ופסאודו-מדעים. אבל עדיין, עיקר התיאוריות מבוססות על עובדות ומחקר אמיתיים.

התיאוריות העיקריות של מקור החיים:

- בריאתנות;

- פנספרמיה;

- תאוריית מצב יציב;

- דור ספונטני;

- אבולוציה ביוכימית.

השערה בריאתניתלדבוק באנשים המאמינים שהחיים נוצרו על ידי הבורא, האל, התודעה האוניברסלית. אין לה הוכחות, ולא מדענים מקדמים אותה, אלא עיתונאים, תיאולוגים ותיאולוגים. אליהם מצטרפים גם אנשים שרוצים להרוויח כסף נוסף באמצעות הונאה.

אותם בריאתנים ממשיכים לטעון שיש תעלומה בשאלת מוצאם של אנשים, שכן ארכיאולוגים אינם יכולים למצוא איזו חוליה חסרה, כלומר צורת מעבר מ אדם קדוםקרו-מניון למודרני הומו סאפיינס. מאמרים חשובים ביותר להבנה:

» 100% מוצא אנושי: תיאוריות והשערות

תיאוריית מצב יציבטמון בעובדה שהחיים, יחד עם היקום, ובהתאם, העולם כולו, היו קיימים ויתקיימו תמיד, ללא קשר לזמן. יחד עם זה, נגזרות היקום, גופים ותצורות כמו כוכבים, מערכות פלנטריות, אורגניזמים חיים מוגבלים בזמן: הם נולדים ומתים.

כרגע, השערה זו יש רק משמעות היסטורית, ולא נדונה בחוגים מדעיים במשך זמן רב, שכן היא הופרכה על ידי המדע המודרני בנקודת מפתח: היקום קם עקב המפץ הגדול והתפשטותו לאחר מכן. מאמר חשוב בנושא בפשטות ו שפה פשוטה: 100% מקור והתפתחות היקום.

תורת הפנספרמיהיותר מדעי. הוא מניח את הדברים הבאים: אורגניזמים חיים הביאו גופים קוסמיים לכוכב הלכת שלנו כמו מטאוריטים או שביטים. כמה תומכים חולמניים במיוחד בטוחים שעב"מים וחייזרים עשו זאת במודע, רודפים אחר מטרותיהם.

במערכת השמש שלנו, ההסתברות למצוא אורגניזמים חיים בכל מקום אחר היא קטנה ביותר, אבל חיים יכולים לבוא אלינו מאדם אחר. מערכת כוכבים. נתונים אסטרונומיים מראים שלפי הרכב ביוכימימטאוריטים, מטאורים ושביטים, לרוב הם מכילים תרכובות אורגניות, כגון חומצות אמינו. הם יכלו להפוך לזרעים במגע של הגוף הקוסמי עם כדור הארץ, בדיוק כפי שזרעי שן הארי מתפזרים מאות מטרים מסביב.

מאזן הנגד העיקרי לטענות הפאנספרמיסטים הוא השאלה ההגיונית, מאיפה הגיעו החיים בכוכבי לכת אחרים שמהם עף אותו אסטרואיד או כוכב שביט. לפיכך, ההשערה הפאנספרמית של המקור החייזרי של אורגניזמים חיים יכולה רק להשלים את הגרסה העיקרית - הביוכימית.

תורת האביוגנזהבאמצעות מחקרי אבולוציה ביוכימיים ומוכיח בהצלחה את היווצרותם של מבנים אורגניים מחומר אנאורגני, ומחוץ לגוף וללא שימוש באנזימים מיוחדים.

הסינתזה של התרכובות האורגניות הפשוטות ביותר מחומר אנאורגני יכולה להתרחש במגוון רחב של תנאים טבעיים: על הפלנטה או בחלל (למשל, בדיסק פרוטו-פלנטרי - פרופליד). ב-1953 בוצע הניסוי הקלאסי המפורסם של מילר-אורי, שהוכיח שחומר אורגני כמו חומצות אמינו יכול להופיע בתערובת של גזים שונים שיחקו את ההרכב האטמוספרי של כדור הארץ.

בטבע, עם הזמן, הוא נוצר ורכש את היכולת (אגב, היום הסינתזה שלו על ידי האדם קשה מאוד). אבל זו הלבנה העיקרית, והתשובה לשאלת מקור החיים על פני כדור הארץ טמונה דווקא בה.

כעת ידוע לחלוטין כיצד נוצרה מולקולת החומצה הדאוקסיריבונוקלאית. בהתחלה יצורים ביולוגיים התבססו על מולקולה דומה אחרת בשם RNA. במשך זמן רבהיה עולם חי אחר שבו לאורגניזמים היה מידע תורשתי בצורה של מולקולה של חומצה ריבונוקלאית, שפעלה כחלבונים. מולקולה זו מסוגלת לאחסן מידע תורשתי כמו DNA ולבצע עבודה פעילה כמו חלבונים.

בתאים מודרניים הפונקציות הללו מופרדות - ה-DNA אוגר מידע תורשתי, החלבונים עושים את העבודה וה-RNA משמש מעין מתווך ביניהם. באורגניזמים העתיקים הראשונים, היה רק ​​RNA, שהתמודד עם שתי המשימות בעצמו.

דפוס מעניין בשאלת מקורם של כל היצורים החיים הוא שבמהלך השנים האחרונות, עשרות חדשות מאמרים מדעיים, המובילים קרוב ככל האפשר לפענוח התעלומה, ואין עוד צורך בתיאוריות והשערות אחרות של מקור החיים מלבד אביוגניות כרגע.

ההיסטוריה של החיים על פני כדור הארץ מסתירה סודות רבים. אם הם ייחשפו אי פעם, תראה ההתפתחות העתידית של המדע.

אנו מגבילים את עצמנו לשיקול תרבותי-היסטורי של כל ההשערות למקור החיים על פני כדור הארץ. במסגרת תפיסת מדעי הטבע, נקדיש תשומת לב מיוחדת למודלים הקונסטרוקטיביים-תיאורטיים של תורת האבולוציה הביוכימית.

מאז זמן ביולוגי - לגיל יש "חץ של זמן" המכוון מהעבר לעתיד והוא מתואר על ידי הטריאדה: לידה - הזדקנות - מוות, הרעיון האבולוציוני עלה כבר במיתולוגיה והתגבש בפילוסופיית הטבע העתיקה ב. תיאוריה של יצירה ספונטניתחיים מחומר דומם, בעוד שהם הונחו דור רב על בסיס טרנספורמציה נאיבית באמצעות שילוב אקראי של איברים בודדים (אמפדוקס, 495-435 לפנה"ס), טרנספורמציה פתאומית של מינים (Anaksimen, 384-322 לפנה"ס). אריסטו (384-322 לפנה"ס) רשמי את תורת היצירה הספונטנית של חיים לתיאוריית ההתפתחות ההדרגתית של צורות חיים (מפשוטות למורכבות), המצטלבת בימי הביניים עם תיאוריה בריאתנית.

בריאתנות(יצירה, יצירה) - מכילה את התזה על הבריאה האלוהית של העולם והאדם. לפי תיאוריה זו, החיים הם תוצאה של אירועים על טבעיים בעבר. מדענים רבים באסתטיקה של החשיבה משלבים למעשה את הרעיון האבולוציוני עם הבריאתנות. נדמה לנו שהאסתטיקה של החשיבה של הפילוסוף הרוסי מהמאה ה-20 מרב ממרדשווילי, המובילה להצטלבות של חשיבה קדושה וחילונית ב"נקודת המפגש שבה חשבנו מחשבה, שאי אפשר לקבל עם הרצון או רצון לחשוב, נראה מוצדק. היא חושבת או לא. ואם נחשוב על זה, אם נהיה בנקודת ההצטלבות הזו במלאות ההוויה האסופה, זה לא יעבור לנו. אז אנחנו ראויים למחשבה זו, או במילים אחרות, ראויים למתנה. המתנה אינה נובעת מיתרונותינו, אנו ראויים לה רק כשזה קורה לנו, וזוהי דרך לאורך קשת, ולא אופקית, שכן אנו מקושרים ומתמזגים עם העל-מודע העליון.

במאה השבע עשרה היה תיאוריה של ביוגנזה, המסתכמת בקביעה שהחיים יכולים לצמוח רק מחיים קודמים, כלומר "החיים מהחיים". הוא נוצר על ידי הרופא והביולוג האיטלקי F. Redi והוא מכונה בספרות "עקרון רדי". הביולוג הצרפתי לואי פסטר ב-1862 הוכיח בניסויים משכנעים את חוסר האפשרות ליצור יצור ספונטני של האורגניזמים הפשוטים ביותר בתנאים מודרניים ואישר את העיקרון של "כל מה שחי מיצורים חיים". אסתטיקת החשיבה של מייסד המיקרוביולוגיה והאימונולוגיה המודרנית, ל' פסטר, מצטלבת בבירור עם הבריאתנות באמירה הבאה: "ככל שאני לומד יותר את הטבע, כך אני עוצר בתדהמה יראת כבוד לפני מעשי הבורא. אני מתפלל במהלך עבודתי במעבדה".

עקרון ההשלמה של רעיונות אבולוציוניים עם הבריאתנות מאפיין גם את עקרון הפיתוח של J.B. Lamarck (1744-1829), אשר הניח את ההוראות הבאות: אורגניזמים ניתנים לשינוי; מינים (וקטגוריות טקסונומיות אחרות) מותנים והופכים בהדרגה למינים חדשים; המגמה הכללית של שינויים היסטוריים באורגניזמים היא שיפור הדרגתי של הארגון שלהם (הדרגתיות), שהכוח המניע שלו הוא הרצון הראשוני (שנקבע על ידי הבורא) של הטבע להתקדמות. עבור למרקיזם אופייניות שתי תכונות משלימות: טלאולוגיות - כרצון לשיפור הטבוע באורגניזמים, אורגניזם-צנטריות - הכרה באורגניזם כיחידה יסודית של אבולוציה.

צ'ארלס דרווין (1809 - 1882), המסכם רעיונות אבולוציוניים בודדים, יצר תיאוריית אבולוציה קוהרנטית ומפורטת. הוא ראה בשונות תורשתית ובברירה טבעית את הכוחות המניעים של האבולוציה, וכיחידה היסודית של האבולוציה את האורגניזם של כל מין, כלומר, למעשה, פרטים בודדים. הפרטים השורדים מולידים את הדור הבא, וכך עוברים שינויים חיוביים "במזל" לדורות הבאים. לעתים קרובות מאוד, תיאוריית הברירה הטבעית של צ'ארלס דרווין מתנגדת לבריאתנות. עם זאת, הבה נפנה לאסתטיקה של חשיבתו של צ'ארלס דרווין: "העולם נשען על דפוסים ובגילוייו הוא מופיע כתוצר של הנפש - זוהי אינדיקציה לבוראו".

"אלוהים, באמת ממכונה, מאפשר לך לקפוץ מעל התהום בין החיים למתים, הטבע והרוח, תוך שמירה על התהום." אלוהים (הבורא) הוא מבנה מורכב ויצירתי של המוח שלנו, המדגים את היכולת של לתרבות את האנושות לחשוב בצורה מופשטת. בימי הביניים, תורת הבריאתנות מתעצבת בתיאולוגיות ובדתות פילוסופיות וידוי, המבוססות על התזה: "אלוהים ידוע רק דרך האמונה", ובכך הפרידה הדת בין האמונה בבריאת העולם האלוהית לבין המדע, כלומר מהמדע. השיטה המדעית להכרת העולם, המבוססת על מערכת של שיטות אמפיריות ותיאורטיות. יחד עם זאת, הטוב והרע מקבלים סנקציה מקודשת בדת, ואדם מוצא שקט ואור פנימי לעבודה בעולמנו הלא מושלם. הדבר בא לידי ביטוי בצורה המובהקת ביותר בהוראה הבאה של מ.ו. לומונוסוב: "מתמטיקאי אינו הגיוני אם הוא רוצה למדוד את הרצון האלוהי עם מצפן. כזה הוא המורה לתיאולוגיה, אם הוא חושב שאפשר ללמוד אסטרונומיה וכימיה מתוך תהלים.

הם ניסו להסביר את הופעת החיים על פני כדור הארץ על ידי הכנסתם מאחרים עולמות חלל. ב-1865 העלה הרופא הגרמני ג'י ריכטר את השערת הקוסמוזואים (חיידקים קוסמיים), לפיה החיים הם נצחיים וניתן להעביר את החיידקים השוכנים בחלל העולם מכוכב לכת אחד לאחר. עלה תיאוריית מצב יציב, לפיו החיים היו קיימים מאז ומתמיד, המבוססים במידה מסוימת על "עקרון רדי". השערה זו נתמכה על ידי מדענים רבים מהמאה ה- XIX - W. Thompson, G. Helmholtz ואחרים. במידה מסוימת, המדען הגדול שלנו V.I. ורנדסקי, שהאמין שהחיים על פני כדור הארץ הופיעו בו זמנית עם הופעת כדור הארץ.

תיאוריית המצב היציב במודל ריכטר מצטלבת עם תורת הפנספרמיה, שהועלה בשנת 1907 על ידי חוקר הטבע השוודי המפורסם ס.ארניוס: "ביקום, יש תמיד חיידקים של חיים הנעים בחלל החיצון בלחץ של קרני האור; נופלים לתוך תחום המשיכה של הפלנטה, הם מתיישבים על פני השטח שלו ומניחים את תחילת החיים על הפלנטה הזו. מבחינה מבנית - אפשרויות תיאורטיות של פנספרמיה מאושרות על ידי מספר ניסויים: זיהוי עקבות של תרכובות אורגניות בחומרים מטאוריטים ושביטים, מבשרי חומצות אמינו באדמת הירח, עקבות של מיקרואורגניזמים במטאוריט שמקורו ככל הנראה ממאדים. ברור שתגליות אלו של המחצית השנייה של המאה ה-20 יורחבו ככל שהאדם יחקור את החלל החיצון.

עם זאת, במסגרת עקרון מדעי הטבע של האבולוציה העולמית, תורת המצב היציב אינה יצרנית, וגם תורת הפנספרמיה אינה מציעה שום מנגנון להסביר את מקור החיים העיקרי; זה פשוט מעביר את בעיית מקור החיים למקום אחר ביקום.

לכן, במסגרת "חיצי הזמן" האבולוציוניים, המבוססים על עקרון ההשלמה, נותרו שניים סותרים זה את זה, ואולי משלימים, לפחות באסתטיקת החשיבה, תורת הבריאתנות תורת האבולוציה הביוכימית.לדעתנו, בהצטלבות התיאוריות הללו, הן האמונה בקנאות דתית והן האבסולוטיזם המדעי נראים בלתי מוצדקים. נדמה לנו שהתחושה של "אמונה דתית בעליון, העל מודע והערצה" להרמוניה של הטבע על פני כדור הארץ ובקוסמוס והאמונה שב"קרן המושגית (כמו גם במאגר הגנים) של כדור הארץ" כל האלמנטים משמעותיים וחשובים הוא הבסיס לא רק הרוחני, אלא והתרבות החומרית של הציוויליזציה האנושית.

העיקרון האנתרופי, שנוסח בשנות ה-70 של המאה ה-20, מדבר בעד האופי הלא אקראי של תהליך המוצא וההתפתחות של החיים כאחד. המהות שלה טמונה בעובדה שאפילו סטייה קלה של הערך של כל אחד מהקבועים הבסיסיים מובילה לחוסר האפשרות של הופעת מבנים מסודרים מאוד ביקום. לדוגמה, עלייה בקבוע של פלאנק ב-10% לא מאפשרת לפרוטון להתאחד עם נויטרון, כלומר, נוקלאוסינתזה הופכת לבלתי אפשרית. ירידה בקבוע פלאנק ב-10% תוביל להיווצרות גרעין 2 He יציב, דבר שיביא לשריפת כל המימן בשלבים המוקדמים של התפשטות היקום, או לקריסת כוכבים בשלב מאוחר יותר. שלבים. המדע נתקל בקבוצה גדולה של עובדות, שהשיקול הנפרד שלהן יוצר רושם של צירופי מקרים בלתי מוסברים הגובלים בנס. (לפרטים נוספים: Barron J.D., Tipler F.J. The antropic cosmological principle, Oxford, 2-nd., ed., 1986). לפי הפיזיקאי ג'יי ווילר: "הגורם שנותן חיים נמצא במרכז המנגנון כולו ובונה את העולם".

במקביל, מודלים בונים-תיאורטיים של אבולוציה ביוכימית מבוססים על ההשערה שהחיים התעוררו כתוצאה מתהליכים המצייתים לחוקים כימיים ופיזיקליים. לפיכך, אנו שמים, בצדק או שלא, את חוקי הפיזיקה והכימיה במרכז "כל המנגנון שבונה את העולם".

שלושת השלבים הראשונים מיוחסים לתקופת האבולוציה הכימית, הרביעי מתחיל אבולוציה ביולוגית. הרעיון של אבולוציה כימית אושר על ידי מספר ניסויים. תחילתה של עבודה זו הונחה בשנת 1953 על ידי ס. מילר וג' אורי, שכאשר נחשפו למטען ניצוץ על תערובת גז של מתאן ואדי מים, השיגו קבוצה של מולקולות אורגניות קטנות, לראשונה הראו את אפשרות של סינתזה אביוגנית של תרכובות אורגניות במערכות המחקות את הרכב האטמוספירה הראשונית של כדור הארץ.

ניתן לבטא את התהליכים המורכבים של אבולוציה כימית המובילים לאבולוציה ביוכימית וביולוגית כרצף פשוט: אטומים
מולקולות פשוטות
מקרומולקולות מורכבות ומערכות אולטרה-מולקולריות (פרוביונטים)

אורגניזמים חד תאיים.

התאים הראשונים נחשבים לאב-טיפוס של כל האורגניזמים החיים של צמחים, בעלי חיים, חיידקים.

עם זאת, בבנייה הפיזיקלית והכימית הזו של כל היצורים החיים, העיקרון האנתרופי קיים באופן טבעי, כלומר. אמונה בטבע הלא אקראי של תהליך המקור וההתפתחות של החיים על כדור הארץ. בנוסף, האפשרות של ההצטלבות של תיאוריית האבולוציה הביוכימית של חומר יבשתי עם התיאוריה של פנספרמיה אינה מוסרת. תורת האבולוציה הביוכימית עצמה רכשה את האופי המדעי של הבנייה התיאורטית של מודלים, שאושרה ניסיוני על ידי ההיסטוריה הגיאוכרונולוגית של כדור הארץ רק במאה ה-20 לאחר גילוי הרמה הגנטית המולקולרית של הרמה הביולוגית של החומר והיווצרות אבולוציונית. כִּימִיָה.

תורת האבולוציה הביוכימית מבוססת על מושג האביוגנזה - יצירת תרכובות אורגניות הנפוצות בטבע החי מחוץ לגוף, ללא השתתפות אנזימים.

לכל ההשערות הרבות שהועלו בשנות ה-60-80 של המאה ה-20 הייתה התנגדות ברורה לסוגיית המאפיינים של המערכת הפרוטוביולוגית, כלומר האב הקדמון הקדם-תאי. הבעיה הייתה שבין הצורה הכימית של החומר, שהוא עדיין לא חיים, לבין הצורה הביולוגית של החומר, שהיא כבר חיים, יש מבנה פרה-ביוטי הקשור למעבר מאבולוציה פיזיקוכימית לביולוגית. היה צורך למצוא איזשהו מבנה קדם-תאי שיכול להתפתח, כך שיהיה נתון לטרנספורמציות גנטיות ולברירה טבעית. כתוצאה מכך, זוהו שתי השערות - קואצ'רבנטית וגנטית.

הבסיס של השערת ה-coacervant הוא הקביעה כי השלבים הראשוניים של ביוגנזה היו קשורים להיווצרות מבני חלבון מ"האוקיינוס ​​הראשוני" עקב coacervation - הפרדה ספונטנית של תמיסה מימית של פולימרים לשלבים בריכוזים שונים. ההוראות העיקריות של השערה זו נוסחו לראשונה על ידי A.I. Oparin בשנת 1924 (ראה: Oparin A.I. החיים, טבעם, מקורם והתפתחותם. M., 1968). סלקציה כסיבה העיקרית לשיפור העוזרים ליצורים חיים ראשוניים היא הסעיף החשוב ביותר בהשערת אופרין.

במסגרת השערת ה-coacervant, עלה עיקרון מתודולוגי הנקרא הולוביוזה, כלומר הבכורה של מבנים מסוג תאי שניחנו ביכולת למטבוליזם יסודי, כולל קטליזה אנזימטית.

אולם אם נסתמך על תרמודינמיקת שיווי משקל, הרי שהמולקולות של יצורים חיים אינן מתעוררות באופן ספונטני, היווצרותן דורשת מנגנון מורכב לפעולה רציפה ומתואמת של ה"מחמם" וה"מקרר" בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה. ההסתברות שמולקולת חלבון, המורכבת מ-20 סוגים של חומצות אמינו, תיווצר באופן אקראי על פי תבנית מסוימת היא

המספר במכנה גדול מכדי שיוכל לתפוס אותו על ידי המוח. "ההסתברות - לפי האסטרונום פרויד הויל, היא קטנה בעליל, כל כך קטנה שזה לא יעלה על הדעת גם אם היקום כולו היה מורכב ממרק אורגני". עם זאת, אם נעבור לתרמודינמיקה ללא שיווי משקל, אז אנטרופיית הקרינה S rad. הרבה יותר מהאנטרופיה של החומר S ממשי. (S izl >> S real.), ואז ההסתברות להיווצרות של מבנים מסודריםמגבישים ועד חלבונים וחומצות גרעין עולה בחדות.

עם זאת, בשביל זה בקושי מספיק ברירה טבעית,שמטרתה ניקוי מאגר הגנים של אוכלוסייה מגנים "פגומים", השינוי מתרחש רק במסגרת החומר הגנטי הקיים, כתגובה אדפטיבית לשינוי בסביבה.

בא לקדמת הבמה השערה גנטית,לפיו חומצות גרעין התעוררו לראשונה כבסיס מטריקס לסינתזת חלבון. השערה זו הועלתה לראשונה בשנת 1929 על ידי הגנטיקאי האמריקאי ג'י מלר.

במסגרת ההשערה הגנטית עלה עיקרון מתודולוגי הנקרא גנוביוזה, הצהרת ראשוניות ההופעה כתוצאה מהתפתחות ביוכימית של מערכת מולקולרית בעלת תכונות הקוד הגנטי.

הרעיון של פיצול בדיד של תכונות גנטיות נוסף לברירה הטבעית, במידה מסוימת בהתבסס על העמדה המרכזית של מכניקת הקוונטים: "הכל: חומר, אנרגיה, מאפיינים קוונטיים של חלקיקים - הם כמויות בדידות, ואף אחד מהם לא יכול להימדד מבלי לשנות אותו". ההשערה הגנטית קושרת את תיאוריית האבולוציה הביוכימית עם האבולוציוניזם העולמי,והתיאוריה של מקור החיים על פני כדור הארץ קשורה באמונה בקיומו של טלאולוגיות "על-רציונלית, על-רציונלית" - כרצון לשיפור הגלום ביקום כולו עד ליצירת "צופה סביר" .

המושג הגנטי מקובל כיום כתוצאה מגילויים שהתגלו בשנות ה-80. הוכח בניסוי שניתן לשכפל חומצות גרעין פשוטות ללא אנזימים. היכולת של חומצות גרעין לשמש כתבניות ביצירת שרשראות משלימות היא הטיעון המשכנע ביותר בעד הרעיון של התפקיד המוביל בתהליך הביוגנזיס של המנגנון התורשתי, וכתוצאה מכך, לטובת ההשערה הגנטית של מקור החיים.

בתחילת שנות ה-80, התברר שרק חומצה ריבונוקלאית (RNA) יכולה להיות חומצת הגרעין העיקרית.

במילים אחרות, הייתה זו מולקולת ה-RNA שיכולה להוות את המצע המקרו-מולקולרי של האב הקדמון הקדם-תאי. התגלית המכרעת לגבי תפקידה של מולקולת ה-RNA במקור החיים מסתכמת בדבר הבא. ראשית, זהו ביסוס יכולתו של RNA להתרבות עצמית בהיעדר אנזימים חלבוניים. שנית, ביסוס העובדה שלאחת ממולקולות ה-RNA הקטנות (ריבוזין) עצמה יש תפקידים של אנזים. לבסוף, שלישית, נמצא שלRNA יש תכונות אוטוקטליטיות.

לפיכך, ניתן להתייחס לכך ש-RNA קדום שילב את שתי הפונקציות: קטליטי ומידע-גנטי, מה שסיפק את האפשרות של רבייה עצמית של אובייקט מקרו-מולקולרי. במילים אחרות, הוא ענה על כל הדרישות של מנגנון האבולוציה בשילוב תיאוריית הברירה הטבעית עם פיצול בדיד תורשתי (גנטי) של תכונות (גנים אללים), ועם תיאוריית הקישור של גנים לא אללים. זה תרם לאבולוציה שלאחר מכן של המערכת המקרו-מולקולרית המבוססת על RNA למערכת מקרו-מולקולרית מבוססת DNA יעילה יותר מבחינת סינתזת חלבון. בתהליך של אבולוציה כזו, ברוב המקרים, הייתה הפרדה בין פונקציות מידע-גנטיות וקטליטיות. יש להדגיש במיוחד את התפקיד המשמעותי של אסימטריה "ימין-שמאל" של מולקולות גרעין וחלבון כאחד, שמקורן הוא בעל השערות רבות וטרם הוכח ניסיוני. יתכן שלהופעתה של חוסר סימטריה כזו היו השלכות עמוקות על מקור החיים כמו להופעתה של חוסר סימטריה בריון-אנטיבריון על התפתחות היקום.

הבעיה היא גם הוא זמן ומקום הפעולה- כדור הארץ לפני כ-4.5 מיליארד שנים- זירה ייחודית לאבולוציה ביוכימית. או שתהליך זה התרחש ומתרחש באופן ספונטני ובו-זמנית על בסיס טלאולוגיות "על-רציונלית, על-רציונלית" בחלקים שונים של החלל החיצון, וכדור הארץ רק סיפק תנאים נוחים להתפתחות חיים. כבר עלה.

מעבר לרמה האונטוגנטית (אורגניזמית) של הטבע החי, החל משנות הארבעים, התא, צמח החיים, נחשב למאפיין מבני של אורגניזם חי. במילים אחרות, התא מוכר כאובייקט הנמוך ביותר של הטבע החי או כאורגניזם חד תאי עצמאי או כחלק אוטונומי מאורגניזם רב תאי.צורות חיים פרה-תאיות - וירוסים - תופסות מקום ביניים בין חיים ללא חיים.

רק בתחילת שנות ה-60 של המאה ה-20 הופיע התפיסה הגנטית של הארגון התאי של החומר החי, שאיפשר לחלק באופן דיסקרטי את כל היצורים החיים לשתי ממלכות-על - פרוקריוטיםו איקריוטים. ההבדלים המהותיים ביותר בין שני סוגי האורגניזמים נוגעים לאופי הארגון והשכפול ברמה הגנטית; מבנים של המנגנון המסנתז חלבונים; טבעם של מנגנוני "ההתחלה" של ביוסינתזה של חלבון; מבנים של מולקולת ה-RNA; ארגון ואופי המנגנון הפוטוסינתטי וכו'. יחד עם זאת, לא לפרוקריוטים ולא לאאוקריוטים יש יתרונות אבולוציוניים מסוימים. זה מצביע על כך ששני סוגי האורגניזמים הללו הם צאצאים מאב קדמון משותף, או תאי ארכי,שילוב תכונות של פרוקריוטים ואיקריוטים.

בשנות ה-70 של המאה ה-20, התגלית קיבלה אישור חזק לדעה זו archaebacteria, שבהיותם פרוקריוטים לפי סוג הארגון של המנגנון הגנטי, יש סימנים המקרבים אותם לאאוקריוטים. הכי פופולרי כרגע שִׁתוּפָנִיההשערה שתא איקריוטי הוא תוצאה של סימביוזה של מספר תאים פרוקריוטיים.

מושג חשוב של תפקוד הטבע החי ברמה האונטוגנטית הוא שלו מערכת פונקציונלית.על פי תפיסה זו, מערכתיות תפקודית נובעת מכך שמרכיבי המערכות לא רק מקיימים אינטראקציה, אלא גם לְשַׁתֵף פְּעוּלָה.

הרעיון של עקביות פונקציונלית הוא אוניברסלי בכל הרמות המבניות של הטבע החי.היא מבוססת על אינטראקציה של ברירה מוטציונית (פיצול תורשתית גנטית של תכונות אלטרנטיביות (גנים אללים) וחיבור של גנים לא אללים בגנטיקה של המין) עם ברירה טבעית, כאשר תהליכים ברמות נמוכות יותר מאורגנים, כביכול. על ידי קשרים פונקציונליים ברמות גבוהות יותר, ובחלקו על ידי מכשירי ויסות מיוחדים (הומאוסטזיס), כמו, למשל, המערכות ההורמונליות והראשונות בגוף החי.

הרעיון של עקביות תפקודית יכול להופיע ברמה המולקולרית-גנטית ובצורה של סימביוזה של העקרונות המתודולוגיים של הולוביוזה וגנוביוזה.

גישה זו, במידה מסוימת, מסירה את בעיית הבכורה של חלבון או DNA/RNA בהופעתם של פרוביונטים. מאמינים שהחיים התפתחו על בסיס יחסי גומלין דינמיים של מולקולות קטנות (אורגניות ואי-אורגניות) והביו-פולימרים הראשונים יכולים להיות תוצאה של תגובות אוטוקטליטיות של מולקולות קטנות בטיפות גשם המוארות באולטרה סגול של השמש הקדמונית. עם זאת, קיימת בעיה של התבגרות של טיפות אלו לטיפות קואצ'רבנטיות בהתאם לתרחיש האופרין של "המרק הראשוני" או ל-RNA דו-גדילי ראשוני בהתאם להשערה הגנטית והסימביוזה שלהן לאחר מכן לתא ארכי.

לדעתנו, בהתבסס על טענת N.V. אקסיומה של Timofeev-Resovsky לפיה האבולוציה של הטבע החי היא בלתי צפויה ביסודה, אז אקסיומה זו מצביעה על דרך קשה למדי לחקור את מקור החיים על פני כדור הארץ ומחקר אנתרופולוגי של הגנאלוגיה האנושית, אשר, לדעתנו, מובילה לצומת של לפחות שלוש תיאוריות (מושגים), כלומר תפיסת מדעי הטבע של אבולוציה ביוכימית עם המושגים של פנספרמיה ובריאציוניזם המבוססים על העיקרון האנתרופי ועקרון האבולוציוניזם הגלובלי.