Život na Zemi by nikdy nevznikol, keby Zem nemala neživý satelit, Mesiac. Táto najnovšia teória o pôvode života na Zemi patrí britskému biológovi Richardovi Letsovi. Pred 4 miliónmi rokov bol Mesiac na obežnej dráhe oveľa bližšie k Zemi a pod vplyvom jeho príťažlivosti boli prílivy oceánov oveľa silnejšie ako teraz. To zase prispelo k každodennej zmene koncentrácie soli v morskej vode, čo nakoniec viedlo k vzniku života, tvrdí vedec. Ak je táto teória správna, tak zároveň vylučuje možnosť života na Marse. Faktom je, že najväčší satelit Marsu, Phobos, je príliš malý na to, aby generoval prílivy a odlivy, aj keď na Marse je alebo bola voda, čo zatiaľ nebolo dokázané, píše The Daily Telegraph.
Chemici predložili novú teóriu o pôvode života na Zemi - podľa ich názoru mohli k jeho vzniku prispieť staroveké sopky. Plyny vybuchnuté sopkami obsahujú veľa karbonylsulfidu ( chemický vzorec COS) a tento plyn by sa mohol ukázať ako „lepidlo“, ktorým boli zlepené prvé stavebné kamene života na Zemi – organické molekuly.
Asi pred 20 rokmi bola okolo horúcich sopečných prameňov vyvierajúcich uprostred oceánu objavená biocenóza, ktorá existuje úplne nezávisle od slnka. Začiatkom 90. rokov sa v arizonskej púšti skupina výskumníkov pokúsila vytvoriť umelý, úplne izolovaný od vonkajší svet, biosféra.
V experimentoch vedcov sa molekuly aminokyselín v prítomnosti karbonylsulfidu zlepili a vytvorili molekuly najjednoduchších proteínov. Rýchlosť reakcie bola pomerne vysoká a na jej implementáciu neboli potrebné žiadne špeciálne podmienky. Ak na úsvite histórie Zeme bola koncentrácia karbonylsulfidu emitovaného obrovským počtom sopiek významná, mohlo by to byť katalyzátorom vzniku života na Zemi.
Naznačuje to aj nová Wäctterzhäuserova teória. Teória polievky naznačuje, že chemické prekurzory života sa spojili v trojrozmernom prostredí. Látky, ktoré sa voľne pohybujú vo vzduchu alebo vo vode, však spolu dlho nezostanú. Navonok ide o inú vec. Prvé reakcie sa museli odohrať na povrchu, ktorý nemal tri, ale dva rozmery, uvažoval Wekterzhäuser.
Tretiu dimenziu si už podmanili organizmy. Povrch, kde sa tvorili prekurzory života, musel byť umývaný vodou. Všetky hypotézy o vzniku života, píše Wekterzhäuser v Science, možno rozdeliť do troch tried podľa toho, ktorý prvok života je pre nich rozhodujúci, ako to všetko začalo. Niektorí veria, že z bunkových membrán. Potom však musia vysvetliť, ako bunková potrava prešla cez membránu.
Iní veria, že najskôr vznikli nukleové kyseliny. Molekuly aj tých najjednoduchších nukleových kyselín sú však pomerne zložité zlúčeniny. Wäctterzhäuser zachováva tretí uhol pohľadu: život sa začal metabolizmom, metabolizmom. Inými slovami, s opakujúcim sa cyklom chemických zmien. Je to metabolizmus, ktorý „vynašiel“ bunkovú membránu, nukleové kyseliny a celý genetický aparát. Podieľal sa na metabolizme atómov uhlíka. V každom cykle sa spojili do párov (odborne sa to nazýva cyklus fixácie uhlíka). Ako vedľajší, najskôr „zbytočný“ produkt tohto metabolizmu sa ukázali aminokyseliny, stavebné kamene budúcich bielkovín. Okamžite sa stali svojimi vlastnými katalyzátormi, urýchľovačmi tých chemických zmien, ktoré prednostne riadili ich vlastnú syntézu. Nukleové kyseliny sa tiež objavovali ako vedľajšie produkty a tiež vykazovali schopnosť samokatalýzy. Neskôr, ako včelia kráľovná v úli, prevzali zodpovednosť za reprodukciu celého systému. Všetky tieto chemické zmeny skôr či neskôr viedli k tomu, že niektorým prepojeným látkam sa podarilo uchýliť do membrány, ktorú si postupne vybudovali, a zo zajatia dvoch dimenzií vykĺznuť do ríše troch. Vtedy sa zrodila prvá bunka. Taká je schéma. Ale každá schéma, akákoľvek teória sa môže zrútiť z kontaktu s experimentom. Vekterzhäuserova teória sa nezrútila, ale naopak, získala experimentálnu podporu, a to aj v najdôležitejšom spojení - cykle uhlíkových fixácií. Baktérie, tieto prastaré stvorenia, si stále zachovávajú vzácnu schopnosť, ktorá sa s nimi zrodila – syntetizovať kyselinu octovú, jednoduchú látku, ktorá vo svojej aktívnej forme ochotne vstupuje do chemických reakcií. Kyselina octová je založená len na dvoch atómoch uhlíka spojených v jej molekule. Môže však dnes takáto syntéza prebehnúť niekde? Áno, možno – v horúcich sírových plynoch unikajúcich vo veľkých hĺbkach z podvodných sopiek. Ako viete, baktérie živiace sa sírou tam voľne žijú pri teplote stoviek stupňov a je tu tiež veľa sulfidov kovov. Podmorské sopky – tam sa zrodil život! Oceán, samozrejme, ale nie rovnaký. Nie vývar, ale super vriaca voda. Wäctterzhäuser získal sopečné plyny a začal ich miešať v prítomnosti sulfidov železa a niklu. Syntéza kyseliny octovej na seba nenechala dlho čakať! A práve ona je najpravdepodobnejšou kandidátkou na metabolizmus, ktorý zrodil život. Kyselina octová je aktívna - to je celý zmysel.
Experiment, ktorý začal Prof. Doron Lancet Krona a jeho študenti Daniela Segr a Daphne Behn v Centre ľudského genómu v Nemeckom vedeckom inštitúte, je založený na hľadaní alternatívy k proteínom a ribonukleovým kyselinám, pretože proteínov alebo samoreplikujúcich molekúl ribonukleovej kyseliny zostala záhadou. Vyvinuli model založený na molekulách lipidov a ponúkli nový pohľad na vznik života.
Lipidy sú olejové látky známe ako hlavné zložky bunkových membrán. Lipidy majú dva rôzne formy s: hydrofilné (priťahujúce vodu) a hydrofóbne (odrážajúce vodu). Lipidy sa ľahko syntetizujú za simulovaných "prebiologických" podmienok a vďaka ich reverzibilnej povahe majú tendenciu spontánne vytvárať supramolekulárne štruktúry pozostávajúce z tisícov molekulárnych jednotiek. Príkladom toho sú minimálne lipidové spoločenstvá, micely, ktoré sa dokonca ukázali ako schopné rásť a množiť sa vo vode, čo pripomína život buniek.
Kritická otázka však zostala nezodpovedaná: ako by mohli minimálne lipidové spoločenstvá prenášať a šíriť informácie?
Model navrhnutý Lancetom a kolegami ponúka riešenie. Naznačujú, že na začiatku existovali zlúčeniny podobné lipidom vo veľmi širokej škále tvarov a veľkostí. Matematicky ukazujú, že za existujúcich podmienok by minimálne lipidové spoločenstvá mohli obsahovať takmer toľko informácií ako ribonukleové kyseliny alebo proteínový reťazec. Informácia by bola uložená v samotnom zložení minimálnej komunity, teda v presnom množstve každej jej zložky, čo by zabezpečilo presnejší prenos a uloženie informácie ako v sekvencii molekulárnych „granúl“ na proteínovom vlákne. . Bola prezentovaná analógia s parfumom: informácia - aróma sa rozlišuje podľa receptorov a vôňa závisí viac od podielu každej zložky v zmesi ako od poradia, v ktorom sa arómy pridávajú.
Autori teda dokazujú, že heterogénne minimálne lipidové spoločenstvá možno považovať za primitívne genómy. Ďalej demonštrujú, ako môže komunita lipidov s minimálnymi kvapkami, keď rastie a delí sa, prejavovať formu dedičnosti. Ich strojové simulácie ukazujú, ako by sa genóm preniesol na minimálne spoločenstvá potomstva. Kritickým aspektom modelu je, ako bolo možné takéto molekulárne dedičstvo. IN moderné bunky, prenos informácií obsiahnutých v DNA uľahčujú proteínové enzýmové katalyzátory. V ranej prebiologickej ére mohla byť katalýza vykonaná rovnakými látkami podobnými lipidom, ktoré prenášali informácie. Molekuly, už prítomné ako kvapôčky, fungovali ako molekulárna „výberová komisia“, čím sa zvyšovala pravdepodobnosť prenosu niektorých znakov a znižovala sa pravdepodobnosť prenosu iných.
Skupina Lancet vyvinula počítačové simulácie, ktoré ukazujú, ako výlučne na fyzikálno-chemických princípoch lipidové kvapôčky so špecifickým zložením splývajú, rastú, delia sa, samy sa replikujú, hromadia mutácie a zapájajú sa do komplexnej evolučnej hry. Dôležité je, že ide o úplné minimálne spoločenstvá s ich zložitými vzťahmi relatívne malých molekúl, ktoré sa replikujú do detských kvapiek.
To sa líši od predchádzajúcich modelov, ktoré replikujú jeden dlhý polymér ribonukleovej kyseliny. Model vedcov robí len veľmi málo chemických predpokladov, ale dostáva bohaté molekulárne vysvetlenie, ktoré je paralelné s modernými životnými procesmi. A preto má možnosť stať sa tým dlho hľadaným mostom vedúcim z neživého sveta do modernom sveteživé organizmy.V XXI storočí. s cieľom objasniť problém pôvodu života výskumníci prejavujú zvýšený záujem o dva objekty - o satelit Jupitera, ktorý objavil už v roku 1610 G. Galileo. Nachádza sa vo vzdialenosti 671 000 km od Zeme. Jeho priemer je 3100 km. Je pokrytá mnohými kilometrami ľadu. Pod pokrývkou ľadu je však oceán a možno si zachoval najjednoduchšie formy starovekého života.
Ďalším objektom je East Lake, ktoré sa nazýva reliktná nádrž. Nachádza sa v Antarktíde pod štvorkilometrovou vrstvou ľadu. Naši výskumníci ho objavili v dôsledku hlbokomorských vrtov. V súčasnosti sa vyvíja medzinárodný program, ktorého cieľom je preniknúť do vôd tohto jazera bez narušenia jeho reliktnej čistoty. Je možné, že existujú reliktné organizmy staré niekoľko miliónov rokov.
Veľký záujem je aj o jaskyňu objavenú na území Rumunska, ktorá nemá prístup k svetlu. Keď vyvŕtali vchod do tejto jaskyne, zistili existenciu slepých živých organizmov, ako sú ploštice, ktoré sa živia mikroorganizmami. Tieto mikroorganizmy využívajú na svoju existenciu anorganické zlúčeniny obsahujúce sírovodík pochádzajúce z dna tejto jaskyne. V tejto jaskyni nie je svetlo, ale je tam voda.
Mimoriadne zaujímavé sú mikroorganizmy, ktoré nedávno objavili americkí vedci pri štúdiu jedného zo slaných jazier. Tieto mikroorganizmy vykazujú výnimočnú odolnosť voči životnému prostrediu. Môžu žiť aj na čisto arzénovom médiu.
Veľkú pozornosť pútajú aj organizmy žijúce v takzvaných „čiernych fajčiaroch“ (obr. 2.1). 
Ryža. 2.1. „Čierni fajčiari“ oceánskeho dna (prúdy horúcej vody sú znázornené šípkami)
„Čierni fajčiari“ sú početné hydrotermálne pramene pôsobiace na dne oceánov, obmedzené na axiálne časti stredooceánskych chrbtov. Z toho do oceánov pod vysokým tlakom 250 atm. vstupuje vysoko mineralizovaná horúca voda (350 °C). Ich podiel na tepelnom toku Zeme je asi 20 %.
Hydrotermálne oceánske prieduchy prenášajú rozpustené prvky z oceánskej kôry do oceánov, čím menia kôru a veľmi významne prispievajú k chemickému zloženiu oceánov. Spolu s cyklom tvorby oceánskej kôry na oceánskych chrbtoch a jej recykláciou do plášťa predstavuje hydrotermálna zmena dvojstupňový systém prenosu prvkov medzi plášťom a oceánmi. Oceánska kôra recyklovaná do plášťa je zrejme zodpovedná za časť nehomogenít plášťa.
Hydrotermálne prieduchy v stredooceánskych chrbtoch sú domovom nezvyčajných biologických spoločenstiev, ktoré získavajú svoju energiu z rozkladu hydrotermálnych tekutých zlúčenín (jet black).
V oceánskej kôre sa zjavne nachádzajú najhlbšie časti biosféry, ktoré dosahujú hĺbku 2500 m.
Hydrotermálne prieduchy významne prispievajú k tepelnej bilancii Zeme. Pod stredovými hrebeňmi sa plášť približuje najbližšie k povrchu. Morská voda preniká puklinami do oceánskej kôry do značnej hĺbky, vplyvom tepelnej vodivosti sa zahrieva plášťovým teplom a koncentruje sa v magmatických komorách.
Hlboké štúdium vyššie uvedených „špeciálnych“ objektov nepochybne privedie vedcov k objektívnejšiemu pochopeniu problému vzniku života na našej planéte a formovania jej biosféry.
Treba však zdôrazniť, že doteraz nebolo možné získať život experimentálne.
Otázka pôvodu života na Zemi je jednou z najťažších otázok moderná prírodná veda, na ktorú doteraz neexistuje jednoznačná odpoveď.
Existuje niekoľko teórií o pôvode života na Zemi, z ktorých najznámejšie sú:
- teória spontánnej (spontánnej) generácie;
- teória kreacionizmu (alebo stvorenia);
- teória ustáleného stavu;
- teória panspermie;
- teória biochemickej evolúcie (teória A.I. Oparina).
Zvážte hlavné ustanovenia týchto teórií.
Teória spontánnej (spontánnej) generácie
Teória spontánneho vytvárania života bola rozšírená v starovekom svete - Babylon, Čína, Staroveký Egypt A Staroveké Grécko(Na túto teóriu nadviazal najmä Aristoteles).
Vedci staroveký svet a stredoveká Európa verila, že živé bytosti neustále vznikajú z neživej hmoty: červy z blata, žaby z blata, svetlušky z rannej rosy atď. Takže, slávny holandský vedec 17. storočia. Van Helmont celkom vážne opísal vo svojom vedeckom pojednaní zážitok, pri ktorom za 3 týždne dostal myši do zamknutej tmavej skrine priamo zo špinavej košele a hrsti pšenice. Taliansky vedec Francesco Redi (1688) sa prvýkrát rozhodol podrobiť všeobecne uznávanú teóriu experimentálnemu overeniu. Niekoľko kusov mäsa vložil do nádob a niektoré z nich prikryl mušelínom. V otvorených nádobách sa na povrchu hnijúceho mäsa objavili biele červy – larvy múch. V nádobách pokrytých mušelínom neboli žiadne muchy. F. Redimu sa teda podarilo dokázať, že larvy múch nevznikajú z hnijúceho mäsa, ale z vajíčok nakladených muchami na jeho povrch.
V roku 1765 slávny taliansky vedec a lekár Lazzaro Spalanzani varil mäsové a zeleninové bujóny v uzavretých sklenených bankách. Bujóny v uzavretých bankách sa nepokazili. Dospel k záveru, že pod vplyvom vysokej teploty uhynuli všetky živé tvory schopné spôsobiť pokazenie vývaru. Experimenty F. Rediho a L. Spalanzaniho však nepresvedčili každého. Vitalistickí vedci (z lat. vita- život) veril, že vo varenom vývare nedochádza k spontánnemu generovaniu živých bytostí, pretože špeciálny „ životná sila“, ktorý nemôže preniknúť do uzavretej nádoby, pretože je prenášaný vzduchom.
Spory o možnosti spontánneho generovania života sa zintenzívnili v súvislosti s objavením mikroorganizmov. Ak sa zložité živé bytosti nedokážu spontánne rozmnožovať, možno to dokážu mikroorganizmy?
V tejto súvislosti v roku 1859 Francúzska akadémia oznámila udelenie ceny tomu, kto definitívne rozhodne o otázke možnosti či nemožnosti spontánneho generovania života. Toto ocenenie získal v roku 1862 slávny francúzsky chemik a mikrobiológ Louis Pasteur. Rovnako ako Spalanzani varil živný vývar v sklenenej banke, ale banka nebola obyčajná, ale s hrdlom v tvare trubice v tvare 5. Vzduch, a teda „životná sila“, mohol preniknúť do banky, ale prach a s ním aj mikroorganizmy prítomné vo vzduchu sa usadili v dolnom kolene rúrky v tvare 5 a vývar v banke zostal sterilný. (obr. 1). Oplatilo sa však zlomiť hrdlo banky alebo opláchnuť podkolennú časť skúmavky v tvare 5 sterilným vývarom, pretože vývar sa začal rýchlo zakalovať – objavili sa v ňom mikroorganizmy.
Vďaka práci Louisa Pasteura bola teda teória spontánnej generácie uznaná ako neudržateľná a vo vedeckom svete bola etablovaná teória biogenézy, ktorej stručná formulácia je - "všetko živé je zo živých vecí."
Ryža. 1. Pasteurova banka
Ak však všetky živé organizmy v historicky predvídateľnom období vývoja ľudstva pochádzajú len z iných živých organizmov, prirodzene sa natíska otázka: kedy a ako sa na Zemi objavili prvé živé organizmy?
Teória stvorenia
Teória stvorenia naznačuje, že všetky živé organizmy (alebo len ich najjednoduchšie formy) boli v určité obdobiečas vytvorený ("navrhnutý") nejakou nadprirodzenou bytosťou (božstvo, absolútna idea, supermyseľ, supercivilizácia atď.). Je zrejmé, že nasledovníci väčšiny popredných svetových náboženstiev, najmä kresťanského náboženstva, sa od staroveku držali tohto názoru.
Teória kreacionizmu je stále dosť rozšírená nielen v náboženských, ale aj vedeckých kruhoch. Zvyčajne sa používa na vysvetlenie najzložitejších, nevyriešených otázok biochemickej a biologickej evolúcie spojenej so vznikom proteínov a nukleových kyselín, vznikom mechanizmu interakcie medzi nimi, vznikom a tvorbou jednotlivých zložitých organel alebo orgánov (ako napr. ribozóm, oko alebo mozog). Akty periodického „tvorenia“ tiež vysvetľujú absenciu jasných prechodných väzieb od jedného druhu zvierat
inému, napríklad od červov po článkonožce, od opíc po ľudí atď. Je potrebné zdôrazniť, že filozofický spor o prvenstvo vedomia (nadmyseľ, absolútna idea, božstvo) alebo hmoty je v podstate neriešiteľný, keďže pokus vysvetliť akékoľvek ťažkosti modernej biochémie a evolučnej teórie zásadne nepochopiteľnými nadprirodzenými aktmi stvorenia si vyžaduje tieto otázky ďalej vedecký výskum teóriu kreacionizmu nemožno zaradiť do kategórie vedeckých teórií vzniku života na Zemi.
Teória ustáleného stavu a panspermie
Obe tieto teórie sú komplementárnymi prvkami jedného obrazu sveta, ktorého podstata je nasledovná: vesmír existuje navždy a život v ňom existuje navždy (stacionárny stav). Život sa prenáša z planéty na planétu „semenámi života“ putujúcimi vo vesmíre, ktoré môžu byť súčasťou komét a meteoritov (panspermia). Podobné názory na vznik života zastával najmä akademik V.I. Vernadského.
Teória stacionárneho stavu, ktorá predpokladá nekonečne dlhú existenciu vesmíru, však nie je v súlade s údajmi modernej astrofyziky, podľa ktorej vesmír vznikol relatívne nedávno (asi pred 16 miliardami rokov) primárnym výbuchom. .
Je zrejmé, že obe teórie (panspermia a stacionárny stav) vôbec neponúkajú vysvetlenie mechanizmu primárneho vzniku života, jeho prenosu na iné planéty (panspermia) alebo jeho posúvania do nekonečna v čase (teória stacionárneho štát).
Teória biochemickej evolúcie (teória A.I. Oparina)
Zo všetkých teórií o vzniku života je najbežnejšou a vo vedeckom svete uznávaná teória biochemickej evolúcie, ktorú v roku 1924 navrhol sovietsky biochemik akademik A.I. Oparin (v roku 1936 to podrobne opísal vo svojej knihe Vznik života).
Podstatou tejto teórie je, že biologická evolúcia – t.j. objaveniu sa, vývoju a komplikáciám rôznych foriem živých organizmov, predchádzala chemická evolúcia – dlhé obdobie v histórii Zeme, spojené so vznikom, komplikáciami a zlepšovaním interakcie medzi elementárnymi jednotkami, „tehlami“, ktoré tvoria všetko živé - organické molekuly.
Prebiologická (chemická) evolúcia
Podľa väčšiny vedcov (predovšetkým astronómov a geológov) bola Zem vytvorená ako nebeské teleso asi pred 5 miliardami rokov. kondenzáciou častíc oblaku plynu a prachu rotujúcich okolo Slnka.
Pod vplyvom tlakových síl uvoľňujú častice, z ktorých je Zem vytvorená, obrovské množstvo tepla. Termonukleárne reakcie začínajú v útrobách Zeme. V dôsledku toho sa Zem veľmi zahrieva. Teda pred 5 miliardami rokov Zem bola horúca guľa rútiaca sa vesmírom, ktorej povrchová teplota dosahovala 4000-8000°C (smiech. 2).
Postupne sa Zem vplyvom vyžarovania tepelnej energie do vesmíru začína ochladzovať. Asi pred 4 miliardami rokov Zem sa ochladí natoľko, že sa na jej povrchu vytvorí tvrdá kôra; zároveň z jeho útrob unikajú ľahké, plynné látky, ktoré stúpajú hore a tvoria primárnu atmosféru. Zloženie primárnej atmosféry sa výrazne líšilo od modernej. V atmosfére starovekej Zeme sa zrejme nenachádzal voľný kyslík a jej zloženie zahŕňalo látky v redukovanom stave, ako vodík (H 2), metán (CH 4), amoniak (NH 3), vodnú paru (H 2 O ), prípadne tiež dusík (N 2), oxid uhoľnatý a oxid (CO a CO 2).
Redukujúci charakter primárnej atmosféry Zeme je mimoriadne dôležitý pre vznik života, keďže látky v redukovanom stave sú vysoko reaktívne a za určitých podmienok sú schopné vzájomnej interakcie, pričom vznikajú organické molekuly. Neprítomnosť voľného kyslíka v atmosfére primárnej Zeme (prakticky všetok zemský kyslík bol viazaný vo forme oxidov) je tiež dôležitým predpokladom pre vznik života, pretože kyslík ľahko oxiduje a tým ničí organické zlúčeniny. Preto v prítomnosti voľného kyslíka v atmosfére dochádza k akumulácii značného množstva na starovekej Zemi organickej hmoty bolo by to nemožné.
Asi pred 5 miliardami rokov- vznik Zeme ako nebeského telesa; povrchová teplota — 4000-8000°С
Asi pred 4 miliardami rokov - tvorba zemskej kôry a primárnej atmosféry
Pri 1000°C- v primárnej atmosfére začína syntéza jednoduchých organických molekúl
Energia pre syntézu je daná:
Teplota primárnej atmosféry je pod 100 °C - vznik primárneho oceánu -
Syntéza zložitých organických molekúl - biopolymérov z jednoduchých organických molekúl:
- jednoduché organické molekuly – monoméry
- komplexné organické molekuly - biopolyméry
Schéma. 2. Hlavné štádiá chemickej evolúcie
Keď teplota primárnej atmosféry dosiahne 1000°C, začína sa v nej syntéza jednoduchých organických molekúl, ako sú aminokyseliny, nukleotidy, mastné kyseliny, jednoduché cukry, viacsýtne alkoholy, organické kyseliny a iné Energiu pre syntézu dodávajú bleskové výboje, vulkanická činnosť, tvrdé kozmické žiarenie a napokon ultrafialové žiarenie zo Slnka, pred ktorým Zem ešte nie je chránená ozónovou clonou a vedci považujú ultrafialové žiarenie za tzv. hlavný zdroj energie pre abiogénnu (t.j. prechod bez účasti živých organizmov) syntézu organických látok.
Uznanie a široké šírenie teórie A.I. Oparinu výrazne uľahčila skutočnosť, že procesy abiogénnej syntézy organických molekúl sa dajú ľahko reprodukovať v modelových experimentoch.
Možnosť syntézy organických látok z anorganických látok bola známa už od začiatku 19. storočia. Už v roku 1828 vynikajúci nemecký chemik F. Wöhler syntetizoval organickú látku - močovinu z anorganického - kyanatanu amónneho. Možnosť abiogénnej syntézy organických látok za podmienok blízkych podmienkam starovekej Zeme však prvýkrát ukázal experiment S. Millera.
V roku 1953 mladý americký výskumník, postgraduálny študent Chicagskej univerzity, Stanley Miller, reprodukoval v sklenenej banke s elektródami prispájkovanými do nej primárnu atmosféru Zeme, ktorá podľa vedcov tej doby pozostávala z vodíka, metán CH 4, amoniak NH a vodná para H 2 0 (obr. 3). Prostredníctvom tejto zmesi plynov S. Miller týždeň prechádzal elektrickými výbojmi simulujúcimi búrky. Na konci experimentu boli v banke nájdené α-aminokyseliny (glycín, alanín, asparagín, glutamín), organické kyseliny (jantárová, mliečna, octová, glykolová), kyselina γ-hydroxymaslová a močovina. Pri opakovaní experimentu sa S. Millerovi podarilo získať jednotlivé nukleotidy a krátke polynukleotidové reťazce s piatimi až šiestimi väzbami.
Ryža. 3. Inštalácia S. Millera
V ďalších experimentoch abiogénnej syntézy, ktoré uskutočnili rôzni výskumníci, sa použili nielen elektrické výboje, ale aj iné typy energie charakteristické pre starovekú Zem, ako je kozmické, ultrafialové a rádioaktívne žiarenie, vysoké teploty spojené so sopečnou činnosťou, ako aj rôzne druhy energie. druhy energie. rôzne varianty zmesi plynov simulujúce primárnu atmosféru. V dôsledku toho sa získalo takmer celé spektrum organických molekúl charakteristických pre živé veci: aminokyseliny, nukleotidy, látky podobné tukom, jednoduché cukry, organické kyseliny.
Okrem toho môže v súčasnosti na Zemi prebiehať aj abiogénna syntéza organických molekúl (napríklad pri sopečnej činnosti). Zároveň sa vo vulkanických emisiách môže nachádzať nielen kyselina kyanovodíková HCN, ktorá je prekurzorom aminokyselín a nukleotidov, ale aj jednotlivé aminokyseliny, nukleotidy a dokonca aj také zložité organické látky, akými sú porfyríny. Abiogénna syntéza organických látok je možná nielen na Zemi, ale aj vo vesmíre. Najjednoduchšie aminokyseliny sa nachádzajú v meteoritoch a kométach.
Keď teplota primárnej atmosféry klesla pod 100 °C, na Zem padali horúce dažde a objavil sa primárny oceán. S prúdmi dažďa sa do primárneho oceánu dostávali abiogénne syntetizované organické látky, ktoré ho premenili, no v prenesenom vyjadrení anglického biochemika Johna Haldana, na zriedenú „primárnu polievku“. Zrejme práve v prvotnom oceáne sa začínajú procesy tvorby jednoduchých organických molekúl – monomérov zložitých organických molekúl – biopolymérov (pozri obr. 2).
Procesy polymerizácie jednotlivých nukleozidov, aminokyselín a cukrov sú však kondenzačné reakcie, prebiehajú s elimináciou vody, preto vodné prostredie neprispieva k polymerizácii, ale naopak k hydrolýze biopolymérov (t.j. ich zničenie pridaním vody).
Tvorba biopolymérov (najmä proteínov z aminokyselín) mohla prebiehať v atmosfére pri teplote okolo 180 °C, odkiaľ sa s atmosférickými zrážkami vyplavili do primárneho oceánu. Okrem toho je možné, že na starovekej Zemi sa aminokyseliny koncentrovali vo vysychajúcich nádržiach a polymerizovali v suchej forme pod vplyvom ultrafialového svetla a tepla lávových prúdov.
Napriek tomu, že voda podporuje hydrolýzu biopolymérov, syntéza biopolymérov v živej bunke prebieha práve vo vodnom prostredí. Tento proces je katalyzovaný špeciálnymi katalytickými proteínmi – enzýmami a energia potrebná na syntézu sa uvoľňuje pri rozklade adenozíntrifosfátu – ATP. Je možné, že syntézu biopolymérov vo vodnom prostredí primárneho oceánu katalyzoval povrch niektorých minerálov. Experimentálne sa ukázalo, že roztok aminokyseliny alanínu môže polymerizovať vo vodnom prostredí v prítomnosti špeciálneho typu oxidu hlinitého. V tomto prípade vzniká peptid polyalanín. Polymerizačná reakcia alanínu je sprevádzaná rozkladom ATP.
Polymerizácia nukleotidov je jednoduchšia ako polymerizácia aminokyselín. Ukázalo sa, že v roztokoch s vysokou koncentráciou soli jednotlivé nukleotidy spontánne polymerizujú a menia sa na nukleové kyseliny.
Život všetkých moderných živých bytostí je procesom nepretržitej interakcie medzi najdôležitejšími biopolymérmi živej bunky – proteínmi a nukleovými kyselinami.
Proteíny sú „pracovné molekuly“, „inžinierske molekuly“ živej bunky. Biochemici pri opise svojej úlohy v metabolizme často používajú také obrazné výrazy ako „proteín funguje“, „enzým vedie reakciu“. Najdôležitejšia funkcia bielkovín je katalytická. Ako viete, katalyzátory sú látky, ktoré urýchľujú chemické reakcie, ale samy o sebe konečné produkty reakcie nie sú zahrnuté. Nádrže-katalyzátory sa nazývajú enzýmy. Enzýmy v ohybe a tisíckrát urýchľujú metabolické reakcie. Metabolizmus, a teda aj život bez nich, je nemožný.
Nukleové kyseliny- sú to "molekuly-počítače", molekuly sú strážcovia dedičnej informácie. Nukleové kyseliny neuchovávajú informácie o všetkých látkach živej bunky, ale iba o bielkovinách. Stačí v dcérskej bunke reprodukovať proteíny charakteristické pre materskú bunku, aby presne obnovili všetky chemické a štrukturálne vlastnosti materskej bunky, ako aj povahu a rýchlosť metabolizmu, ktoré sú jej vlastné. Samotné nukleové kyseliny sa tiež reprodukujú vďaka katalytickej aktivite proteínov.
Záhada pôvodu života je teda záhadou vzniku mechanizmu interakcie medzi proteínmi a nukleovými kyselinami. Aké informácie o tomto procese má moderná veda? Aké molekuly boli primárnym základom života – proteíny alebo nukleové kyseliny?
Vedci sa domnievajú, že napriek kľúčovej úlohe bielkovín v metabolizme moderných živých organizmov neboli prvými „živými“ molekulami proteíny, ale nukleové kyseliny, konkrétne ribonukleové kyseliny (RNA).
V roku 1982 objavil americký biochemik Thomas Check autokatalytické vlastnosti RNA. Experimentálne ukázal, že v médiu obsahujúcom vysokú koncentráciu minerálnych solí ribonukleotidy spontánne (spontánne) polymerizujú a vytvárajú polynukleotidy - molekuly RNA. Na pôvodných polynukleotidových reťazcoch RNA, podobne ako na matrici, vznikajú kópie RNA párovaním komplementárnych dusíkatých báz. Reakcia kopírovania templátu RNA je katalyzovaná pôvodnou molekulou RNA a nevyžaduje účasť enzýmov alebo iných proteínov.
Čo sa stalo potom, je celkom dobre vysvetlené tým, čo by sa dalo nazvať „prirodzeným výberom“ na molekulárnej úrovni. Pri samokopírovaní (samo-skladaní) molekúl RNA nevyhnutne vznikajú nepresnosti a chyby. Chybné kópie RNA sa znova skopírujú. Pri opätovnom kopírovaní sa môžu znova vyskytnúť chyby. Výsledkom je, že populácia molekúl RNA na určitej oblasti primárny oceán bude heterogénny.
Keďže paralelne s procesmi syntézy prebiehajú aj procesy rozpadu RNA, v reakčnom médiu sa budú hromadiť molekuly s vyššou stabilitou alebo lepšími autokatalytickými vlastnosťami (t. j. molekuly, ktoré sa rýchlejšie kopírujú, rýchlejšie sa „množia“).
Na niektorých molekulách RNA, ako na matrici, môže dôjsť k samouskladaniu malých proteínových fragmentov - peptidov. Okolo molekuly RNA sa vytvorí proteínový „plášť“.
Spolu s autokatalytickými funkciami objavil Thomas Check fenomén samozostrihu v molekulách RNA. V dôsledku samozostrihu sú oblasti RNA, ktoré nie sú chránené peptidmi, spontánne odstránené z RNA (sú akoby „vyrezané“ a „vysunuté“) a zostávajúce oblasti RNA kódujúce proteínové fragmenty „rastú spolu. “, t.j. spontánne spojiť do jedinej molekuly. Táto nová molekula RNA už bude kódovať veľký komplexný proteín (obrázok 4).
Zrejme pôvodne proteínové obaly plnili predovšetkým ochrannú funkciu, chránili RNA pred deštrukciou a tým zvyšovali jej stabilitu v roztoku (toto je funkcia proteínových obalov u najjednoduchších moderných vírusov).
Je zrejmé, že v určitom štádiu biochemického vývoja získali výhodu molekuly RNA, ktoré kódujú nielen ochranné proteíny, ale aj katalytické proteíny (enzýmy), ktoré prudko urýchľujú rýchlosť kopírovania RNA. Zrejme takto vznikol proces interakcie medzi proteínmi a nukleovými kyselinami, ktorý dnes nazývame život.
V procese ďalšieho vývoja sa v dôsledku objavenia sa proteínu s funkciami enzýmu, reverznej transkriptázy, na jednovláknových molekulách RNA začali syntetizovať molekuly deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) pozostávajúce z dvoch vlákien. Neprítomnosť OH skupiny v 2" polohe deoxyribózy robí molekuly DNA stabilnejšími vzhľadom na hydrolytické štiepenie v mierne alkalických roztokoch, konkrétne reakcia média v primárnych zásobníkoch bola mierne alkalická (táto reakcia média bola tiež zachovaná v cytoplazme moderných buniek).
Kde došlo k vývoju komplexného procesu interakcie medzi proteínmi a nukleovými kyselinami? Podľa teórie A.I. Oparin, takzvané koacervátové kvapky sa stali rodiskom života.
Ryža. 4. Hypotéza interakcie proteínov a nukleových kyselín: a) v procese samokopírovania RNA sa hromadia chyby (1 - nukleotidy zodpovedajúce pôvodnej RNA; 2 - nukleotidy, ktoré nezodpovedajú pôvodnej RNA - chyby v kopírovanie); b) vďaka svojim fyzikálno-chemickým vlastnostiam sa aminokyseliny „lepia“ na časť molekuly RNA (3 - molekula RNA; 4 - aminokyseliny), ktoré sa pri vzájomnej interakcii menia na krátke proteínové molekuly - peptidy. V dôsledku samozostrihu, ktorý je súčasťou molekúl RNA, sa časti molekuly RNA, ktoré nie sú chránené peptidmi, zničia a zvyšné „vyrastú“ do jedinej molekuly kódujúcej veľký proteín. Výsledkom je molekula RNA pokrytá proteínovým obalom (podobnú štruktúru majú aj najprimitívnejšie moderné vírusy, napríklad vírus tabakovej mozaiky)
Fenomén koacervácie spočíva v tom, že za určitých podmienok (napríklad v prítomnosti elektrolytov) sa z roztoku oddeľujú makromolekulové látky, nie však vo forme zrazeniny, ale vo forme koncentrovanejšieho roztoku - koacervátu. . Pri pretrepaní sa koacervát rozpadne na samostatné malé kvapôčky. Vo vode sú takéto kvapky pokryté hydratačným obalom (obal z molekúl vody), ktorý ich stabilizuje - obr. 5.
Koacervátové kvapky majú určité zdanie metabolizmu: pod vplyvom čisto fyzikálnych a chemických síl môžu selektívne absorbovať určité látky z roztoku a uvoľňovať svoje produkty rozpadu do prostredia. Selektívnym sústredením látok z životné prostredie môžu rásť, ale keď dosiahnu určitú veľkosť, začnú sa "množiť", pučia malé kvapôčky, ktoré zase môžu rásť a "pučať".
Koacervátové kvapôčky vznikajúce koncentráciou proteínových roztokov v procese miešania pôsobením vĺn a vetra môžu byť pokryté lipidovým obalom: jedinou membránou pripomínajúcou mydlové micely (s jediným oddelením kvapôčky od povrchu vody pokrytej lipidová vrstva), alebo dvojitá, pripomínajúca bunkovú membránu (keď kvapka pokrytá jednovrstvovou lipidovou membránou opäť dopadne na lipidový film pokrývajúci povrch rezervoára - obr. 5).
Procesy vzniku koacervátových kvapôčok, ich rast a „pučanie“, ako aj ich „oblečenie“ membránou z dvojitej lipidovej vrstvy sa dajú ľahko modelovať v laboratóriu.
Pre koacervátové kvapôčky tiež existuje proces "prirodzeného výberu", pri ktorom najstabilnejšie kvapôčky zostávajú v roztoku.
Napriek vonkajšej podobnosti koacervátových kvapiek so živými bunkami, koacervátovým kvapkám chýba hlavný znak živej bytosti - schopnosť presne sa reprodukovať, samokopírovať. Je zrejmé, že prekurzormi živých buniek boli také koacervátové kvapky, ktoré zahŕňali komplexy replikátorových molekúl (RNA alebo DNA) a proteínov, ktoré kódujú. Je možné, že komplexy RNA-proteín existovali dlhší čas mimo koacervátových kvapôčok vo forme takzvaného „voľne žijúceho génu“, alebo je možné, že ich tvorba prebiehala priamo vo vnútri niektorých koacervátových kvapôčok.
Možná cesta prechodu z koacervátových kvapiek na primitívne vzplanutia:
a) tvorba koacervátu; 6) stabilizácia kvapiek koacervátu vo vodnom roztoku; c) - vytvorenie dvojitej lipidovej vrstvy okolo kvapky podobnej bunkovej membráne: 1 - koacervátová kvapka; 2 - monomolekulárna vrstva lipidu na povrchu zásobníka; 3 — vytvorenie jednej lipidovej vrstvy okolo kvapky; 4 — vytvorenie dvojitej lipidovej vrstvy okolo kvapky podobnej bunkovej membráne; d) - koacervátová kvapka obklopená dvojitou lipidovou vrstvou, ktorej zloženie obsahuje proteín-nukleotidový komplex - prototyp prvej živej bunky
Z historického hľadiska mimoriadne zložitý proces vzniku života na Zemi, ktorému moderná veda úplne nerozumie, prešiel mimoriadne rýchlo. Po dobu 3,5 miliardy rokov tzv. chemická evolúcia skončila objavením sa prvých živých buniek a začala biologická evolúcia.
Aby ste ocenili tento zázrak v jeho skutočnej hodnote, musíte sa zoznámiť s množstvom moderných teórií, ktoré popisujú rôzne možnosti a fázy zrodu života. Zo živého, no nezáživného súboru nekomplikovaných Organické zlúčeniny a na praorganizmy, ktoré poznali smrť a vstúpili do nekonečnej rasy biologickej variability. Nie sú napokon tieto dva pojmy – premenlivosť a smrť – príčinou vzniku celého súhrnu života? ..
1. Panspermia
Hypotéza prinesenia života na Zem z iných kozmických telies má veľa autoritatívnych obhajcov. Túto pozíciu zastávali veľký nemecký vedec Hermann Helmholtz a švédsky chemik Svante Arrhenius, ruský mysliteľ Vladimir Vernadsky a britský lord fyzik Kelvin. Veda je však ríšou faktov a po objavení kozmického žiarenia a jeho ničivého vplyvu na všetko živé sa zdalo, že panspermia odumrela.
Ale čím hlbšie sa vedci ponoria do otázky, tým viac nuancií sa objaví. Takže teraz – vrátane vykonania mnohých experimentov na kozmických lodiach – sa oveľa vážnejšie zaoberáme schopnosťou živých organizmov znášať žiarenie a chlad, nedostatok vody a iné „kúzla“ bytia vo vesmíre. Nálezy rôznych organických zlúčenín na asteroidoch a kométach, vo vzdialených akumuláciách plynu a prachu a protoplanetárnych oblakoch sú početné a nepochybné. Tvrdenia, že obsahovali stopy niečoho, čo sa podozrivo podobalo mikróbom, však zostávajú nepreukázané.
Je ľahké vidieť, že pri všetkej svojej fascinácii teória panspermie iba prenáša otázku pôvodu života na iné miesto a do iného času. Čokoľvek prinieslo prvé organizmy na Zem - či už to bol náhodný meteorit alebo prefíkaný plán vysoko vyvinutých mimozemšťanov, museli sa niekde a nejako narodiť. Nech nie tu a oveľa ďalej v minulosti – ale život musel vyrásť z neživej hmoty. Otázka "Ako?" zvyšky.
1.Nevedecké: Spontánna generácia
Spontánny vznik vysoko vyvinutej živej hmoty z neživej hmoty – ako zrod lariev múch v hnijúcom mäse – možno spájať s Aristotelom, ktorý zovšeobecnil myšlienky mnohých predchodcov a vytvoril holistickú doktrínu spontánneho generovania. Rovnako ako ostatné prvky Aristotelovej filozofie, spontánne generovanie bolo dominantnou doktrínou v stredovekej Európe a tešilo sa určitej podpore až do experimentov Louisa Pasteura, ktorý nakoniec ukázal, že dokonca aj larvy múch vyžadujú na produkciu rodičovské muchy. Spontánna generácia by sa nemala zamieňať s modernými teóriami abiogénneho pôvodu života: rozdiel medzi nimi je zásadný.
2. Primárny vývar
Tento pojem úzko súvisí s klasickými experimentmi, ktoré v 50. rokoch 20. storočia vykonali Stanley Miller a Harold Urey. V laboratóriu vedci simulovali podmienky, ktoré mohli existovať blízko povrchu mladej Zeme – zmes metánu, oxidu uhoľnatého a molekulárny vodík, početné elektrické výboje, ultrafialové žiarenie a čoskoro viac ako 10 % uhlíka z metánu prešlo do formy rôznych organických molekúl. V experimentoch Millera - Ureyho sa získalo viac ako 20 aminokyselín, cukrov, lipidov a prekurzorov nukleových kyselín.
Moderné variácie týchto klasických experimentov využívajú oveľa zložitejšie nastavenia, ktoré viac zodpovedajú podmienkam ranej Zeme. Účinky sopiek sú simulované ich emisiami sírovodíka a oxidu siričitého, prítomnosťou dusíka atď. Týmto spôsobom sa vedcom darí získavať obrovské a rôznorodé množstvo organickej hmoty – potenciálnych stavebných kameňov potenciálneho života. Hlavným problémom týchto experimentov zostáva racemát: izoméry opticky aktívnych molekúl (napríklad aminokyselín) sa tvoria v zmesi v rovnakých množstvách, zatiaľ čo všetok nám známy život (až na ojedinelé a zvláštne výnimky) obsahuje iba L-izoméry.
K tomuto problému sa však vrátime neskôr. Tu je vhodné dodať, že nedávno – v roku 2015 – Cambridgeský profesor John Sutherland (John Sutherland) a jeho tím ukázali možnosť vytvorenia všetkých základných „molekúl života“, zložiek DNA, RNA a bielkovín z veľmi jednoduchého súbor počiatočných komponentov. Hlavnými znakmi tejto zmesi sú kyanovodík a sírovodík, ktoré nie sú vo vesmíre až také zriedkavé. K nim zostáva pridať niektoré minerálne látky a kovy, ktoré sú na Zemi dostupné v dostatočnom množstve, ako sú fosfáty, soli medi a železa. Vedci vytvorili podrobnú reakčnú schému, ktorá by mohla dobre vytvoriť bohatú „prapolievku“, aby sa v nej objavili polyméry a do hry vstúpila plnohodnotná chemická evolúcia.
Hypotézu o abiogénnom pôvode života z „organickej polievky“, ktorú testovali experimenty Millera a Ureyho, predložil v roku 1924 sovietsky biochemik Alexander Oparin. A hoci sa vedec v „temných rokoch“ rozkvetu lysenkoizmu postavil na stranu odporcov vedeckej genetiky, jeho zásluhy sú veľké. Ako uznanie úlohy akademika nesie hlavné ocenenie Medzinárodnej vedeckej spoločnosti pre štúdium pôvodu života (ISSOL), Oparinovu medailu, jeho meno. Cena sa udeľuje každých šesť rokov a v rôznych časoch bola udelená Stanleymu Millerovi a veľkému výskumníkovi chromozómov, laureátovi Nobelovej ceny Jackovi Szostakovi. Ako uznanie za obrovský prínos Harolda Ureyho, ISSOL udeľuje Ureyovu medailu medzi Oparinovými medailami (tiež každých šesť rokov). Výsledkom bolo jedinečné, skutočné evolučné ocenenie – s premenlivým názvom.
3.Chemický vývoj
Teória sa pokúša popísať premenu relatívne jednoduchých organických látok na pomerne zložité chemické systémy, prekurzory samotného života, vplyvom tzv. vonkajšie faktory, mechanizmy selekcie a sebaorganizácie. Základným konceptom tohto prístupu je „vodo-uhlíkový šovinizmus“, ktorý tieto dve zložky (voda a uhlík – NS) prezentuje ako absolútne nevyhnutné a kľúčové pre vznik a rozvoj života, či už na Zemi alebo niekde za jej hranicami. A hlavným problémom zostávajú podmienky, za ktorých sa „vodo-uhlíkový šovinizmus“ môže rozvinúť do veľmi sofistikovaných chemických komplexov, schopných – predovšetkým – sebareplikácie.
Podľa jednej z hypotéz by primárna organizácia molekúl mohla nastať v mikropóroch ílových minerálov, ktoré zohrávali štrukturálnu úlohu. Pred niekoľkými rokmi predložil túto myšlienku škótsky chemik Alexander Graham Cairns-Smith. Na ich vnútornom povrchu, ako na matrici, sa zložité biomolekuly mohli usadiť a polymerizovať: Izraelskí vedci ukázali, že takéto podmienky umožňujú pestovať dostatočne dlhé proteínové reťazce. Mohlo by sa tu hromadiť aj potrebné množstvo solí kovov, ktoré hrajú dôležitú úlohu ako katalyzátory chemických reakcií. Hlinené steny by mohli slúžiť ako bunkové membrány, oddeľujúce „vnútorný“ priestor, v ktorom prebiehajú čoraz zložitejšie chemické reakcie, a oddeľujúce ho od vonkajšieho chaosu.
Povrchy kryštalických minerálov by mohli slúžiť ako „matrice“ pre rast polymérnych molekúl: priestorová štruktúra ich kryštálovej mriežky je schopná vybrať iba optické izoméry rovnakého typu, napríklad L-aminokyseliny, čím sa rieši problém diskutovaný vyššie. . Energiu pre primárny „metabolizmus“ je možné dodať anorganickými reakciami – ako je redukcia minerálu pyritu (FeS2) vodíkom (na sírnik železa a sírovodík). V tomto prípade nie je potrebný ani blesk, ani ultrafialové svetlo, aby sa objavili zložité biomolekuly, ako v experimentoch Miller-Urey. Takže sa môžeme zbaviť škodlivých aspektov ich konania.
Mladá Zem nebola chránená pred škodlivými – a dokonca smrteľnými – zložkami slnečného žiarenia. Tomuto drsnému ultrafialovému žiareniu by nedokázali odolať ani moderné, evolučné organizmy – napriek tomu, že samotné Slnko bolo oveľa mladšie a nedodávalo planéte dostatok tepla. Z toho vyplynula hypotéza, že v dobe, keď sa dial zázrak vzniku života, mohla byť celá Zem pokrytá hrubou vrstvou ľadu – stovky metrov; a to je najlepšie. Ukrytý pod týmto ľadovým príkrovom sa život mohol cítiť celkom bezpečne pred ultrafialovým žiarením a častými dopadmi meteoritov, ktoré ho v zárodku hrozili zabiť. Relatívne chladné prostredie by tiež mohlo stabilizovať štruktúru prvých makromolekúl.
4. Čierni fajčiari
Skutočne, ultrafialové žiarenie na mladej Zemi, ktorej atmosféra ešte neobsahovala kyslík a nemala takú úžasnú vec ako ozónová vrstva, malo byť smrteľné pre akýkoľvek rodiaci sa život. Z toho vyrástol predpoklad, že krehkí predkovia živých organizmov boli nútení niekde existovať, skrývajúc sa pred nepretržitým prúdom sterilizujúcich lúčov. Napríklad hlboko pod vodou – samozrejme tam, kde je dostatok minerálov, miešania, tepla a energie na chemické reakcie. A také miesta sú.
Koncom 20. storočia sa ukázalo, že dno oceánu nemôže byť v žiadnom prípade útočiskom pre stredoveké monštrá: podmienky sú tu príliš ťažké, teplota je nízka, neexistuje žiadne žiarenie a vzácne organické látky sa môžu iba usadzovať. z povrchu. V skutočnosti sú to tie najrozsiahlejšie polopúšte – až na pár svetlých výnimiek: práve tam, hlboko pod vodou, blízko výpustí geotermálnych zdrojov, je život doslova v plnom prúde. Čierna voda bohatá na sulfidy je horúca, rozrušená a plná minerálov.
Fajčiari v Čiernom oceáne sú veľmi bohaté a charakteristické ekosystémy: baktérie, ktoré sa nimi živia, využívajú reakcie železa a síry, o ktorých sme už hovorili. Sú základom pre prosperujúci život vrátane množstva jedinečných červov a kreviet. Možno boli základom a pôvodom života na planéte: podľa najmenej Teoreticky takéto systémy nesú všetko potrebné na to.
2.Nevedecké: Duchovia, bohovia, predkovia
Akékoľvek kozmologické mýty o pôvode sveta sú vždy korunované antropogonickými - o pôvode človeka. A pri týchto fantáziách možno len závidieť fantáziu antických autorov: v otázke čo, ako a prečo vznikol kozmos, kde a ako sa objavil život – a ľudia – zneli verzie veľmi odlišne a takmer vždy krásne. Rastliny, ryby a zvieratá vylovila z morského dna obrovská vrana, ľudia vyliezli ako červy z tela prvého predka Pangu, boli formovaní z hliny a popola, zrodili sa zo sobášov bohov a príšer. To všetko je prekvapivo poetické, ale, samozrejme, nemá to nič spoločné s vedou.
V súlade s princípmi dialektického materializmu je život „jednotou a bojom“ dvoch princípov: meniacich sa a dedených informácií na jednej strane a biochemických, štrukturálnych funkcií na strane druhej. Jedno je nemožné bez druhého – a otázka, kde sa začal život, s informáciami a nukleovými kyselinami, alebo s funkciami a bielkovinami, zostáva jednou z najťažších. A jedným z dobre známych riešení tohto paradoxného problému je hypotéza „sveta RNA“, ktorá sa objavila už koncom 60. rokov 20. storočia a nakoniec sa formovala koncom 80. rokov.
RNA - makromolekuly, pri ukladaní a prenose informácií nie je taká účinná ako DNA a pri vykonávaní enzymatických funkcií - nie taká pôsobivá ako proteíny. Molekuly RNA sú však schopné oboch a doteraz slúžia ako prenosové spojenie pri výmene informácií bunky a katalyzujú v nej množstvo reakcií. Proteíny sa nedokážu replikovať bez informácií DNA a DNA sa nedokáže replikovať bez proteínových „zručností“. Na druhej strane RNA môže byť úplne autonómna: je schopná katalyzovať vlastnú „reprodukciu“ – a to na začiatok stačí.
Štúdie v rámci hypotézy „sveta RNA“ ukázali, že tieto makromolekuly sú tiež schopné plnohodnotnej chemickej evolúcie. Vezmime si aspoň jasný príklad, ktorý demonštrovali kalifornskí biofyzici na čele s Lesley Orgel: ak sa do roztoku samoreplikujúcej sa RNA pridá etídiumbromid, ktorý slúži ako jed pre tento systém blokujúci syntézu RNA, potom postupne, so zmenou generácií makromolekúl sa v zmesi objavujú RNA, ktoré sú odolné aj voči veľmi vysokým koncentráciám toxínu. Približne týmto spôsobom by prvé molekuly RNA počas vývoja mohli nájsť spôsob, ako syntetizovať prvé proteínové nástroje a potom v kombinácii s nimi pre seba „objaviť“ dvojitú špirálu DNA, ideálny nosič dedičnej informácie.
3.Nevedecké: Nemennosť
O nič vedeckejšie ako príbehy o predkoch nemožno nazvať názory, ktoré nesú veľké meno Teória ustáleného stavu. Podľa jeho priaznivcov život nikdy nevznikol – tak ako sa nezrodila Zem, nevznikol ani kozmos: jednoducho vždy boli, vždy budú. To všetko nie je o nič viac opodstatnené ako červy Pangu: ak chcete brať takúto „teóriu“ vážne, musíte zabudnúť na nespočetné objavy paleontológie, geológie a astronómie. A v skutočnosti opustiť celú grandióznu budovu modernej vedy - ale pravdepodobne stojí za to opustiť všetko, čo má byť pre jej obyvateľov, vrátane počítačov a bezbolestného zubného ošetrenia.
6.Protobunky
Jednoduchá replikácia však na „normálny život“ nestačí: každý život je predovšetkým priestorovo izolovaná oblasť prostredia, oddeľujúca metabolické procesy, uľahčujúca priebeh niektorých reakcií a vylúčenie iných. Inými slovami, život je bunka obmedzená polopriepustnou membránou pozostávajúcou z lipidov. A „protobunky“ sa mali objaviť už v najskorších štádiách existencie života na Zemi – prvú hypotézu o ich pôvode vyslovil nám dobre známy Alexander Oparin. Podľa jeho názoru by „protomembrány“ mohli byť kvapôčky hydrofóbnych lipidov, ktoré pripomínajú žlté kvapky oleja plávajúce vo vode.
Vo všeobecnosti sú myšlienky vedca akceptované modernou vedou a tejto téme sa venoval aj Jack Shostak, ktorý za svoju prácu dostal Oparinovu medailu. Spolu s Katarzynou Adamalovou sa mu podarilo vytvoriť akýsi „protobunkový“ model, ktorého analógom membrány nie sú moderné lipidy, ale ešte jednoduchšie organické molekuly, mastné kyseliny, ktoré sa mohli dobre hromadiť na miestach, kde sa prvý vznikli praorganizmy. Šostakovi a Adamalovi sa dokonca podarilo „oživiť“ svoje štruktúry pridaním horčíkových iónov (stimulujúcich prácu RNA polymeráz) a kyseliny citrónovej (stabilizujúca štruktúru tukových membrán) do média.
V dôsledku toho dostali úplne jednoduchý, ale trochu živý systém; v každom prípade to bola normálna protobunka, ktorá obsahovala membránou chránené prostredie na propagáciu RNA. Od tohto momentu môžete uzavrieť poslednú kapitolu praveku života – a začať prvé kapitoly jeho dejín. To je však úplne iná téma, preto si povieme len jeden, no mimoriadne dôležitý pojem súvisiaci s prvými krokmi evolúcie života a vznikom obrovskej rozmanitosti organizmov.
4. Nevedecké: Večný návrat
„Značková“ reprezentácia indickej filozofie, v západnej filozofii spojená s dielami Immanuela Kanta, Friedricha Nietzscheho a Mircea Eliadeho. Poetický obraz večného blúdenia každej živej duše nekonečným množstvom svetov a ich obyvateľov, jej prerod buď na bezvýznamný hmyz, alebo na vznešeného básnika, či dokonca na nám neznámu bytosť, démona či boha. Napriek absencii myšlienok reinkarnácie je táto myšlienka skutočne blízka Nietzschemu: večnosť je večná, čo znamená, že akákoľvek udalosť v nej sa môže – a musí sa znova opakovať. A na tomto kolotoči univerzálneho návratu sa donekonečna točí každá bytosť tak, že sa točí len hlava a samotný problém prvotného pôvodu sa stráca kdesi v kaleidoskope nespočetných opakovaní.
7. Endosymbióza
Pozri sa na seba do zrkadla, do očí: stvorenie, s ktorým si vymieňaš pohľady, je najkomplexnejší hybrid, ktorý vznikol od nepamäti. Koncom 19. storočia si nemecko-anglický prírodovedec Andreas Schimper všimol, že chloroplasty, organely rastlinných buniek zodpovedné za fotosyntézu, sa replikujú oddelene od samotnej bunky. Čoskoro sa objavila hypotéza, že chloroplasty sú symbionty, bunky fotosyntetických baktérií, ktoré kedysi hostiteľ prehltol – a nechali ich tu navždy žiť.
Samozrejme, nemáme chloroplasty, inak by sme mohli jesť slnečné svetlo, ako to naznačujú niektoré pseudonáboženské sekty. Avšak v 20. rokoch 20. storočia bola hypotéza endosymbiózy rozšírená o mitochondrie, organely, ktoré spotrebúvajú kyslík a dodávajú energiu všetkým našim bunkám. K dnešnému dňu táto hypotéza nadobudla status plnohodnotnej, opakovane overenej teórie – stačí povedať, že mitochondrie a plastidy majú svoj vlastný genóm, viac-menej na bunkách nezávislé mechanizmy delenia a vlastné systémy syntézy bielkovín.
V prírode sa našli aj iné endosymbionty, ktoré nemajú za sebou miliardy rokov spoločného vývoja a sú na menej hlbokej úrovni integrácie v bunke. Napríklad niektoré améby nemajú svoje vlastné mitochondrie, ale vo vnútri sú baktérie, ktoré plnia svoju úlohu. Existujú hypotézy o endosymbiotickom pôvode iných organel – vrátane bičíkov a mihalníc, a dokonca aj bunkového jadra: podľa niektorých výskumníkov sme my všetci, eukaryoty, boli výsledkom bezprecedentnej fúzie medzi baktériami a archaeami. Tieto verzie ešte nenašli prísne potvrdenie, ale jedna vec je jasná: hneď ako to vzniklo, život začal absorbovať susedov a interagovať s nimi, čím sa zrodil nový život.
5. Nevedecké: Kreacionizmus
Samotný koncept kreacionizmu vznikol v 19. storočí, keď sa týmto slovom začali nazývať zástancovia rôznych verzií vzhľadu sveta a života, ktoré navrhli autori Tóry, Biblie a iných posvätných kníh monoteistických náboženstiev. Kreacionisti však v podstate v porovnaní s týmito knihami neponúkli nič nové, znova a znova sa snažili vyvrátiť prísne a dôkladné poznatky vedy – no v skutočnosti znova a znova strácali jednu pozíciu za druhou. Žiaľ, myšlienky moderných pseudokreacionistických vedcov sú oveľa ľahšie pochopiteľné: skutočná veda si vyžaduje veľa úsilia na pochopenie teórií skutočnej vedy.
Pôvod života je rozsiahly vedecký problém. Za posledných 10 rokov sa objavilo obrovské množstvo nových údajov a výskumov. Dodnes sú stále nevyriešené otázky, no celkový obraz o tom, ako mohol vzniknúť život z neživej hmoty, sa veľmi rýchlo vyjasňuje. Ale ako viete, vo vede každá odpoveď vedie k 10 novým otázkam.
Modely postupného vývoja od anorganické zlúčeniny k prvým organizmom, ktoré sú doteraz dobre vyvinuté. Ale história tohto čísla siaha až k slávnemu autorovi .
Anglický prírodovedec a bádateľ o tom vo svojich vedeckých prácach nič nenapísal a teóriami a hypotézami o vzniku života sa vážne nezaoberal. Táto téma bola mimo chápania vedy 19. storočia. Charles hovoril iba o tom, ako všetka rozmanitosť biologických foriem, ktoré vidíme, pochádza z už existujúcich prvých živých organizmov.
Len z jeho listov svojmu najlepšiemu priateľovi vieme, že sa Darwin pokúšal o tejto téme premýšľať, ale samozrejme, na tejto úrovni vedomostí nemohol nič konkrétne predpokladať, okrem väčšiny všeobecné myšlienkyže by sa z anorganickej chémie, amónnych solí, fosforu s využitím elektriny v malom teplom jazierku nejako mohli zrodiť organické látky.
Ale treba poznamenať, že aj v tomto liste uhádol veľa veľmi presne. Chemici napríklad objavili hodnoverný spôsob abiogénnej syntézy nukleotidov, z ktorých je tvorená RNA. Ukázalo sa, že tieto nukleotidy môžu byť spontánne syntetizované za podmienok podobných tým v malom teplom rezervoári.
Existuje obrovské množstvo verzií pôvodu všetkého života na Zemi. Mnohé z nich vymysleli konšpirační teoretici a pseudovedci. Napriek tomu je väčšina teórií založená na skutočných faktoch a výskumoch.
Hlavné teórie pôvodu života:
- kreacionizmus;
- panspermia;
— teória ustáleného stavu;
- spontánna tvorba;
- biochemický vývoj.
Kreacionistická hypotéza držať sa ľudí, ktorí veria, že život stvoril Stvoriteľ, Boh, univerzálna myseľ. Nemá dôkazy a nepropagujú to vedci, ale novinári, teológovia a teológovia. Pridávajú sa k nim aj ľudia, ktorí si chcú privyrobiť klamstvom.
Tí istí kreacionisti naďalej tvrdia, že v otázke pôvodu ľudí je záhada, keďže archeológovia nemôžu nájsť nejaký chýbajúci článok, teda prechodnú formu z r. staroveký človek Cro-Magnon k modernej homo sapiens. Veľmi dôležité články na pochopenie:
» 100% ľudský pôvod: teórie a hypotézy
Teória ustáleného stavu spočíva v tom, že živé spolu s vesmírom, a teda aj celým svetom, existovalo a bude existovať vždy, bez ohľadu na čas. Spolu s tým sú deriváty vesmíru, telá a útvary ako hviezdy, planetárne systémy, živé organizmy časovo obmedzené: rodia sa a umierajú.
V súčasnosti má táto hypotéza len historický význam, a vo vedeckých kruhoch sa o ňom už dlho nehovorí, keďže ho moderná veda vyvrátila v kľúčovom bode: vesmír vznikol vďaka veľkému tresku a jeho následnému rozpínaniu. Dôležitý článok na túto tému v jednoduchom a jednoduchý jazyk: 100% Pôvod a vývoj vesmíru.
Teória panspermie vedeckejšie. Predpokladá nasledovné: živé organizmy priniesli na našu planétu kozmické telesá ako meteority alebo kométy. Niektorí obzvlášť zasnení priaznivci sú si istí, že UFO a mimozemšťania to urobili vedome a sledovali svoje ciele.
V našej slnečnej sústave je pravdepodobnosť nájdenia živých organizmov kdekoľvek inde extrémne malá, no život by k nám mohol prísť z inej hviezdny systém. Astronomické údaje ukazujú, že podľa biochemické zloženie meteority, meteority a kométy, často obsahujú organické zlúčeniny, ako sú aminokyseliny. Práve oni sa mohli stať semenami pri kontakte kozmického telesa so Zemou, rovnako ako semená púpavy rozmetajú stovky metrov po okolí.
Hlavnou protiváhou tvrdení panspermistov je logická otázka, odkiaľ sa vzal život na iných planétach, z ktorých letel rovnaký asteroid alebo kométa. Panspermická hypotéza o cudzom pôvode živých organizmov teda môže len doplniť hlavnú verziu – biochemickú.
Teória abiogenézy prostredníctvom štúdií biochemickej evolúcie a úspešne dokazuje tvorbu organických štruktúr z anorganickej hmoty, aj mimo tela a bez použitia špeciálnych enzýmov.
Syntéza najjednoduchších organických zlúčenín z anorganickej hmoty môže prebiehať v najrôznejších prírodných podmienkach: na planéte alebo vo vesmíre (napríklad v protoplanetárnom disku – proplide). V roku 1953 sa uskutočnil slávny klasický Miller-Ureyho experiment, ktorý dokázal, že taká organická hmota, ako sú aminokyseliny, sa môže objaviť v zmesi rôznych plynov, ktoré by napodobňovali zloženie atmosféry planéty.
V prírode sa časom sformovala a nadobudla schopnosť (mimochodom, dnes je jeho syntéza človekom veľmi náročná). Ale toto je hlavná tehla a odpoveď na otázku pôvodu života na Zemi spočíva práve v nej.
Teraz je úplne známe, ako molekula deoxyribonukleovej kyseliny vznikla. Najprv boli biologické bytosti založené na inej podobnej molekule nazývanej RNA. Na dlhú dobu existoval iný živý svet, v ktorom organizmy mali dedičnú informáciu vo forme molekuly ribonukleovej kyseliny, ktorá fungovala ako proteíny. Táto molekula je schopná uchovávať dedičné informácie ako DNA a vykonávať aktívnu prácu ako bielkoviny.
V moderných bunkách sú tieto funkcie oddelené – DNA uchováva dedičnú informáciu, prácu vykonávajú proteíny a RNA medzi nimi slúži ako akýsi medzičlánok. V úplne prvých starovekých organizmoch existovala iba RNA, ktorá si s oboma úlohami poradila sama.
Zaujímavým vzorom v otázke pôvodu všetkého živého je, že za posledných pár rokov pribudli desiatky nových vedecké články, čo vedie čo najbližšie k rozlúšteniu záhady a v súčasnosti už nie sú potrebné žiadne iné teórie a hypotézy o pôvode života okrem abiogénneho.
História života na Zemi skrýva mnohé tajomstvá. Či budú niekedy odhalené, ukáže budúci vývoj vedy.
Obmedzíme sa na kultúrno-historickú úvahu o všetkých hypotézach o vzniku života na Zemi. V rámci prírodovedného konceptu budeme venovať osobitnú pozornosť konštruktívno-teoretickým modelom teórie biochemickej evolúcie.
Keďže biologický čas – vek má „šíp času“ nasmerovaný z minulosti do budúcnosti a je opísaný triádou: narodenie – starnutie – smrť, evolučná myšlienka vznikla už v mytológii a sformovala sa v antickej prírodnej filozofii v r. teória spontánnej generácieživot z neživej hmoty, pričom sa predpokladalo viacnásobné generovanie na základe naivného transformizmu náhodnou kombináciou jednotlivých orgánov (Empedokles, 495-435 pred Kr.), náhlou premenou druhov (Anaksimen, 384-322 pred Kr.). Aristoteles (384-322 pred Kr.) formalizoval teóriu spontánneho vzniku života do teórie postupného vývoja živých foriem (od jednoduchých po zložité), ktorá sa prelína v stredoveku s r. kreacionistická teória.
kreacionizmus(tvorba, stvorenie) - obsahuje tézu o božskom stvorení sveta a človeka. Podľa tejto teórie je život výsledkom nadprirodzených udalostí v minulosti. Mnohí vedci v oblasti estetiky myslenia v skutočnosti spájajú evolučnú myšlienku s kreacionizmom. Zdá sa nám, že estetika myslenia ruského filozofa 20. storočia Meraba Mamardashviliho, vedúca k priesečníku posvätného a svetského myslenia v „bode stretnutia, v ktorom sme mysleli myšlienku, ktorú nie je možné mať s vôľou, resp. túžba po myšlienke sa zdá byť oprávnená. Myslí alebo nie. A ak sa zamyslíme, ak sme na tomto priesečníku v plnosti zhromaždenej bytosti, neminie nás to. Potom sme hodní tejto myšlienky, alebo inými slovami, hodní daru. Dar nevyplýva z našich zásluh, sme ho hodní len vtedy, keď sa nám to stane, a to je cesta oblúkom, a nie horizontálne, keďže sme spojení a spojení s vyšším, nadvedomím.
V sedemnástom storočí bolo teória biogenézy, ktorý sa scvrkáva na tvrdenie, že život môže vzniknúť len z predchádzajúceho života, teda „živý zo živého“. Vytvoril ho taliansky lekár a biológ F. Redi a v literatúre je známy ako „Princíp Redi“. Francúzsky biológ Louis Pasteur v roku 1862 presvedčivými pokusmi dokázal nemožnosť spontánneho generovania najjednoduchších organizmov v moderných podmienkach a schválil princíp „všetko živé zo živých vecí“. Estetika myslenia zakladateľa modernej mikrobiológie a imunológie L. Pasteura sa zreteľne prelína s kreacionizmom v nasledovnom výroku: „Čím viac študujem prírodu, tým viac sa zastavujem v pietnom úžase pred skutkami Stvoriteľa. Počas svojej práce v laboratóriu sa modlím.“
Princíp komplementárnosti evolučných predstáv s kreacionizmom je charakteristický aj pre princíp vývoja J.B. Lamarck (1744-1829), ktorý postuloval tieto ustanovenia: organizmy sú premenlivé; druhy (a iné taxonomické kategórie) sú podmienené a postupne sa transformujú na nové druhy; všeobecným trendom historických zmien organizmov je postupné zdokonaľovanie ich organizácie (gradácie), ktorého hybnou silou je prvotná (Stvoriteľom stanovená) túžba prírody po pokroku. Pre lamarckizmus sú charakteristické dva komplementárne znaky: teleologizmus - ako túžba po zlepšení vlastná organizmom, organizmocentrizmus - uznanie organizmu ako elementárnej jednotky evolúcie.
Charles Darwin (1809 - 1882), zhrnul jednotlivé evolučné myšlienky, vytvoril súvislú, podrobnú evolučnú teóriu. Za hybné sily evolúcie považoval dedičnú variabilitu a prirodzený výber a za elementárnu jednotku evolúcie organizmus každého druhu, teda vlastne jednotlivých jedincov. Preživší jedinci dávajú vznik ďalšej generácii, a tak sa „šťastné“ pozitívne zmeny prenášajú na ďalšie generácie. Teória prirodzeného výberu Charlesa Darwina sa veľmi často stavia proti kreacionizmu. Vráťme sa však k estetike myslenia Charlesa Darwina: „Svet spočíva na vzoroch a vo svojich prejavoch sa javí ako produkt mysle – to je náznak jeho Tvorcu.“
"Boh, skutočne povinne zo stroja, ti umožňuje preskočiť priepasť medzi živými a mŕtvymi, prírodou a duchom, pričom priepasť udržiava." Boh (Stvoriteľ) je komplexná, tvorivá konštrukcia našej mysle, ktorá demonštruje schopnosť civilizáciu ľudstva myslieť abstraktne. V stredoveku sa teória kreacionizmu formuje v konfesionálnych filozofických teológiách a náboženstvách, ktoré vychádzajú z tézy: „Boh je známy len skrze vieru“, čím náboženstvo oddelilo vieru v božské stvorenie sveta od vedy, t. vedecká metóda poznávania sveta, založená na súbore empirických a teoretických metód. Dobro a zlo zároveň prijímajú v náboženstve posvätnú sankciu a človek nachádza vnútorný pokoj a svetlo pre prácu v našom nedokonalom svete. Najjasnejšie je to vyjadrené v nasledujúcom učení M.V. Lomonosov: „Matematik nie je rozumný, ak chce zmerať Božiu vôľu kompasom. Taký je učiteľ teológie, ak si myslí, že astronómiu a chémiu možno naučiť zo žaltára.
Pokúsili sa vysvetliť vzhľad života na Zemi tým, že ho predstavili od iných vesmírne svety. V roku 1865 nemecký lekár G. Richter predložil hypotézu kozmozoanov (kozmických zárodkov), podľa ktorej je život večný a zárodky, ktoré obývajú svetový priestor, sa môžu prenášať z jednej planéty na druhú. vznikol teória ustáleného stavu, podľa ktorej život vždy existoval, do určitej miery založený na „princípe Redi“. Túto hypotézu podporili mnohí vedci XIX storočia - W. Thompson, G. Helmholtz a ďalší. Do istej miery náš veľký vedec V.I. Vernadského, ktorý veril, že život na Zemi sa objavil súčasne s objavením sa Zeme.
Teória ustáleného stavu v Richterovom modeli sa prelína s teória panspermie, ktorú v roku 1907 predložil slávny švédsky prírodovedec S. Arrhenius: „Vo vesmíre vždy existujú zárodky života, ktoré sa pod tlakom svetelných lúčov pohybujú vo vesmíre; spadajúce do sféry príťažlivosti planéty, usadia sa na jej povrchu a položia začiatok života na tejto planéte. Štrukturálne - teoretické možnosti panspermie sú potvrdené množstvom experimentov: detekcia stôp organických zlúčenín v meteorite a kometárnych látkach, prekurzory aminokyselín v lunárnej pôde, stopy mikroorganizmov v meteorite pravdepodobne marťanského pôvodu. Je zrejmé, že tieto objavy z druhej polovice 20. storočia sa budú rozširovať, keď človek skúma vesmír.
V rámci prírodovedného princípu globálnej evolúcie však teória ustáleného stavu nie je produktívna a teória panspermie tiež neponúka žiadny mechanizmus na vysvetlenie primárneho pôvodu života; jednoducho prenáša problém vzniku života na nejaké iné miesto vo vesmíre.
Takže v rámci evolučných „šíp času“, založených na princípe komplementarity, ostávajú dve navzájom sa vylučujúce a možno sa dopĺňajúce, aspoň v estetike myslenia, teória kreacionizmu a teória biochemickej evolúcie. Podľa nášho názoru sa v priesečníku týchto teórií zdá neopodstatnená viera v náboženský fanatizmus aj vedecký absolutizmus. Zdá sa nám, že pocit „náboženskej viery vo vyššie, nadvedomie a obdiv“ k harmónii prírody na Zemi a vo Kozme a presvedčenie, že v „pojmovom fonde (ako aj v genofonde) Zem“ všetky prvky sú významné a dôležitá je základom nielen duchovnej, ale aj materiálnej kultúry ľudskej civilizácie.
Antropický princíp, sformulovaný v 70. rokoch 20. storočia, hovorí v prospech nenáhodného charakteru procesu vzniku aj vývoja života. Jeho podstata spočíva v tom, že aj malá odchýlka hodnoty ktorejkoľvek zo základných konštánt vedie k nemožnosti objavenia sa vysoko usporiadaných štruktúr vo vesmíre. Napríklad zvýšenie Planckovej konštanty o 10 % znemožňuje spojenie protónu s neutrónom, to znamená, že nukleosyntéza sa stáva nemožnou. Pokles Planckovej konštanty o 10 % by viedol k vytvoreniu stabilného jadra 2 He, čo by malo za následok spálenie všetkého vodíka v počiatočných štádiách expanzie vesmíru alebo kolaps hviezd v neskoršom období. etapy. Veda narazila na veľkú skupinu faktov, ktorých samostatné zvažovanie vytvára dojem nevysvetliteľných náhod hraničiacich so zázrakom. (podrobnejšie: Barron J.D., Tipler F.J. The antropic cosmological Principle, Oxford, 2-nd., ed., 1986). Podľa fyzika J. Wheelera: "Životodarný faktor leží v centre celého mechanizmu a konštruuje svet."
Konštruktívno-teoretické modely biochemickej evolúcie sú zároveň založené na hypotéze, že život vznikol ako výsledok procesov, ktoré sa riadia chemickými a fyzikálnymi zákonmi. Či už oprávnene alebo nie, teda fyzikálne a chemické zákony kladieme do centra „celého mechanizmu, ktorý konštruuje svet“.
Prvé tri stupne sa pripisujú obdobiu chemickej evolúcie, štvrté začína biologická evolúcia. Koncept chemickej evolúcie bol potvrdený množstvom experimentov. Začiatok tejto práce položili v roku 1953 S. Miller a G. Ury, ktorí, keď boli vystavení iskrovej náloži plynnej zmesi metánu a vodnej pary, získali súbor malých organických molekúl, ktoré po prvý raz ukázali tzv. možnosť abiogénnej syntézy organických zlúčenín v systémoch, ktoré napodobňujú predpokladané zloženie primárnej zemskej atmosféry.
Komplexné procesy chemickej evolúcie vedúce k biochemickej a biologickej evolúcii možno vyjadriť ako jednoduchú sekvenciu: atómy 
jednoduché molekuly 
komplexné makromolekuly a ultramolekulové systémy (probionty) 
jednobunkové organizmy.
Prvé bunky sú považované za prototyp všetkých živých organizmov rastlín, zvierat, baktérií.
V tejto fyzikálnej a chemickej konštrukcii všetkého živého je však prirodzene prítomný antropický princíp, t.j. viera v nenáhodný charakter procesu vzniku aj vývoja života na Zemi. Navyše nie je odstránená možnosť prieniku teórie biochemickej evolúcie pozemskej hmoty s teóriou panspermie. Samotná teória biochemickej evolúcie nadobudla vedecký charakter teoretickej konštrukcie modelov, potvrdenú experimentálne geochronologickou históriou Zeme až v 20. storočí po objavení molekulárno-genetickej úrovne biologickej úrovne hmoty a vzniku evolučnej chémia.
Teória biochemickej evolúcie je založená na koncepte abiogenézy - vzniku organických zlúčenín bežných v živej prírode mimo tela, bez účasti enzýmov.
Všetky početné hypotézy, ktoré boli predložené v 60. až 80. rokoch 20. storočia, mali jasne vyjadrenú opozíciu v otázke charakteristík protobiologického systému, teda predbunkového predchodcu. Problém bol v tom, že medzi chemickou formou hmoty, ktorá ešte nie je život, a biologickou formou hmoty, ktorá už životom je, existuje prebiotická štruktúra spojená s prechodom od fyzikálno-chemickej evolúcie k biologickej. Bolo potrebné nájsť nejakú predbunkovú štruktúru, ktorá by sa mohla vyvinúť, aby podliehala genetickým premenám a prirodzenému výberu. V dôsledku toho boli identifikované dve hypotézy - koacervantná a genetická.
Základom koacervantnej hypotézy je tvrdenie, že počiatočné štádiá biogenézy boli spojené s tvorbou proteínových štruktúr z „primárneho oceánu“ v dôsledku koacervácie – spontánnej separácie vodného roztoku polymérov na fázy s rôznymi koncentráciami. Hlavné ustanovenia tejto hypotézy prvýkrát sformuloval A.I. Oparin v roku 1924 (pozri: Oparin A.I. Život, jeho povaha, vznik a vývoj. M., 1968). Selekcia ako hlavný dôvod zlepšenia koacervantov na primárne živé bytosti je najdôležitejším ustanovením Oparinovej hypotézy.
V rámci koacervantnej hypotézy vznikol metodologický princíp, tzv holobióza, t.j. prvenstvo štruktúr bunkového typu obdarených schopnosťou elementárneho metabolizmu, vrátane enzymatickej katalýzy.
Ak sa však spoliehame na rovnovážnu termodynamiku, tak molekuly živých bytostí nevznikajú samovoľne, ich vznik si vyžaduje zložitý mechanizmus na nepretržité a koordinované pôsobenie „ohrievača“ a „chladničky“ v súlade s druhým termodynamickým zákonom. Pravdepodobnosť, že molekula proteínu, pozostávajúca z 20 typov aminokyselín, bude náhodne vytvorená podľa určitého vzoru je 
Číslo v menovateli je príliš veľké na to, aby ho myseľ pochopila. "Pravdepodobnosť - podľa astronóma Freuda Hoyla je očividne malá, taká malá, že by bola nemysliteľná, aj keby celý vesmír pozostával z organickej polievky." Ak však prejdeme k nerovnovážnej termodynamike, potom entropia žiarenia S rad. oveľa viac ako entropia hmoty S reálna. (S izl >> S real.), potom pravdepodobnosť vzniku usporiadaných štruktúr od kryštálov po proteíny a nukleové kyseliny sa prudko zvyšuje.
Avšak za toto sotva stačí prirodzený výber, ktorá je zameraná na očistenie genofondu populácie od „defektných“ génov, dochádza k modifikácii len v rámci existujúceho genetického materiálu, ako adaptívna reakcia na zmenu prostredia.
Do popredia sa dostáva genetická hypotéza, podľa ktorého nukleové kyseliny najskôr vznikli ako matricový základ pre syntézu proteínov. Túto hypotézu prvýkrát vyslovil v roku 1929 americký genetik G. Meller.
V rámci genetickej hypotézy vznikol metodologický princíp, tzv genobiózy, tvrdiac prvenstvo vzniku ako výsledku biochemickej evolúcie molekulárneho systému s vlastnosťami genetického kódu.
Myšlienka diskrétneho rozdelenia genetických vlastností bola pridaná k prirodzenému výberu, do určitej miery na základe hlavného postavenia kvantovej mechaniky: „Všetko: hmota, energia, kvantové charakteristiky častíc – sú diskrétne veličiny a žiadna z nich nemôže merať bez toho, aby sa to zmenilo." Genetická hypotéza spája teóriu biochemickej evolúcie s globálnym evolucionizmom, a teória vzniku života na Zemi je spojená s vierou v existenciu „superracionálneho, superracionálneho“ teleologizmu – ako túžby po zlepšení, ktorá je vlastná celému Vesmíru až po vytvorenie „rozumného pozorovateľa“ .
Genetický koncept je teraz široko akceptovaný ako výsledok objavov uskutočnených v 80. rokoch 20. storočia. Experimentálne sa dokázalo, že jednoduché nukleové kyseliny je možné replikovať bez enzýmov. Schopnosť nukleových kyselín slúžiť ako templáty pri tvorbe komplementárnych reťazcov je najpresvedčivejším argumentom v prospech koncepcie vedúcej úlohy v procese biogenézy dedičného mechanizmu a následne v prospech genetickej hypotézy pôvod života.
Začiatkom 80. rokov 20. storočia sa ukázalo, že primárnou nukleovou kyselinou môže byť iba ribonukleová kyselina (RNA).
Inými slovami, bola to molekula RNA, ktorá mohla tvoriť makromolekulárny substrát precelulárneho predka. Rozhodujúci objav týkajúci sa úlohy molekuly RNA pri vzniku života sa scvrkáva na nasledujúce. Po prvé, ide o stanovenie schopnosti RNA sa samoreprodukovať v neprítomnosti proteínových enzýmov. Po druhé, preukázanie skutočnosti, že jedna z malých molekúl RNA (ribozín) samotná má funkcie enzýmu. Nakoniec, po tretie, sa zistilo, že RNA má autokatalytické vlastnosti.
Dá sa teda uvažovať, že starodávna RNA kombinovala obe funkcie: katalytickú a informačno-genetickú, čo poskytovalo možnosť samoreprodukcie makromolekulárneho objektu. Inými slovami, splnila všetky požiadavky mechanizmu evolúcie v spojení teórie prirodzeného výberu s dedičným (genetickým) diskrétnym štiepením znakov (alelické gény) a s teóriou spojenia nealelických génov. To prispelo k následnému vývoju makromolekulárneho systému založeného na RNA na efektívnejší makromolekulárny systém založený na DNA z hľadiska syntézy proteínov. V procese takejto evolúcie vo väčšine prípadov došlo k oddeleniu informačno-genetických a katalytických funkcií. Osobitne treba zdôrazniť významnú úlohu „pravo-ľavej“ asymetrie tak nukleových, ako aj proteínových molekúl, ktorých pôvod má mnoho hypotéz a zatiaľ nie je experimentálne podložený. Je možné, že vznik takejto disymetrie mal na vznik života rovnako hlboké dôsledky, ako mal vznik baryón-antibaryónovej disymetrie na vývoj vesmíru.
Problém je tiež je čas a miesto konania- Zem asi pred 4,5 miliardami rokov- jedinečná aréna pre biochemickú evolúciu. Alebo tento proces prebiehal a prebieha spontánne a zároveň na základe „superracionálneho, superracionálneho“ teleologizmu v rôznych častiach vesmíru a Zem len poskytovala priaznivé podmienky pre rozvoj života, ktorý mal. už vznikli.
Prechádzajúc na ontogenetickú (organizmickú) úroveň živej prírody, od 40. rokov 20. storočia sa bunka, rastlina života, považuje za štrukturálny znak živého organizmu. Inými slovami, Bunka je uznávaná ako najnižší objekt živej prírody buď ako samostatný jednobunkový organizmus alebo ako autonómna časť mnohobunkového organizmu. Predbunkové formy života - vírusy - zaujímajú medzičlánok medzi živým a neživým.
Až začiatkom 60. rokov 20. storočia sa objavil genetický koncept bunkovej organizácie živej hmoty, ktorý umožnil diskrétne rozdeliť všetko živé na dve nadkráľovstvá - prokaryoty A eukaryoty. Najzásadnejšie rozdiely medzi týmito dvoma typmi organizmov sa týkajú povahy organizácie a replikácie na genetickej úrovni; štruktúry aparátu, ktorý syntetizuje proteíny; povaha "štartovacích" mechanizmov biosyntézy bielkovín; štruktúry molekuly RNA; organizácia a povaha fotosyntetického aparátu atď. Zároveň ani prokaryoty, ani eukaryoty nemajú určité evolučné výhody. To naznačuje, že oba tieto typy organizmov pochádzajú od spoločného predka, resp archecells, kombinujúci vlastnosti prokaryotov a eukaryotov.
V 70. rokoch 20. storočia tento názor nález výrazne potvrdil archebaktérie, ktoré ako prokaryoty podľa typu organizácie genetického aparátu majú znaky, ktoré ich približujú k eukaryotom. Najpopulárnejšie v súčasnosti symbiotický hypotéza, že eukaryotická bunka je výsledkom symbiózy niekoľkých prokaryotických buniek.
Dôležitým konceptom fungovania živej prírody na ontogenetickej úrovni je jej funkčný systém. Podľa tohto konceptu je funkčná systémovosť spôsobená tým, že komponenty systémov nielen interagujú, ale aj spolupracovať.
Koncept funkčnej konzistencie je univerzálny na všetkých štrukturálnych úrovniach živej prírody. Je založená na interakcii mutačnej (geneticky dedičné štiepenie alternatívnych znakov (alelické gény) a prepojenie nealelických génov v genetike pohlavia) selekcie s prirodzeným výberom, kedy sú procesy na nižších úrovniach akoby organizované. funkčnými prepojeniami na vyšších úrovniach a čiastočne aj špecializovaným regulačným aparátom (homeostáza), ako sú napríklad hormonálne a prvé systémy v tele zvierat.
Koncept funkčnej konzistencie by sa mohol objaviť na molekulárno-genetickej úrovni a vo forme symbiózy metodických princípov holobiózy a genobiózy.
Tento prístup do určitej miery odstraňuje problém prvenstva proteínu alebo DNA/RNA pri vzniku probiontov. Predpokladá sa, že život sa vyvinul na základe dynamickej súhry malých molekúl (organických a anorganických) a prvé biopolyméry by mohli byť výsledkom autokatalytických reakcií malých molekúl v dažďových kvapkách osvetlených ultrafialovým svetlom prvotného Slnka. Existuje však problém dozrievania týchto kvapôčok na koacervantné kvapôčky v súlade s oparínovým scenárom „primárnej polievky“ alebo na primárne dvojvláknové RNA v súlade s genetickou hypotézou a ich následná symbióza do archecellu.
Podľa nášho názoru na základe návrhu N.V. Timofeev-Resovského axióma, že vývoj živej prírody je zásadne nepredvídateľný, potom táto axióma poukazuje na pomerne zložitý spôsob štúdia pôvodu života na Zemi a antropologické štúdium ľudskej genealógie, čo podľa nášho názoru vedie k priesečníku minimálne tri teórie (koncepty), a to prírodovedný koncept biochemickej evolúcie s pojmami panspermia a kreacionizmus založený na antropickom princípe a princípe globálneho evolucionizmu.
