Știri toată știința - misterul originii vieții pe pământ

Astăzi, viața a câștigat fiecare centimetru pătrat al Pământului, dar numai atunci când sa format planeta, era o piatră moartă. Ca și când a avut loc o schimbare de reper? În cazul în care viața a început? Se poate gândi cu greu o întrebare mai grave, mari și complicate. fără îndoială, cea mai mare parte din istoria omenirii, care este problema zeilor. Orice altă explicație ar fi fost de neconceput.

Nu mai. De-a lungul secolului trecut, mulți oameni de știință au încercat să dau seama în cazul în care ea ar putea începe prima viață. Ei chiar au încercat să recreeze momentul creației în laboratoarele lor: pentru a crea o viață nouă de la zero. În timp ce nimeni nu este posibil, dar am parcurs un drum lung. Astăzi, mulți oameni de știință care studiază originile vieții, încrezător că acestea sunt pe drumul cel bun - și ei au experimente care să întărească încrederea în ea.

Aceasta este povestea încercările noastre de a afla adevăratele noastre origini. Aceasta este o poveste de obsesie, luptă și creativitate genial, care a dus la unele dintre cele mai mari descoperiri ale științei moderne. Dorința de a înțelege originile vieții a trimis bărbați și femei, în cele mai îndepărtate colțuri ale planetei noastre. Unii oameni de știință cred că diavolul în carne și oase, în timp ce alții au continuat să lucreze sub călcâiul guvernelor totalitare brutale.

Această poveste a nașterii vieții pe Pământ.

De fapt, dinozaurii nu au trăit atât de mult timp în urmă

Viața este veche. Dinozaurii - cel mai cunoscut crearea pe cale de disparitie - au apărut în urmă cu 250 de milioane de ani. Dar viața nu a fost mult, mult mai devreme.

Acest model ondulat poate fi vechi de 3,7 miliarde de ani

Pământul în sine nu este cu mult mai în vârstă decât ea de 4,5 miliarde de ani.

Dacă presupunem că viața format pe Pământ - care pare rezonabil, având în vedere că încă nu am găsit-o în altă parte - aceasta se va întâmpla în miliarde de ani, care a curs între formarea Pământului și apariția din cele mai vechi fosile cunoscute.

Îngustarea intervalul de timp posibil, apariția vieții, putem face presupuneri educați cu privire la modul în care sa întâmplat.

Arborele vieții: cele mai multe bacterii si Archaea

Încă din secolul al 19-lea, biologi știu că toate lucrurile vii sunt formate din „celule“: saci mici de materie vie, care vin în diferite forme și mărimi. Celulele au fost descoperite pentru prima dată în secolul al 17-lea, datorită invenției primelor microscoape, dar a durat mai mult de o sută de ani pentru a realiza că acestea au stat la baza tuturor formelor de viață.

Tu cu siguranță nu arata ca un somn sau un rex Tyrannosaurus, dar microscopul va arăta că ați făcut din practic aceleași celule. Ca plante și fungi. Dar până în prezent cele mai numeroase forme de viață sunt microorganisme, constând dintr-o singură celulă. Bacteriile - cel mai cunoscut artist, ele pot fi găsite peste tot pe Pământ.

Se pare că putem defini mai bine problema originii vieții. Folosind numai materialele și condițiile care au fost pe Pământ în urmă cu 3,5 miliarde de ani, trebuie să facem o cușcă.

Cât de greu va fi?

Întreaga celulă vie

Primele experimente

De-a lungul istoriei cele mai multe dintre nimeni nu a crezut că este necesar să ne întrebăm cum a apărut viața ca răspunsul părea evident. Până în 1800, cei mai mulți oameni cred în „vitalismul.“ Această idee intuitivă că ființele vii sunt înzestrate cu o proprietate specială, magică, care le distinge de obiecte neînsuflețite.

Vitalismul adesea asociată cu credințe religioase. Biblia spune că Dumnezeu a folosit „suflarea de viață“, în scopul de a revigora primii oameni, iar sufletul nemuritor este forma de vitalism.

Doar aici există o problemă. Vitalismul - este un nonsens total.

La începutul anilor 1800, oamenii de știință au descoperit mai mulți compuși care păreau unice pentru viață. Unul dintre acești compuși a fost ureea, care se găsește în urină și identificat în 1799. Doar încă se încadrează în conceptul de vitalism. Numai ființele vii au fost capabili să producă aceste substanțe chimice, astfel încât acestea par să fi fost încărcat cu energia vieții și care îi face speciali.

Dar, în 1828, chimistul german Fridrih voler a găsit o modalitate de a face uree din produse chimice comune, cianat de amoniu, care a avut nici o legătură evidentă cu ființele vii. Alții au urmat exemplul, și în curând a devenit clar faptul că substanțele chimice ale vieții pot fi realizate din substanțe chimice mai simple, care nu au nimic de-a face cu viața.

Fridrih voler, un chimist german,

Acesta a fost sfârșitul vitalism ca un concept științific. Dar oamenii au considerat că este dificil să renunțe la această idee. Foarte mulți oameni au crezut că să spun că substanțele chimice ale vieții nu este nimic „specială“ este ca viata jefui de magie sale, pentru a face mecanic sau fără suflet. Și, desigur, este contrar Bibliei.

Chiar și oamenii de știință au încercat să salveze vitalism. În 1913 engleză biochimist Bendzhamin Mur împins fervent teoria „energie biotice“, care a fost aceeași vitalismul, dar cu un alt nume. Această idee a avut un puternic conotații emoționale.

Chiar și astăzi, cu toate acestea, această idee, uneori, apare aici și acolo. De exemplu, există mai multe povestiri science fiction, în care „energia vieții“ poate fi mărită sau sug. Amintiți-vă de „recuperarea energiei“, folosit de Lorzii Timpului în „Doctor Who“. Se pare neobișnuit, dar este o idee foarte, foarte vechi.

Cu toate acestea, după 1828, oamenii de știință au motive raționale să caute explicații „fără Dumnezeu“ din prima apariție a vieții. Dar nu cautati. S-ar părea că acest subiect este necesar pentru a investiga, dar, de fapt secretul originii vieții au ignorat timp de zeci de ani. Acesta poate fi în continuare prea atașat la vitalismul, pentru a face pasul următor.

Charles Darwin a arătat că toată viața a evoluat dintr-un strămoș comun

In schimb, un progres uriaș în secolul al 19-lea biologie a fost teoria evoluției dezvoltată de Charles Darwin și alții.

Teoria lui Darwin a prezentat în „Originea speciilor“, în 1859, a explicat modul în care toată această diversitate de viață ar putea ieși dintr-un singur strămoș comun. Fiecare specie în parte a fost deja nu mai creat de Dumnezeu, și este derivat din organisme antice care au trait cu milioane de ani în urmă: ultimul strămoș universal.

Această idee a fost extrem de controversat, din nou, pentru că nu converg cu Biblia. Darwin și ideile sale au fost un val de atacuri, creștinii parțial ofensat.

Teoria evoluției nu spune nimic despre modul în care a făcut primul organism.

Darwin credea că viața a apărut în „iaz cald puțin“

Darwin știa că această întrebare profundă, dar - probabil de teama de atacuri de către biserică - a îndrăznit să-l discute numai în 1871. scrisori de ton optimist arată că el cunoștea semnificația profundă a acestei probleme:

„Dar dacă (și oh ce un mare“ dacă „) ne-am putea imagina un iaz pic cald, cu tot felul de amoniac și săruri fosforic - cu lumină, căldură, electricitate - care ar format chimic compuși de proteine, gata să treacă prin mai multe modificări complexe ... "

Cu alte cuvinte, că, dacă o dată un mic iaz umplut cu compuși organici simpli și scăldate în lumina soarelui? Unii dintre acești compuși, eventual în combinație ar forma substanță pe jumătate în viață, cum ar fi o proteină, care ar putea începe să evolueze și să devină mai complexe.

Această idee a fost superficială. Dar a constituit baza primei ipoteze, apariția vieții.

Curios, această ipoteză a apărut în Uniunea Sovietică.

Alexander Oparin a trăit și a lucrat în URSS

În timpul lui Stalin era sub controlul statului. Chiar și ideea de oameni, biologi, politica non-comuniste. Remarcabil, Stalin a interzis de fapt, oamenii de stiinta pentru a studia genetica de normale. In schimb, el a promovat ideea unui fermier Trofim Lysenko, care, în opinia sa, mai mult în concordanță cu ideologia comunistă. Oamenii de știință care lucrează în domeniul geneticii, au fost forțați să sprijine în mod public ideea de Lysenko, să nu fie în lagăre.

Acesta a fost în acest mediu opresiv Aleksandr Oparin efectuat cercetările sale în domeniul biochimiei. Ar putea lucra, pentru că el era un adept al comuniștilor a sprijinit ideea de Lysenko și chiar a primit Ordinul Lenin, cea mai înaltă distincție a erei sovietice.

Oceanele formate după răcire Pământ

Oparin a încercat să-și imagineze ceea ce a fost după formarea Pământului. Suprafața a fost oparite deoarece căderilor de pietre din spațiu. Discretizare de roci poluraspravlennyh care conțin o mare varietate de substanțe chimice, inclusiv pe bază de carbon.

Eventual pământul răcit suficient pentru condensarea vaporilor de apă în apă lichidă și sa dus la prima ploaie. A umplut oceanele pământului, care erau substanțe chimice fierbinți și bogate care conțin carbon. Ceea ce este necesar pentru viață.

În primul rând, diferite substanțe chimice au reacționat împreună pentru a forma un nou set de compuși, dintre care unele au fost complicate. Oparin a sugerat că moleculele esențiale pentru viață, zaharuri și aminoacizi ar putea fi format în apele planetei.

Apoi, unele substanțe chimice a început să se formeze structuri microscopice. Multe substanțe organice nu solubile în apă: de exemplu, formează un strat de ulei deasupra apei. Dar, atunci când unele dintre aceste substanțe în contact cu apa, ele formează mărgele sferice „coacervates“, care ar putea fi de până la 0,01 centimetri în diametru.

Dacă te uiți la coacervates printr-un microscop, ei se comporta foarte mobil, ca celulele vii. Ei cresc și schimba forma, uneori, împărțit în două părți. Ele pot absorbi, de asemenea, substanțe chimice din apa din jur, astfel încât acestea să poată fi ca viața care epuizează stratul de substanțe chimice sunt prezente. Oparin a sugerat că coacervates au fost strămoșii celulelor de azi.

Până în acel moment, Haldane a făcut o mulțime de teoria evoluției, ajutând la integrarea ideilor lui Darwin în dezvoltarea științei geneticii.

genetician J britanic .. Haldane

După cum Oparin, Haldane a descris modul în care materia organică se poate acumula în apă „până când oceanele primitive nu ar fi atins consistența supa diluată fierbinte.“ Acest lucru ar stabili scena pentru „primele lucruri moarte sau pe jumătate mort“, care au apărut și au fost într-un film subțire de ulei.

Este semnificativ faptul că numai Oparin și Haldane a venit în această lume pentru toate biologi. Ideea că organismele vii pot fi formate în reacții chimice simple sau fără Dumnezeu „forță de viață“, a fost radicală. Ca teoria evoluției a lui Darwin ei, ea a fost, de asemenea, un scuipat în fața creștinismului.

Dar, în cadrul URSS se potrivește perfect. Regimul sovietic a fost oficial ateu, iar liderii săi sunt fericiți să sprijine orice explicație materialistă a fenomenelor, cum ar fi viața profundă. Haldane a fost, de asemenea, un ateu și un comunist și chiar și în afacere.

„In timp ce acceptarea sau respingerea ideii depins în principal de persoana dacă el era religios, indiferent dacă sunt sau nu stânga sau idei comuniste“, spune un expert cu privire la originea vieții Armen Mulkidzhanyan de la Universitatea din Osnabrück din Germania. „În Uniunea Sovietică au fost primite cu bucurie, pentru că ei nu au nevoie de Dumnezeu. În lumea occidentală, dacă te uiți la oameni care au crezut în această direcție, ei erau toți stângiști, comuniștii și așa mai departe. "

Ideea că viața a apărut în supa primordială a materiei organice, a devenit ipoteza Oparin-Haldane. Era curat și convingător, dar nu a fost o problemă. Acesta nu a susținut nici o dovadă experimentală. A durat aproape un sfert de secol.

Până când Harold Urey a devenit interesat de originea vieții, el a primit Premiul Nobel pentru chimie în 1934 și a ajutat la construirea bombei atomice. În timpul al doilea război mondial, Yuri a lucrat la Proiectul Manhattan, colectarea instabilă uraniu-235 necesare pentru un miez bombă. După război, el sa străduit să țină tehnologia nucleară sub controlul cetățenilor.

El a devenit, de asemenea, interesat în chimia cosmosului, în special cele care au avut loc în timpul formării sistemului solar. Într-o zi, el a dat o prelegere și a subliniat că atmosfera Pământului a fost, probabil, nu oxigen atunci când a format mai întâi. Acesta a fost un complement ideal pentru bulion primar Oparin și Haldane: substanțe chimice fragile pot fi distruse la contactul cu oxigenul.

Doctorandul numit Stanley Miller a fost în audiență, și apoi a mers pe la Yuri cu o întrebare: este posibil de a testa această idee? Urey a fost sceptic, dar Miller a insistat. Prin urmare, în 1952, Miller a început cel mai faimos experiment asupra originii vieții.

Setări erau simple. Miller conectat serie de becuri de sticlă și le-a pus patru substante chimice care ar putea fi prezente pe Pământ devreme: apă clocotită, hidrogen, amoniac și metan. Apoi, gazele supuse la șocuri electrice repetate pentru a simula lovituri de trăsnet, care au fost un lucru obișnuit în lume la acel moment.

Miller a constatat că „apa în sticle a devenit mult Pinker după prima zi, și până la sfârșitul săptămânii soluția a devenit roșu și tulbure." Evident, amestecul de substanțe chimice formate.

După analizarea amestecului, Miller a constatat că acesta conține doi aminoacizi glicină și alanină. Aminoacizii sunt adesea numite pietrele de temelie ale vieții. Acestea sunt utilizate pentru formarea proteinelor care controleaza majoritatea proceselor biochimice în corpul nostru. Miller a făcut două componente critice ale vieții de la zero.

Stanley Miller în laborator

„Puterea de Miller-Urey pe care le poate produce o varietate de molecule biologice, doar din atmosfera“, spune Dzhon Sazerlend de la Laboratorul de Biologie Moleculara din Cambridge, Marea Britanie.

Detalii au fost incorecte, deoarece mai multe studii recente au arătat că atmosfera de la începutul Pământului a fost un amestec diferit de gaze. Dar acest lucru nu schimbă faptul. Experimentul a fost un succes, a stimulat imaginația publicului și au pătruns în ghilimele.

După experimentul lui Miller, alți oameni de știință au început să caute modalități de a construi molecule biologice simple, de la zero. Soluție la misterul originii vieții, se pare, a fost pe cale să apară.

Dar sa dovedit că viața a fost mai complicată decât se credea nimeni. Celulele vii nu sunt doar pungi de produse chimice au fost complicate de mașini mici. Dintr-o dată crearea de celule de la sol a fost mult mai complex decât sa crezut oamenii de știință.