Materiaali elämän syntymisestä. Elämän alkuperä maan päällä. Elämä tarvitsi protonien luonnollisen erottamisen

Koulussa meille opetettiin, että elämä ilmaantui maan päälle sattumalta "alkukeitossa" useita (1,5-3) miljardia vuotta sitten, minkä jälkeen se vähitellen kehittyen saavutti sen monimuotoisuuden, jonka näemme nyt. Vaikka ainuttakaan tapausta spontaanista elämän sukupolvesta ei ole löydetty, evolutionistit ovat "uskontonsa" lumoissa valmiita uskomaan kaikkiin hölynpölyihin, jos vain eivät tunnustaisi Jumalan luomaa elämää.

Vielä 1800-luvulla L. Pasteur vahvisti suuren totuuden - "Kaikki mikä elää on elämästä." Sen hylkäämiseksi "pappilaiseen hölynpölyyn" johtavana tosiasiat voitiin mukauttaa tarpeellisiin hypoteeseihin.

Tavoite saavutettiin, ja nyt kaikki oppikirjat sisältävät kuvauksen Stanley Millerin kokeesta, joka oletettavasti osoitti elämän syntyneen maapallolla sattumalta.

Mikä tuon kokeilun pointti on? S. Miller vuonna 1953 kulki kuumennettujen kaasujen (höyry, metaani, ammoniakki ja vety) seoksen läpi sähköisen sepelvaltimopurkauksen. Jokaisen syklin seurauksena akkuun kertyi merkityksetön määrä nestettä. Viikkoa myöhemmin materiaalia oli kertynyt riittävästi, jotta oli mahdollista analysoida tätä nestettä, josta löytyi useita yksinkertaisimpia aminohappoja (joista muodostuu proteiineja) ja muita orgaanisia yhdisteitä. Väitettiin, että tämä vahvisti Oparinin hypoteesin elämän itsestään syntymisestä Maahan.

Pääsääntöisesti he kuitenkin unohtavat, että he käyttivät kokeessa säilytyslaitetta, jota ei ollut luonnossa ja jota ilman samat sähköpurkaukset olisivat tuhonneet silmussa väitetyn "protoelämän". Tämä prosessi on yhtä tuottava kuin talon rakentaminen, jota varten kuljetin vapauttaa tiiliä, jotka vasaralla rikotaan välittömästi. He unohtavat, että aminohapot ja jopa proteiinit ovat kaukana elämästä. He unohtavat, että tärkein asia solussa on geneettinen koodi, ja sen alkuperä on evolutionistien syvin mysteeri.

On huomattava, että alkuperäiset tilat Miller hapen puuttumisesta maapallon primääriilmakehässä ovat virheellisiä: havaittiin, että 70 % ilmakehän hapesta on abiogeenistä alkuperää (kuten esikambrian rautasulfidien olemassaolo osoittaa), mikä tarkoittaa, että aminohappojen muodostumisprosessi voisi ei tapahdu, koska ne hapettuisivat yksinkertaisimmiksi kaasuiksi.

Evolutionistit eivät myöskään pysty selittämään sitä, että elävässä solussa on vain vasenkätisiä aminohappoja: loppujen lopuksi ainakin yhden oikeankätisen (optisesti) isomeerin läsnäolo tekee proteiinista eloton. Millerin kokeessa saatiin 50 % jokaisesta näistä isomeereistä, mikä tarkoittaa, että jopa välttämättömien aminohappojen satunnaisen synteesin todennäköisyys on mitätön.

Yleisesti ottaen evolutionistit, sen sijaan, että selittäisivät tietyn organismin ulkonäköä, alkavat puhua jostakin fantastisesta kimeeristä - "protosolusta", jota kukaan ei ole koskaan ennen nähnyt. Tämä on ymmärrettävää. Loppujen lopuksi "primitiivisimmän" solun monimutkaisuus on sellainen, että maailman parhaat tiedemiehet eivät voi vieläkään vain syntetisoida, vaan edes herättää sitä henkiin kaikella edistyneellä teknologiallaan. Mikä "viisas kaveri" sinun täytyy olla uskoaksesi, että kohtuuton, kuollut aine voi "vahingossa" synnyttää elämää!

Esitetään joukko arvioita elämän spontaanin syntymisen todennäköisyydestä. Fred Hoyle lainasi seuraavat tiedot: "Jos lasketaan, kuinka monta aminohappoyhdistelmää on yleensä mahdollista entsyymien muodostumisessa, niiden satunnaisen esiintymisen todennäköisyys satunnaisella laskennalla on pienempi kuin 1:10 40 000". Ja tämä on vain entsyymien muodostumisen todennäköisyys - vain jotkin solun elementit!

Marcel Golet väitti, että yksinkertaisimman itseään toistuvan järjestelmän ilmaantumisen kannalta on välttämätöntä, että 1500 satunnaista tapahtumaa tapahtuu tiukassa järjestyksessä, joista jokaisen todennäköisyys on 1/2. Eli satunnaisen tapahtuman todennäköisyys yksinkertaisin elämä(ja ei ole olemassa nyt - koska kaikki tieteen tuntemat yksinkertaisimmat organismit ovat paljon monimutkaisempia kuin hypoteettinen järjestelmä, jonka satunnaisen esiintymisen todennäköisyys arvioitiin) on yhtä suuri kuin yksi mahdollisuus 10 450:stä. Tämä on tietysti käytännössä nolla, koska mitä tahansa tapahtumaa, jonka todennäköisyys on pienempi kuin 1 mahdollisuus 10 50:stä, pidetään epätodellisena.

Siten elämä ilmeni tietysti vain Elävästä, ja jokainen, joka kiistää tämän, vahvistaa vain profeetta Daavidin sanojen oikeellisuuden ateistin älyllisestä tilasta ("Tyhmä on sanonut sydämessään: "On olemassa ei Jumalaa” (Ps. 13, 1)). On vain opittava heidän vakaumuksensa voimasta - kuinka he uskovat johonkin, mikä on täysin hullua ja tyhmää kenelle tahansa raittiin mielelle!

Miten elävät olennot ilmestyivät maan päälle?

Aluksi kirkko opetti, että Jumala loi luomisaikoina kaikenlaisia ​​eläviä olentoja. Sitten he kehittyivät olennon elävän logon johdolla, joka ohjasi heidät tavoitteeseen. Mutta ne eivät koskaan ylitä alkuperäisiä rotuja. Koko ihmiskunnan historian kokemus on selvästi vahvistanut tämän totuuden, ja hämmästyttäviä esimerkkejä elävien olentojen sopeutumisesta olemassaolon olosuhteisiin on aina pidetty teleologisina todisteina Jumalan olemassaolosta.

Evoluutioteoria olettaa elävien organismien järjestelmän lakkaamattoman spontaanin monimutkaisen, kun taas arkipäiväinen kokemus osoittaa pikemminkin päinvastaista. Universumissa kaikki omiin omiin laitteisiinsa jätettynä ryntää kohti kaaosta, ei järjestystä (jätä ämpäri kadulle, niin se ei kehity nopeudeltaan uudeksi, vaan ruostuu). Juuri näin sanoo termodynamiikan toinen pääsääntö. Se kieltää evoluution.

Tämä laki koskee sekä avointa että suljetut järjestelmät, ja aurinkoenergian kaoottinen sisäänvirtaus ei vähennä ollenkaan, vaan päinvastoin lisää entropiaa (järjestelmän kaoottisuuden mitta). Hyvä esimerkki kaoottisesta energiasta työssä on raivoisa norsu, joka osuu posliinikauppaan tai pommi, joka osuu rakennusmateriaalivarastoon. On selvää, että tästä ei tule uutta rakennusta eikä ylellistä maljakkoa.

Jotta energia monimutkaistaa järjestelmää, on välttämätöntä, että on olemassa mekanismi sen muuntamiseksi ja tarvittavat tiedot tätä prosessia varten. Muuten entropia ei pienene, vaan kasvaa.

Ymmärtäessään, että tämä luonnonlaki on selvästi ristiriidassa evoluution kanssa, ihmiset alkavat usein väittää, että esimerkki veden kiteytymisestä osoittaa elämän itsestään monimutkaistumisen mahdollisuuden. Mutta on huomattava, että tämä esimerkki ei ole sopiva, koska siihen liittyy järjestelmän energian lasku, koska veden energiapotentiaali on suurempi kuin jään. Päinvastoin, proteiinien, rasvojen, hiilihydraattien ja nukleiinihappojen energiapotentiaali on suurempi kuin niitä muodostavien aineiden. Siten termodynamiikan toinen pääsääntö pätee sekä lumihiutaleille että elämälle. Siksi evoluutio on epäilemättä mahdotonta.

Kaikille on selvää, että jos et huolehdi puutarhasta, se syntyy uudelleen villiksi, eikä siitä tule vielä hedelmällisempää eikä muutu kuusimetsäksi; jos koirarodun puhtautta ei ylläpidetä, siitä tulee sekalainen, ei karhu jne. Siten tämä vastalause yksinään riittää poistamaan kysymyksen evoluutiosta esityslistalta.

Evoluutioteoria, kuten aiemmin mainittiin, on myös ristiriidassa matematiikan kanssa, koska minkä tahansa organismin satunnaisen ilmestymisen todennäköisyys on käytännössä nolla. "Ei ole mitään järkeä keskustella luvuista", L. Berg kirjoitti, "tällaisella vaaditun mutaation todennäköisyydellä ei yksikään monimutkainen piirre voisi kehittyä koko universumin olemassaolon aikana." Näin ollen matematiikka asettaa vakavan ristin evoluutiohypoteesille.

1960-luvulla havaittiin, että kaikilla elävillä olennoilla, bakteereista ihmisiin, on sama geneettinen koodi. "Toisin sanoen", jopa evolutionistit kirjoittavat, "jos elämä maapallolla syntyisi ja kehittyisi Darwinin mukaan, yhden organismin geenikoodi olisi erilainen kuin toisen." Mutta se ei ole. Yleisesti ottaen on huomattava, että kahden toisiinsa yhteydessä olevan aakkoston esiintyminen kerralla on aivan uskomatonta (ja se, että geneettinen koodi on aakkoset, on selvää, koska siinä on kaikki merkkitiedon merkit). Tämä on sama kuin olisimme ottaneet osan Shakespearesta päättäneet, että tämä on elottoman luonnon satunnaisen itseorganisoitumisen hedelmä.

Yksi selkeimmistä todisteista siitä, että evoluutiota ei koskaan tapahtunut, on siirtymämuotojen täydellinen puuttuminen fossiiliaineistosta. Kreationistit väittävät, että kaikki sedimenttikivet ilmestyivät Nooan tulvan päivinä, mutta vaikka näin ei olisi, niistä ei löydetty siirtymämuotoja. Sedimentistä on löydetty noin 250 000 lajin jäänteitä, joita edustaa kymmeniä miljoonia yksilöitä. Mutta melkein kaikki ne ovat itsenäisiä lajeja, eivätkä "keskeisiä muotoja".

Erityisen silmiinpistävä esimerkki, jota ei voida selittää evoluutioteorian puitteissa, on niin kutsuttu "kambrian räjähdys", jolloin geologisesti "ilmenee" yllättäen kymmeniätuhansia selkärangattomia, jotka ovat säilyneet muuttumattomina tähän päivään asti. Ei ole edelleenkään todisteita siitä, että näillä eläimillä olisi evoluution esi-isiä.

Ja tällaisia ​​esimerkkejä on monia: selkärankaisilla, hyönteisillä, dinosauruksilla ja melkein kaikilla nykyaikaisilla lajeilla ei ole esi-isiä.

Evolutionistit väittävät, että heillä ei ole tarpeeksi materiaalia analysoitavaksi ja että kaikkia sedimenttikiviä ei ole tutkittu, mutta tämä on vain yritys napata hukkuva mies oljesta. George toteaa esimerkiksi: "Ei ole enää mitään järkeä valittaa kaivausmateriaalin köyhyydestä. Löydettyjä jäänteitä on valtava määrä, löydämme niitä enemmän kuin pystymme tutkimaan.

Harvat ihmiset tietävät, että outo kivettynyt olento Archeopteryx, jota usein mainitaan esimerkkinä matelijoiden ja lintujen välisestä siirtymämuodosta (koska sillä on molempien luokkien piirteitä), ei itse asiassa sisällä mitään ratkaisevia siirtymärakenteita, jotka voisivat Epäilyksen loppu - höyhenet ovat täysin muodostuneet ja siivet ovat jo siipiä. Tämän olennon kynnet ovat kääntyneet taaksepäin, ja sen raajat ovat kaarevat, kuten oksilla istuvat linnut. Ja jos joku yrittäisi rekonstruoida tätä olentoa, se ei missään tapauksessa näyttäisi juoksevalta dinosaurukselta, jolla on höyheniä.

”1984 – lintufossiileja löydettiin Texasista. Heidän ikänsä on evolutionistien mukaan "miljoonia vuosia" vanhempi kuin Archeopteryxin ikä. Ja nämä linnut eivät eroa nykyaikaisista linnuista.

Jotkut elävät olennot (esimerkiksi vesinokka) ovat myös sekoitus ominaisuuksia, joita löytyy eri luokista. Outo pieni olento, jolla on turkki kuin nisäkkäällä, nokka kuin ankan, häntä kuin majavalla, myrkylliset rauhaset kuin käärmeellä, se munii kuin matelija, vaikka se imettää poikasiaan - tämä on hyvä esimerkki sellaisesta "mosaiikki". Tämä ei kuitenkaan ole lainkaan "risteys" näiden kahden olennon välillä.

Tämä yleinen välimuotojen poissaolo pätee myös niin sanottuun "ihmisen evoluutioon". On yksinkertaisesti hämmästyttävää, kuinka monta "esi-isää" ihmiselle on annettu. On vaikea jäljittää kaikkia vaihtuvia ja vuorottelevia lausuntoja tästä aiheesta, mutta viime vuosisata on selvästi osoittanut, että kaikki äänekkäästi ylistetty "esi-isä" unohdetaan heti, kun seuraava "ehdokas" hänen rooliinsa ilmestyy. Tähän mennessä tämän roolin on vaatinut Australopithecus, josta tunnetuin fossiili "Lucy".

Erilaisten eläinproteiinien tutkiminen ja niiden keskinäinen vertailu osoitti, että evoluutio ei mennyt niin kuin tiedemiehet neuvoivat sen menemään, koska he ajattelivat voivansa määrittää tietyn lajin oksan iän evoluutiopuusta biokemiallisen kellon avulla. Lisäksi kävi ilmi, että ero proteiinien rakenteessa täysin eri lajien välillä on täysin sama.

Evoluutioteoria ei anna tälle selitystä. miten saattoi ilmaantua esimerkiksi silmä tai siipi, jonka rakenne ja yhteys muuhun eliöön tekee "kestävän esi-isän" elämän mahdottomaksi. Esimerkiksi, jos tietyllä eläimellä olisi vahingossa silmä, se olisi yksinkertaisesti merkityksetöntä ilman vastaavaa muutosta aivoissa ja koko eläimen käyttäytymisjärjestelmässä, ja kaiken tämän olisi pitänyt tapahtua välittömästi. Samanaikaisesti mutaation tulee "kohdata" vähintään kaksi yksilöä kerralla, koska muuten ominaisuus katoaisi välittömästi. Tämä on selvästi mahdotonta!

Ja meidän on muistettava, että 99,99% mutaatioista on haitallisia tai jopa tappavia keholle. Ja luonnollisella valinnalla ei ilmeisesti ole suunnitelmaa ja suuntaa. Siksi juuri Darwinin ehdottama mekanismi sopii vain mikroevoluutioon, jota luomisen kannattajat eivät kiellä, mutta se ei selitä suurempien taksonien, kuten perheen, suvun, järjestyksen tai luokan muodostumista.

DNA:n ansiosta jokainen elävä organismi sisältää ohjelman (joukko ohjeita, kuten rei'iteippi tai resepti), joka määrittää tarkasti, onko kyseessä esimerkiksi alligaattori vai palmu. No, henkilölle tämä ohjelma määrittää, onko hänellä siniset vai ruskeat silmät, suorat vai kiharat hiukset jne.

DNA itsessään, kuten kirjainsekoitus, ei sisällä mitään biologista tietoa; ja vain kun DNA:n muodostavat kemialliset "kirjaimet" asettuvat tiettyyn sekvenssiin, ne sisältävät tietoa, joka monimutkaisen solumekanismin "lukemalla" ohjaa organismin rakennetta ja toimintaa.

Tämä sekvenssi ei näy "sisäisestä" kemialliset ominaisuudet DNA:n muodostavat aineet - aivan kuten musteen ja paperin molekyylit eivät voi satunnaisesti kokoontua tietyksi viestiksi. Jokaisen DNA-molekyylin erityinen sekvenssi muodostuu vain siksi, että molekyyli muodostuu vanhempien DNA:n sisältämien "ulkopuolelta" tulevien ohjeiden mukaan.

Evoluutioteoria opettaa, että suhteellisen yksinkertainen olento, kuten yksisoluinen ameba, muuttuu rakenteeltaan paljon monimutkaisemmiksi, kuten hevonen. Vaikka yksinkertaisimmatkin tunnetut yksisoluiset olennot ovat käsittämättömän monimutkaisia, ne eivät selvästikään sisällä niin paljon tietoa kuin esimerkiksi hevonen. Ne eivät sisällä erityisiä ohjeita silmien, korvien, veren, aivojen, suoliston, lihasten luomiseen. Siksi siirtyminen tilasta A tilaan B vaatisi monia vaiheita, joista jokaiseen liittyisi tiedon lisääntyminen, uusien rakenteiden informaatiokoodaus, uudet toiminnot - paljon monimutkaisempia.

Jos havaittaisiin, että tällaisia ​​tietoja lisääviä muutoksia tapahtuu, vaikkakin harvoin, sitä voitaisiin kohtuudella käyttää tukemaan väitettä, jonka mukaan kalasta voi todella tulla filosofi, jos sille annetaan tarpeeksi aikaa tehdä niin. Mutta todellisuudessa noihin moniin havaitsemiimme pieniin muutoksiin ei liity tiedon lisääntymistä - ne eivät ollenkaan sovellu evoluutioteorian vahvistamiseen, koska niillä on päinvastainen suunta.

Elävä organismi on ohjelmoitu välittämään tätä tietoa, eli tekemään oma kopionsa. Miehen DNA kopioidaan ja välittyy siittiösolujen kautta, ja naisen DNA kopioidaan munien kautta. Tällä tavalla isän ja äidin tiedot kopioidaan ja välitetään seuraavalle sukupolvelle. Jokainen meistä sisältää soluissamme kaksi rinnakkaista pitkää tietoketjua - toinen äidiltä, ​​toinen isältä (kuvittele paperiteippiä morsekoodilla - samalla tavalla solujen monimutkainen mekanismi "lukee" DNA:ta ).

Syy, miksi sisarukset eivät näytä samalta, johtuu siitä, että tiedot yhdistetään eri tavoin. Tämä tiedon uudelleenjärjestäminen tai yhdistäminen johtaa moniin variaatioihin missä tahansa populaatiossa, olipa kyseessä sitten ihminen, kasvi tai eläin.

Kuvittele huone, joka on täynnä koiria - saman parin jälkeläisiä. Jotkut niistä ovat korkeampia, jotkut matalampia. Mutta tämä normaali variaatioprosessi ei tuo uutta tietoa - kaikki tiedot on jo esitetty alkuperäisessä parissa. Siksi, jos koirankasvattaja valitsee lyhyempiä koiria, parittaa ne ja valitsee sitten pienimmän yksilön pentueesta, ei ole yllättävää, että ajan myötä ilmaantuu uudenlainen koiratyyppi - alikokoinen. Mitään uutta tietoa ei kuitenkaan ole lisätty. Hän yksinkertaisesti valitsi haluamansa koirat (jotka hänen mielestään olivat sopivimmat geeninsiirtoon) ja hylkäsi loput.

Itse asiassa, alkaen vain lyhyestä rodusta (ei pitkien ja lyhyiden yksilöiden sekoituksesta), riippumatta siitä, kuinka pitkät risteytykset ja valinta johtavat korkean muunnelman syntymiseen, koska osa tämän populaation "korkeasta" tiedosta olla jo hukassa.

"Luonto" voi myös "valita" joitain ja hylätä toisia - tietyissä ympäristöolosuhteissa toiset sopivat selviytymiseen ja tiedon välittämiseen paremmin kuin toiset. Luonnonvalinta voi suosia yhtä tietoa tai aiheuttaa toisen tuhoutumisen, mutta se ei pysty luomaan uutta tietoa.

Evoluutioteoriassa uuden tiedon luomisen rooli on annettu mutaatioille - satunnaisille virheille, joita tapahtuu, kun tietoa kopioidaan. Tällaisia ​​virheitä esiintyy ja ne periytyvät (koska uusi sukupolvi kopioi tietoja vaurioituneesta kopiosta). Tällaiset vauriot siirtyvät eteenpäin ja jossain matkan varrella voi tapahtua uusi virhe, jolloin mutaatiovirheitä yleensä kertyy. Tämä ilmiö tunnetaan kasvavan mutaatiokuormituksen ongelmana tai geneettisenä ylikuormituksena.

Ihmisillä tunnetaan tuhansia tällaisia ​​geneettisiä vikoja. Ne herättävät sellaisia perinnölliset sairaudet kuten sirppisoluanemia, kystinen fibroosi, talassemia, fenyyliketonuria… Ei ole yllättävää, että satunnaiset muutokset erittäin monimutkaisessa koodissa voivat aiheuttaa sairauksia ja toimintahäiriöitä.

Evolutionistit tietävät, että valtaosa mutaatioista on joko haitallisia tai vain merkityksetöntä geneettistä "melua". Mutta heidän uskontunnustuksensa vaatii, että on oltava "nousevia" satunnaisia ​​mutaatioita. Itse asiassa vain kourallinen mutaatioita tiedetään helpottavan organismin selviytymistä tietyssä ympäristössä.

Silmättomat kalat luolissa selviävät paremmin, koska ne eivät ole herkkiä silmäsairauksille tai silmävaurioille; siivettömät kovakuoriaiset pärjäävät hyvin tuulen puhaltamilla merenkallioilla, koska ne eivät todennäköisesti tyhjennä ja hukkuvat.

Mutta silmien menetys, siipien tuotantoon tarvittavan tiedon menetys tai vahingoittuminen on, katsoipa sitä miten tahansa, vika - mekanismin toiminnallisen yksikön vaurio.

Sellaiset muutokset, vaikka ne olisivatkin "hyödyllisiä" selviytymisen kannalta, herättävät kysymyksen - missä voimme nähdä edes yhden esimerkin todellisesta tiedon lisääntymisestä - uusien toimintojen uudet koodaukset, uudet ohjelmat, uudet hyödylliset rakenteet? Ei ole mitään järkeä etsiä vasta-argumenttia hyönteisten vastustuskyvystä hyönteismyrkkyjä vastaan ​​- melkein joka tapauksessa ennen kuin ihmiset alkoivat ruiskuttaa hyönteismyrkkyä, useilla hyönteispopulaation yksilöillä oli jo tietoa, joka antoi vastustuskyvyn.

Itse asiassa, kun hyttyset, jotka eivät pysty vastustamaan, kuolevat ja populaatio uusiutuu eloonjääneistä, silloin tietty määrä tietoa, joka oli kuolleen enemmistön kantaja, puuttuu jo eloon jääneeltä vähemmistöltä ja näin ollen ikuisesti kadonnut. tälle väestölle.

Kun tarkastelemme elävissä organismeissa tapahtuvia perinnöllisiä muutoksia, näemme joko muuttumattomana informaation (yhdistettynä eri tavoilla), tai vahingoittunut tai kadonnut (mutaatio, sukupuutto), mutta emme koskaan näe mitään, mikä voitaisiin luokitella todelliseksi informaation "nousevaksi" evoluution muutokseksi.

Tietoteoria yhdistettynä terveeseen järkeen vakuuttaa, että kun tietoa siirretään (ja tämä on lisääntymistä), se joko pysyy muuttumattomana tai katoaa. Lisäksi lisätty merkityksetöntä "melua". Sekä elävissä että elottomissa järjestelmissä todellinen tieto ei koskaan synny tai kasva itsestään.

Näin ollen, kun tarkastelemme biosfääriä - kaikkia sen eläviä organismeja - kokonaisuutena, näemme, että tiedon kokonaismäärä vähenee ajan myötä, kun peräkkäin vastaanotetaan enemmän ja enemmän kopioita. Siksi, jos teet tien takaisin - nykyisyydestä menneisyyteen - tiedot todennäköisesti lisääntyvät. Koska tätä käänteistä prosessia ei voida jatkaa loputtomiin (ei ollut äärettömän monimutkaisia ​​organismeja, jotka ovat eläneet äärettömän kauan sitten), tulemme väistämättä pisteeseen, jossa tällä monimutkaisella tiedolla oli alku.

Aine itsessään (kuten todellinen havaintotiede väittää) ei tuota sellaista informaatiota, joten ainoa vaihtoehto on, että jossain vaiheessa joku järjestelmän ulkopuolinen luova mieli järjesti aineen (kuten teet, kun kirjoitat lauseen) ja ohjelmoi koko alkuperäisen kasvin. ja eläinlajit. Tämän nykyaikaisten organismien esi-isien ohjelmoinnin on täytynyt tapahtua ihmeellisellä tai yliluonnollisella tavalla, koska luonnonlait eivät luo tietoa.

Tämä on sopusoinnussa sen raamatullisen lausunnon kanssa, että Herra loi organismit lisääntymään "lajinsa mukaan". Esimerkiksi oletettua "koiran tyyppiä", joka on luotu paljon sisäänrakennetuilla variaatioilla (ja ilman luontaisia ​​vikoja), voidaan muokata yksinkertaisesti yhdistämällä alkuperäiset tiedot, jolloin syntyy susi, kojootti, dingo jne.

Luonnonvalinta pystyy vain "valitsemaan ja lajittelemaan" tämän tiedon (mutta ei luomaan uutta). Erot jälkeläisten välillä ja ilman uuden tiedon lisäämistä (ja siten ilman evoluutiota) voivat olla tarpeeksi suuria, jotta niitä voidaan kutsua eri lajeiksi.

Tapa, jolla alalajeja (koirien rotuja) jalostetaan mutkapopulaatiosta keinovalinnan avulla, auttaa ymmärtämään tätä. Jokainen alalaji kantaa vain osan alkuperäisestä informaatiomäärästä. Siksi on mahdotonta kasvattaa tanskandoggia chihuahuasta - tarvittavaa tietoa ei ole enää populaatiossa.

Samalla tavalla "norsusuku" on saatettu "jakaa" (luonnollisen valinnan avulla alun perin luodun tiedon perusteella) afrikkalaiseksi norsuksi, intiannorsuksi ja mastodoniksi (kaksi viimeistä lajia ovat jo kuolleet sukupuuttoon).

On kuitenkin selvää, että tämäntyyppinen muutos voi toimia vain tämänkaltaisen alkuperäisen tiedon rajoissa; tämän tyyppinen muutos / lajien muodostuminen ei millään tavalla johda ameeban asteittaiseen muuttumiseen kalaksi, koska se ei ole tiedollisesti "nouseva" - uutta tietoa ei lisätä. Tätä geenipoolin "tyhjentymistä" voidaan kutsua "evoluutioksi", mutta se ei edes kaukaa muistuta sitä muutostyyppiä (tietolisäyksellä), jota tätä termiä käytettäessä yleensä tarkoitetaan.

On selvää, että evoluutiota ei ollut eikä voinut olla. Mutta on olemassa joukko niin sanottuja "todisteita" evoluutiosta, jotka ovat hyvin hämmentäviä uskoville.

Hevosen väitetty evoluutio mainitaan useimmiten esimerkkeinä väitetystä evoluutiosta. Väitetään, että nelivarpaisesta esi-isästä (Nugacotherium) syntyi ajan myötä nykyaikainen yksivarvashevonen. Mutta jostain syystä he unohtavat sanoa, että tätä koko "esi-isien" ketjua ei löytynyt yhdestä paikasta, vaan hajallaan ympäri maailmaa. Lisäksi nykyaikaiset hevoset elivät samaan aikaan kuin niin sanotut "alkukantaiset" hevoset. Tämä tarkoittaa, että ne eivät ole protohevosten kehittämisen "tavoite".

Myös näiden eläinten kylkiluiden lukumäärän "muutos" on yllättävää. Aluksi niitä oli 18, sen jälkeen 15, sitten 19 ja lopuksi taas 18. Samanlaisia ​​vaihteluita havaitaan lannenikamien lukumäärässä. Ja "ensimmäinen esi-isä" itse osoittautui todella ... nykyaikaisten maaoravaisten esi-isäksi.

Siksi Chicagon luonnontieteellisen museon kuraattori tohtori David Raup kirjoitti museon tiedotteessa julkaistussa artikkelissa: "Saadun tiedon valossa klassisia tapauksia koskevien ajatusten tarkistaminen tai jopa hylkääminen. . kuten hevosen evoluutio Pohjois-Amerikassa" vaadittiin. Samaa voidaan sanoa koelekantista, "sammaeläinten esi-isästä", joka on edelleen olemassa, ja "nisäkkäiden esi-isistä" jne.

Toinen argumentti evoluution puolesta on erilaisten elävien olentojen elinten organisaatioiden samankaltaisuus, oletettavasti puhuen niiden suhteesta.

Mutta teologia selittää loistavasti tämän tosiasian. Maailman perustalle Luoja asetti ideat, jotka muodostavat olemisen hierarkian ja nostivat sen Sanaan. Ne ilmenevät olennon viisaan keinon kautta. Luoja viisaana taiteilijana ja rakentajana käytti yhtä periaatetta järjestääkseen samanlaisissa olosuhteissa eläviä eläviä olentoja.

Ja itse laite, esimerkiksi kädet tai silmät, puhuu selvästi Luojasta, ei kaoottisesta evoluutiosta. On huomattava, että jos samankaltaisuus johtuisi sukulaisuudesta, kaikki homologiset elimet olisivat peräisin samasta geneettisestä ja alkiomateriaalista. Mutta se ei ole! On myös ilmiö, jota evolutionistit eivät voi selittää - taka- ja eturaajoilla, vaikka ne on muodostettu eri alkiomateriaalista, on sama suunnitelma. Se ei todellakaan voinut tapahtua sattumalta!

Samalla tavalla, turvautumatta evolutionismiin, on tarpeen selittää erilaisten typologisten ryhmien - luokkien, luokkien jne. olemassaolo. Tämä heijastelee asiassa Luojan ideoiden immateriaalista hierarkiaa, joka järjestää koko aistillisen hierarkian. ymmärtävä olento, jonka kruununa on ihminen. Tämä selittää hyvin kuuluisan samankaltaisuuden alkion kehitys kaikissa selkärankaisissa. Kaikki he ikään kuin pyrkivät siihen, että henkilö, jonka kautta heidät on kutsuttu, saisi pyhityksen Luojalta, sillä Hän "alisti kaiken hänen jalkojensa alle".

Ajatus elämästä maapallolla on epäselvä. Elämän alkuperästä maapallolla on useita hypoteeseja.

kreationismi – Maallisen elämän on luonut Luoja. Lähes kaikkien yleisimpien uskonnollisten opetusten kannattajat pitävät kiinni ajatuksistaan ​​maailman jumalallisesta luomisesta. Kreationistista käsitystä on tällä hetkellä mahdotonta todistaa tai kumota.

Hypoteesi elämän ikuisuudesta - Elämä, kuten itse maailmankaikkeus, on aina ollut olemassa ja tulee olemaan ikuisesti ilman alkua eikä loppua. Samalla syntyy ja kuolee erilliset kappaleet ja muodostelmat - galaksit, tähdet, planeetat, organismit, ts. olemassaolo on ajallisesti rajoitettu. Elämä voisi levitä galaksista toiseen, ja tätä ajatusta elämän "ajautumisesta" avaruudesta Maahan kutsutaan ns. panspermia. Elämän "ikuisuuden ja alkamattomuuden" ajatuksia noudattivat monet tiedemiehet, muun muassa S.P. Kostychev, V.I. Vernadski.

Hypoteesi elämän spontaanista syntymisestä elottomasta aineesta. Ajatuksia elämän spontaanista sukupolvesta on ilmaistu antiikista lähtien. Tuhansia vuosia he uskoivat mahdollisuuteen jatkuva spontaani elämän sukupolvi, pitäen sitä tavallisena tapana ilmaantua elottomasta aineesta eläville olennoille. Monien keskiajan tutkijoiden mukaan kalat saattoivat syntyä lieteestä, matot maaperästä, hiiret rievuista, kärpäset mädäntyneestä lihasta.

1600-luvulla italialainen tiedemies F. Redi osoitti kokeellisesti elävien olentojen jatkuvan spontaanin syntymisen mahdottomuuden. Hän laittoi lihapalasia useisiin lasiastioihin. Hän jätti osan niistä auki ja peitti osan musliinilla. Kärpäsen toukat ilmestyivät vain avoimissa astioissa, ne eivät olleet suljetuissa astioissa. Redin periaate: "elävä tulee elävästä". Lopuksi versio elävien organismien jatkuvasta spontaanista sukupolvesta kumottiin 1800-luvun puolivälissä. L. Pasteur. Kokeet ovat vakuuttavasti osoittaneet, että nykyaikana kaiken kokoiset elävät organismit ovat jälkeläisiä muista elävistä organismeista.

Biokemiallisen evoluution hypoteesi. 20-luvulla ilmaistujen ajatusten mukaan. 20. vuosisata A.I. Oparin ja sitten J. Haldane, elämä tai pikemminkin elävät olennot syntyivät elottomasta aineesta maan päällä biokemiallinen evoluutio.

Edellytykset elämän syntymiselle biokemiallisessa evoluutiossa

Tällä hetkellä tiedemiehet ovat ehdottaneet enemmän tai vähemmän todennäköisiä selityksiä siitä, kuinka erilaiset elämänmuodot vähitellen, askel askeleelta kehittyivät elottomasta aineesta Maan primääriolosuhteissa. Seuraavat olosuhteet vaikuttivat elämän syntymiseen kemiallisen evoluution kautta:

- elämän alkuvaiheessa;

- pelkistäviä ominaisuuksia omaavien yhdisteiden läsnäolo ilmakehässä (lähes täydellisessä hapen O 2 poissa);

— veden ja ravinteiden läsnäolo;

- energialähteen läsnäolo (suhteellisen korkea lämpötila, voimakkaat sähköpurkaukset, korkeatasoinen UV-säteily).

Elämän syntymekanismi

Maan ikä on noin 4,6–4,7 miljardia vuotta. Elämällä on oma historiansa, joka alkoi paleontologisten tietojen mukaan 3–3,5 miljardia vuotta sitten.

Vuonna 1924 venäläinen akateemikko A.I. Oparin esittää hypoteesin elämän syntymekanismista. Vuonna 1953 amerikkalaiset tiedemiehet S. Miller Ja G. Urey vahvisti kokeellisesti hypoteesin orgaanisten aineiden (monomeerien) muodostumisesta maapallon primaarisessa ilmakehässä olevista kaasuista.

Tällä hetkellä siitä on jo olemassa paljon kiistattomia todisteita ensisijainen ilmapiiri Maapallo oli hapeton ja koostui todennäköisesti pääasiassa vesihöyrystä H 2 O, vedystä H 2 ja hiilidioksidi CO 2 pienellä seoksella muita kaasuja (NH 3 , CH 4 , CO, H 2 S). Maapallolle syntynyt elämä muutti vähitellen näitä olosuhteita ja muutti planeetan ylempien kuorien kemiaa.

Elämän alkuperä maan päällä - yksityiskohtia uteliaisille mielille

Mukaan A.I:n biokemiallinen teoria Oparina ilman happea ja eläviä organismeja, abiogeno syntetisoidut alkueläimet orgaaniset yhdisteet – monomeerit, elävän aineen biologisten makromolekyylien esiaste ja joukko muita orgaanisia yhdisteitä.

Mahdollisia energianlähteitä orgaanisten aineiden muodostumiseen ilman elävien organismien osallistumista ilmeisesti olivat sähköpurkaukset, ultraviolettisäteily, radioaktiiviset hiukkaset, kosmiset säteet, maan ilmakehään putoavien meteoriittien shokkiaallot, voimakkaan vulkaanisen toiminnan lämpö. Ilman happea, joka voisi tuhota ne, samoin kuin elävät organismit, jotka käyttäisivät niitä ravinnoksi, muodostuvat abiogeenisesti eloperäinen aine valtameriin kertynyt ensisijainen liemi».

Seuraava askel oli isompien muodostaminen polymeerit pienistä orgaanisista monomeereistä, jälleen ilman elävien organismien osallistumista. Amerikkalainen tiedemies S. Fox sai kuivien aminohappojen seoksen kuumentamisen tuloksena eripituisia polypeptidejä. Niitä kutsuttiin proteinoideiksi, ts. proteiinipitoisia aineita. Ilmeisesti primitiivisellä maapallolla tällaisten proteoidien ja polynukleotidien muodostuminen satunnaisella aminohappo- tai nukleotidisekvenssillä voi tapahtua veden haihtumisen aikana laskuveden jälkeen jääneissä säiliöissä.

Kun polymeeri on muodostunut, se pystyy vaikuttamaan muiden polymeerien muodostumiseen. Jotkut proteinoidit pystyvät, kuten entsyymit, katalysoimaan tiettyjä kemiallisia reaktioita: tämä kyky todennäköisesti oli pääominaisuus joka määritti niiden myöhemmän kehityksen. Kokeet osoittavat, että yksi nukleotidiseoksesta saatu polynukleotidi voi toimia templaattina toisen synteesille.

Polypeptidit muodostivat amfoteerisuudestaan ​​johtuen kolloidisia hydrofiilisiä komplekseja (eli vesimolekyylejä, jotka muodostavat kuoren proteiinimolekyylien ympärille, erottivat ne koko vesimassasta). Tässä tapauksessa yksittäiset kompleksit liittyivät toisiinsa, mikä johti primääriväliaineesta eristettyjen pisaroiden muodostumiseen. koaservoi pystyy absorboimaan ja selektiivisesti keräämään erilaisia ​​yhdisteitä. Luonnonvalinta suosi vakaimpien koaservaattijärjestelmien selviytymistä, jotka pystyivät edelleen monimutkaistumaan.

Monimutkaisten molekyylien itseorganisoituminen, joka tapahtui lipidimolekyylien keskittymisen vuoksi koaservaattien ja ulkoisen ympäristön välisellä rajalla, johti kalvotyyppisten väliseinien muodostumiseen. Koaservaattien sisäonteloissa, joihin molekyylit voivat tunkeutua vain selektiivisesti, on alkanut evoluutio kemiallisista reaktioista biokemiallisiin reaktioihin. Yksi tämän teorian tärkeimmistä vaiheista oli polynukleotidien kyvyn ja entsyymiproteiinien katalyyttisen aktiivisuuden yhdistäminen.

Oparinin ja hänen kannattajiensa näkökulma muodostui olennaisesti holobioosihypoteesi : presellulaarisen esi-isän (bioidin) rakenteellinen perusta muodostuu elämän kaltaisista avoimista (koaservaateista) mikrosysteemeistä, kuten soluista, jotka kykenevät alkuaineaineenvaihduntaan entsymaattisen mekanismin mukana.. Ensisijainen proteiiniaine.

Genobioosihypoteesi : ensisijainen oli makromolekyylijärjestelmä, samanlainen kuin geeni, joka kykeni lisääntymään itse. RNA-molekyyli tunnistetaan ensisijaiseksi.

Alkuvaiheet elämän kehittyminen maan päällä

Moderni ajatus elämästä maapallolla on, että ensimmäiset primitiiviset solut ilmestyivät vuonna vesiympäristö Maapallo 3,8 miljardia vuotta sitten - anaerobiset, heterotrofiset prokaryootit , ne ruokkivat syntetisoituja abiogeenisesti orgaanisia aineita tai niiden vähemmän onnekkaita vastineita; energiantarpeet täytettiin käymisellä.

Heterotrofisten prokaryoottisten solujen määrän lisääntyessä primaarisen valtameren orgaanisten yhdisteiden tarjonta heikkeni. Näissä olosuhteissa organismit pystyvät autotrofia, eli orgaanisen orgin synteesiin. epäorgaanisista aineista. Ilmeisesti ensimmäiset autotrofiset organismit olivat kemosynteettiset bakteerit. Seuraava askel oli reaktioiden kehittäminen auringonvalolla - fotosynteesi.

Rikkivety oli ensimmäisten fotosynteettisten bakteerien elektronien lähde. Paljon myöhemmin syanobakteerit (sinilevät) kehittivät monimutkaisemman prosessin elektronien saamiseksi vedestä. Maan ilmakehään alkoi kertyä happea fotosynteesin sivutuotteena. Tämä oli edellytys evoluution syntymiselle aerobinen hengitys. Kyky syntetisoida enemmän ATP:tä hengityksen aikana antoi organismille mahdollisuuden kasvaa ja lisääntyä nopeammin sekä monimutkaistaa niiden rakenteita ja aineenvaihduntaa.

Uskotaan, että prokaryoottisolut olivat eukaryoottien esi-isiä. Mukaan soluteoria symbiogeneesi eukaryoottisolu on monimutkainen rakenne, joka koostuu useista prokaryoottisoluista, jotka täydentävät toisiaan. Useat tiedot osoittavat mitokondrioiden ja kloroplastien ja mahdollisesti siimojen alkuperän varhaisista prokaryoottisoluista, joista tuli suuremman anaerobisen solun sisäisiä symbionteja.

Perusteelliset muutokset rakenteessa ja toiminnassa lisäsivät merkittävästi eukaryoottien evoluution mahdollisuuksia, sillä vain 0,9 miljardia vuotta sitten ilmestyneet ne kykenivät saavuttamaan monisoluisen tason ja muodostamaan modernin kasviston ja eläimistön. Vertailun vuoksi on sanottava, että ensimmäisten prokaryoottisten solujen ilmestymisestä (3,8 miljardia vuotta sitten) ensimmäisten eukaryoottisolujen ilmestymiseen kului 2,5 miljardia vuotta.

Elämän alkuperä maapallolla: Biosfäärin kehityksen päävaiheet

Elävien organismien monimuotoisuus on perusta organisaatiolle ja

biosfäärin kestävyys

Nykyaikainen biologinen monimuotoisuus: 5-30 miljoonaa lajia maapallolla. Biologinen monimuotoisuus- kahden prosessin - spesioitumisen ja sukupuuttumisen - vuorovaikutuksen seurauksena. Biologinen monimuotoisuus on planeetan arvokkain "resurssi". Biologinen monimuotoisuus sisältää kaksi käsitettä: geneettinen monimuotoisuus tai geneettisten ominaisuuksien monimuotoisuus saman lajin yksilöissä ja lajien monimuotoisuus tai eri lajien lukumäärä yhteisössä tai koko biosfäärissä. Biologinen monimuotoisuus tarjoaa uusia lähteitä ruokaan, energiaan, raaka-aineisiin, kemikaaleihin ja lääkkeisiin. Geneettinen monimuotoisuus mahdollistaa lajien kehittymisen, sopeutumisen, tarvittavien resurssien käytön, paikan löytämisen maapallon biogeokemiallisessa kierrossa. Biologinen monimuotoisuus on luonnon vakuutus katastrofeja vastaan.

Rakenne biologista monimuotoisuutta. Järjestelmän yksiköt ovat deemit ja populaatiot. populaation geenipooli.

Biologisen monimuotoisuuden kehitys. End-to End -evoluutiotrendi – lisääntyvä monimuotoisuus, jonka keskeyttää lajien massasukupuuttojen aiheuttama jyrkkä lasku.

Ihmisen vaikutus biologiseen monimuotoisuuteen. Suorat vahingot ihmisen toiminnasta. Ekosysteemien tasapainoisia suhteita ja prosesseja rikkovien vaikutusten välilliset vahingot.

Biologisen monimuotoisuuden säilyttäminen. Biologisen monimuotoisuuden kartoitus ja suojelu. Ihmisoikeuksien ja eläinten oikeuksien yhdistäminen. Bioetiikka. Yhdistelmä eettisiä periaatteita ja taloudellisia etuja. Biologisen monimuotoisuuden säilyminen ja luonnollinen evoluutio.

Biologinen monimuotoisuus vaikutusten indikaattorina. Käytetään sekä biologisen monimuotoisuuden yksittäisiä komponentteja että kokonaisindikaattoreita. Toiminnan tai ekosysteemin kehityksen peräkkäisen järjestyksen rakenteen rikkominen ilmaistaan ​​yleensä biologisen monimuotoisuuden vähenemisenä.

Tällä hetkellä maapallolla on kuvattu noin 3 miljoonaa elävien organismien lajia. SISÄÄN moderni taksonomia elävissä organismeissa on seuraava taksonihierarkia: valtakunta, jako (tyyppi eläintaksonomiassa), luokka, järjestys (järjestys eläinten taksonomiassa), perhe, suku, laji. Lisäksi erotetaan välitaksonit: supra- ja osavaltakunnat, supra- ja alaosastot jne.

Elämä ilmestyi planeetallemme noin puoli miljardia vuotta Maan syntymisen jälkeen, eli noin 4 miljardia vuotta sitten: silloin syntyi kaikkien elävien olentojen ensimmäinen yhteinen esi-isä. Se oli yksittäinen solu, jonka geneettinen koodi sisälsi useita satoja geenejä. Tässä solussa oli kaikki elämään ja jatkokehitykseen tarvittava: mekanismit, jotka vastaavat proteiinien synteesistä, perinnöllisen tiedon lisääntymisestä ja ribonukleiinihapon (RNA:n) tuotannosta, joka vastaa myös geneettisen tiedon koodaamisesta.

Tiedemiehet ymmärsivät, että kaikkien elävien olentojen ensimmäinen yhteinen esi-isä sai alkunsa niin kutsutusta alkukeitosta - aminohapoista, jotka syntyivät veden yhdistelmästä kemiallisten alkuaineiden kanssa, jotka täyttivät nuoren Maan säiliöt.

Kyky muodostaa aminohappoja seoksesta kemiallisia alkuaineita todistettiin kokeen tuloksena - Juri, josta Gazeta.Ru muutama vuosi sitten. Stanley Miller simuloi kokeen aikana maapallon ilmakehän olosuhteita noin 4 miljardia vuotta sitten koeputkissa täyttäen ne kaasuseoksella - metaani, ammoniakki, hiili ja hiilimonoksidi - lisäämällä sinne vettä ja kulkemalla koeputkien läpi. sähköä, jonka piti tuottaa salamavaikutelma.

Vuorovaikutuksen seurauksena kemialliset aineet Miller sai koeputkiin viisi aminohappoa, kaikkien proteiinien perusrakennuspalikoita.

Puoli vuosisataa myöhemmin, vuonna 2008, tutkijat analysoivat uudelleen Millerin ennallaan pitämien koeputkien sisällön ja havaitsivat, että itse asiassa tuoteseos ei sisältänyt ollenkaan 5 aminohappoa, vaan 22, vain kokeen tekijä ei voinut. tunnistaa ne useita vuosikymmeniä sitten.

Sen jälkeen tutkijat kohtasivat kysymyksen siitä, mikä kaikkien elävien organismien (DNA, RNA tai proteiinit) sisältämistä kolmesta perusmolekyylistä oli seuraava askel elämän muodostumisessa. Tämän asian monimutkaisuus johtuu siitä, että kunkin kolmen molekyylin muodostumisprosessi riippuu kahdesta muusta, eikä sitä voida suorittaa ilman sitä.

Siten tutkijoiden oli joko tunnistettava mahdollisuus kahden molekyyliluokan muodostumiseen kerralla satunnaisen onnistuneen aminohappoyhdistelmän seurauksena tai sopia, että niiden monimutkaisten suhteiden rakenne muodostui spontaanisti kaikkien kolmen luokan syntymisen jälkeen. .

Ongelma ratkesi 1980-luvulla, kun Thomas Check ja Sydney Altman havaitsivat RNA:n kyvyn olla olemassa täysin itsenäisesti, toimien kemiallisten reaktioiden kiihdyttimenä ja syntetisoimalla uusia itseään muistuttavia RNA:ita. Tämä löytö johti "RNA-maailman hypoteesiin", jonka mikrobiologi Carl Wese ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1968 ja jonka lopulta muotoili biokemisti ja kemian Nobel-palkittu Walter Gilbert vuonna 1986. Tämän teorian ydin piilee siinä, että ribonukleiinihappomolekyylit tunnustetaan elämän perustaksi, jotka voivat lisääntymisprosessissa kerätä mutaatioita. Nämä mutaatiot johtivat lopulta ribonukleiinihapon kykyyn luoda proteiineja. Proteiiniyhdisteet ovat tehokkaampia katalyyttejä kuin RNA, ja siksi niitä luoneet mutaatiot ovat kiinnittyneet luonnonvalinnan prosessiin.

Samaan aikaan muodostui myös geneettisen tiedon, DNA:n, "varastoja". Ribonukleiinihapot ovat säilyneet välittäjänä DNA:n ja proteiinien välillä suorittaen monia erilaisia ​​tehtäviä:

ne tallentavat tietoa aminohappojen sekvenssistä proteiineissa, siirtävät aminohappoja synteesikohtiin peptidisidokset, osallistuvat tiettyjen geenien aktiivisuusasteen säätelyyn.

Tällä hetkellä tutkijoilla ei ole yksiselitteistä näyttöä siitä, että tällainen RNA-synteesi on mahdollista aminohappojen satunnaisten yhdistelmien seurauksena, vaikka tälle teorialle on jonkin verran näyttöä: esimerkiksi vuonna 1975 tutkijat Manfred Samper ja Rudiger Lewis osoittivat, että tietyissä olosuhteissa RNA voi syntyä spontaanisti seoksessa, joka sisältää vain nukleotideja ja replikaasia, ja vuonna 2009 Manchesterin yliopiston tutkijat osoittivat, että uridiini ja sytidiini, ribonukleiinihapon ainesosat, voitiin syntetisoida varhaisen Maan olosuhteissa. . Jotkut tutkijat kuitenkin kritisoivat edelleen "RNA-maailman hypoteesia", koska katalyyttisiä ominaisuuksia omaavan ribonukleiinihapon spontaanin muodostumisen todennäköisyys on erittäin pieni.

Tutkijat Richard Wolfenden ja Charles Carter Pohjois-Carolinan yliopistosta ovat ehdottaneet versionsa elämän muodostumisesta ensisijaisesta "rakennusmateriaalista". He uskovat, että aminohapoista, jotka muodostuivat joukosta kemiallisia alkuaineita, jotka olivat olemassa maan päällä, tuli perusta ribonukleiinihappojen, vaan muiden yksinkertaisempien aineiden - proteiinientsyymien - muodostumiselle, mikä mahdollisti RNA:n ilmestymisen. Tutkijat julkaisivat havaintonsa lehdessä PNAS .

Richard Wolfenden analysoi 20 aminohapon fysikaalisia ominaisuuksia ja päätyi siihen tulokseen, että aminohapot voivat itsenäisesti tarjota täydellisen proteiinin rakenteen muodostamisprosessin. Nämä proteiinit puolestaan ​​olivat entsyymejä - molekyylejä, jotka nopeuttavat kemiallisia reaktioita kehossa. Charles Carter jatkoi kollegansa työtä osoittamalla aminoasyyli-tRNA-syntetaasiksi kutsutun entsyymin avulla entsyymeillä olevan valtavan merkityksen elämän perustojen jatkokehityksessä.

proteiinimolekyylit pystyvät tunnistamaan kuljetusribonukleiinihapot, varmistamaan niiden vastaavuuden geneettisen koodin osien kanssa ja siten järjestämään geneettisen tiedon oikean siirron seuraaville sukupolville.

Tutkimuksen tekijöiden mukaan he onnistuivat löytämään aivan "puuttuvan linkin", joka oli välivaihe aminohappojen muodostumisen primaarisista kemiallisista alkuaineista ja monimutkaisten ribonukleiinihappojen laskostumisen välillä. Proteiinimolekyylien muodostumisprosessi on melko yksinkertainen verrattuna RNA:n muodostukseen, ja sen realistisuuden osoitti Wolfenden 20 aminohapon tutkimuksen esimerkillä.

Tiedemiesten päätelmät antavat vastauksen vielä yhteen kysymykseen, joka on huolestuttanut tutkijoita pitkään, nimittäin: milloin "työnjako" tapahtui proteiinien ja proteiinien välillä. nukleiinihapot jotka sisältävät DNA:ta ja RNA:ta. Jos Wolfendenin ja Carterin teoria on oikea, voimme turvallisesti sanoa, että proteiinit ja nukleiinihapot "jakoivat" päätoiminnot keskenään elämän syntymisen kynnyksellä, eli noin 4 miljardia vuotta sitten.

Hei rakkaat blogisivuston lukijat! Tämän päivän artikkelissa haluaisin puhua yhdestä elämän alkuperän teorioista. Tämä on evoluutioteoria, josta Darwin puhui niin paljon. Täältä voit lukea DNA:sta, muinaisista fossiileista, joistakin laboratoriokokeista jne.

Kemiallisten reaktioiden seurauksena noin 3 800 miljoonaa vuotta sitten muodostui ensimmäinen monimutkainen yhdiste, joka pystyy lisääntymään itse.

Jää edelleen mysteeriksi elämän alkuperä maan päällä . Tiedemiehet ovat sitä mieltä, että kaikki elämänmuodot ovat olleet jatkuvassa ja jatkuvassa kehityksessä siitä lähtien, kun Charles Darwin kuvasi prosessin ensimmäisen kerran.

Jokaisen seuraavan sukupolven myötä heikkoudet poistetaan, vahvuudet hiotaan ja uusia mahdollisuuksia paljastetaan. Yksi esivanhempainlaji saattoi synnyttää useita elämänmuotoja, minkä jälkeen se joko löysi oman paikkansa ekosysteemissä tai kuoli sukupuuttoon.

Heidän oma markkinarakonsa ekosysteemissä antoi heille mahdollisuuden selviytyä ja säilyttää alkuperäisen muotonsa, kun taas näiden lajien jälkeläiset sopivat täydellisesti muihin markkinaraoihin.

Tuloksena muodostui monimutkainen toisiinsa liittyvien linjojen järjestelmä, joka yhdistää nykyään kaikki maan päällä elävät organismit jo sukupuuttoon kuolleisiin esi-isiensä. Nykyään monien sukupuuttoon kuolleiden lajien muinaiset jäännökset ovat säilyneet fossiilien muodossa.

Fossiileja löytyy sedimenttikivistä. Näiden fossiilien ikä määritetään kehittyneilläla.

Tämä antoi tutkijoille mahdollisuuden luoda uudelleen likimääräisen kuvan elämästä Maa mikä tahansa - likimääräinen, koska vain pieni osa aina olemassa olevan eläin- ja kasvimaailman monimuotoisuudesta on säilynyt.

Ja silti yksi asia on selvä löydetyistä fossiileista: kadonneiden ja välillä olemassa olevia organismeja on olemassa perhesidejärjestelmä, joka muistuttaa puuta, ja tähän puuhun ilmestyy ajan myötä yhä enemmän oksia.

Monet näistä oksista kuihtuvat ja kuolevat (esimerkiksi dinosaurukset), kun taas muut oksat kasvavat ja kukoistavat. Jos jäljitämme jonkin näistä haaroista aivan perustaan, niin lopulta pääsemme yhteen runkoon - kaikkien koskaan eläneiden organismien esi-ikään, toisin sanoen elämän alkuperän lähteeseen.

Jalanjäljet ​​kalliossa.

Valitettavasti tämä ei ole helppoa. Nykyaikaisten arvioiden mukaan noin 4500 miljoonaa vuotta on Maan ikä. Uskotaan, että vanhimmat fossiilit ovat enintään 590 miljoonaa vuotta vanhoja, mikä vastaa kambrikauden geologisen ajanjakson (kambrian) alkua.

Kambrian kivistä löydetyt fossiilit sisältävät erilaisten elämänmuotojen jäänteitä. Esimerkiksi, kuten: polveutuivat heidän primitiivisistä esi-isistään, nilviäisistä ja matoista.

Toisin sanoen he olivat jossain evoluutiopuun keskellä. Niiden alkuperä on edelleen epäselvä, ns. Prekambrian aikakaudella, tämä johtuu siitä, että tämän ajanjakson kiviin ei ollut jäljellä orgaanisia jäänteitä.

Syy tähän on helppo selittää. Pehmeärunkoiset organismit eivät jätä fossiileja, koska yleensä kuoleman jälkeen niillä on aikaa hajota kokonaan ennen kuin ympäröivät kerrostumat muuttuvat kiinteäksi kiveksi.

Todennäköisesti useimmat prekambrian aikana eläneet organismit olivat liian hauraita jättääkseen selkeitä kerrostumia. Tämä ajanjakso on 80% koko maapallon historiasta.

Mutta tämä ei tarkoita ollenkaan, että he eivät jättäneet jälkiä ollenkaan. Kaksi tutkijaa alkoi 1950-luvun alussa tutkia huolellisesti kivimuodostelmaa rannoilla Kiinnittää .

Tämä piikivenä tunnettu kivikerros oli 2000 miljoonaa vuotta vanha. Ensi silmäyksellä niissä ei ollut mitään orgaanista, mutta tutkijat päättivät tästä huolimatta tutkia pieniä näytteitä renkaista mikroskoopilla.

Hämmästyttävä löytö.

He löysivät kiistattomia merkkejä muinaisesta elämästä. Nämä olivat pienten organismien jäänteitä, jotka muistuttavat mikroskooppisia yksisoluisia, tähän päivään asti eläviä bakteereja ja leviä.

Nämä herkät organismit kyllästettiin ihmeellisesti lasimaisella piidioksidilla, joka kovetti ja muuttui piimäiseksi liuskeeksi, jossa nämä organismit säilyivät, kuten kärpäset meripihkassa. Nämä omituiset valkoiset renkaat kalliossa osoittautuivat näiden organismien pesäkkeiden kuluneiksi jäännöksiksi.

Tämä löytö, joka sisälsi yksilöiden orgaaniset jäännökset, oli ilmestys. Tutkijat ympäri maailmaa aloittivat uudelleen kivien tutkimuksen. Heitä odotti hämmästyttävä palkinto tutkittuaan niitä kiviä, joita he aiemmin pitivät ilman fossiileja.

Australian länsiosasta on löydetty tähän mennessä vanhin elämänmuoto, noin 3 500 miljoonaa vuotta vanha. Mutta vanhimpien meille tunnettujen kivien, Grönlannin lounaisosassa sijaitsevien, 3 800 miljoonaa vuotta vanhojen Amitsok-gneissejen, tutkimus ei antanut odotettuja tuloksia.

Ei ihmeitä.

Se, että löydetyt primitiiviset jäännökset muistuttavat nykyaikaisia ​​​​ja biologit eivät löydä mitään yllättävää. Tällaisia ​​yksisoluisia organismeja on aina pidetty yksinkertaisimpina elämän muodoina, ja on luonnollista, että ne ovat sen alkeellisimpia muotoja.

Yksisoluisten elämänmuotojen olemassaolotapa on helppo selvittää niiden yksinkertaisuuden vuoksi. Biologit sen sijaan, että tutkisivat lihasten ja elinten toimintamekanismia, tutkivat, kuinka alkukemikaalit muuttuvat elämän "tiileiksi" - sokeriksi, rasvoiksi ja proteiineiksi.

Yksinkertainen solu.

Nämä tutkimukset ovat erityisen tärkeitä elämän alkuperän mysteerin selvittämisessä. Koska seuraava muutos, joka merkitsi koko prosessin alkua - epäorgaanisista elävistä aineista eläväksi aineeksi, oli tapahduttava.

Bakteeri ruokkii itsestään alkueläinsolu; se on nesteellä täytetty, hyytelömäinen kuori, joka muuntaa yksinkertaisia ​​kemikaaleja, kuten typpeä, hiiltä, ​​happea ja vetyä, monimutkaisiksi orgaanisiksi yhdisteiksi: hiilihydraateiksi, jotka antavat sille energiaa (sokeria) ja sen kasvulle välttämättömiä proteiineja.

DNA:n rakenne.

Deoksiribonukleiinihappo (DNA) on orgaaninen aine, joka lopulta ohjaa näitä prosesseja. DNA:lla on myös yksi lisää tärkeä omaisuus: se voi toistaa itsensä.

Jokainen DNA-molekyyli muistuttaa kierreportaita, joissa muodostuu atomiketjuja sivut eri välein sijoitetuilla hyppyjoilla ("askelmat").

Tarvittaessa koko molekyyli voi haarautua, jolloin sillat erottuvat keskeltä. Spiraalin halkeamisen jälkeen lyhennetyt "askelmat" houkuttelevat muita aineita, jotka yhdistäessään muodostavat "tikkaat" puuttuvat puolikkaat - siten saadaan kaksi spiraalia yhdestä.

Tämä yksinkertainen tekniikka on elämän ydin. Yksisoluinen organismi sen ansiosta kasvaa ja lisääntyy, halkeaa keskeltä ja kopioi siten sisäistä kemiallista prosessiaan.

Monimutkaisemmissa elämänmuodoissa lisääntyvät solut muodostavat yhdessä monisoluisia rakenteita, joista jokainen on vain osa erittäin monimutkaista prosessia. Geneettinen koodi ohjaa koko prosessia. Tämä koodi on upotettu DNA-molekyyliin ja eroaa eri lajeista ja yksilöistä.

DNA:n toiminnot.

Mekanismit ovat kaikki elämänprosessit (juominen, syöminen, kuona-aineiden erittyminen kehosta), jotka varmistavat DNA:n toiminnan.

DNA on hyvin monimutkainen molekyyli, mitä monimutkaisempi elämänmuoto, sitä monimutkaisempi sen DNA.. Yksinkertaisimman DNA:n rakenne koostuu tuhannesta atomista, nämä atomit on ryhmitelty nukleotideiksi - nämä ovat fosfaattien, sokereiden ja typpipitoisten emästen yhdisteitä.

Jokainen nukleotidi itsessään on myös melko monimutkainen rakenne. Ja tämä koskee myös muita orgaanisia molekyylejä, kuten hiilihydraatteja ja proteiineja. Proteiinit koostuvat aminohappoketjuista (joita on vain 20 eri tyyppiä), jotka on järjestetty tiettyyn sekvenssiin.

Yksinkertaisessa ketjussa voi olla 100 lenkkiä, kun taas monimutkaisessa ketjussa voi olla useita tuhansia lenkkiä. Koko rakenne määräytyy tietyn organismin geneettisen koodin mukaan.

Yksinkertaisin bakteerisolu sisältää DNA:ta, hiilihydraatteja ja proteiineja, joita ilman se ei voi toimia. Nykyään tunnetuista elämänmuodoista nämä solut ovat primitiivisin muoto.

Tästä voimme päätellä, että ne ovat peräisin elottomista rakenteista, jotka syntetisoivat nämä elämän olennaiset elementit ennen kuin ne löysivät niille orgaanista käyttöä.

"Pääliemi".

Kukaan ei tiedä, millainen maailmamme oli 3800 miljoonaa vuotta sitten. Tiedemiehet Haldane ja Oparin esittivät 20-luvulla teorian, jonka mukaan maapallo oli noina kaukaisina aikoina lähes täysin happiton ja koostui vedystä, ammoniakista, vedestä, metaanista, hiilimonoksidista ja useista muista aineista. .

He olettivat, että kuuma vesi peitti suurimman osan maapallon pinnasta, ja tämän veden kiehumista tuki magma, sula kivi, joka sijaitsee ohuen valtameren alla.

Heidän hypoteesinsa mukaan tällainen kuuman veden ja kaasujen seos voisi johtaa niin kutsutun "primaariliemen" muodostumiseen, joka sisältää runsaasti elämän synteesiin välttämättömiä kemiallisia alkuaineita.

Aloitettu reaktio saattoi olla tulivuoren aktiivisuus, sähköinen salama tai voimakas ultraviolettisäteily, joka kulkee ilmakehän ohuen kerroksen läpi. Amerikkalainen tiedemies Stanley Miller testasi tätä teoriaa kokeellisesti vuonna 1953.

Stanley Miller loi mallin muinaisesta maailmasta, joka koostui kahdesta pullosta ja lasiputkesta. Yhdessä näistä pulloista oli liuos, jonka koostumus vastasi teoreettisesti merivettä. Hän täytti nesteen yläpuolella olevan tilan kaasuseoksella.

Tämä kaasuseos vastasi myös teoriassa ehdotettua ilmakehää. Tämä pullo yhdistettiin putkella toiseen pulloon, jossa oli kaksi elektrodia kipinän tuottamiseksi - salaman pienoismalli.

Toinen putki lähti kipinäkammiosta, tämä putki johti ensimmäiseen pulloon U-muotoisen lauhduttimen läpi.

Kun Miller lämmitti seosta alemmassa pullossa, se kiehui ja muuttui kaasuksi, sitten tuli kammioon kipinällä ja sitten kondensoitui ja lasitettiin takaisin alempaan kolviin. Tätä prosessia suoritettiin jatkuvasti viikon ajan, minkä jälkeen neste pumpattiin ulos analysointia varten.

Tulokset olivat positiivisia. Tuloksena oleva seos sisälsi kolme aminohappoa, yhdisteitä, joista muodostuu proteiineja. Tämä ajatus on omaksunut monet tutkijat. He tekivät tällaisia ​​kokeita, ja tuloksena oli vielä enemmän aminohappoja ja jopa yksinkertaisia ​​nukleotideja, DNA:n rakennuspalikoita.

Upeita tuloksia.

Näiden kokeiden tuloksia pidetään vakuuttavina ja ne antavat aihetta uskoa, että koko proteiini (eikä vain se) voitaisiin syntetisoida useiden miljardien vuosien aikana. Oletettavasti myös DNA olisi voitu luoda tuhansien siististi järjestettyjen atomiensa kanssa.

Noustuaan se voisi lisääntyä, luoda omia proteiinejaan ja muita monimutkaisia ​​orgaanisia aineita ja kehittyä toiminnalliseksi itsestään replikoituvaksi elämänmuodoksi, kuten bakteerisoluksi.

Jotain mahdollista saattaa tapahtua, mutta matemaattinen todennäköisyys luoda niin monimutkainen aine kuin DNA tai proteiini on äärettömän pieni "alkukeitossa" kemiallisten alkuaineiden satunnaisen yhdistelmän seurauksena.

Tämä todennäköisyys voidaan osoittaa käyttämällä esimerkkiä apinasta, jolla on kirjoituskone. Jos esimerkiksi annat apinalle tarpeeksi paperia ja annat sen kirjoittaa satunnaisesti useita vuosia, se pystyy toistamaan joitain sanoja, mutta todennäköisyys luoda kirjallinen mestariteos on lähes nolla. Tämän esimerkin mukaan aminohappoa voidaan verrata sanaan, mutta DNA on epäilemättä mestariteos.

Nykyään monet tutkijat tunnustavat tämän teorian, jotka etsivät edelleen mekanismeja, jotka helpottavat aminohappojen yhdistämistä proteiineihin ilman DNA-kontrollia.

Jos tällainen mekanismi löydetään, ihmiskunta ottaa tärkeän askeleen kohti DNA:n muodostumisen mysteerin ymmärtämistä ja siten elämän alkuperän selvittämistä maan päällä.

Tämä artikkeli käsittelee evoluutioteoria elämän alkuperä, jota ei tietenkään ole vielä täysin täytetty ja josta voidaan kiistellä paljon, mutta emme tee tätä 😉

On vaikea löytää henkilöä, joka ei ihmettelisi, kuinka elämä maapallolla syntyi. Tästä aiheesta on paljon ajatuksia Raamatusta ja Darwinista moderni teoria evoluutio, joka muuttuu jatkuvasti sen mukaisesti uusimmat löydöt tiedemiehet.

Tietenkin kaikki kuulivat dinosauruksista, näkivät niitä elokuvissa ja museoissa, ja harvat kiistävät niiden historiallisen olemassaolon.

Vaikka vuoteen 1842 asti ihmiskunta ei edes tajunnut, että planeetan eri paikoista löydettyjen jättiläiseläinten luut kuuluivat samaan tyyppiin ja kutsuivat niitä "lohikäärmeiksi" tai katsoivat jäännökset Troijan sodassa taistelleiden titaanien syyksi. Se vaati tutkijoiden näkemyksen, jotka vertasivat tietoja ja antoivat omituisille jäännöksille nimen: dinosaurukset. Ja nykyään tiedämme erittäin hyvin, miltä nämä jättiläisliskot näyttivät, sukupuuttoon kuolleet miljoonia vuosia sitten, kuvasivat monia lajejaan, ja jokainen lapsi tietää keitä he ovat.

Se, että nämä jättimäiset matelijat ilmestyivät maan päälle 225-250 miljoonaa vuotta sitten ja kuolivat kokonaan sukupuuttoon noin 66 miljoonaa vuotta ennen aikakauttamme, ei järkytä tavallisten ihmisten enemmistöä, jotka eivät ole kiinnostuneita tieteen yksityiskohdista. Luonnollisesti muistamme myös dinosauruksiin liittyvät krokotiilit, jotka syntyivät lajina 83 miljoonaa vuotta sitten ja ovat selviytyneet ikuisista ajoista lähtien. Mutta kaikki nämä luvut korreloivat harvoin mielessämme mittakaavassa.

Kuinka vanha ihmiskunta on?

Moni ei tiedä ikää moderni ilme Homo Sapiens, joka tarkoittaa järkevää henkilöä, jonka tiedemiehet arvioivat olevan vain 200 tuhatta vuotta vanha. Toisin sanoen ihmiskunnan ikä lajina on 1250 kertaa pienempi kuin matelijoiden luokan ikä, johon dinosaurukset kuuluivat.

On välttämätöntä sovittaa tietoisuuteen ja järjestää nämä tiedot, jos haluamme ymmärtää, kuinka elämä ilmestyi planeetallemme alun perin. Ja mistä ihmiset itse ovat tulleet, jotka nykyään yrittävät ymmärtää tätä elämää?

Nykyään tiedemiesten salaiset materiaalit ovat tulleet julkisiksi. Kokeiden järkyttävä historia Viime vuosina, joka kirjoitti evoluutioteorian uudelleen ja valotti elämän alkua planeetallamme, räjäytti pitkäaikaiset dogmat. Genetiikan salaisuudet, jotka ovat yleensä vain kapealla "aloitettujen" piirillä, antoivat yksiselitteisen vastauksen Darwinin olettamukseen.

Homo Sapiensin (järkevän miehen) mieli on vain 200 tuhatta vuotta vanha. Ja planeettamme on 4,5 miljardia!

Salaisia ​​materiaaleja

Vielä muutama vuosisata sitten tällaisten ideoiden voitiin odottaa toteutuvan vaakalaudalla. Giordano Bruno poltettiin harhaopin takia hieman yli 400 vuotta sitten, helmikuussa 1600. Mutta nykyään rohkeiden pioneerien maanalainen tutkimus on tullut julkiseksi tiedoksi.

Vielä 50 vuotta sitten tietämättömät isät kasvattivat usein toisten miesten lapsia, edes äiti itse ei aina tiennyt totuutta. Nykyään isyyden toteaminen on tavallinen analyysi. Jokainen meistä voi tilata DNA-testin ja selvittää, keitä hänen esi-isänsä olivat, kenen veri virtaa hänen suonissaan. Sukupolvien jälki on ikuisesti painettu geneettiseen koodiin.

Juuri tähän koodiin sisältyy vastaus polttavimpaan ihmiskunnan mieltä askarruttavaan kysymykseen: kuinka elämä alkoi?

Tiedemiesten salaiset materiaalit paljastavat historian halusta löytää ainoa oikea vastaus. Tämä on tarina sitkeydestä, sinnikkyydestä ja hämmästyttävästä luovuudesta, joka ulottuu suurimmat löydöt moderni tiede.

Ymmärtääkseen, miten elämä alkoi, ihmiset menivät tutkimaan planeetan kaukaisimpia osia. Näiden etsintöjen aikana jotkut tiedemiehet leimattiin "pahoiksi" kokeidensa vuoksi, kun taas toisten oli suoritettava ne totalitaarisen hallinnon valvonnassa.

Miten elämä maan päällä alkoi?

Ehkä tämä on vaikein kaikista olemassa olevista kysymyksistä. Tuhansien vuosien ajan valtaosa ihmisistä selitti tämän yhdellä teesillä - "elämän luovat jumalat". Muut selitykset olivat yksinkertaisesti mahdottomia ajatella. Mutta ajan myötä tilanne on muuttunut. Koko kuluneen vuosisadan tiedemiehet ovat yrittäneet selvittää tarkasti, kuinka planeetan ensimmäinen elämä sai alkunsa, kirjoittaa Michael Marshall BBC:lle.

Useimmat nykyajan tiedemiehet, jotka tutkivat elämän syntyä, ovat varmoja siitä, että he ovat menossa oikeaan suuntaan - ja jatkuvat kokeet vain vahvistavat heidän luottamustaan. Newtonin genetiikan löydöt kirjoittavat tiedon kirjan ensimmäiseltä sivulta viimeiselle.

• Ei niin kauan sitten tutkijat löysivät vanhimman ihmisen esi-isän, joka asui planeetalla noin 540 miljoonaa vuotta sitten. Kaikki selkärankaiset ovat peräisin tästä "hampaisesta pussista", tutkijat sanovat. Yhteisen esi-isän koko oli vain millimetri.
• Nykyaikaiset tutkijat ovat jopa onnistuneet luomaan ensimmäisen puolisynteettisen organismin, jolla on perustavanlaatuisia muutoksia DNA:ssa. Olemme jo hyvin lähellä uusien proteiinien synteesiä eli täysin keinotekoista elämää. Vain muutamassa vuosisadassa ihmiskunta on onnistunut hallitsemaan uudentyyppisten elävien organismien luomisen.
• Emme vain luo uusia organismeja, vaan myös muokkaamme luottavaisesti olemassa olevia. Tiedemiehet ovat jopa luoneet "ohjelmiston", jonka avulla he voivat muokata DNA-säiettä solutyökalujen avulla. Muuten, vain 1 % DNA:sta kantaa geneettistä tietoa, sanovat tutkijat. Mihin loput 99% on tarkoitettu?
• DNA on niin monipuolinen, että se voi tallentaa tietoa kiintolevylle. He ovat jo tallentaneet elokuvan DNA:lle ja onnistuneet lataamaan tiedot takaisin ilman ongelmia, koska he ottivat tiedostoja levykkeeltä.

Pidä itseäsi koulutettuna ja moderni mies? Sitten sinun on vain tiedettävä.

Vaikka DNA:n löytö juontaa juurensa vuonna 1869, tätä tietoa käytettiin ensimmäisen kerran oikeuslääketieteessä vasta vuonna 1986.

Tässä on tarina elämän syntymisestä maan päällä

Elämä on vanhaa. Dinosaurukset ovat ehkä tunnetuimpia sukupuuttoon kuolleista olennoista, mutta ne ilmestyivät vasta 250 miljoonaa vuotta sitten. Ensimmäinen elämä planeetalla syntyi paljon aikaisemmin.

Vanhimpien fossiilien on arvioitu olevan noin 3,5 miljardia vuotta vanhoja. Toisin sanoen ne ovat 14 kertaa vanhempia kuin ensimmäiset dinosaurukset!

Tämä ei kuitenkaan ole raja. Esimerkiksi elokuussa 2016 löydettiin fossiilisia bakteereja, jotka ovat 3,7 miljardia vuotta vanhoja. Tämä on 15 tuhatta kertaa vanhempi kuin dinosaurukset!

Maapallo itsessään ei ole paljon vanhempi kuin nämä bakteerit - planeettamme muodostui lopulta noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Toisin sanoen ensimmäinen elämä maapallolla syntyi melko "nopeasti", noin 800 miljoonan vuoden kuluttua planeetalla oli bakteereja - eläviä organismeja, jotka tutkijoiden mukaan onnistuivat ajan myötä monimutkaisemaan ja synnyttämään yksinkertaisia ​​organismeja valtameressä klo. ensin ja lopussa päättyy ja ihmiskunta itse.

Tuore Kanadan raportti vahvistaa tämän tiedon: vanhimpien bakteerien iäksi arvioidaan 3 770–4 300 miljardia vuotta. Eli elämä planeetallamme syntyi hyvin todennäköisesti "noin" 200 miljoonaa vuotta sen muodostumisen jälkeen. Löydetyt mikro-organismit elivät raudalla. Heidän jäännöksensä löydettiin kvartsikivistä.

Jos oletetaan, että elämä syntyi maapallolla - mikä kuulostaa järkevältä, koska emme ole vielä löytäneet sitä muilta kosmisilta kappaleilta, emme muilta planeetoilta emmekä avaruudesta tuoduista meteoriittikappaleista - niin tämän olisi pitänyt tapahtua tuona ajanjaksona, joka ulottuu miljardi vuotta planeetan lopullisen muodostumisen ja meidän aikanamme löydettyjen fossiilien ilmestymisajankohdan välillä.

Joten, kun olemme kaventaneet meitä kiinnostavaa ajanjaksoa, voimme viimeaikaisten tutkimusten perusteella olettaa, millaista maapallon ensimmäinen elämä tarkalleen oli.

Tutkijat ovat luoneet uudelleen esihistoriallisten jättiläisten ulkonäön kaivauksissa löydetyistä luurangoista.

Jokainen elävä organismi koostuu soluista (ja niin olet sinäkin)

Jo 1800-luvulla biologit totesivat, että kaikki elävät organismit koostuvat "soluista" - erimuotoisista ja -kokoisista pienistä orgaanisen aineen möykkyistä.

Solut löydettiin ensimmäisen kerran 1600-luvulla - samanaikaisesti suhteellisen tehokkaiden mikroskooppien keksimisen kanssa, mutta vain puolitoista vuosisataa myöhemmin tutkijat tulivat samaan johtopäätökseen: solut ovat kaiken planeetan elämän perusta.

Tietenkin ulkoisesti ihminen ei näytä kalalta tai dinosaurukselta, vaan katso vain mikroskoopin läpi varmistaaksesi, että ihmiset koostuvat melkein samoista soluista kuin eläinmaailman edustajat. Lisäksi samat solut ovat kasvien ja sienten alla.

Kaikki organismit koostuvat soluista, myös sinä.

Yleisin elämänmuoto on yksisoluiset bakteerit

Tähän mennessä useimpia elämänmuotoja voidaan turvallisesti kutsua mikro-organismeiksi, joista jokainen koostuu vain yhdestä solusta.

Tunnetuin tällaisen elämän tyyppi ovat bakteerit, jotka elävät kaikkialla maailmassa.

Huhtikuussa 2016 tutkijat esittelivät päivitetyn version "elämän puusta": eräänlaisen sukupuun jokaiselle elävän organismilajille. Suurin osa tämän puun "oksista" on bakteerien miehittämä. Lisäksi puun muoto viittaa siihen, että kaiken maan elämän esi-isä oli bakteeri. Toisin sanoen kaikki elävien organismien monimuotoisuus (mukaan lukien sinä) tuli yhdestä bakteerista.

Siten voimme lähestyä tarkemmin kysymystä elämän alkuperästä. Ensimmäisen solun uudelleenluomiseksi on välttämätöntä luoda mahdollisimman tarkasti olosuhteet, jotka vallitsivat planeetalla yli 3,5 miljardia vuotta sitten.

Joten kuinka vaikeaa se on?

Yksisoluiset bakteerit ovat yleisin elämänmuoto maan päällä.

Kokeiden aloitus

Monien vuosisatojen ajan kysymys "miten elämä alkoi?" tuskin koskaan otettu vakavasti. Loppujen lopuksi, kuten jo alussa muistimme, vastaus tiedettiin: Luoja loi elämän.

1800-luvulle asti useimmat ihmiset uskoivat "vitalismiin". Tämä opetus perustuu ajatukseen, että kaikilla elävillä olennoilla on erityinen, yliluonnollinen voima, joka erottaa ne elottomista esineistä.

Vitalismin ideat toistivat usein uskonnollisia väitteitä. Raamattu sanoo, että Jumala herätti "elämän hengityksen" avulla ensimmäiset ihmiset henkiin ja että kuolematon sielu- tämä on yksi vitalismin ilmenemismuodoista.

Mutta on yksi ongelma. Vitalismin käsitykset ovat pohjimmiltaan vääriä.

1800-luvun alkuun mennessä tiedemiehet olivat löytäneet useita aineita, joita löydettiin yksinomaan elävistä olennoista. Yksi näistä aineista oli virtsassa oleva urea, jota oli mahdollista saada vuonna 1799.

Tämä löytö ei kuitenkaan ollut ristiriidassa vitalismin käsitteen kanssa. Urea esiintyi vain elävissä organismeissa, joten ehkä niillä oli erityinen elinvoima, joka teki niistä ainutlaatuisia.

Vitalismin kuolema

Mutta vuonna 1828 saksalainen kemisti Friedrich Wöhler onnistui syntetisoimaan ureaa epäorgaaninen yhdiste- ammoniumsyanaatti, jota ei ole liitetty eläviin olentoihin millään tavalla. Muut tutkijat pystyivät toistamaan hänen kokeensa, ja pian kävi selväksi, että kaikki orgaaniset yhdisteet voidaan saada yksinkertaisemmista - epäorgaanisista.

Tämä merkitsi vitalismin loppua tieteellisenä käsitteenä.

Mutta ihmisten oli melko vaikeaa päästä eroon uskomuksistaan. Se, että vain eläville olennoille tyypillisissä orgaanisissa yhdisteissä ei todellakaan ole mitään erityistä, monille se näytti riistävän elämältä taikuuden elementin, muuttaen ihmiset jumalallisista olennoista melkein koneiksi. Tämä oli tietysti Raamatun vastaista.

Jopa jotkut tiedemiehet jatkoivat taistelua vitalismin puolesta. Vuonna 1913 englantilainen biokemisti Benjamin Moore edisti kiihkeästi teoriaansa "bioottisesta energiasta", joka oli pohjimmiltaan samaa vitalismia, mutta eri kannella. Vitalismin idea on löytänyt melko vahvat juuret ihmissielussa tunnetasolla.

Nykyään sen heijastukset löytyvät odottamattomimmista paikoista. Otetaan esimerkiksi joukko science fiction -tarinoita, joissa hahmon "elämänenergiaa" voidaan täydentää tai tyhjentää. Ajattele Doctor Whon Time Lord -rodun käyttämää "regeneraatioenergiaa". Tätä energiaa voitaisiin täydentää, jos se loppuisi. Vaikka idea näyttää futuristiselta, se on itse asiassa vanhanaikaisten teorioiden heijastus.

Siten vuoden 1828 jälkeen tiedemiehillä oli vihdoin hyvä syy etsiä uutta selitystä elämän syntymiselle, tällä kertaa hyläten spekulaatiot jumalallisesta väliintulosta.

Mutta he eivät alkaneet etsiä. Vaikuttaa siltä, ​​​​että tutkimuksen aihe ehdotti itseään, mutta itse asiassa elämän alkuperän mysteeriä ei lähestytty useisiin vuosikymmeniin. Ehkä kaikki olivat vielä liian kiintyneitä vitalismiin jatkaakseen eteenpäin.

Kemisti Friedrich Wöhler pystyi syntetisoimaan ureaa - orgaanista yhdistettä - epäorgaanisista aineista.

Darwin ja evoluutioteoria

Suuri läpimurto biologisessa tutkimuksessa 1800-luvulla oli Charles Darwinin kehittämä ja muiden tutkijoiden jatkama evoluutioteoria.

Darwinin teoria, joka esitettiin teoksessa On the Origin of Species vuonna 1859, selitti kuinka koko eläinmaailman monimuotoisuus ilmestyi yhdestä ainoasta esi-isästä.

Darwin väitti, että Jumala ei luonut jokaista elävien olentojen lajia erikseen, vaan kaikki nämä lajit ovat peräisin miljoonia vuosia sitten ilmestyneestä primitiivisestä organismista, jota kutsutaan myös viimeiseksi yleismaailmalliseksi yhteiseksi esi-isäksi.

Ajatus osoittautui erittäin kiistanalaiseksi, koska se kumosi raamatulliset väitteet. Darwinin teoria joutui ankaran kritiikin kohteeksi erityisesti raivostuneiden kristittyjen taholta.

Mutta evoluutioteoria ei sanonut sanaakaan siitä, kuinka ensimmäinen organismi ilmestyi.

Miten ensimmäinen elämä ilmestyi?

Darwin ymmärsi, että tämä oli perustavanlaatuinen kysymys, mutta (ehkä halutessaan joutua uuteen konfliktiin papiston kanssa) hän käsitteli sitä vain 1871 kirjeessään. Kirjeen tunnesävy osoitti, että tiedemies oli tietoinen tämän asian syvästä merkityksestä:

"... Mutta jos nyt [ah, mikä iso jos!] jossain lämpimässä säiliössä, joka sisälsi kaikki tarvittavat ammoniumin ja fosforin suolat ja joka oli valon, lämmön, sähkön jne. ulottuvilla, muodostui kemiallisesti proteiini, joka kykeni jatkamaan yhä monimutkaisempia muutoksia ... "

Toisin sanoen: kuvittele pieni vesistö, joka on täynnä yksinkertaisia ​​orgaanisia yhdisteitä ja auringon alla. Jotkut yhteydet voivat hyvinkin alkaa olla vuorovaikutuksessa ja luoda lisää monimutkaiset aineet, kuten proteiini, joka puolestaan ​​on myös vuorovaikutuksessa ja kehittyy.

Ajatus oli melko pinnallinen. Mutta siitä huolimatta se muodosti perustan ensimmäisille hypoteeseille elämän syntymisestä.

Darwin ei vain luonut evoluutioteoriaa, vaan myös ehdotti, että elämä sai alkunsa lämpimästä vedestä, joka oli kyllästetty tarvittavilla epäorgaanisilla yhdisteillä.

Alexander Oparinin vallankumoukselliset ideat

Ja ensimmäiset askeleet tähän suuntaan otettiin ei ollenkaan siellä, missä voisi odottaa. Saatat ajatella, että tällainen ajatuksenvapautta edellyttävä tutkimus olisi pitänyt tehdä esimerkiksi Isossa-Britanniassa tai Yhdysvalloissa. Mutta itse asiassa, ensimmäiset hypoteesit elämän syntymisestä esitti stalinistisen Neuvostoliiton alkuperäisalueilla tiedemies, jonka nimeä et luultavasti koskaan kuullut.

Tiedetään, että Stalin päätti monia tutkimuksia genetiikan alalla. Sen sijaan hän edisti agronomi Trofim Lysenkon ajatuksia, jotka hänen mielestään sopivat paremmin kommunistiseen ideologiaan. Genetiikan alan tutkimusta suorittaneiden tiedemiesten oli pakko tukea Lysenkon ajatuksia julkisesti, muuten he uhkasivat päätyä leireille.

Niin kireässä ilmapiirissä biokemisti Alexander Ivanovich Oparin joutui suorittamaan kokeensa. Tämä oli mahdollista, koska hän osoitti olevansa luotettava kommunisti: hän tuki Lysenkon ajatuksia ja jopa sai Leninin ritarikunnan - eniten kunniapalkinto kaikesta, mitä tuolloin oli olemassa.

Neuvostoliiton biokemisti Alexander Oparin ehdotti, että ensimmäiset elävät organismit muodostuivat koaservaatteina.

Uusi teoria ensimmäisen elämän alkuperästä maan päällä

Oparin kuvaili, millainen maapallo oli ensimmäisinä päivinä sen muodostumisen jälkeen. Planeetalla oli polttavan kuuma pinta ja se veti puoleensa pieniä meteoriitteja. Ympärillä oli vain puolisulaita kiviä, jotka sisälsivät valtavan määrän kemikaaleja, joista monet perustuivat hiileen.

Lopulta maapallo jäähtyi niin paljon, että höyryt muuttuivat ensimmäistä kertaa nestemäiseksi vedeksi, jolloin syntyi ensimmäinen sade. Jonkin ajan kuluttua planeetalle ilmestyi kuumat valtameret, jotka olivat runsaasti hiilipohjaisia ​​kemikaaleja. Muut tapahtumat voivat kehittyä kahden skenaarion mukaan.

Ensimmäinen merkitsi aineiden vuorovaikutusta, jossa monimutkaisempia yhdisteitä ilmestyisi. Oparin ehdotti, että eläville organismeille tärkeitä sokeria ja aminohappoja olisi voinut muodostua planeetan vesialtaassa.

Toisessa skenaariossa jotkin aineet alkoivat vuorovaikutuksessa muodostaa mikroskooppisia rakenteita. Kuten tiedät, monet orgaaniset yhdisteet eivät liukene veteen: esimerkiksi öljy muodostaa kerroksen veden pinnalle. Mutta jotkin aineet muodostavat joutuessaan kosketuksiin veden kanssa pallomaisia ​​palloja tai "koaservaatioita", joiden halkaisija on jopa 0,01 cm (tai 0,004 tuumaa).

Tarkkailemalla koaservaatteja mikroskoopilla voidaan havaita niiden samankaltaisuus elävien solujen kanssa. Ne kasvavat, muuttavat muotoaan ja joskus jakautuvat kahtia. Ne ovat myös vuorovaikutuksessa ympäröivien yhdisteiden kanssa, jotta muut aineet voivat keskittyä niihin. Oparin ehdotti, että koaservaatit olivat nykyaikaisten solujen esi-isiä.

John Haldanen ensimmäinen teoria elämästä

Viisi vuotta myöhemmin, vuonna 1929, englantilainen biologi John Burdon Sanderson Haldane esitti itsenäisesti samankaltaisia ​​ajatuksia sisältävän teoriansa, joka julkaistiin Rationalist Annual -lehdessä.

Siihen mennessä Haldane oli jo antanut valtavan panoksen evoluutioteorian kehittämiseen ja edistänyt Darwinin ideoiden integroimista genetiikan tieteeseen.

Ja hän oli hyvin mieleenpainuva henkilö. Kerran dekompressiokammiossa tehdyn kokeen aikana hän koki tärykalvon repeämän, josta hän myöhemmin kirjoitti seuraavaa: "Kalvo on jo paranemassa, ja vaikka siihen jäisikin reikä, niin kuuroudesta huolimatta se mahdollista harkiten päästää sieltä tupakansavun renkaita, mikä on mielestäni tärkeä saavutus."

Kuten Oparin, Haldane ehdotti tarkasti, kuinka orgaaniset yhdisteet voisivat olla vuorovaikutuksessa vedessä: "(aikaisemmin) ensimmäiset valtameret saavuttivat kuuman liemen koostumuksen." Tämä loi edellytykset "ensimmäisten elävien tai puolielävien organismien" ilmestymiselle. Samoissa olosuhteissa yksinkertaisimmat organismit voisivat olla "öljykalvon" sisällä.

John Haldane Oparinista riippumatta esitti samanlaisia ​​ajatuksia ensimmäisten organismien alkuperästä.

Oparin-Haldanen hypoteesi

Näin ollen ensimmäiset biologit, jotka esittivät tämän teorian, olivat Oparin ja Haldane. Mutta ajatus siitä, että Jumala tai edes jokin abstrakti "elämänvoima" ei osallistunut elävien organismien muodostumiseen, oli radikaali. Kuten Darwinin evoluutioteoria, tämä ajatus oli isku vasten kasvoja kristinuskolle.

Neuvostoliiton viranomaiset olivat täysin tyytyväisiä tähän tosiasiaan. Neuvostohallinnon aikana maassa hallitsi ateismi, ja viranomaiset tukivat mielellään materialistisia selityksiä sellaisille monimutkaisille ilmiöille kuin elämä. Muuten, Haldane oli myös ateisti ja kommunisti.

"Silloin tätä ajatusta tarkasteltiin vain heidän omien uskomustensa prisman kautta: uskonnolliset ihmiset suhtautuivat siihen vihamielisesti, toisin kuin kommunististen ajatusten kannattajat", sanoo elämän alkuperän asiantuntija Armen Mulkidzhanyan Osnabrückin yliopistosta. Saksa. ”Neuvostoliitossa tämä ajatus hyväksyttiin ilolla, koska he eivät tarvinneet Jumalaa. Ja lännessä sen jakavat kaikki samat vasemmistolaisten näkemysten kannattajat, kommunistit jne.

Käsitettä, jonka mukaan elämä muodostui orgaanisten yhdisteiden "alkukeittoon", kutsutaan Oparin-Haldanen hypoteesi. Hän näytti riittävän vakuuttavalta, mutta siinä oli yksi ongelma. Tuohon aikaan ei ollut ainuttakaan käytännön koetta, joka osoittaisi tämän hypoteesin todenperäisyyden.

Tällaiset kokeet alkoivat vasta lähes neljännesvuosisadan jälkeen.

Ensimmäiset kokeet elämän luomiseksi "koeputkessa"

Kysymys elämän alkuperästä kiinnostui Harold Ureysta, kuuluisasta tiedemiehestä, joka oli jo saanut siihen aikaan Nobel palkinto kemiassa vuonna 1934 ja jopa osallistui atomipommin luomiseen.

Toisen maailmansodan aikana Urey osallistui Manhattan-projektiin keräten epävakaa uraani-235, jota tarvitaan pommin ytimeen. Sodan päätyttyä Urey kannatti ydinteknologian siviilihallintaa.

Yuuri kiinnostui ulkoavaruudessa tapahtuvista kemiallisista ilmiöistä. Ja suurin kiinnostus hänelle olivat prosessit, jotka tapahtuivat muodostumisen aikana aurinkokunta. Yhdessä luennoissaan hän huomautti, että alkuaikoina maapallolla ei todennäköisesti ollut happea. Ja nämä olosuhteet olivat ihanteelliset "alkukeiton", josta Oparin ja Haldane puhuivat, muodostumiseen, koska jotkut tarvittavista aineista olivat niin heikkoja, että ne liukenevat kosketuksissa hapen kanssa.

Luennolle osallistui tohtoriopiskelija nimeltä Stanley Miller, joka otti Ureyn puoleen ehdotuksen kokeen suorittamisesta tämän idean pohjalta. Yuuri oli aluksi skeptinen, mutta Miller onnistui myöhemmin suostuttelemaan hänet.

Vuonna 1952 Miller suoritti kaikkien aikojen kuuluisimman kokeen elämän alkuperän selittämiseksi maapallolla.

Stanley Millerin kokeesta on tullut tunnetuin planeettamme elävien organismien alkuperän tutkimisen historiassa.

Tunnetuin koe elämän alkuperästä maapallolla

Valmistautuminen ei kestänyt kauan. Miller yhdisti joukon lasipulloja, jotka kierrättivät neljää ainetta, joita oletettiin olemassa varhaisessa maassa: kiehuvaa vettä, vetyä, ammoniakkia ja metaania. Kaasut altistettiin systemaattisille kipinäpurkauksille - tämä oli salamaniskujen simulaatio, joka oli yleinen ilmiö varhaisessa maassa.

Miller havaitsi, että "pullossa oleva vesi muuttui näkyvästi vaaleanpunaiseksi ensimmäisen päivän jälkeen, ja ensimmäisen viikon jälkeen liuos muuttui sameaksi ja tummanpunaiseksi." Uusien kemiallisten yhdisteiden muodostuminen oli ilmeistä.

Kun Miller analysoi liuoksen koostumusta, hän havaitsi, että se sisälsi kaksi aminohappoa: glysiinin ja alaniinin. Kuten tiedät, aminohappoja kuvataan usein elämän rakennuspalikiksi. Näitä aminohappoja käytetään proteiinien muodostumiseen, jotka ohjaavat useimpia kehomme biokemiallisia prosesseja. Miller loi kirjaimellisesti tyhjästä elävän organismin kaksi tärkeintä komponenttia.

Vuonna 1953 kokeen tulokset julkaistiin arvostetussa Science-lehdessä. Yuuri, kunnioitettavana, joskin ikäisekseen epätyypillisenä tiedemiehenä, poisti nimensä tittelistä jättäen kaiken kunnian Millerille. Tästä huolimatta tutkimusta kutsutaan yleisesti "Miller-Ureyn kokeeksi".

Miller-Ureyn kokeen merkitys

"Miller-Ureyn kokeen arvo on, että se osoittaa, että jopa yksinkertaisessa ilmakehässä voi muodostua monia biologisia molekyylejä", sanoo John Sutherland, Cambridgen laboratorion tutkija. molekyylibiologia.

Kaikki kokeen yksityiskohdat eivät olleet tarkkoja, kuten myöhemmin kävi ilmi. Itse asiassa tutkimukset ovat osoittaneet, että varhaisessa Maan ilmakehässä oli muita kaasuja. Mutta tämä ei vähennä kokeen merkitystä.

"Se oli maamerkkikoe, joka vangitsi monien mielikuvituksen, ja siksi siihen viitataan vielä tänäkin päivänä", Sutherland sanoo.

Millerin kokeen valossa monet tutkijat alkoivat etsiä tapoja luoda yksinkertaisia ​​biologisia molekyylejä tyhjästä. Vastaus kysymykseen "Kuinka elämä maapallolla alkoi?" näytti olevan hyvin lähellä.

Mutta sitten kävi ilmi, että elämä on paljon monimutkaisempaa kuin voisi kuvitella. Elävät solut, kuten kävi ilmi, eivät ole vain joukko kemiallisia yhdisteitä, vaan monimutkaisia ​​pieniä mekanismeja. Yhtäkkiä elävien solujen luomisesta tyhjästä tuli paljon suurempi ongelma kuin tiedemiehet olivat odottaneet.

Geenien ja DNA:n tutkimus

1900-luvun 50-luvun alussa tiedemiehet olivat jo siirtyneet kauas ajatuksesta, että elämä oli jumalien lahja.

Sen sijaan he alkoivat tutkia mahdollisuutta spontaaneihin ja luonnollinen esiintyminen elämää varhaisessa Maan päällä – ja Stanley Millerin maamerkkikokeen ansiosta idealle alkoi ilmaantua todisteita.

Kun Miller yritti luoda elämää tyhjästä, muut tutkijat selvittivät, mistä geenit koostuvat.

Tähän mennessä suurin osa biologisista molekyyleistä oli jo tutkittu. Näitä ovat sokeri, rasvat, proteiinit ja nukleiinihapot, kuten "deoksiribonukleiinihappo" - eli DNA.

Nykyään kaikki tietävät, että DNA sisältää geenimme, mutta 1950-luvun biologeille tämä oli todellinen shokki.

Proteiineilla oli monimutkaisempi rakenne, minkä vuoksi tutkijat uskoivat, että geenitiedot sisältyvät niihin.

Carnegie Institutionin tutkijat Alfred Hershey ja Martha Chase kumosivat teorian vuonna 1952. He tutkivat yksinkertaisia ​​viruksia, jotka koostuivat proteiineista ja DNA:sta, jotka lisääntyivät tartuttamalla muita bakteereja. Tutkijat ovat havainneet, että virus-DNA, ei proteiini, tunkeutuu bakteereihin. Tästä pääteltiin, että DNA on geneettinen materiaali.

Hersheyn ja Chasen löytö oli alku kilpailulle DNA:n rakenteen ja sen toiminnan tutkimiseksi.

Martha Chase ja Alfred Hershey havaitsivat, että DNA kuljettaa geneettistä tietoa.

DNA:n kierteinen rakenne on yksi 1900-luvun tärkeimmistä löydöistä.

Francis Crick ja James Watson Cambridgen yliopistosta olivat ensimmäiset, jotka keksivät ratkaisun ilman kollegansa Rosalind Franklinin aliarvioitua apua. Tämä tapahtui vuosi Hersheyn ja Chasen kokeiden jälkeen.

Heidän löytöstään tuli yksi 1900-luvun tärkeimmistä. Tämä löytö muutti tapaamme tarkastella elämän alkuperää ja paljastaa elävien solujen uskomattoman monimutkaisen rakenteen.

Watson ja Crick huomasivat, että DNA on kaksoiskierre(kaksoisruuvi), joka näyttää kaarevilta tikkailta. Jokainen näiden tikkaiden kahdesta "napasta" koostuu molekyyleistä, joita kutsutaan nukleotideiksi.

Tämä rakenne tekee selväksi, kuinka solut kopioivat DNA:taan. Toisin sanoen käy selväksi, kuinka vanhemmat välittävät kopioita geeneistään lapsille.

On tärkeää ymmärtää, että kaksoiskierre voidaan "irrottaa". Tämä antaa pääsyn geneettinen koodi, joka koostuu sekvenssistä geneettisiä emäksiä (A, T, C ja G), jotka yleensä sisältyvät DNA-portaiden "asteikkoon". Jokaista säiettä käytetään sitten mallina, jolla luodaan kopio toisesta.

Tämä mekanismi mahdollistaa geenien periytymisen elämän alusta alkaen. Omat geenisi tulevat lopulta muinaisesta bakteerista – ja jokainen niistä on välitetty käyttämällä samaa mekanismia, jonka Crick ja Watson löysivät.

Ensimmäistä kertaa yksi elämän salaisimmista paljastettiin yleisölle.

DNA:n rakenne: 2 runkoa (antirinnakkaisketjut) ja nukleotidiparit.

DNA-haaste

Kuten kävi ilmi, DNA:lla on vain yksi tehtävä. DNA:si kertoo kehosi soluille kuinka valmistaa proteiineja (proteiineja), molekyylejä, jotka suorittavat monia tärkeitä tehtäviä.

Ilman proteiinia et pystyisi sulattamaan ruokaasi, sydämesi lakkaisi lyömään ja hengityksesi pysähtyisi.

Mutta proteiininmuodostusprosessin uudelleen luominen DNA:lla on itse asiassa osoittautunut pelottavaksi tehtäväksi. Jokainen, joka yritti selittää elämän syntyä, ei yksinkertaisesti voinut ymmärtää, kuinka jokin niin monimutkainen on voinut ilmaantua ja kehittyä itsestään.

Jokainen proteiini on pohjimmiltaan pitkä aminohappoketju, joka on kudottu yhteen tietyssä järjestyksessä. Tämä järjestys määrittää proteiinin kolmiulotteisen muodon ja siten sen tarkoituksen.

Tämä tieto on koodattu DNA-emässekvenssiin. Joten kun solun on valmistettava tietty proteiini, se lukee vastaavan geenin DNA:sta tietyn aminohapposekvenssin rakentamiseksi.

Mikä on RNA?

Prosessissa, jossa solut käyttävät DNA:ta, on yksi varoitus.

• DNA on solun arvokkain resurssi. Siksi solut eivät halua viitata DNA:han jokaisessa toiminnassa.
• Sen sijaan solut kopioivat tietoa DNA:sta toisen aineen pieniin molekyyleihin RNA (ribonukleiinihappo).
• RNA on samanlainen kuin DNA, mutta siinä on vain yksi juoste.

Jos vedämme analogian DNA:n ja kirjastokirjan välillä, RNA näyttää tässä sivulta, jossa on yhteenveto kirjat.

Prosessi, jossa informaatio muunnetaan RNA-juosteen kautta proteiiniksi, saatetaan päätökseen hyvin monimutkaisella molekyylillä, jota kutsutaan ribosomiksi.

Tämä prosessi tapahtuu jokaisessa elävässä solussa, jopa yksinkertaisimmissa bakteereissa. Se on yhtä tärkeää elämälle kuin ruoka ja hengitys.

Siten minkä tahansa selityksen elämän syntymisestä on osoitettava, kuinka monimutkainen kolmikko ilmestyi ja kuinka se alkoi toimia, mikä sisältää DNA, RNA ja ribosomit.

Ero DNA:n ja RNA:n välillä.

Kaikki on paljon monimutkaisempaa

Oparinin ja Haldanen teoriat vaikuttivat nyt naiiveilta ja yksinkertaisilta, kun taas Millerin koe, joka loi useita proteiinin muodostamiseen tarvittavia aminohappoja, näytti amatöörimäiseltä. Pitkällä matkalla elämän luomiseen hänen tutkimuksensa, oli se kuinka hedelmällistä tahansa, oli selvästi vasta ensimmäinen askel.

"DNA saa RNA:n tuottamaan proteiinia, kaikki suljetussa kemikaalipussissa", John Sutherland sanoo. "Katselet sitä ja hämmästyt kuinka vaikeaa se on. Mitä voimme tehdä löytääksemme orgaanisen yhdisteen, joka tekee kaiken tämän yhdellä kertaa?

Ehkä elämä alkoi RNA:sta?

Ensimmäinen, joka vastasi tähän kysymykseen, oli brittiläinen kemisti nimeltä Leslie Orgel. Hän oli yksi ensimmäisistä, joka näki Crickin ja Watsonin luoman DNA-mallin, ja auttoi myöhemmin NASA:ta osana Viking-ohjelmaa, jonka aikana laskeutujia lähetettiin Marsiin.

Orgel aikoi yksinkertaistaa tehtävää. Vuonna 1968 hän ehdotti Crickin tukemana, että ensimmäiset elävät solut eivät sisältäneet proteiineja tai DNA:ta. Päinvastoin, ne koostuivat melkein kokonaan RNA:sta. Tässä tapauksessa primaaristen RNA-molekyylien on täytynyt olla universaaleja. Heidän täytyi esimerkiksi tehdä kopioita itsestään, luultavasti käyttämällä samaa pariliitosmekanismia kuin DNA.

Ajatus siitä, että elämä alkoi RNA:lla, vaikutti uskomattomalla tavalla kaikkeen tulevaan tutkimukseen. Ja siitä tuli tiedeyhteisön kiivaan keskustelun syy, joka ei ole laantunut tähän päivään asti.

Olettaen, että elämä alkoi RNA:sta ja jostain muusta elementistä, Orgel ehdotti, että yksi elämän tärkeimmistä osista - kyky lisääntyä - ilmestyi aikaisemmin kuin muut. Voimme sanoa, että hän ei ajatellut vain sitä, kuinka elämä ensin ilmestyi, vaan puhui myös elämän olemuksesta.

Monet biologit yhtyivät Orgelin ajatukseen, että "lisääntyminen oli ensimmäinen". Darwinin evoluutioteoriassa lisääntymiskyky on eturintamassa: tämä on ainoa tapa, jolla organismi voi "voittaa" tämän rodun - eli jättää taakseen lukuisia lapsia.

Leslie Orgel esitti ajatuksen, että ensimmäiset solut toimivat RNA:n perusteella.

Jakaudu 3 leiriin

Mutta elämälle on ominaista myös muita yhtä tärkeitä piirteitä.

Näistä ilmeisin on aineenvaihdunta: kyky imeä ympäristön energiaa ja käyttää sitä selviytymiseen.

Monille biologeille aineenvaihdunta on elämän määrittelevä ominaisuus, lisääntymiskyky on toisella sijalla.

Joten 1960-luvulta lähtien elämän alkuperän mysteerin kanssa kamppailevat tiedemiehet alkoivat jakautua kahteen leiriin.

"Ensimmäinen väitti, että aineenvaihdunta oli ennen genetiikkaa, toinen oli päinvastaista mieltä", Sutherland selittää.

Oli kolmas ryhmä, joka väitti, että ensin oli oltava säiliö avainmolekyyleille, jotka eivät antaisi niiden hajota.

"Lokeroitumisen oli oltava etusijalla, koska ilman sitä solujen aineenvaihdunta olisi merkityksetöntä", Sutherland selittää.

Toisin sanoen solun on täytynyt olla elämän alkulähde, kuten Oparin ja Haldane olivat korostaneet jo useita vuosikymmeniä aikaisemmin, ja kenties tämä solu on täytynyt peittää yksinkertaisilla rasvoilla ja lipideillä.

Jokainen kolmesta ideasta sai kannattajansa ja säilyi tähän päivään asti. Tiedemiehet unohtivat toisinaan kylmäverisen ammattitaidon ja tukivat sokeasti yhtä kolmesta ideasta.

Tämän seurauksena tätä aihetta käsitteleviin tieteellisiin konferensseihin liittyi usein skandaaleja, ja näitä tapahtumia käsittelevät toimittajat kuulivat usein yhden leirin tutkijoiden kovia arvioita kahden muun leirin kollegoidensa työstä.

Orgelin ansiosta ajatus elämän alkamisesta RNA:lla on tuonut yleisön askeleen lähemmäksi palapeliä.

Ja 1980-luvulla tapahtui hämmästyttävä löytö, joka todella vahvisti Orgelin hypoteesin.

Mikä tuli ensin: kontti, aineenvaihdunta vai genetiikka?

Joten 1960-luvun lopulla tutkijat jaettiin kolmeen leiriin etsiessään vastausta planeetan elämän alkuperän mysteeriin.

1. Ensimmäiset olivat varmoja siitä, että elämä alkoi biologisten solujen primitiivisten versioiden muodostumisesta.
2. Toinen uskoi, että ensimmäinen ja avainvaihe oli aineenvaihduntajärjestelmä.
3. Toiset taas ovat keskittyneet genetiikan ja lisääntymisen (replikaation) tärkeyteen.

Tämä kolmas leiri yritti selvittää, miltä ensimmäinen replikaattori saattoi näyttää, pitäen mielessä ajatuksen, että replikaattorin on oltava valmistettu RNA:sta.

RNA:n monet kasvot

1960-luvulle mennessä tutkijoilla oli runsaasti syytä uskoa, että RNA oli kaiken elämän lähde.

Näihin syihin kuului se, että RNA pystyi tekemään asioita, joita DNA ei pystynyt.

Yksijuosteisena molekyylinä RNA voi taipua antaen itsensä useita muotoja, jota ei ollut saatavilla kaksijuosteiselle jäykkään DNA:lle.

RNA, joka taittui kuten origami, muistutti käyttäytymisellään voimakkaasti proteiineja. Loppujen lopuksi proteiinit ovat pohjimmiltaan samoja pitkiä ketjuja, mutta koostuvat aminohapoista, eivät nukleotideista, mikä mahdollistaa monimutkaisempien rakenteiden luomisen.

Tämä on avain proteiinien hämmästyttävimpiin kykyihin. Jotkut proteiinit voivat nopeuttaa tai "katalysoida" kemiallisia reaktioita. Näitä proteiineja kutsutaan entsyymeiksi.

Esimerkiksi ihmisen suolet sisältävät monia entsyymejä, jotka hajottavat monimutkaisia ​​ruokamolekyylejä yksinkertaisiksi (kuten sokeriksi) - eli sellaisiksi, joita solumme käyttävät edelleen. Olisi yksinkertaisesti mahdotonta elää ilman entsyymejä. Esimerkiksi Korean johtajan velipuolen äskettäinen kuolema Malesian lentokentällä johtui siitä, että entsyymi (entsyymi) lakkasi toimimasta hänen kehossaan, jonka toiminta tukahduttaa hermoreagenssia VX - seurauksena, hengityselimet halvaantuvat ja ihminen kuolee muutamassa minuutissa. Entsyymit ovat erittäin tärkeitä kehomme toiminnalle.

Leslie Orgel ja Francis Crick esittivät toisen hypoteesin. Jos RNA voisi laskostua kuten proteiinit, voisiko se myös muodostaa entsyymejä?

Jos näin kävi, RNA voisi olla alkuperäinen – ja erittäin monipuolinen – elävä molekyyli, joka tallentaa tietoa (kuten DNA tekee) ja katalysoi reaktioita, kuten jotkut proteiinit tekevät.

Ajatus oli mielenkiintoinen, mutta seuraavan 10 vuoden aikana sen tueksi ei koskaan löydetty todisteita.

RNA-entsyymit

Thomas Check syntyi ja kasvoi Iowassa. Jo lapsena hänen intohimonsa olivat kivet ja mineraalit. Ja jo lukiossa hän oli säännöllinen vieras paikallisten yliopiston geologien luona, jotka näyttivät hänelle mineraalirakenteiden malleja. Hänestä tuli lopulta biokemisti, joka keskittyi RNA:n tutkimukseen.

1980-luvun alussa Chek ja kollegat Coloradon yliopistosta Boulderissa opiskelivat yksisoluinen organismi nimeltään Tetrahymena thermophile. Osa tästä soluorganismista sisälsi RNA-juosteita. Check huomasi, että yksi RNA-segmenteistä erottui joskus muista, aivan kuin se olisi erotettu saksilla.

Kun hänen tiiminsä eliminoi kaikki entsyymit ja muut molekyylit, jotka voisivat toimia molekyylisaksina, RNA jatkoi edelleen tämän segmentin eristämistä. Samaan aikaan löydettiin ensimmäinen RNA-entsyymi: pieni RNA-segmentti, joka voi itsenäisesti erota suuresta ketjusta, johon se oli kiinnittynyt.

Koska nämä kaksi RNA-entsyymiä löydettiin suhteellisen nopeasti, tutkijat arvelivat, että niitä voisi itse asiassa olla paljon enemmän. Nyt yhä enemmän todisteita puolsi sitä tosiasiaa, että elämä alkoi RNA:sta.

Thomas Check löysi ensimmäisen RNA-entsyymin.

RNA maailma

Walter Gilbert oli ensimmäinen, joka antoi tälle konseptille nimen.

Yhtäkkiä molekyylibiologiasta kiinnostuneena fyysikkona Gilbert oli yksi ensimmäisistä, jotka puolustivat teoriaa ihmisen genomin sekvensoinnista.

Vuonna 1986 Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissa Gilbert ehdotti, että elämä alkoi niin kutsutusta "RNA-maailmasta".

Gilbertin mukaan evoluution ensimmäinen vaihe koostui "prosessista, jossa RNA-molekyylit toimivat katalyytteinä ja kokoontuivat nukleotidikeittoon".

Kopioimalla ja liittämällä erilaisia ​​RNA-fragmentteja yhteiseen ketjuun RNA-molekyylit loivat hyödyllisempiä ketjuja olemassa olevien pohjalta. Tuloksena tuli hetki, jolloin he oppivat luomaan proteiineja ja proteiinientsyymit, joka osoittautui paljon hyödyllisemmäksi kuin RNA-versiot, korvaten ne suurelta osin ja synnyttivät nykyisen elämän.

RNA World on melko näppärä tapa luoda monimutkaisia ​​eläviä organismeja tyhjästä.

Tässä konseptissa ei tarvitse luottaa kymmenien biologisten molekyylien samanaikaiseen muodostumiseen "alkukeitossa", se riittää yhdelle molekyylille, josta kaikki alkoi.

Todiste

Vuonna 2000 "RNA World" -hypoteesi sai vankat todisteet.

Thomas Steitz vietti 30 vuotta tutkien molekyylien rakenteita elävissä soluissa. 1990-luvulla hän aloitti elämänsä päätutkimuksen: ribosomin rakenteen tutkimuksen.

Jokaisessa elävässä solussa on ribosomi. Tämä suuri molekyyli lukee ohjeita RNA:sta ja yhdistää aminohappoja proteiinien valmistamiseksi. Ihmissolujen ribosomit reunustavat lähes kaikkia kehon osia.

Siihen mennessä tiedettiin jo, että ribosomi sisältää RNA:ta. Mutta vuonna 2000 Steitzin ryhmä esitteli yksityiskohtaisen mallin ribosomin rakenteesta, jossa RNA esiintyi ribosomin katalyyttisenä ytimenä.

Tämä löytö oli vakava, varsinkin kun otetaan huomioon, kuinka muinaisena ja elämän kannalta pohjimmiltaan tärkeänä ribosomia pidettiin. Se tosiasia, että niin tärkeä mekanismi perustui RNA:han, teki "RNA World" -teoriasta paljon uskottavamman tieteellisissä piireissä. RNA World -konseptin kannattajat iloitsivat eniten, ja Steitz sai Nobel-palkinnon vuonna 2009.

Mutta sen jälkeen tiedemiehet alkoivat epäillä.

"RNA-maailman" teorian ongelmat

RNA World -teorialla oli alun perin kaksi ongelmaa.

Ensinnäkin, voisiko RNA todella suorittaa kaikki elintärkeät toiminnot? Ja olisiko se voinut muodostua varhaisen Maan olosuhteissa?

On kulunut 30 vuotta siitä, kun Gilbert loi "RNA World" -teorian, eikä meillä ole vieläkään vakuuttavia todisteita siitä, että RNA todella kykenee kaikkeen, mitä teoriassa kuvataan. Kyllä, se on hämmästyttävän toimiva molekyyli, mutta riittääkö yksi RNA kaikkiin sen toimintoihin?

Yksi epäjohdonmukaisuus pisti silmään. Jos elämä alkoi RNA-molekyylistä, RNA voi luoda kopioita itsestään tai kopioita.

Mutta yhdelläkään tunnetuista RNA:ista ei ole tätä kykyä. RNA- tai DNA-fragmentin tarkan kopion luomiseksi tarvitaan monia entsyymejä ja muita molekyylejä.

Siksi 80-luvun lopulla joukko biologeja aloitti melko epätoivoisen tutkimuksen. He ryhtyivät luomaan itsereplikaatioon kykenevää RNA:ta.

Yrittää luoda itsereplikoituvaa RNA:ta

Jack Szostak Harvard Medical Schoolista oli ensimmäinen näistä tutkijoista. Varhaisesta lapsuudesta lähtien hän oli niin intohimoinen kemiaan, että hän jopa muutti kellaristaan ​​laboratorion. Hän kohteli turvallisuuttaan halveksivasti, mikä johti kerran räjähdykseen, joka naulasi lasisipulin kattoon.

1980-luvun alussa Shostak osoitti, kuinka ihmisen geenit suojaavat itseään ikääntymisprosessilta. Tämä varhainen tutkimus johti hänet myöhemmin Nobel-palkinnolle.

Mutta pian hän ihastui Chekin RNA-entsyymejä koskevaan tutkimukseen. "Mielestäni se on uskomatonta työtä", Shostak sanoo. "Periaatteessa on erittäin todennäköistä, että RNA voisi toimia katalysaattorina kopioiden tekemisessä itsestään."

Vuonna 1988 Chek löysi RNA-entsyymin, joka pystyi muodostamaan pienen 10 nukleotidin pituisen RNA-molekyylin.

Shostak päätti mennä pidemmälle ja luoda uusia RNA-entsyymejä laboratoriossa. Hänen tiiminsä loi joukon satunnaisia ​​sekvenssejä ja testasi jokaista löytääkseen ainakin yhden, jolla oli katalyyttikyky. Sitten sekvenssit muuttuivat ja testi jatkui.

Kymmenen yrityksen jälkeen Shostak onnistui luomaan RNA-entsyymin, joka katalyyttinä kiihdytti reaktiota 7 miljoonaa kertaa nopeammin kuin se tapahtuu luonnollisessa ympäristössä.

Shostakin tiimi osoitti, että RNA-entsyymit voivat olla erittäin tehokkaita. Mutta heidän entsyyminsä ei voinut luoda omia jäljennöksiä. Se oli Shostakin umpikuja.

Entsyymi R18

Vuonna 2001 seuraavan läpimurron teki Shostakin entinen opiskelija David Barthel Massachusetts Institute of Technologysta Cambridgessa.

Bartel loi RNA-entsyymin nimeltä R18, joka voisi lisätä uusia nukleotideja RNA-ketjuun perustuen olemassa oleviin.

Toisin sanoen entsyymi ei vain lisännyt satunnaisia ​​nukleotideja, vaan kopioi tarkasti sekvenssin.

Itsestään lisääntyvät molekyylit olivat vielä kaukana, mutta suunta oli oikea.

R18-entsyymi koostui ketjusta, joka sisälsi 189 nukleotidia ja saattoi lisätä siihen vielä 11 - eli 6% sen pituudesta. Tutkijat toivoivat, että muutaman lisäkokeen jälkeen nämä 6 % voitaisiin muuttaa 100 %:ksi.

Menestynein tällä alalla oli Philip Holliger Cambridgen molekyylibiologian laboratoriosta. Vuonna 2011 hänen tiiminsä muokkasi R18-entsyymiä ja loi tC19Z-entsyymin, joka pystyi kopioimaan jopa 95 nukleotidin sekvenssin. Tämä oli 48 % sen pituudesta – enemmän kuin R18, mutta ei selvästikään tarvittava 100 %.

Gerald Joyce ja Tracey Lincoln Scripps Research Institutesta La Jollasta esittelivät vaihtoehtoisen lähestymistavan ongelmaan. Vuonna 2009 he loivat RNA-entsyymin, joka luo epäsuorasti oman replikansa.

Niiden entsyymi yhdistää kaksi lyhyttä RNA-palaa ja luo toisen entsyymin. Se puolestaan ​​yhdistää kaksi muuta RNA-fragmenttia alkuperäisen entsyymin uudelleenluomiseksi.

Raaka-aineet huomioon ottaen tämä yksinkertainen kierto voi jatkua loputtomiin. Mutta entsyymit toimivat kunnolla vain, jos oikeat Joycen ja Lincolnin luomat RNA-säikeet ovat paikoillaan.

Monille tutkijoille, jotka suhtautuvat skeptisesti "RNA World" -ajatukseen, riippumattoman RNA-replikaation puute on tärkein syy skeptisyyteen. RNA ei yksinkertaisesti täytä tehtäväänsä olla kaiken elämän luoja.

Älä lisää optimismia ja kemistien epäonnistumista RNA:n luomisessa tyhjästä. Ja vaikka RNA on paljon yksinkertaisempi molekyyli kuin DNA, sen luominen on osoittautunut uskomattomaksi haasteeksi.

Ensimmäiset solut todennäköisimmin kerrotaan jakautumalla.

Ongelma on sokeri

Kyse on kussakin nukleotidissa olevasta sokerista ja nukleotidin rungosta. Ne on mahdollista luoda erikseen, mutta ei ole mahdollista yhdistää niitä.

1990-luvun alussa tämä ongelma oli jo ilmeinen. Hän vakuutti monet biologit siitä, että RNA-maailman hypoteesi, vaikka se näyttää kuinka houkuttelevalta, on silti vain hypoteesi.

• Ehkä toinen molekyyli oli alun perin olemassa varhaisessa maassa: RNA:ta yksinkertaisempi ja joka pystyi koomaan "alkukeitosta" ja alkoi myöhemmin lisääntyä.
• Ehkä tämä molekyyli oli ensimmäinen, ja sen jälkeen ilmestyi RNA, DNA ja muut.

Polyamidinukleiinihappo (PNA)

Vuonna 1991 Peter Nielsen Kööpenhaminan yliopistosta Tanskasta näytti löytäneen sopivan ehdokkaan ensisijaisen replikaattorin rooliin.

Itse asiassa se oli huomattavasti paranneltu versio DNA:sta. Nielsen jätti emäksen ennalleen - standardi A, T, C ja G - mutta sokerimolekyylien sijasta hän käytti molekyylejä, joita kutsutaan polyamideiksi.

Hän kutsui tuloksena olevaa molekyyliä polyamidinukleiinihapoksi tai PNA:ksi. Ajan myötä lyhenteen dekoodauksesta tuli kuitenkin jostain syystä "peptidinukleiinihappo".

PNA:ta ei esiinny luonnossa. Mutta sen käyttäytyminen muistuttaa vahvasti DNA:n käyttäytymistä. PNA-juoste voi jopa korvata juosteen DNA-molekyylissä, ja emäkset pariutuvat tavalliseen tapaan. Lisäksi PNA voi kaksinkertaistaa kierteen kuten DNA.

Stanley Miller oli kiinnostunut. Hän uskoi syvästi skeptisesti "RNA-maailman" käsitteen suhteen, että PNA soveltuu paremmin ensimmäisen geneettisen materiaalin rooliin.

Vuonna 2000 hän tuki mielipiteensä todisteilla. Hän oli tuolloin jo 70-vuotias ja kokenut useita aivohalvauksia, joiden jälkeen hän olisi voinut päätyä vanhainkotiin, mutta hän ei aikonut luovuttaa.

Miller toisti aiemmin kuvatun klassisen kokeensa, tällä kertaa käyttämällä metaania, typpeä, ammoniakkia ja vettä, ja päätyi PNA:n polyamidirunkoon.

Tästä seurasi, että varhaisessa maassa saattoi hyvinkin olla olosuhteet PNA:n ilmaantumiselle, toisin kuin RNA:lle.

PNA käyttäytyy kuten DNA.

Treoosinukleiinihappo (TNA)

Samaan aikaan muut kemistit ovat luoneet omia nukleiinihappojaan.

Vuonna 2000 Albert Eschenmoser loi treoosinukleiinihapon (TNA).

Itse asiassa se oli sama DNA, mutta erilainen sokeri pohjassa. TNC:iden ketjut voisivat muodostaa kaksoiskierteen, ja tietoa voitaisiin siirtää RNA:sta TNC:ihin ja päinvastoin.

Lisäksi TNA voisi myös muodostaa monimutkaisia ​​muotoja, mukaan lukien proteiinin muoto. Tämä vihjasi, että TNA voisi toimia entsyyminä, aivan kuten RNA.

Glykolinukleiinihappo (GNA)

Vuonna 2005 Eric Meggers loi glykolinukleiinihapon, joka voi myös muodostaa heliksin.

Jokaisella näistä nukleiinihapoista oli kannattajansa: yleensä itse happojen luojat.

Mutta luonnossa ei ole jälkeäkään sellaisista nukleiinihapoista, joten vaikka oletammekin, että ensimmäinen elämä käytti niitä, sen täytyi jossain vaiheessa hylätä ne RNA:n ja DNA:n hyväksi.

Kuulostaa uskottavalta, mutta sitä ei tueta todisteilla.

Konsepti oli hyvä, mutta...

Siten 2000-luvun ensimmäisen vuosikymmenen puoliväliin mennessä "RNA World" -konseptin kannattajat joutuivat vaikeaan asemaan.

Toisaalta RNA-entsyymejä oli luonnossa ja ne sisälsivät yhden biologisten mekanismien tärkeimmistä fragmenteista - ribosomin. Se ei ole huono.

Mutta toisaalta luonnosta ei ole löydetty itsestään replikoituvaa RNA:ta, eikä kukaan ole pystynyt selittämään tarkasti, kuinka RNA:ta muodostui "alkukeitossa". Jälkimmäinen voitaisiin selittää vaihtoehtoisilla nukleiinihapoilla, mutta niitä ei ole jo (tai ei koskaan) ollut luonnossa. Tämä on huono.

Tuomio koko RNA World -konseptille oli selvä: konsepti on hyvä, mutta ei tyhjentävä.

Sillä välin, 1980-luvun puolivälistä lähtien, toinen teoria on kehittynyt hitaasti. Sen kannattajat väittivät, että elämä ei alkanut RNA:sta, DNA:sta tai muusta geneettisestä aineesta. Heidän mukaansa elämä syntyi energiankäyttömekanismina.

Energia ensin?

Joten vuosien varrella elämän syntyä käsittelevät tiedemiehet ovat jakautuneet kolmeen leiriin.

Ensimmäisen edustajat olivat vakuuttuneita siitä, että elämä alkoi RNA-molekyylistä, mutta he eivät kyenneet selvittämään, kuinka RNA:n tai RNA:n kaltaiset molekyylit onnistuivat spontaanisti ilmestymään varhaiselle maapallolle ja alkamaan lisääntyä. Aluksi tutkijoiden menestystä ihailtiin, mutta lopulta tutkijat pysähtyivät. Kuitenkin, vaikka nämä tutkimukset olivat täydessä vauhdissa, oli jo niitä, jotka olivat varmoja, että elämä sai alkunsa aivan eri tavalla.

RNA World -teoria perustuu yksinkertaiseen ajatukseen: organismin tärkein tehtävä on lisääntymiskyky. Useimmat biologit ovat tästä samaa mieltä. Kaikki elävät olennot bakteereista sinivalaisiin pyrkivät lisääntymään.

Monet tämän kysymyksen tutkijat eivät kuitenkaan ole samaa mieltä siitä, että lisääntymistoiminto on ensin. He sanovat, että organismin on tultava omavaraiseksi ennen kuin lisääntyminen voi alkaa. Hänen täytyy pystyä pitämään itsensä hengissä. Loppujen lopuksi et voi saada lapsia, jos kuolet ensin.

Ylläpidämme elämää ruoalla, kun taas kasvit imevät energiaa auringonvalosta.

Kyllä, mehukkaan kyljyn mielellään syövä kaveri ei selvästikään ole kuin vuosisadan vanha tammi, mutta itse asiassa molemmat imevät energiaa.

Energian imeytyminen on elämän perusta.

Aineenvaihdunta

Elävien olentojen energiasta puhuttaessa käsittelemme aineenvaihduntaa.

1. Ensimmäinen vaihe on energian saaminen esimerkiksi energiarikkaista aineista (esim. sokerista).
2. Toinen on energian käyttö hyödyllisten solujen rakentamiseen kehossa.

Energian käyttöprosessi on erittäin tärkeä, ja monet tutkijat uskovat, että hänestä tuli elämän alku.

Mutta miltä organismit, joilla on vain yksi aineenvaihduntatoiminto, voisivat näyttää?

Ensimmäisen ja vaikutusvaltaisimman ehdotuksen teki Günter Wachtershauser 1980-luvun lopulla. Hän oli ammatiltaan patenttilakija, mutta hänellä oli kunnollinen tietämys kemiasta.

Wachtershauser ehdotti, että ensimmäiset organismit "olivat hämmästyttävän erilaisia ​​kuin kaikki, mitä tiedämme". Ne eivät koostuneet soluista. Heillä ei ollut entsyymejä, DNA:ta tai RNA:ta.

Selvyyden vuoksi Wachtershauser kuvaili tulivuoresta virtaavan kuuman veden virtausta. Vesi oli kyllästynyt vulkaanisilla kaasuilla, kuten ammoniakkilla, ja se sisälsi tulivuoren keskustasta peräisin olevia mineraalipartikkeleita.

Paikoissa, joissa virta virtasi kivien yli, alkoi kemiallisia reaktioita. Veden sisältämät metallit myötävaikuttivat suurten orgaanisten yhdisteiden syntymiseen yksinkertaisemmista.

aineenvaihduntasykli

Käännekohta oli ensimmäisen aineenvaihduntasyklin luominen.

Tämän prosessin aikana yksi kemiallinen aine muuttuu useiksi muiksi ja niin edelleen, kunnes lopulta kaikki tulee ensimmäisen aineen uudelleenluomiseen.

Prosessin aikana koko aineenvaihduntaan osallistuva järjestelmä kerää energiaa, jota voidaan käyttää syklin uudelleen käynnistämiseen tai jonkin uuden prosessin käynnistämiseen.

Kaikki muu, mitä nykyaikaisille organismeille on suotu (DNA, solut, aivot), ilmestyi myöhemmin, lisäksi näiden kemiallisten syklien perusteella.

Aineenvaihduntasyklit eivät ole kovin samanlaisia ​​kuin elämä. Siksi Wachtershauser kutsui keksintöjään "prekursoriorganismeiksi" ja kirjoitti, että niitä "tuskin voidaan kutsua eläviksi".

Mutta Wachtershauserin kuvaamat aineenvaihduntasyklit ovat aina minkä tahansa elävän organismin keskipisteessä.

Solusi ovat itse asiassa mikroskooppisia tehtaita, jotka hajottavat jatkuvasti yhtä ainetta toiseksi.

Vaikka aineenvaihduntasyklit ovat mekaanisia, ne ovat elämän perusta.

1900-luvun kaksi viimeistä vuosikymmentä Wachtershauser omistautui teorialleen ja kehitteli sitä yksityiskohtaisesti. Hän kuvaili, mitkä mineraalit sopisivat parhaiten ja mitkä kemialliset kierrot voisivat tapahtua. Hänen väitteensä alkoivat saada kannattajia.

Kokeellinen vahvistus

Vuonna 1977 Jack Corlissin tiimi Oregonin yliopistosta sukelsi itäisen Tyynenmeren vesillä 2,5 kilometrin syvyyteen. Tiedemiehet tutkivat Galapagosin kuumaa lähdettä paikassa, jossa kiviharjanteet nousivat pohjasta. Alueiden tiedettiin alun perin olleen vulkaanisesti aktiivisia.

Corliss havaitsi, että harjanteet olivat käytännössä täynnä kuumia lähteitä. Kuuma ja kemikaalien täynnä oleva vesi nousi merenpohjan alta ja virtasi ulos kivissä olevien reikien kautta.

Hämmästyttävää kyllä, nämä "hydrotermiset aukot" olivat tiheästi asuttuja outoja olentoja. Nämä olivat valtavia useanlaisia ​​nilviäisiä, simpukoita ja annelideja.

Vesi oli myös täynnä bakteereja. Kaikki nämä organismit elivät hydrotermisten aukkojen energialla.

Hydrotermisten aukkojen löytäminen antoi Corlissille erinomaisen maineen. Se sai hänet myös ajattelemaan.

Valtameren hydrotermiset aukot tarjoavat nykypäivän organismeille elämää. Ehkä niistä tuli sen ensisijainen lähde?

hydrotermiset tuuletusaukot

Vuonna 1981 Jack Corliss ehdotti, että tällaisia ​​tuuletusaukkoja oli maan päällä 4 miljardia vuotta sitten ja niiden ympäriltä syntyi elämä. Hän omisti koko uransa tämän idean kehittämiseen.

Corliss ehdotti, että hydrotermiset tuuletusaukot voisivat luoda kemikaalien seoksen. Jokainen tuuletusaukko, hän väitti, oli eräänlainen "alkukeiton" sumutin.

• Kun kuuma vesi virtasi kivien läpi, lämpö ja paine pakottivat yksinkertaisimmat orgaaniset yhdisteet monimutkaisemmiksi, kuten aminohapoiksi, nukleotideiksi ja sokeriksi.
• Lähempänä valtameren uloskäyntiä, jossa vesi ei ollut enää niin kuumaa, ne alkoivat muodostaa ketjuja, jotka muodostivat hiilihydraatteja, proteiineja ja nukleotideja, kuten DNA:ta.
• Sitten jo itse valtameressä, jossa vesi jäähtyi merkittävästi, nämä molekyylit kokoontuivat yksinkertaisiksi soluiksi.

Teoria kuulosti järkevältä ja herätti huomiota.

Mutta Stanley Miller, jonka kokeilusta keskusteltiin aiemmin, ei jakanut innostusta. Vuonna 1988 hän kirjoitti, että tuuletusaukot olivat liian kuumia, jotta niihin voisi muodostua elämää.

Corlissin teorian mukaan äärimmäiset lämpötilat voivat laukaista aineiden, kuten aminohappojen, muodostumisen, mutta Millerin kokeet osoittivat, että ne voivat myös tuhota ne.

Keskeiset yhdisteet, kuten sokeri, voivat kestää enintään muutaman sekunnin.

Lisäksi nämä yksinkertaiset molekyylit tuskin kykenisivät muodostamaan ketjuja, koska ympäröivä vesi rikkoisi ne melkein välittömästi.

Lämmintä, vielä lämpimämpää...

Tässä vaiheessa geologi Mike Russell osallistui keskusteluun. Hän uskoi, että tuuletusteoria sopi täydellisesti Wachtershauserin oletuksiin esiaste-organismeista. Nämä ajatukset saivat hänet luomaan yhden suosituimmista teorioista elämän alkuperästä.

Russellin nuoruus kului aspiriinin luomiseen ja arvokkaiden mineraalien tutkimiseen. Ja mahdollisen tulivuorenpurkauksen aikana 60-luvulla hän koordinoi onnistuneesti vastaussuunnitelmaa ilman kokemusta. Mutta hän oli kiinnostunut tutkimaan, kuinka Maan pinta muuttui eri aikakausina. Mahdollisuus katsoa historiaa geologin näkökulmasta ja muodosti hänen teoriansa elämän alkuperästä.

1980-luvulla hän löysi fossiileja, jotka osoittivat, että muinaisina aikoina oli hydrotermisiä aukkoja, joissa lämpötila ei ylittänyt 150 celsiusastetta. Hän väitti, että nämä kohtalaiset lämpötilat voisivat antaa molekyylien kestää paljon pidempään kuin Miller ajatteli.

Lisäksi näiden vähemmän kuumien tuuletusaukkojen fossiileissa on jotain outoa. Kivennäisrikkikiisu, joka koostuu raudasta ja rikistä, 1 millimetrin pituisten putkien muodossa.

Russell havaitsi labrassaan, että rikkikiisu voi muodostaa myös pallomaisia ​​pisaroita. Hän ehdotti, että ensimmäiset monimutkaiset orgaaniset molekyylit muodostuivat juuri rikkikiisurakenteiden sisällä.

Samoihin aikoihin Wachtershauser alkoi julkaista teorioitaan, jotka perustuivat siihen, että runsaasti kemikaaleja sisältävä vesivirta oli vuorovaikutuksessa jonkin mineraalin kanssa. Hän jopa ehdotti, että tämä mineraali voisi olla rikkikiisua.

2+2=?

Russellin täytyi lisätä vain 2 ja 2.

Hän ehdotti, että Wachtershauserin esiaste-organismit muodostuivat syvänmeren lämpimiin hydrotermisiin aukkoihin, joissa pyriittirakenteita olisi voinut muodostua. Jos Russell ei erehtynyt, niin elämä syntyi meren syvyyksistä ja aineenvaihdunta ilmestyi ensin.

Kaikki tämä esitettiin Russellin paperissa, joka julkaistiin vuonna 1993, 40 vuotta Millerin klassisen kokeilun jälkeen.

Resonanssi lehdistössä nousi paljon vähemmän, mutta tämä ei vähennä löydön merkitystä. Russell yhdisti kaksi eri ideaa (Wachtershauser-aineenvaihduntasyklit ja Corlissin hydrotermiset tuuletusaukot) yhdeksi melko vakuuttavaksi konseptiksi.

Konseptista tuli vieläkin vaikuttavampi, kun Russell jakoi ajatuksensa siitä, kuinka ensimmäiset organismit absorboivat energiaa. Toisin sanoen hän selitti, kuinka heidän aineenvaihduntansa saattoi toimia. Hänen ideansa perustui yhden modernin tieteen unohdetun neron työhön.

Mitchellin "naurettavat" kokeet

60-luvulla biokemisti Peter Mitchell joutui jättämään Edinburghin yliopiston sairauden vuoksi.

Hän muutti Cornwallissa sijaitsevan kartanon henkilökohtaiseksi laboratorioksi. Tiedeyhteisöstä erotettuna hän rahoitti työnsä myymällä kotimaisten lehmiensä maitoa. Monet biokemistit, mukaan lukien Leslie Orgel, jonka RNA-tutkimuksesta keskusteltiin aiemmin, pitivät Mitchellin työtä äärimmäisen naurettavana.

Lähes kaksi vuosikymmentä myöhemmin Mitchell voitti Nobelin kemianpalkinnolla vuonna 1978. Hänestä ei koskaan tullut kuuluisaa, mutta hänen ideansa voidaan jäljittää mistä tahansa biologian oppikirjasta.

Mitchell omisti elämänsä sen tutkimiseen, kuinka organismit käyttävät ruoasta saamaansa energiaa. Toisin sanoen hän oli kiinnostunut siitä, kuinka pysymme hengissä sekunnista toiseen.

Brittiläinen biokemisti Peter Mitchell sai Nobelin kemian palkinnon työstään ATP-synteesin mekanismin parissa.

Kuinka keho varastoi energiaa

Mitchell tiesi, että kaikki solut varastoivat energiaa tiettyyn molekyyliin, adenosiinitrifosfaattiin (ATP). Tärkeää on, että kolmen fosfaatin ketju on kiinnittynyt adenosiiniin. Kolmannen fosfaatin kiinnittäminen vie paljon energiaa, joka myöhemmin varastoituu ATP:hen.

Kun solu tarvitsee energiaa (esimerkiksi lihasten supistumisen aikana), se katkaisee kolmannen fosfaatin ATP:stä. Tämä muuttaa ATP:n adenosididifosfaatiksi (ADP) ja vapauttaa varastoitunutta energiaa.

Mitchell halusi ymmärtää, kuinka solut onnistuivat luomaan ATP:tä. Kuinka he keskittivät tarpeeksi energiaa ADP:hen kolmannen fosfaatin kiinnittymiseen?

Mitchell tiesi, että ATP:tä valmistava entsyymi sijaitsee kalvolla. Hän päätteli, että solu pumppaa varautuneita hiukkasia, joita kutsutaan protoneiksi kalvon poikki, ja siksi monia protoneja voidaan nähdä toisella puolella, kun taas toisella puolella niitä ei juuri ole.

Protonit yrittävät sitten päästä takaisin kalvoon säilyttääkseen tasapainon molemmilla puolilla, mutta ne pääsevät vain entsyymiin. Kiipeilevien protonien virtaus antaa entsyymille energiaa, jota se tarvitsee ATP:n luomiseen.

Mitchell keksi tämän idean ensimmäisen kerran vuonna 1961. Seuraavat 15 vuotta hän puolusti teoriaansa hyökkäyksiltä huolimatta ylivoimaisista todisteista.

Nykyään tiedetään, että Mitchellin kuvaama prosessi on ominaista jokaiselle planeetan elävälle olennolle. Se tapahtuu soluissasi juuri nyt. Kuten DNA, se on olennainen osa elämää sellaisena kuin me sen tunnemme.

Elämä tarvitsi protonien luonnollisen erottamisen

Rakentaessaan elämänteoriaansa Russell kiinnitti huomion Mitchellin osoittamaan protonien jakautumiseen: monta protonia kalvon toisella puolella ja vain muutama toisella.

Kaikki solut tarvitsevat tämän protonien erottamisen varastoidakseen energiaa.

Nykyaikaiset solut luovat tämän jakautumisen pumppaamalla protoneja ulos kalvosta, mutta mukana on monimutkainen molekyylimekaniikka, joka ei voi tapahtua yhdessä yössä.

Joten Russell teki toisen loogisen johtopäätöksen: elämä muodostui siellä, missä protonit erottuvat luonnollisesti.

Jossain lähellä hydrotermisiä tuuletusaukkoja. Mutta tuuletusaukon on oltava tiettyä tyyppiä.

Varhaisessa maapallossa oli happamia meriä, ja hapan vesi on vain kyllästetty protoneilla. Protonien erottamiseksi hydrotermisissä aukoissa olevan veden on oltava protonipitoista: toisin sanoen sen on oltava emäksistä.

Corlissin hydrotermiset tuuletusaukot eivät sopineet tähän tilaan. Ne eivät olleet vain liian kuumia, vaan myös liian kyllästyneitä hapoista.

Mutta vuonna 2000 Deborah Kelly Washingtonin yliopistosta löysi ensimmäiset alkaliset hydrotermiset tuuletusaukot.

Tohtori Deborah Kelly.

Alkaliset ja viileät hydrotermiset tuuletusaukot

Kelly onnistui suurella vaivalla tulemaan tiedemieheksi. Hänen isänsä kuoli, kun hän oli lukiossa, ja hänen täytyi tehdä töitä luentojen jälkeen maksaakseen yliopistokoulutuksensa.

Mutta hän onnistui ja innostui myöhemmin ajatuksesta tutkia vedenalaisia ​​tulivuoria ja kuumia hydrotermisiä aukkoja. Intohimo tulivuorten ja vedenalaisten kuumailma-aukkojen tutkimiseen johti hänet sydämeen Atlantin valtameri. Täällä syvyyksissä oli majesteettinen vuorijono, joka nousi meren pohjasta.

Tällä harjulla Kelly löysi hydrotermisten aukkojen verkoston, jota hän kutsui "kadonneeksi kaupungiksi". Ne eivät olleet sellaisia, jotka Corliss oli löytänyt.

Niistä virtasi vettä 40-75 celsiusasteen lämpötilassa ja pienellä määrällä alkalia. Tällaisesta vedestä peräisin olevat karbonaattimineraalit muodostivat jyrkkiä valkoisia pylväitä, jotka olivat samanlaisia ​​kuin savupilarit ja nousivat pohjasta urkupillien tavoin. Huolimatta pelottavasta ja "aavemaisesta" ulkonäöstään nämä pilarit olivat itse asiassa koti lämpimän veden mikrobipesäkkeille.

Nämä alkaliset tuuletusaukot sopivat täydellisesti Russellin teoriaan. Hän oli varma, että elämä alkoi samanlaisista tuuletusaukoista kuin Lost Cityssä.

Mutta oli yksi ongelma. Geologina Russell ei tiennyt siitä paljon biologiset solut jotta teoriasi olisi mahdollisimman vakuuttava.

Kattavin teoria elämän alkuperästä maan päällä

Voittaakseen rajallisen tietämyksensä ongelmat Russell teki yhteistyötä amerikkalaisen biologin William Martinin kanssa. Kiistanalainen Martin suurin osa vietti uransa Saksassa.

Vuonna 2003 he esittelivät parannetun version Russellin varhaisesta konseptista. Ja ehkä tätä teoriaa elämän alkuperästä maan päällä voidaan kutsua kattavimpana kaikista olemassa olevista.

Kellyn ansiosta he tiesivät, että alkali-aukkojen kivet olivat huokoisia: niissä oli pieniä, vedellä täytettyjä reikiä. Tiedemiehet ovat ehdottaneet, että näillä rei'illä oli "solujen" rooli. Jokainen niistä sisälsi tärkeitä aineita, kuten mineraaleja, kuten rikkikiisua. Heitä sisään tuuletusaukkojen tarjoama luonnollinen protonien fissio, ja sinulla on täydellinen paikka aloittaa aineenvaihduntasi.

Heti kun elämä alkoi käyttää tuuletusaukoista tulevan veden kemiallista energiaa, Russell ja Martin ehdottivat, se alkoi luoda molekyylejä, kuten RNA:ta. Lopulta hän loi oman kalvon, josta tuli todellinen solu, ja jätti huokoisen kiven suuntautuen avoimille vesille.

Nykyään se on yksi johtavista elämän syntyä koskevista hypoteeseista.

Viimeaikaiset löydöt

Tämä teoria sai vahvan tuen heinäkuussa 2016, kun Martin julkaisi tutkimuksia, joissa rekonstruoitiin joitain "viimeisen yleisen yhteisen esi-isän" (LCU) piirteitä. Tämä on miljardeja vuosia sitten olemassa olleen organismin ehdollinen nimi, joka synnytti kaiken nykyajan elämän monimuotoisuuden.

Emme ehkä enää pysty löytämään tämän organismin fossiileja, mutta kaiken saatavilla olevan tiedon perusteella voimme arvata, miltä se näytti ja mitä ominaisuuksia sillä oli tutkimalla nykyaikaisia ​​mikro-organismeja.

Juuri näin Martin teki. Hän tutki 1930 modernin mikro-organismin DNA:ta ja tunnisti 355 geeniä, jotka olivat läsnä lähes jokaisessa niistä.

Voidaan olettaa, että nämä 355 geeniä siirtyivät sukupolvelta toiselle, koska kaikilla näillä 1930 mikrobilla oli yhteinen esi-isä - oletettavasti siltä ajalta, kun PUOP oli vielä olemassa.

Näiden geenien joukossa olivat ne, jotka vastasivat protonien jakautumisesta, mutta eivät olleet vastuussa tämän jaon luomisesta - aivan kuten Russellin ja Martinin teoriassa.

Lisäksi PUOP näytti pystyvän sopeutumaan metaanin kaltaisiin aineisiin, mikä merkitsi vulkaanisesti aktiivisen aineen läsnäoloa. ympäristöön noin. Eli hydroterminen tuuletusaukko.

Ei niin yksinkertaista

RNA World -idean kannattajat löysivät kuitenkin kaksi ongelmaa Russell-Martinin konseptissa. Toinen voitaisiin vielä mahdollisesti korjata, mutta toinen voisi tarkoittaa koko teorian romahtamista.

Ensimmäinen ongelma on kokeellisten todisteiden puute siitä, että Russellin ja Martinin kuvaamat prosessit todella tapahtuivat.

Kyllä, tiedemiehet ovat rakentaneet teorian askel askeleelta, mutta yhtäkään vaihetta ei ole vielä toistettu laboratoriossa.

"Ensisijaisen ulkonäön ajatuksen kannattajat replikointi antaa säännöllisesti testituloksia”, sanoo elämän alkuperän asiantuntija Armen Mulkidzhanian. ”Ensisijaisen ulkonäön idean kannattajat aineenvaihduntaa he eivät tee sitä."

Mutta se saattaa pian muuttua Martinin kollegan Nick Lanen ansiosta University College Londonista. Lane suunnitteli "elämän alkuperäreaktorin", joka simuloi olosuhteita alkalisen tuuletusaukon sisällä. Hän toivoo voivansa luoda uudelleen aineenvaihduntasyklit ja ehkä jopa RNA:n. Mutta on liian aikaista puhua siitä.

Toinen ongelma on, että tuuletusaukot sijaitsevat syvällä veden alla. Kuten Miller huomautti vuonna 1988, pitkäketjuisia molekyylejä, kuten RNA:ta ja proteiineja, ei voi muodostua veteen ilman entsyymejä, jotka estävät niitä hajoamasta.

Monille tutkijoille tämä väite on tullut ratkaisevaksi.

"Kemian taustalla et voi uskoa syvänmeren tuuletusaukkojen teoriaan, koska tiedät kemian ja ymmärrät, että kaikki nämä molekyylit eivät ole yhteensopivia veden kanssa", Mulkidzhanian sanoo.

Siitä huolimatta Russell ja hänen kannattajansa eivät kiirehdi luopumaan ideoistaan.

Mutta viimeisen vuosikymmenen aikana kolmas lähestymistapa on noussut esiin, ja siihen on liittynyt sarja äärimmäisen mielenkiintoisia kokeita.

Toisin kuin "RNA World" -teoriat ja hydrotermiset tuulettimet, tämä lähestymistapa lupasi onnistuessaan uskomattoman - elävän solun luomisen tyhjästä.

Kuinka luoda solu?

2000-luvun alussa oli olemassa kaksi johtavaa käsitettä elämän alkuperästä.

1. Kannattajat "RNA maailma" väitti, että elämä alkoi itsestään replikoituvasta molekyylistä.
2. Saman teorian kannattajat " primaarinen aineenvaihdunta" loi yksityiskohtaisen käsityksen siitä, kuinka elämä olisi voinut syntyä syvänmeren hydrotermisistä aukoista.

Kolmas teoria on kuitenkin noussut esiin.

Jokainen Elävä olento maapallolla koostuu soluista. Jokainen solu on pohjimmiltaan pehmeä pallo, jossa on jäykkä seinä, tai "kalvo".

Solun tehtävänä on pitää sisällään kaikki elintärkeät elementit. Jos ulkoseinä repeytyy, sisäosat valuvat ulos ja solu kuolee - kuin suolisto.

Solun ulkoseinä on niin tärkeä, että jotkut tutkijat uskovat, että sen olisi pitänyt ilmestyä ensin. He ovat varmoja, että "primaarisen genetiikan" teoria ja "primaarisen aineenvaihdunnan" teoria ovat pohjimmiltaan vääriä.

Heidän vaihtoehtonsa, "primary compartmentalization", perustuu ensisijaisesti Pier Luigi Luisin työhön Rooman Roma Tre -yliopistosta.

Protosoluteoria

Luisin perustelut ovat yksinkertaisia ​​ja vakuuttavia. Kuinka voit kuvitella aineenvaihduntaprosessin tai itsereplikoituvan RNA:n, jossa tarvitaan paljon aineita yhteen paikkaan, jos ei vielä ole astiaa, jossa molekyylit ovat turvallisia?

Johtopäätös tästä on seuraava: elämän alkuperästä on vain yksi versio.

Jotenkin varhaisen Maan kuumuuden ja myrskyjen keskellä jotkin raaka-aineet muodostivat primitiivisiä soluja tai "protosoluja".

Tämän teorian todistamiseksi on tarpeen suorittaa kokeita laboratoriossa - yrittää luoda yksinkertainen elävä solu.

Louisin ajatusten juuret juontavat neuvostotieteilijän Aleksanteri Oparinin töihin, joista keskusteltiin aiemmin. Oparin korosti, että jotkut aineet muodostavat kuplia nimeltä koaservoi, jotka voivat pitää muita aineita keskellään.

Louisi ehdotti, että nämä koaservaatit olivat ensimmäiset protosolut.

Koacervaatit saattoivat olla ensimmäisiä protosoluja.

lipidien maailma

Kaikki rasvainen tai öljyinen aine muodostaa kuplia tai kalvon veteen. Tätä aineryhmää kutsutaan lipideiksi, ja teoriaa, että ne synnyttivät elämän, kutsutaan "lipidimaailmaksi".

Mutta kuplan muodostuminen ei yksin riitä. Niiden on oltava vakaita, kyettävä jakautumaan luodakseen "tytärkuplia" ja heillä on oltava ainakin jonkin verran hallintaa aineiden virtaukseen sisään ja niistä ulos - kaikki tämä ilman proteiineja, jotka vastaavat näistä toiminnoista nykyaikaisissa soluissa.

Joten oli tarpeen luoda protosoluja oikeista materiaaleista. Juuri tätä Louisi teki useita vuosikymmeniä, mutta ei esittänyt mitään vakuuttavaa.

Protosolu RNA:lla

Sitten vuonna 1994 Louisi teki rohkean ehdotuksen. Hänen mielestään ensimmäisten protosolujen on täytynyt sisältää RNA:ta. Lisäksi tämän RNA:n oli kyettävä lisääntymään protosolun sisällä.

Tämä oletus tarkoitti puhtaan "ensisijaisen lokeroinnin" kieltämistä, mutta Luisilla oli hyvä syy tehdä niin.

Solulla, jolla oli ulkoseinä, mutta sisällä ei geenejä, puuttui monia toimintoja. Hänen piti pystyä jakautumaan tytärsoluihin, mutta hän ei voinut siirtää itseään koskevia tietoja jälkeläisilleen. Solu voisi alkaa kehittyä ja muuttua monimutkaisemmaksi vain, jos geenejä olisi ainakin muutama.

Teoria sai pian vankan kannattajan Jack Szostakilta, jonka työstä RNA World -hypoteesin parissa keskusteltiin aiemmin. Monien vuosien ajan nämä tutkijat olivat tiedeyhteisön eri puolilla - Luisi kannatti ajatusta "primaarisesta lokeroitumisesta" ja Shostak - "primaarista genetiikkaa".

"Elämän syntyä käsittelevissä konferensseissa käytiin aina pitkiä keskusteluja siitä, mikä oli tärkeämpää ja mikä oli ensin", Shostak muistelee. "Lopulta ymmärsimme, että solut tarvitsevat molempia. Tulimme siihen tulokseen, että ilman lokerointia ja geneettistä järjestelmää ensimmäinen elämä ei olisi voinut muodostua.

Vuonna 2001 Shostak ja Louisi yhdistivät voimansa ja jatkoivat tutkimustaan. Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissa he väittivät, että elävän solun luomiseksi tyhjästä on välttämätöntä sijoittaa itsestään replikoituva RNA yksinkertaiseen rasvapisaraan.

Idea oli rohkea, ja pian Shostak omistautui kokonaan sen toteuttamiseen. Päätellen oikein, että "teoriaa on mahdotonta maalata ilman käytännön todisteita", hän päätti aloittaa kokeita protosoluilla.

Vesikkelit

Kaksi vuotta myöhemmin Shostak ja kaksi kollegaansa ilmoittivat suuresta tieteellisestä läpimurtosta.

Kokeet suoritettiin vesikkeleillä: pallomaisilla pisaroilla, joiden ulkopuolella oli kaksi kerrosta rasvahappoja ja sisällä nesteydin.

Yrittääkseen nopeuttaa rakkuloiden muodostumista tutkijat lisäsivät montmorilloniitti-nimisen savimineraalin hiukkasia. Tämä nopeutti rakkuloiden muodostumista 100 kertaa. Saven pinta toimi katalyyttinä ja suoritti olennaisesti entsyymin tehtävän.

Lisäksi vesikkelit voisivat imeä sekä montmorilloniittihiukkasia että RNA-ketjuja saven pinnalta.

Pelkän saven lisäyksen ansiosta protosolut päätyivät sisältämään sekä geenit että katalyytin.

Päätös lisätä montmorilloniittia ei ollut turha. Vuosikymmenien tutkimus on osoittanut, että montmorilloniitti ja muut savimineraalit olivat erittäin tärkeitä elämän syntymiselle.

Montmorilloniitti on yleinen savi. Nyt sitä käytetään laajalti jokapäiväisessä elämässä, esimerkiksi kissanhiekan täyteaineena. Se muodostuu vulkaanisen tuhkan halkeamisesta sääolosuhteiden vaikutuksesta. Koska varhaisessa maassa oli monia tulivuoria, on loogista olettaa, että montmorilloniittia oli runsaasti.

Jo vuonna 1986 kemisti James Ferris osoitti, että montmorilloniitti on katalyytti, joka edistää muodostumista. orgaanisia molekyylejä. Myöhemmin hän havaitsi myös, että tämä mineraali nopeuttaa pienten RNA:iden muodostumista.

Tämä sai Ferrisin uskomaan, että pelottava savi oli kerran elämän syntymäpaikka. Shostak otti tämän idean ja käytti montmorilloniittia protosolujen luomiseen.

Vesikkelien muodostuminen saven kanssa tapahtui satoja kertoja nopeammin.

Protosolujen kehittäminen ja jakautuminen

Vuotta myöhemmin Szostakin tiimi havaitsi, että heidän protosolunsa kasvavat itsestään.

Kun uusia RNA-molekyylejä lisättiin protosoluun, ulkoseinä painui kohoavan paineen alaisena. Näytti siltä, ​​että protosolu oli täyttänyt vatsansa ja oli räjähtämässä.

Paineen kompensoimiseksi protosolut valitsivat eniten rasvahappoja ja rakensivat ne seinään, jotta ne pystyivät turvallisesti jatkamaan paisumista suuriin mittoihin.

Mutta tärkeintä on, että rasvahapot otettiin muista protosoluista, joissa oli vähemmän RNA:ta, mikä sai ne kutistumaan. Tämä tarkoitti, että protosolut kilpailivat, ja ne, jotka sisälsivät enemmän RNA:ta, voittivat.

Tämä johti vaikuttaviin johtopäätöksiin. Jos protosolut voisivat kasvaa, voisivatko ne jakautua? Pystyykö Shostak pakottamaan protosolut lisääntymään itsestään?

Ensimmäiset Shostakin kokeet osoittivat yhden protosolujen jakamistavan. Kun protosolut työnnettiin pienten reikien läpi, ne supistuivat tubulusten muotoisiksi, jotka sitten jakautuivat "tytärprotosoluiksi".

Tämä oli siistiä, koska prosessi ei sisältänyt mitään solumekanismit, vain tavanomainen mekaaninen paine.

Mutta oli myös haittoja, koska kokeen aikana protosolut menettivät osan sisällöstään. Kävi myös ilmi, että ensimmäiset solut pystyivät jakautumaan vain ulkoisten voimien paineessa, jotka työntäisivät ne kapeiden reikien läpi.

On monia tapoja pakottaa vesikkelit jakautumaan, kuten lisäämällä voimakas vesivirta. Mutta oli välttämätöntä löytää tapa, jolla protosolut jakautuisivat menettämättä sisältöään.

Polttimon periaate

Vuonna 2009 Shostak ja hänen oppilaansa Tin Zhu löysivät ratkaisun. He loivat hieman monimutkaisempia protosoluja, joissa oli useita seinämiä, vähän kuin sipulin kerroksia. Näennäisestä monimutkaisuudesta huolimatta tällaisten protosolujen luominen oli melko helppoa.

Kun Zhu ruokki niitä rasvahapoilla, protosolut kasvoivat ja muuttivat muotoaan, pidentyen ja saamalla rihmamaisen muodon. Kun protosolusta tuli tarpeeksi suuri, sen hajottaminen pieniksi tytärprotosoluiksi vaati vain pienen määrän voimaa.

Jokainen tytärprotosolu sisälsi RNA:ta emoprotokollista, eikä käytännöllisesti katsoen mikään RNA:sta hävinnyt. Lisäksi protosolut voisivat jatkaa tätä sykliä edelleen - tytärprotosolut kasvoivat ja jakautuivat itsestään.

Jatkokokeiden aikana Zhu ja Shostak löysivät tavan pakottaa protosolut jakautumaan. Näyttää siltä, ​​että yksi osa ongelmasta on ratkaistu.

Tarve itsereplikoituvalle RNA:lle

Protosolut eivät kuitenkaan vieläkään toimineet kunnolla. Louisi näki protosolut itsereplikoituvien RNA:iden kantajina, mutta toistaiseksi RNA:t olivat vain sisällä eivätkä vaikuttaneet mihinkään.

Osoittaakseen, että protosolut olivat todellakin ensimmäinen elämä maan päällä, Shostakin täytyi saada RNA tekemään kopioita itsestään.

Tehtävä ei ollut helppo, koska tiedemiesten vuosikymmenien kokeet, joista kirjoitimme aiemmin, eivät johtaneet itsestään replikoituvan RNA:n luomiseen.

Shostak itse kohtasi saman ongelman varhaisessa työssään RNA World -teorian parissa. Sen jälkeen kukaan ei näytä ratkaisneen sitä.

Orgel vietti 70- ja 80-luvuilla RNA-säikeiden kopioimisen periaatetta tutkiessaan.

Sen olemus on yksinkertainen. Sinun on otettava yksi RNA-juoste ja asetettava se säiliöön, jossa on nukleotidejä. Käytä sitten näitä nukleotideja toisen RNA-juosteen luomiseen, joka täydentää ensimmäistä.

Esimerkiksi "CGC"-kuvion RNA-juoste muodostaa "GCG"-kuvion lisäjuosteen. Seuraava kopio luo uudelleen alkuperäisen "CGC"-piirin.

Orgel huomasi, että tietyissä olosuhteissa RNA-säikeitä kopioidaan tällä tavalla ilman entsyymien apua. On mahdollista, että ensimmäinen elämä kopioi geeninsä tällä tavalla.

Vuoteen 1987 mennessä Orgel pystyi luomaan lisää 14 nukleotidisäikettä RNA-säikeisiin, jotka olivat myös 14 nukleotidiä pitkiä.

Puuttuva elementti

Adamala ja Szostak havaitsivat, että reaktioon tarvittiin magnesiumia. Tämä oli ongelmallista, koska magnesium tuhosi protosolut. Mutta sieltä oli ulospääsy: käytä sitraattia, joka on melkein identtinen sitruunoissa ja appelsiineissa olevan sitruunahapon kanssa ja jota on kaikissa elävässä solussa.

Vuonna 2013 julkaistussa artikkelissa Adamala ja Szostak kuvasivat tutkimusta, jossa protosoluihin lisättiin sitraattia, joka oli päällekkäinen magnesiumin kanssa ja suojasi protosoluja häiritsemättä ketjukopiointia.

Toisin sanoen he saavuttivat sen, mistä Louisi puhui vuonna 1994. "Lapasimme RNA:n itsereplikaation rasvahapporakkuloiden sisällä", Szostak sanoo.

Vain kymmenen vuoden tutkimuksen aikana Shostakin tiimi on saavuttanut uskomattomia tuloksia.

• Tutkijat ovat luoneet protosoluja, jotka säilyttävät geeninsä ja imevät samalla hyödyllisiä molekyylejä ympäristöstä.
• Protosolut voivat kasvaa ja jakautua ja jopa kilpailla keskenään.
• Ne sisältävät RNA:ita, jotka replikoivat itsensä.
• Kaikin puolin laboratoriossa luodut protosolut muistuttavat huomattavasti elämää.

He olivat myös kestäviä. Vuonna 2008 Szostakin ryhmä havaitsi, että protosolut voivat kestää jopa 100 celsiusasteen lämpötiloja, joissa useimmat nykyaikaiset solut kuolevat. Tämä vain vahvisti uskoa, että protosolut ovat samanlaisia ​​kuin ensimmäinen elämä, jonka piti jotenkin selviytyä jatkuvien meteorisuihkujen olosuhteissa.

"Shostakin menestykset ovat vaikuttavia", Armen Mulkidzhanyan sanoo.

Ensi silmäyksellä Shostakin lähestymistapa on kuitenkin hyvin erilainen kuin muut elämän syntyä koskevat tutkimukset, jotka ovat jatkuneet viimeiset 40 vuotta. Sen sijaan, että olisi keskittynyt "ensisijaiseen itsensä lisääntymiseen" tai "ensisijaiseen lokerointiin", hän löysi tavan yhdistää nämä teoriat.

Tämä oli syy uuden yhtenäisen lähestymistavan luomiseen elämän alkuperäkysymyksen tutkimukseen maan päällä.

Tämä lähestymistapa tarkoittaa, että ensimmäisellä elämällä ei ollut ominaisuutta, joka ilmestyi ennen muita. Ajatuksella "ensisijainen ominaisuusjoukko" on jo paljon käytännön näyttöä ja se voi hypoteettisesti ratkaista kaikki olemassa olevien teorioiden ongelmat.

suuri yhdistyminen

Etsiessään vastausta kysymykseen elämän alkuperästä 1900-luvun tiedemiehet jaettiin 3 leiriin. Jokainen piti kiinni omissa hypoteeseissaan ja puhui ylistävästi kahden muun työstä. Tämä lähestymistapa oli varmasti tehokas, mutta jokainen leiri kohtasi lopulta ratkaisemattomia ongelmia. Siksi nykypäivänä useat tutkijat ovat päättäneet kokeilla yhtenäistä lähestymistapaa tähän ongelmaan.

Ajatus yhdistymisestä juontaa juurensa äskettäin tehdystä löydöstä, joka todistaa perinteisen teorian "RNA-maailman ensisijaisesta itsensä lisääntymisestä", mutta vain ensi silmäyksellä.

Vuonna 2009 "RNA World" -teorian kannattajat kohtasivat suuren ongelman. He eivät voineet luoda nukleotideja, RNA:n rakennuspalikoita, tavalla, jolla he olisivat voineet luoda itsensä varhaisissa Maan olosuhteissa.

Kuten näimme aiemmin, tämä sai monet tutkijat uskomaan, että ensimmäinen elämä ei perustunut ollenkaan RNA:han.

John Sutherland on pohtinut tätä 1980-luvulta lähtien. "Olisi hienoa, jos joku voisi osoittaa, kuinka RNA kootaan itsestään", hän sanoo.

Sutherlandin onneksi hän työskenteli Cambridge Molecular Biology Laboratoryssa (LMB). Useimmat tutkimuslaitokset pitävät työntekijänsä kiireisinä odottamalla uusia löytöjä, mutta LMB salli työntekijöiden työskennellä vakavasti ongelman parissa. Joten Sutherland pystyi pohtimaan rauhallisesti, miksi RNA-nukleotidien luominen oli niin vaikeaa, ja useiden vuosien aikana hän kehitti vaihtoehtoisen lähestymistavan.

Tämän seurauksena Sutherland pääsi täysin uuteen näkemykseen elämän alkuperästä, joka koostui siitä, että kaikki elämän avainkomponentit olisivat voineet muodostua samanaikaisesti.

Cambridgen molekyylibiologian laboratorion vaatimaton rakennus.

Molekyylien ja olosuhteiden onnellinen yhteensattuma

"Useat RNA-kemian keskeiset näkökohdat eivät toimineet kerralla", Sutherland selittää. Jokainen RNA-nukleotidi koostuu sokerista, emäksestä ja fosfaatista. Mutta käytännössä oli mahdotonta pakottaa sokeria ja emästä vuorovaikutukseen. Molekyylit eivät yksinkertaisesti olleet oikean muotoisia.

Joten Sutherland alkoi kokeilla muita aineita. Tämän seurauksena hänen tiiminsä loi 5 yksinkertaista molekyyliä, jotka koostuivat erityyppisestä sokerista ja syanamidista, joka, kuten nimestä voi päätellä, liittyy syanidiin. Nämä aineet läpäisivät sarjan kemiallisia reaktioita, jotka lopulta johtivat kahden neljästä nukleotidistä muodostumiseen.

Epäilemättä se oli menestys, joka nosti välittömästi Sutherlandin mainetta.

Monien tarkkailijoiden mielestä tämä oli jälleen yksi todiste "RNA World" -teorian puolesta. Mutta Sutherland itse näki asian toisin.

"RNA-maailman" "klassinen" hypoteesi keskittyi siihen tosiasiaan, että ensimmäisissä organismeissa RNA oli vastuussa kaikista elämän toiminnoista. Mutta Sutherland kutsuu väitettä "toivottoman optimistiseksi". Hän uskoo, että RNA osallistui niihin, mutta ei ollut ainoa elinkyvyn kannalta tärkeä komponentti.

Sutherland sai inspiraationsa Jack Szostakin uusimmasta työstä, joka yhdisti käsitteen "RNA World" "primary self-replikaatiosta" Pier Luigi Luisin "primary compartmentalisation" -ajatuksiin.

Kuinka luoda elävä solu tyhjästä

Sutherlandin huomio kiinnitettiin uteliaan yksityiskohtaan nukleotidisynteesissä, joka vaikutti aluksi sattumalta.

Viimeinen vaihe Sutherlandin kokeissa oli aina fosfaattien lisääminen nukleotidiin. Mutta myöhemmin hän tajusi, että se pitäisi lisätä aivan alusta koska fosfaatti nopeuttaa reaktioita alkuvaiheessa.

Alkuperäinen fosfaatin lisäys näytti vain lisäävän reaktion satunnaisuutta, mutta Sutherland ymmärsi, että tämä satunnaisuus on hyödyllistä.

Tämä sai hänet ajattelemaan sitä sekoitusten tulee olla satunnaisia. Varhaisella maapallolla todennäköisimmin paljon kemikaaleja kellui yhdessä lätäkössä. Seokset eivät tietenkään saa muistuttaa suovettä, koska sinun on löydettävä optimaalinen sattumanvaraisuus.

Vuonna 1950 luodut Stanley Millerin seokset, jotka mainittiin aiemmin, olivat paljon kaoottisempia kuin Sutherlandin sekoitus. Ne sisälsivät biologisia molekyylejä, mutta kuten Sutherland sanoo, "niitä oli vähän, ja niiden mukana oli paljon suurempi määrä ei-biologisia yhdisteitä."

Sutherland katsoi, että Millerin kokeen olosuhteet eivät olleet tarpeeksi puhtaat. Seos oli liian kaoottinen, minkä vuoksi tarvittavat aineet katosivat siihen.

Joten Sutherland päätti löytää "Goldilocks-kemian": ei niin ylikuormitettu erilaisilla aineilla, että se muuttuisi hyödyttömäksi, mutta ei myöskään niin yksinkertainen, että sen mahdollisuudet olisivat rajalliset.

Oli tarpeen luoda monimutkainen seos, jossa kaikki elämän komponentit voisivat samanaikaisesti muodostua ja sitten yhdistyä.

Alkulampi ja elämän muodostuminen muutamassa minuutissa

Yksinkertaisesti sanottuna, kuvittele, että 4 miljardia vuotta sitten maapallolla oli pieni lampi. Siinä muodostui tarvittavia aineita monien vuosien ajan, kunnes seos saatiin kemiallinen koostumus, jota tarvitaan prosessin aloittamiseen. Ja sitten ensimmäinen solu muodostui, ehkä vain muutamassa minuutissa.

Tämä saattaa kuulostaa fantastiselta, kuten keskiaikaisten alkemistien väitteet. Mutta Sutherlandilla alkoi olla todisteita.

Vuodesta 2009 lähtien hän on osoittanut, että samoja aineita, joista hänen kaksi ensimmäistä RNA-nukleotidiaan muodostuivat, voidaan käyttää muiden molekyylien luomiseen, jotka ovat tärkeitä mille tahansa elävälle organismille.

Ilmeinen seuraava askel oli luoda muita RNA-nukleotideja. Sutherland ei ole vielä selvinnyt tästä, mutta vuonna 2010 hän esitteli tätä lähellä olevia molekyylejä, jotka voivat mahdollisesti muuttua nukleotideiksi.

Ja vuonna 2013 hän keräsi aminohappojen esiasteita. Tällä kertaa hän lisäsi kuparisyanidia tarvittavan reaktion aikaansaamiseksi.

Monissa kokeissa oli syanidipohjaisia ​​aineita, ja vuonna 2015 Sutherland käytti niitä uudelleen. Hän osoitti, että samoilla aineilla on mahdollista luoda lipidien esiasteita - molekyylejä, jotka muodostavat soluseinän. Reaktio tapahtui ultraviolettivalon vaikutuksesta, ja rikki ja kupari osallistuivat siihen, mikä auttoi nopeuttamaan prosessia.

"Kaikki rakennuspalikat [muodostivat] yhteisestä kemiallisten reaktioiden ytimestä", Szostak selittää.

Jos Sutherland on oikeassa, näkemyksemme elämän alkuperästä on ollut pohjimmiltaan väärä viimeiset 40 vuotta.

Siitä hetkestä lähtien, kun tutkijat näkivät, kuinka monimutkaista solun rakentaminen oli, kaikki olivat keskittyneet ajatukseen, että ensimmäiset solut koottiin yhteen. vähitellen, elementti kerrallaan.

Siitä lähtien, kun Leslie Orgel keksi ajatuksen, että RNA oli ensin, tutkijat ovat "yrittäneet aloittaa yhdestä elementistä ja saada sen sitten luomaan loput", Sutherland sanoo. Hän itse uskoo, että luominen on välttämätöntä kaikki kerralla.

Kaaos on elämän välttämätön edellytys

"Haastimme ajatuksen siitä, että solu on liian monimutkainen syntyäkseen kerralla", Sutherland sanoo. "Kuten näet, voit luoda rakennuspalikoita kaikille järjestelmille samanaikaisesti."

Shostak jopa epäilee, että useimmat yritykset luoda elämän molekyylejä ja koota ne eläviksi soluiksi ovat epäonnistuneet samasta syystä: liian steriileistä koeolosuhteista.

Tiedemiehet ottivat tarvittavat aineet ja unohtivat kokonaan ne, jotka saattoivat olla olemassa myös varhaisessa maassa. Mutta Sutherlandin työ osoittaa, että uusien aineiden lisääminen seokseen luo monimutkaisempia yhdisteitä.

Shostak itse kohtasi tämän vuonna 2005, kun hän yritti viedä RNA-entsyymiä protosoluihinsa. Entsyymi tarvitsi magnesiumia, joka tuhosi protosolujen kalvon.

Ratkaisu oli tyylikäs. Sen sijaan, että luot rakkuloita vain yhdestä rasvahaposta, luo ne kahden hapon seoksesta. Tuloksena olevat vesikkelit pystyivät selviytymään magnesiumin kanssa, mikä tarkoittaa, että ne voisivat toimia RNA-entsyymien "kantajina".

Lisäksi Szostak sanoo, että ensimmäiset geenit olivat luultavasti luonnostaan ​​satunnaisia.

Nykyaikaiset organismit käyttävät puhdasta DNA:ta geenien välittämiseen, mutta on todennäköistä, että puhdasta DNA:ta ei ollut olemassa alussa. Sen tilalla voisi olla RNA- ja DNA-nukleotidien seos.

Vuonna 2012 Szostak osoitti, että tällainen seos voisi koota "mosaiikki" molekyyleiksi, jotka näyttävät ja käyttäytyvät kuin puhdas RNA. Ja tämä todistaa, että RNA- ja DNA-molekyylien teorialla on oikeus olla olemassa.

Nämä kokeet puhuivat seuraavasta - sillä ei ole väliä, voiko ensimmäisillä organismeilla olla puhdasta RNA:ta vai puhdasta DNA:ta.

"Itse asiassa palasin ajatukseen, että ensimmäinen polymeeri oli samanlainen kuin RNA, mutta näytti hieman kaoottisemmalta", Szostak sanoo.

RNA-vaihtoehdot

On mahdollista, että RNA:lle voisi nyt olla enemmän vaihtoehtoja jo olemassa olevien TNC:iden ja PNA:iden lisäksi, joista keskusteltiin aiemmin. Emme tiedä, oliko niitä olemassa varhaisessa maassa, mutta vaikka olisikin, ensimmäiset organismit olisivat saattaneet käyttää niitä yhdessä RNA:n kanssa.

Se ei ollut enää "RNA:n maailma", vaan "jotain-vain-ei-ole".

Kaikesta tästä voidaan vetää seuraava opetus - ensimmäisen elävän solun itseluominen ei ollut ollenkaan niin hankala bisnes kuten aiemmin luulimme. Kyllä, solut ovat monimutkaisia ​​koneita. Mutta kuten kävi ilmi, ne toimivat, vaikkakaan eivät täydellisesti, vaikka ne olisi "sokaistu satunnaisesti" improvisoiduista materiaaleista.

Solun rakenteensa suhteen niin karkeaksi ilmestyneenä vaikutti siltä, ​​että heillä oli vähän mahdollisuuksia selviytyä varhaisessa maassa. Toisaalta heillä ei ollut kilpailua, mitkään saalistajat eivät uhanneet heitä, joten elämä alkumaapallolla oli monella tapaa helpompaa kuin nyt.

Mutta on yksi "mutta"

Mutta on yksi ongelma, jota Sutherland tai Shostak eivät pystyneet ratkaisemaan, ja se on melko vakava.

Ensimmäisellä organismilla on täytynyt olla jonkinlainen aineenvaihdunta. Elämällä oli alusta asti oltava kyky vastaanottaa energiaa, muuten tämä elämä olisi kadonnut.

Tässä vaiheessa Sutherland yhtyi Mike Russellin, Bill Martinin ja muiden kannattajien ajatuksiin. primaarinen aineenvaihdunta».

"RNA-maailmaa" ja "primääristä aineenvaihduntaa" koskevien teorioiden kannattajat väittelivät keskenään turhaan. Molemmilla osapuolilla oli hyviä argumentteja, Sutherland selittää.

"Aineenvaihdunta alkoi jotenkin jostain", kirjoittaa Shostak. "Mutta mistä tuli kemiallisen energian lähde, on iso kysymys."

Vaikka Martin ja Russell ovat väärässä, että elämä alkoi syvänmeren aukoista, monet heidän teoriansa osat ovat lähellä totuutta. Ensimmäinen on metallien tärkeä rooli elämän syntyessä.

Monien luonnossa olevien entsyymien ytimessä on metalliatomi. Tämä on yleensä entsyymin "aktiivinen" osa, kun taas muu molekyyli on tukirakenne.

Ensimmäisessä elämässä monimutkaisia ​​entsyymejä ei voinut olla läsnä, joten todennäköisesti hän käytti "paljaita" metalleja katalyytteinä.

Katalyytit ja entsyymit

Günther Wachtenshauser puhui myös samasta, kun hän ehdotti elämän muodostuneen rautapyriitillä. Russell korostaa myös, että hydrotermisten aukkojen vesi sisältää runsaasti metalleja, jotka voivat toimia katalyytteinä, ja Martinin tutkimus nykyaikaisten bakteerien viimeisestä yleisestä yhteisestä esi-isästä osoittaa, että siinä on monia rautapohjaisia ​​entsyymejä.

Kaikki tämä viittaa siihen, että monet Sutherlandin kemialliset reaktiot etenivät onnistuneesti vain kuparin (ja rikin, kuten Wachtershauser korosti) kustannuksella ja että Shostakin protosolujen RNA tarvitsee magnesiumia.

Voi hyvinkin käydä ilmi, että myös hydrotermiset tuuletusaukot ovat tärkeitä elämän luomiselle.

"Jos tarkastellaan nykyaikaista aineenvaihduntaa, voit nähdä elementtejä, jotka puhuvat puolestaan, kuten raudan ja rikin klustereita", Shostak selittää. "Tämä sopii yhteen sen ajatuksen kanssa, että elämä sai alkunsa aukosta tai sen läheisyydestä, jossa vesi on kyllästetty raudalla ja rikillä."

Tämän jälkeen on vain yksi lisättävää. Jos Sutherland ja Shostak ovat oikeilla jäljillä, yksi tuuletusteorian näkökohta on ehdottomasti harhaanjohtava: elämä ei olisi voinut alkaa meren syvyyksistä.

"Havaitsemamme kemialliset prosessit ovat erittäin riippuvaisia ​​ultraviolettisäteilystä", Sutherland sanoo.

Ainoa tällaisen säteilyn lähde on aurinko, joten reaktioiden on tapahduttava suoraan sen säteiden alla. Tämä ylittää syvänmeren tuuletusaukoilla varustetun version.

Shostak on samaa mieltä siitä, että meren syvyyksiä ei voida pitää elämän kehdoksi. "Pahinta on, että ne on eristetty vuorovaikutuksesta ilmakehän kanssa, joka on energiarikkaiden lähdemateriaalien, kuten syanidin, lähde."

Mutta kaikki nämä ongelmat eivät tee hydrotermisten tuuletusaukkojen teoriasta hyödytöntä. Ehkä nämä tuuletusaukot sijaitsivat matalassa vedessä, jonne heillä oli pääsy auringonvalo ja syanidi.

Elämä ei syntynyt meressä, vaan maalla

Armen Mulkidzhanyan ehdotti vaihtoehtoa. Entä jos elämä sai alkunsa vedestä, mutta ei valtamerestä, vaan maasta? Nimittäin - tulivuoren lammessa.

Mulkidzhanian kiinnitti huomiota solujen kemialliseen koostumukseen: erityisesti siihen, mitä aineita ne hyväksyvät ja mitä hylkäävät. Kävi ilmi, että minkä tahansa organismin solut sisältävät paljon fosfaattia, kaliumia ja muita metalleja natriumia lukuun ottamatta.

Nykyaikaiset solut ylläpitävät metallien tasapainoa pumppaamalla ne pois ympäristöstä, mutta ensimmäisillä soluilla ei ollut tällaista mahdollisuutta - pumppausmekanismia ei ollut vielä kehitetty. Siksi Mulkidzhanian ehdotti, että ensimmäiset solut ilmestyivät sinne, missä oli likimääräinen joukko aineita, jotka muodostavat nykypäivän solut.

Tämä ylittää välittömästi valtameren mahdollisten elämän kehtojen luettelosta. Elävissä soluissa on paljon enemmän kaliumia ja fosfaattia ja paljon vähemmän natriumia kuin valtameri sisältää.

Tämän teorian mukaan geotermiset lähteet lähellä tulivuoria ovat sopivampia. Nämä lammet sisältävät saman metalliseoksen kuin häkit.

Shostak kannattaa ideaa lämpimästi. "Minusta tuntuu, että ihanteellinen paikka kaikkiin olosuhteisiin olisi matala järvi tai lampi geotermisesti aktiivisella alueella", hän vahvistaa. "Tarvitsemme hydrotermisiä aukkoja, mutta emme syvää vettä, vaan pikemminkin samanlaisia ​​kuin vulkaanisesti aktiivisilla alueilla, kuten Yellowstonessa."

Sutherlandin kemialliset reaktiot voisivat tapahtua sellaisessa paikassa. Lähteillä on tarvittavat ainesosat, vedenpinta vaihtelee niin, että jotkin alueet kuivuvat ajoittain, eikä auringon ultraviolettisäteistä ole pulaa.

Lisäksi Shostak sanoo, että tällaiset lammet ovat loistavia hänen protosoluilleen.

"Protosolut pitävät yleensä alhaisen lämpötilan, mikä on hyvä RNA-kopiointiin ja muuhun yksinkertaiseen aineenvaihduntaan", Szostak sanoo. "Mutta silloin tällöin ne lämpenevät hetkeksi, mikä auttaa erottamaan RNA-säikeet ja valmistamaan ne lisäreplikaatioon." Kylmän tai kuuman veden virtaukset voivat myös auttaa protosoluja jakautumaan.

Tulivuorten lähellä olevista geotermisistä lähteistä voisi hyvinkin tulla elämän syntymäpaikka.

Meteoriitit voivat auttaa elämää

Kaikkien olemassa olevien argumenttien perusteella Sutherland tarjoaa myös kolmannen vaihtoehdon - paikan, johon meteoriitti putosi.

Maapallo joutui säännöllisesti meteorisuihkujen kohteeksi ensimmäisten 500 miljoonan vuoden aikana - niitä putoaa tähän päivään asti, mutta paljon harvemmin. Kunnollisen kokoinen meteoriitin törmäyspaikka voisi luoda samat olosuhteet kuin Mulkidzhanianin mainitsemat lammet.

Ensinnäkin meteoriitit on enimmäkseen valmistettu metallista. Ja paikat, joihin ne putoavat, ovat usein runsaasti metalleja, kuten rautaa ja rikkiä. Ja mikä tärkeintä, paikoissa, joissa meteoriitti putosi, Maankuori, mikä johtaa geotermiseen aktiivisuuteen ja kuuman veden ilmaantumiseen.

Sutherland kuvailee pieniä jokia ja puroja, jotka virtaavat äskettäin muodostuneiden kraatterien sivuilta, jotka imevät syanidipohjaisia ​​aineita kivistä ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Jokaisessa purossa on hieman erilainen aineseos, joten lopulta tapahtuu erilaisia ​​reaktioita ja syntyy koko joukko orgaanisia aineita.

Lopulta purot yhdistetään vulkaaniseksi lammikoksi kraatterin pohjalla. Ehkä juuri sellaiseen lampeen kerättiin kaikki tarvittavat aineet kerralla, josta muodostui ensimmäiset protosolut.

"Se on hyvin erityinen tapahtumien kulku", Sutherland myöntää. Mutta hän kallistuu siihen löydettyjen kemiallisten reaktioiden perusteella: "Tämä on ainoa tapahtumien kulku, jossa kaikki kokeissani näytetyt reaktiot voivat tapahtua."

Shostak ei ole tästä vielä täysin varma, mutta hän on samaa mieltä siitä, että Sutherlandin ideat ansaitsevat tarkkaa huomiota: ”Minusta vaikuttaa siltä, ​​että nämä tapahtumat voisivat tapahtua meteoriitin putoamispaikalla. Mutta pidän myös ajatuksesta vulkaanisista systeemeistä. Molempien versioiden puolesta on vahvat perusteet.

Milloin saamme vastauksen kysymykseen: miten elämä syntyi?

Keskustelu ei näytä pysähdyvän pian, eivätkä tiedemiehet pääse yhteisymmärrykseen heti. Päätös tehdään kokemuksen perusteella kemialliset reaktiot ja protosolut. Jos käy ilmi, että jostakin vaihtoehdosta puuttuu avainaine tai käytetään protosoluja tuhoavaa ainetta, se tunnistetaan virheelliseksi.

Tämä tarkoittaa, että ensimmäistä kertaa historiassa olemme täydellisimmän selityksen partaalla elämän alkamisesta.

"Tavoitteet eivät enää näytä mahdottomalta", Sutherland sanoo optimistisesti.

Toistaiseksi Shostakin ja Sutherlandin "kaikki kerralla" -lähestymistapa on vain karkea luonnos. Mutta jokainen tämän lähestymistavan perusteista on todistettu vuosikymmeniä kestäneillä kokeilla.

Tämä konsepti perustuu kaikkiin aiemmin olemassa oleviin lähestymistapoihin. Siinä yhdistyvät kaikki onnistuneet kehitystyöt ja samalla ratkaistaan ​​kunkin lähestymistavan yksittäiset ongelmat.

Hän ei esimerkiksi kiistä Russellin teoriaa hydrotermisistä aukoista, vaan käyttää sen menestyneimpiä elementtejä.

Mitä tapahtui 4 miljardia vuotta sitten

Emme tiedä varmasti, mitä tapahtui 4 miljardia vuotta sitten.

"Vaikka luot reaktorin, josta E. coli hyppää ulos... et voi sanoa, että tämä on kopio tuosta aivan ensimmäisestä elämästä", Martin sanoo.

Parasta, mitä voimme tehdä, on kuvitella tapahtumien kulku ja tukea näkemystämme todisteilla: kemian kokeilla, kaikella tiedolla varhaisesta maapallosta ja kaikella, mitä biologia sanoo varhaisista elämänmuodoista.

Lopulta, vuosisatojen intensiivisen ponnistelun jälkeen, näemme kuinka tarina tapahtumien todellisesta kulusta alkaa hahmottua.

Tämä tarkoittaa, että lähestymme ihmiskunnan historian suurinta jakautumista: jakautumista niihin, jotka tietävät elämän syntyhistorian, ja niihin, jotka eivät eläneet tähän hetkeen asti, eivätkä siksi voi koskaan tietää sitä.

Kaikki ne, jotka eivät eläneet nähdessään Darwinin Lajien alkuperästä julkaisua vuonna 1859, kuolivat ilman pienintäkään käsitystä ihmisen alkuperästä, koska he eivät tienneet mitään evoluutiosta. Mutta nykyään jokainen, lukuun ottamatta muutamia eristyneitä yhteisöjä, voi oppia totuuden suhteestamme muihin eläinmaailman edustajiin.

Samalla tavalla jokainen, joka syntyi sen jälkeen, kun Juri Gagarin astui Maan kiertoradalle, liittyi yhteiskunnan jäseniksi, joka pystyy matkustamaan muihin maailmoihin. Ja vaikka kaikki planeetan asukkaat eivät ole vierailleet, avaruusmatkailusta on tullut jo nykyaikaista todellisuutta.

uutta todellisuutta

Nämä tosiasiat muuttavat huomaamattomasti käsitystämme maailmasta. Ne tekevät meistä viisaampia. Evoluutio opettaa meitä arvostamaan mitä tahansa elävää olentoa, koska meitä kaikkia voidaan pitää sukulaisina, vaikkakin etäisinä. Avaruusmatkailu opettaa meitä katsomaan kotiplaneettaamme ulkopuolelta ymmärtääksemme, kuinka ainutlaatuinen ja hauras se on.

Jotkut nyt elävistä ihmisistä ovat pian ensimmäisiä historiassa, jotka voivat kertoa alkuperästään. He saavat tietää yhteisestä esi-isästään ja hänen asuinpaikastaan.

Tämä tieto muuttaa meidät. puhtaasti kanssa tieteellinen näkökohta visio, se antaa meille käsityksen elämän syntymahdollisuuksista universumissa ja siitä, mistä se löytyy. Se paljastaa meille myös elämän olemuksen.

Mutta voimme vain arvailla, mikä viisaus ilmestyy eteen sillä hetkellä, kun elämän alkuperän salaisuus paljastuu. Joka kuukausi ja vuosi olemme lähempänä planeettamme elämän alkuperän suuren mysteerin selvittämistä. Uusia löytöjä tehdään juuri nyt, kun luet näitä rivejä.

Lue myös: