Valeriy Spiridonov, bosh transplantatsiyasiga birinchi nomzod, RIA Novosti uchun

Ko'p yillar davomida insoniyat sayyoramizda hayot paydo bo'lishining asl sababi va tarixini ochishga harakat qilmoqda. Bundan atigi yuz yil muqaddam, deyarli barcha mamlakatlarda odamlar ilohiy aralashuv va dunyoning oliy ruhiy mavjudot tomonidan yaratilishi nazariyasiga shubha qilishni xayoliga ham keltirishmagan.

1859 yil noyabr oyida Charlz Darvinning eng buyuk asari nashr etilgandan keyin vaziyat o'zgardi va hozir bu mavzu atrofida juda ko'p bahs-munozaralar mavjud. Evropa va Osiyoda Darvinning evolyutsiya nazariyasi tarafdorlari soni so'nggi o'n yillikning oxirida 60-70% dan ortiq, AQShda taxminan 20% va Rossiyada taxminan 19% ni tashkil qiladi.

Bugungi kunda ko'plab mamlakatlarda Darvinning asarini istisno qilishga chaqiriqlar mavjud maktab o'quv dasturi yoki hech bo'lmaganda boshqalar bilan birga o'rganing ehtimoliy nazariyalar. Agar biz dunyo aholisining aksariyati moyil bo'lgan diniy versiya haqida gapirmasak, bugungi kunda hayotning kelib chiqishi va evolyutsiyasining turli bosqichlarda rivojlanishini tavsiflovchi bir nechta asosiy nazariyalar mavjud.

Panspermiya

Panspermiya g'oyasi tarafdorlari birinchi mikroorganizmlar Yerga kosmosdan olib kelinganiga aminlar. Mashhur nemis ensiklopedisti Herman Helmgolts, ingliz fizigi Kelvin, rus olimi Vladimir Vernadskiy va bugungi kunda ushbu nazariyaning asoschisi hisoblangan shved kimyogari Svante Arreniuslar shunday fikrda edilar.

Marsdan va boshqa sayyoralardan, ehtimol, hatto begona yulduzlar tizimidan kelib chiqishi mumkin bo'lgan kometalardan kelgan meteoritlar Yerda qayta-qayta topilganligi ilmiy jihatdan tasdiqlangan. Bugun hech kim bunga shubha qilmaydi, ammo boshqa dunyolarda qanday qilib hayot paydo bo'lishi hali aniq emas. Aslida, panspermiya uchun apologlar begona tsivilizatsiyalar bilan sodir bo'layotgan narsalar uchun "mas'uliyatni" o'zgartiradilar.

Boshlang'ich sho'rva nazariyasi

Ushbu gipotezaning paydo bo'lishiga Garold Urey va Stenli Millerning 1950-yillarda o'tkazgan tajribalari yordam berdi. Ular hayot paydo bo'lishidan oldin sayyoramiz yuzasida mavjud bo'lgan deyarli bir xil sharoitlarni qayta tiklashga muvaffaq bo'lishdi. Molekulyar vodorod aralashmasi orqali, uglerod oksidi va metan kichik elektr razryadlari va ultrabinafsha nurlar orqali o'tdi.

Natijada, metan va boshqa ibtidoiy molekulalar murakkab organik moddalarga, jumladan, o'nlab aminokislotalar, shakar, lipidlar va hatto nuklein kislotalarning boshlanishiga aylandi.

Nisbatan yaqinda, 2015 yil mart oyida, Jon Sazerlend boshchiligidagi Kembrij universiteti olimlari oddiy noorganik uglerodni o'z ichiga olgan shunga o'xshash reaktsiyalar orqali barcha turdagi "hayot molekulalari", shu jumladan RNK, oqsillar, yog'lar va uglevodlarni olish mumkinligini ko'rsatdi. birikmalar, vodorod sulfidi, metall tuzlari va fosfatlar.

Hayotning loy nafasi

Hayot evolyutsiyasining oldingi versiyasi bilan bog'liq asosiy muammolardan biri shundaki, ko'plab organik molekulalar, shu jumladan shakar, DNK va RNK, ilgari eng ko'p deb hisoblangan Yerning ibtidoiy okeani suvlarida etarli miqdorda to'planish uchun juda mo'rt bo'lib qoladi. evolyutsionistlar, birinchi tirik mavjudotlar paydo bo'lgan.

Olimlar odamlarning eng qadimgi ajdodlari yashagan muhitni aniqladilarOlduvay darasida olib borilgan keng ko'lamli qazishmalar paleontologlarga bizning birinchi ajdodlarimiz palma va akatsiya bog'larida yashaganliklarini, ular soyasida Afrika savannalaridan jirafalar, antilopalar va boshqa tuyoqli hayvonlarning jasadlarini so'yishlari mumkinligini aniqlashga yordam berdi.

Britaniyalik kimyogari Aleksandr Kerns-Smitning fikricha, hayot suvdan emas, balki "loydan" - kompleksning to'planishi va murakkablashishi uchun eng maqbul muhit. organik molekulalar Darvinning "ibtidoiy hovuzi" yoki Miller-Urey nazariyalari okeanida emas, balki loy minerallaridagi teshiklar va kristallar ichida topilgan.

Darhaqiqat, evolyutsiya kristallar darajasida boshlandi va shundan keyingina, birikmalar etarlicha murakkab va barqaror bo'lganda, birinchi tirik organizmlar Yerning asosiy okeaniga "ochiq sayohat" ga chiqdi.

Okean tubidagi hayot

Bugungi kunda hayot okean yuzasida emas, balki uning tubining eng chuqur hududlarida, "qora chekuvchilar", suv osti geyzerlari va boshqa geotermal manbalar yaqinida paydo bo'lgan degan mashhur g'oya bilan raqobatlashmoqda.

Ularning chiqindilari vodorod va boshqa moddalarga boy bo'lib, olimlarning fikriga ko'ra, tosh yonbag'irlarida to'planib, birinchi hayotni barcha zarur oziq-ovqat resurslari va reaksiya katalizatorlari bilan ta'minlashi mumkin.

Buning tasdig'ini butun Yer okeanlari tubidagi o'xshash manbalar yaqinida mavjud bo'lgan zamonaviy ekotizimlarda tan olish mumkin - ular nafaqat mikroblarni, balki ko'p hujayrali tirik mavjudotlarni ham o'z ichiga oladi.

RNK olami

Dialektik materializm nazariyasi bir juft tamoyilning bir vaqtda birligi va cheksiz kurashiga asoslanadi. Bu haqida irsiyat ma'lumotlari va tarkibiy biokimyoviy o'zgarishlar haqida. RNK asosiy rol o'ynaydigan hayotning kelib chiqishi versiyasi o'tdi uzoq masofa 1960-yillarda joriy qilinganidan to 1980-yillarning oxirigacha, u oʻzining zamonaviy xususiyatlariga ega boʻlgan vaqtgacha yaxshilandi.

Bir tomondan, RNK molekulalari ma'lumotni saqlashda DNK kabi samarali emas, lekin ular bir vaqtning o'zida tezlashtirishga qodir. kimyoviy reaksiyalar va o'zingizning nusxalaringizni to'plang. Shuni tushunish kerakki, olimlar RNK hayotining butun evolyutsiyasi zanjiri qanday ishlaganini hali ko'rsata olmadilar va shuning uchun bu nazariya hali ham universal qabul qilinmagan.

Protoxujayralar

Hayotning evolyutsiyasidagi yana bir muhim savol - bu RNK yoki DNK molekulalari va oqsillarning qanday qilib "to'siqdan o'ralganligi" siridir. tashqi dunyo va birinchi izolyatsiya qilingan hujayralarga aylandi, ularning tarkibi egiluvchan membrana yoki yarim o'tkazuvchan qattiq qobiq bilan himoyalangan.

Bu sohada kashshof mashhur sovet kimyogari Aleksandr Oparin bo'lib, u ikki qatlamli yog 'molekulalari bilan o'ralgan suv tomchilari shunga o'xshash xususiyatlarga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi.

Uning g‘oyalari fiziologiya yoki tibbiyot bo‘yicha 2009 yilgi Nobel mukofoti sovrindori Jek Szostak boshchiligidagi kanadalik biologlar tomonidan hayotga tatbiq etilgan. Uning jamoasi birinchi "protocell" ichiga magniy ionlari va limon kislotasini qo'shish orqali yog 'molekulalari membranasiga o'z-o'zini ko'paytirishga qodir bo'lgan oddiy RNK molekulalarini "qadoqlash" ga muvaffaq bo'ldi.

Endosimbioz

Hayotning evolyutsiyasining yana bir sirli tomoni shundaki, ko'p hujayrali mavjudotlar qanday paydo bo'lganligi va nima uchun odamlar, hayvonlar va o'simliklarning hujayralari g'ayrioddiy murakkab tuzilishga ega bo'lgan mitoxondriyalar va xloroplastlar kabi maxsus jismlarni o'z ichiga oladi.

Odamlar va shimpanzelarning ajdodlarining dietasi 3 million yil oldin "ajralgan".Paleontologlar avstralopiteklarning tish emalidagi uglerod izotoplarining nisbatlarini solishtirib, odamlar va shimpanzelarning ajdodlari 3 million yil avval, yaʼni ilgari oʻylanganidan 1,5 million yil avval turli ovqatlanishga oʻtganligini aniqladilar.

Nemis botanigi Andreas Shimper birinchi marta bu muammo haqida o'ylab, xloroplastlar o'tmishda siyanobakteriyalarga o'xshash mustaqil organizmlar bo'lib, ular o'simliklarning ajdodlari hujayralari bilan "do'st bo'lib", ularning ichida yashay boshlagan.

Keyinchalik bu g'oya rossiyalik botanik Konstantin Merejkovskiy va amerikalik evolyutsionist Lin Margulis tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, ular mitoxondriyalar va bizning hujayralarimizning potentsial boshqa barcha murakkab organellalari o'xshash kelib chiqishi borligini ko'rsatdi.
"RNK dunyosi" va hayotning "loy" evolyutsiyasi nazariyalari singari, endosimbioz g'oyasi dastlab ko'pchilik olimlar tomonidan juda ko'p tanqidlarga sabab bo'ldi, ammo bugungi kunda deyarli barcha evolyutsionistlar uning to'g'riligiga shubha qilmaydi.

Kim haq, kim nohaq?

Darvin gipotezalari foydasiga ko'p narsa topildi. ilmiy ishlar va maxsus tadqiqotlar, xususan, "o'tish shakllari" sohasida. Darvin ilmiy ishlarini qo'llab-quvvatlash uchun kerakli miqdordagi arxeologik artefaktlarga ega emas edi, chunki u ko'pincha shaxsiy taxminlarga asoslangan edi.

Misol uchun, faqat so'nggi o'n yil ichida olimlar Tiktaalik va Indohyus kabi evolyutsiyaning bir nechta o'xshash "yo'qolgan aloqalari" qoldiqlarini topdilar, bu bizga quruqlikdagi hayvonlar va baliqlar, kitlar va begemotlar o'rtasida chegara chizish imkonini beradi.
Boshqa tomondan, skeptiklar ko'pincha bunday hayvonlar turlari haqiqiy o'tish davri shakllari emasligini ta'kidlaydilar, bu esa darvinizm tarafdorlari va ularning muxoliflari o'rtasida doimiy cheksiz tortishuvlarga sabab bo'ladi.

Boshqa tomondan, oddiy E. coli va turli xil koʻp hujayrali mavjudotlar ustida oʻtkazilgan tajribalar evolyutsiyaning haqiqiy ekanligini, hayvonlarning 100-200 avlod oldin ajdodlarida boʻlmagan yangi xususiyatlarni oʻzlashtirib, yangi yashash sharoitlariga tez moslasha olishini yaqqol koʻrsatmoqda.

Biroq, muhim qismini esga olish kerak zamonaviy jamiyat hali ham oliy ilohiy aqlning mavjudligiga ishonishga moyil yoki yerdan tashqari sivilizatsiyalar Yerda hayotga asos solgan. Hozircha yagona to'g'ri nazariya yo'q va insoniyat kelajakda bu savolga javob bera olmaydi.

Yerda hayot qanday paydo bo'lgan? Tafsilotlar insoniyatga noma'lum, ammo asosiy tamoyillar o'rnatildi. Ikkita asosiy va ko'plab kichik nazariyalar mavjud. Shunday qilib, asosiy versiyaga ko'ra, organik komponentlar Yerga kosmosdan kelgan, boshqasiga ko'ra - hamma narsa Yerda sodir bo'lgan. Bu erda eng mashhur ta'limotlardan ba'zilari.

Panspermiya

Bizning Yerimiz qanday paydo bo'lgan? Sayyoramizning tarjimai holi noyobdir va odamlar uni turli yo'llar bilan ochishga harakat qilmoqdalar. Koinotda mavjud bo'lgan hayot meteoroidlar (sayyoralararo chang va asteroid orasidagi oraliqdagi samoviy jismlar), asteroidlar va sayyoralar orqali tarqaladi degan faraz mavjud. Ta'sirga (radiatsiya, vakuum, past haroratlar va boshq.). Ular ekstremofillar (shu jumladan bakteriya va mikroorganizmlar) deb ataladi.

Ular mayda jismlarning o'limidan keyin hayotni saqlab qolgandan keyin kosmosga tashlanadigan axlat va changga tushadilar. quyosh sistemasi. Bakteriyalar boshqa sayyoralar bilan tasodifiy uchrashgunga qadar uzoq vaqt davomida harakatsiz holatda sayohat qilishlari mumkin.

Ular protoplanetar disklar (yosh sayyora atrofidagi zich gaz buluti) bilan ham aralashishi mumkin. Agar yangi joyda "qat'iy, ammo uyqusirab askarlar" o'zlarini qulay sharoitlarda topsalar, ular faollashadi. Evolyutsiya jarayoni boshlanadi. Hikoya zondlar yordamida ochiladi. Kometalarning ichida bo'lgan asboblardan olingan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, aksariyat hollarda biz hammamiz "bir oz musofir" ekanligimiz tasdiqlanadi, chunki hayot beshigi kosmosdir.

Biopoez

Mana hayot qanday boshlangani haqida yana bir fikr. Yerda tirik va jonsiz mavjudotlar mavjud. Ba'zi fanlar abiogenezni (biopoezni) mamnuniyat bilan qabul qiladi, bu tabiiy o'zgarish jarayonida qanday sodir bo'lishini tushuntiradi biologik hayot noorganik moddalardan paydo bo'lgan. Aksariyat aminokislotalar (barcha tirik organizmlarning qurilish bloklari deb ham ataladi) hayotga hech qanday aloqasi bo'lmagan tabiiy kimyoviy reaktsiyalar yordamida hosil bo'lishi mumkin.

Buni Myuller-Urey tajribasi tasdiqlaydi. 1953 yilda olim gazlar aralashmasidan elektr tokini o'tkazdi va laboratoriya sharoitida sharoitlarni simulyatsiya qilgan holda bir nechta aminokislotalarni oldi. erta er. Barcha tirik mavjudotlarda aminokislotalar genetik xotira saqlovchilari, nuklein kislotalar ta'sirida oqsillarga aylanadi.

Ikkinchisi biokimyoviy ravishda mustaqil ravishda sintezlanadi va oqsillar jarayonni tezlashtiradi (kataliz qiladi). Qaysi organik molekula birinchi? Va ular qanday munosabatda bo'lishdi? Abiogenez javob topish jarayonida.

Kosmogonik tendentsiyalar

Bu kosmos haqidagi ta'limot. Koinot fani va astronomiyaning o'ziga xos kontekstida bu atama quyosh tizimini yaratish (va o'rganish) nazariyasiga ishora qiladi. Tabiiy kosmogoniyaga intilish urinishlari tanqidga dosh berolmaydi. Birinchidan, mavjud ilmiy nazariyalar asosiy narsani tushuntira olmaydi: koinotning o'zi qanday paydo bo'lgan?

Ikkinchidan, koinot mavjudligining eng dastlabki daqiqalarini tushuntiradigan jismoniy model yo'q. Qayd etilgan nazariya kvant tortishish tushunchasini o'z ichiga olmaydi. Garchi string nazariyotchilari buni aytishadi elementar zarralar Tebranishlar va kvant satrlarining o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi) Katta portlashning kelib chiqishi va oqibatlarini o'rganadigan (loop kvant kosmologiyasi) bunga qo'shilmaydi. Ular modelni maydon tenglamalari nuqtai nazaridan tasvirlash uchun formulalari borligiga ishonishadi.

Kosmogonik farazlar yordamida odamlar osmon jismlarining harakati va tarkibining bir xilligini tushuntirdilar. Erda hayot paydo bo'lishidan ancha oldin materiya butun fazoni to'ldirdi va keyin evolyutsiyaga aylandi.

Endosimbiont

Endosimbiotik versiya birinchi marta 1905 yilda rus botaniki Konstantin Merejkovskiy tomonidan ishlab chiqilgan. U ba'zi organellalar erkin yashovchi bakteriyalar sifatida paydo bo'lib, boshqa hujayraga endosimbiontlar sifatida qabul qilingan deb hisoblagan. Mitoxondriyalar proteobakteriyalardan (xususan Rickettsiales yoki yaqin qarindoshlar) va siyanobakteriyalardan xloroplastlardan rivojlangan.

Bu shuni ko'rsatadiki ko‘plik shakllari bakteriyalar simbiozga kirib, eukaryotik hujayra hosil qiladi (eukariotlar - yadrosi bo'lgan tirik organizmlarning hujayralari). Bakteriyalar o'rtasida genetik materialning gorizontal o'tkazilishi simbiotik munosabatlar bilan ham osonlashadi.

Hayot shakllarida xilma-xillikning paydo bo'lishidan oldin zamonaviy organizmlarning oxirgi umumiy ajdodi (LUA) bo'lishi mumkin.

Spontan avlod

19-asr boshlariga qadar odamlar Yerda hayot qanday boshlanganini tushuntirish uchun "to'satdan" ni rad etishgan. Jonsiz materiyadan hayotning ma'lum shakllarining kutilmagan o'z-o'zidan paydo bo'lishi ular uchun aql bovar qilmaydigan bo'lib tuyuldi. Ammo ular hayot shakllaridan biri boshqa turdan (masalan, gullardan asalarilar) kelganda, geterogenez (ko'payish usulining o'zgarishi) mavjudligiga ishonishgan. O'z-o'zidan paydo bo'lish haqidagi klassik g'oyalar quyidagilarga bo'linadi: organik moddalarning parchalanishi natijasida ba'zi murakkab tirik organizmlar paydo bo'ldi.

Aristotelning so'zlariga ko'ra, bu osonlik bilan kuzatilgan haqiqat edi: shira o'simliklarga tushgan shudringdan paydo bo'ladi; chivinlar - buzilgan ovqatdan, sichqonlar - iflos pichanlardan, timsohlar - suv omborlari tubidagi chirigan jurnallardan va boshqalar. O'z-o'zidan paydo bo'lish nazariyasi (xristianlik tomonidan rad etilgan) asrlar davomida yashirincha mavjud edi.

Umuman olganda, nazariya nihoyat 19-asrda Lui Pasterning tajribalari bilan rad etilgan. Olim hayotning kelib chiqishini o‘rganmagan, yuqumli kasalliklarga qarshi kurasha olish uchun mikroblarning paydo bo‘lishini o‘rgangan. Biroq, Pasterning dalillari endi bahsli emas, balki qat'iy ilmiy xususiyatga ega edi.

Loy nazariyasi va ketma-ket yaratilish

Loyga asoslangan hayotning paydo bo'lishi? Buni iloji bormi? 1985 yilda Glazgo universitetidan A.J.Kirns-Smit ismli shotland kimyogari shunday nazariyaning muallifi hisoblanadi. Boshqa olimlarning shunga o'xshash taxminlariga asoslanib, u organik zarralar, bir vaqtlar loy qatlamlari orasida va ular bilan o'zaro ta'sirlashganda, ma'lumotni saqlash va o'stirish usulini qo'llaganligini ta'kidladi. Shunday qilib, olim "gil genini" asosiy deb hisobladi. Dastlab, mineral va yangi paydo bo'lgan hayot birga mavjud bo'lgan va davom etgan ma'lum bir bosqichda"qochib ketdi."

Rivojlanayotgan dunyoda vayronagarchilik (tartibsizlik) g'oyasi evolyutsiya nazariyasining o'tmishdoshlaridan biri sifatida falokat nazariyasiga yo'l ochdi. Uning tarafdorlari, Yer o'tmishda to'satdan, qisqa muddatli, zo'ravon voqealar ta'sirida bo'lgan va hozirgi kun o'tmishning kalitidir, deb hisoblashadi. Har bir keyingi falokat halokatga uchradi mavjud hayot. Keyingi yaratilish uni avvalgisidan farqli ravishda jonlantirdi.

Materialistik ta'limot

Mana, Yerda hayot qanday boshlanganiga oid yana bir versiya. Bu materialistlar tomonidan ilgari surilgan. Ularning fikriga ko'ra, hayot vaqt va makon bo'ylab cho'zilgan bosqichma-bosqich kimyoviy o'zgarishlar natijasida paydo bo'lgan, bu, ehtimol, deyarli 3,8 milliard yil oldin sodir bo'lgan. Ushbu rivojlanish molekulyar deb ataladi, u deoksiribonuklein va ribonuklein kislotalar va oqsillar (oqsillar) maydoniga ta'sir qiladi.

Ilmiy harakat sifatida ta'limot 1960-yillarda molekulyar va evolyutsion biologiya va populyatsiya genetikasiga ta'sir qiluvchi faol tadqiqotlar olib borilganda paydo bo'ldi. Keyin olimlar nuklein kislotalar va oqsillar haqidagi so'nggi kashfiyotlarni tushunishga va tasdiqlashga harakat qilishdi.

Ushbu bilim sohasining rivojlanishiga turtki bo'lgan asosiy mavzulardan biri fermentativ funktsiyaning evolyutsiyasi, nuklein kislotalarning divergentsiyasidan "molekulyar soat" sifatida foydalanish edi. Uning ochilishi turlarning divergensiyasini (tarmoqlanishini) chuqurroq o'rganishga yordam berdi.

Organik kelib chiqishi

Ushbu ta'limot tarafdorlari hayotning Yerda qanday paydo bo'lganligi haqida quyidagicha gapirishadi. Turlarning shakllanishi uzoq vaqt oldin boshlangan - 3,5 milliard yil oldin (raqam hayot mavjud bo'lgan davrni ko'rsatadi). Ehtimol, dastlab sekin va bosqichma-bosqich transformatsiya jarayoni sodir bo'lgan, keyin esa tez (Koinot ichida) takomillashtirish bosqichi, mavjud sharoitlar ta'sirida bir statik holatdan ikkinchisiga o'tish boshlangan.

Biologik yoki organik deb nomlanuvchi evolyutsiya organizmlar populyatsiyalarida topilgan bir yoki bir nechta irsiy belgilarning vaqt o'tishi bilan o'zgarishi jarayonidir. Irsiy belgilar avloddan-avlodga o'tadigan anatomik, biokimyoviy va xulq-atvorni o'z ichiga olgan maxsus o'ziga xos xususiyatlardir.

Evolyutsiya xilma-xillikka olib keldi va diversifikatsiyalangan rivojlanish barcha tirik organizmlar (diversifikatsiya). Charlz Darvin bizning rang-barang dunyomizni "cheksiz shakllar, eng go'zal va eng ajoyib" deb ta'riflagan. Inson hayotning kelib chiqishi boshi ham, oxiri ham bo‘lmagan hikoya ekan, degan taassurot paydo bo‘ladi.

Maxsus yaratish

Ushbu nazariyaga ko'ra, bugungi kunda Yer sayyorasida mavjud bo'lgan barcha hayot shakllari Xudo tomonidan yaratilgan. Odam Ato va Momo Havo Qodir Tangri tomonidan yaratilgan birinchi erkak va ayoldir. Erdagi hayot ular bilan boshlangan, xristianlar, musulmonlar va yahudiylarga ishoning. Uchta din Olloh olamni yetti kunda yaratib, oltinchi kunni o‘z ishining cho‘qqisiga aylantirdi: U Odam Atoni tuproqdan, Momo Havoni qovurg‘asidan yaratdi, degan fikrga kelishdi.

Ettinchi kuni Xudo dam oldi. Keyin u nafas oldi va uni Adan bog'ini parvarish qilish uchun yubordi. Markazda Hayot daraxti va Yaxshilikni bilish daraxti o'sdi. Xudo bog'dagi bilim daraxtidan tashqari barcha daraxtlarning mevalarini eyishga ruxsat berdi (“chunki undan yegan kuningda o'lasan”).

Ammo odamlar itoatsizlik qilishdi. Qur'onda aytilishicha, Odam Ato olmani sinab ko'rishni taklif qilgan. Xudo gunohkorlarni kechirdi va ikkalasini ham O'zining vakillari sifatida erga yubordi. Va shunga qaramay... Yerda hayot qaerdan paydo bo'lgan? Ko'rib turganingizdek, aniq javob yo'q. Garchi zamonaviy olimlar barcha tirik mavjudotlarning kelib chiqishi haqidagi abiogen (noorganik) nazariyaga tobora ko'proq moyil bo'lishsa-da.

Jonsiz tog'lar, toshlar va suv, osmondagi ulkan oy va meteoritlarning doimiy bombardimon qilinishi - 4 milliard yil oldin Yerning eng ehtimolli landshafti

Hayot koinotdagi noorganik moddalardan paydo bo'lganmi yoki Yerda paydo bo'lganmi? Bu dilemma muqarrar ravishda hayotning kelib chiqishi muammosi bilan qiziqqan tadqiqotchi oldida turadi. Hozircha hech kim hozirda mavjud bo‘lgan ikkita gipotezaning to‘g‘riligini isbotlay olmadi, uchinchi yechimni ham topishning imkoni bo‘lmadi.

Yerda hayotning paydo bo'lishi haqidagi birinchi faraz qadimgi bo'lib, u Evropa fanining hurmatli namoyandalarini o'z ichiga oladi: G. Helmgoltz, L. Paster, S. Arrenius, V. Vernadskiy, F. Crick. Tirik materiyaning murakkabligi, uning sayyorada o'z-o'zidan paydo bo'lish ehtimolining pastligi, shuningdek, eksperimentchilarning tirik bo'lmagan narsalardan jonli sintez qilishdagi muvaffaqiyatsizliklari olimlarni ushbu yondashuv tarafdorlari lageriga olib keladi. Hayotning Yerga aniq qanday kelganligi haqida ko'plab farqlar mavjud va ulardan eng mashhuri panspermiya nazariyasidir. Unga ko'ra, hayot yulduzlararo fazoda keng tarqalgan, ammo u erda rivojlanish uchun sharoit yo'qligi sababli, tirik materiya sperma yoki sporalarga aylanadi va shu tariqa kosmosda harakatlanadi. Milliardlab yillar oldin kometalar spermatozoidlarni Yerga olib kelishgan, bu erda ularning rivojlanishi uchun qulay muhit yaratilgan.

Sperma - bu katta harorat o'zgarishlariga, kosmik nurlanishga va tirik mavjudotlar uchun zararli bo'lgan boshqa atrof-muhit omillariga bardosh beradigan kichik embrionlar. Ingliz astronomi F. Xoyl taklif qilganidek, grafit qobig'idagi bakteriyalarni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan yulduzlararo chang zarralari sperma roliga mos keladi. Hozirgacha koinotda sperma topilmagan. Ammo ular topilgan bo'lsa ham, shunday ajoyib kashfiyot Bu hayotning kelib chiqishi muammosini bizning sayyoramizdan boshqa joyga ko'chiradi. Biz esa spermatozoidlar Yerga qayerdan kelgani va ular qanday tug‘ilgani haqida so‘rashdan qochmasdik. Dilemmaning ikkinchi qismi - hayot noorganik materiyadan qanday paydo bo'lganligi unchalik romantik emas, chunki u fizika va kimyo qonunlariga asoslanadi. Abiogenez nazariyasi deb ataladigan bu tor, mexanik yondashuv ko'plab mutaxassislarning sa'y-harakatlarini o'z ichiga oladi. Ehtimol, o'ziga xosligi tufayli bu yondashuv samarali bo'ldi va yarim asr davomida biokimyo, evolyutsion biologiya va kosmologiyaning butun sohalarini rivojlantirdi.

Olimlarning fikriga ko'ra, tirik hujayraning sintezi juda yaqin, bu texnologiya va vaqt masalasidir. Ammo probirkada tug'ilgan hujayra Yerda hayot qanday paydo bo'lgan degan savolga javob bo'ladimi? Qiyin. Sintetik hujayra abiogenez qandaydir tarzda mumkinligini isbotlaydi. Ammo 4 milliard yil oldin Yerda hamma narsa boshqacha sodir bo'lishi mumkin edi. Masalan, bu kabi. Yer yuzasi 4,5 milliard yil avval sovib ketgan. Atmosfera yupqa edi va kometalar Yerni faol ravishda bombardimon qilib, organik moddalarni ko'p miqdorda etkazib berishdi. Erdan tashqaridagi moddalar vulqonlar bilan isitiladigan sayoz iliq suv havzalarida joylashdi: tubida lava oqib chiqdi, orollar o'sdi va issiq buloqlar otildi - fumarollar. O'sha paytdagi qit'alar hozirgidek kuchli va katta emas edi, ular er qobig'i bo'ylab osongina harakatlanib, bog'langan va parchalanib ketgan.

Oy yaqinroq edi, Yer tezroq aylanardi, kunlar qisqardi, to'lqinlar balandroq va bo'ronlar kuchliroq edi. Uning tepasida po'lat rangli osmon cho'zilgan, qoraygan chang bo'ronlari, vulqon kuli bulutlari va meteorit ta'sirida ag'darilgan tosh parchalari. Azot, karbonat angidrid va suv bug'lariga boy atmosfera asta-sekin rivojlandi. Mo'l-ko'llik issiqxona gazlari global isishni keltirib chiqardi. Bunday ekstremal sharoitda tirik materiyaning sintezi sodir bo'ldi. Bu mo''jiza, koinot evolyutsiyasiga zid ravishda sodir bo'lgan baxtsiz hodisami yoki hayotning paydo bo'lishining yagona yo'limi? Dastlabki bosqichlarda tirik materiyaning asosiy xususiyatlaridan biri paydo bo'ldi - atrof-muhit sharoitlariga moslashish. Ilk atmosferada erkin kislorod kam bo'lgan, ozon tanqis edi va er tirik mavjudotlar uchun halokatli ultrabinafsha nurlar bilan yuvilgan. Agar hujayralar ultrabinafsha nurlanishdan himoya qilish mexanizmini ixtiro qilmaganida, sayyorada yashashsiz qolar edi. Umuman hayotning paydo bo'lishining bu stsenariysi Darvin tomonidan taklif qilinganidan farq qilmaydi. Yangi tafsilotlar qo'shildi - biz qadimiy qoyalarni o'rganish va tajribalar orqali nimanidir bilib oldik va nimanidir taxmin qildik. Ushbu stsenariy eng oqilona bo'lsa-da, u ham eng ziddiyatli. Olimlar ko'plab alternativalarni taklif qilib, har bir nuqta bilan kurashadilar. Shubhalar boshidanoq paydo bo'ladi: birlamchi organik moddalar qaerdan paydo bo'lgan, u Yerda sintez qilinganmi yoki osmondan tushganmi?

Inqilobiy g'oya

Abiogenezning ilmiy asoslari yoki tirik mavjudotlarning jonsiz mavjudotlardan kelib chiqishi rus biokimyogari A.I. Oparin. 1924 yilda 30 yoshli olim sifatida Oparin "Hayotning kelib chiqishi" maqolasini nashr etdi, uning hamkasblariga ko'ra, "intellektual inqilob urug'larini o'z ichiga olgan". 1938 yilda Oparinning ingliz tilida nashr etilgan kitobi shov-shuvga aylandi va G'arbning muhim intellektual resurslarini hayot muammosiga jalb qildi. 1953 yilda Chikago universitetining aspiranti S. Miller abiogen sintez bo'yicha muvaffaqiyatli tajriba o'tkazdi. U laboratoriya probirkasida erta Yer sharoitlarini yaratdi va kimyoviy reaksiya natijasida aminokislotalar to'plamini oldi. Shunday qilib, Oparin nazariyasi eksperimental tasdiqlana boshladi.

Oparin va ruhoniy

Hamkasblarning xotiralariga ko'ra, akademik A.I. Oparin ishonchli materialist va ateist edi. Buni uning abiogenez nazariyasi tasdiqlaydi, bu hayot sirlarini g'ayritabiiy tushuntirishga umid qoldirmaydi. Shunga qaramay, olimning qarashlari va shaxsiyati butunlay qarama-qarshi dunyoqarashdagi odamlarni o'ziga tortdi. Ilmiy va ma'rifiy ishlar bilan shug'ullanib, pasifistik harakatda qatnashib, chet elga ko'p sayohat qildi. Bir marta, 1950-yillarda, Oparin Italiyada hayotning kelib chiqishi muammosi haqida ma'ruza qildi. Hisobotdan keyin unga Vatikandan Papa Fanlar akademiyasining prezidentidan boshqa hech kim u bilan uchrashishni istamagani aytildi. Aleksandr Ivanovich, bo'lish Sovet odami va chet el ziyolilarining SSSRga nisbatan noxolis munosabatini yaxshi bilgan holda, men katolik cherkovi vakilidan hech qanday yaxshilik kutmagan edim, ehtimol, qandaydir provokatsiya. Shunga qaramay, tanishuv bo'lib o'tdi. Muhtaram Sinyor Oparinning qo'lini silkitib, unga ma'ruza uchun minnatdorchilik bildirdi va xitob qildi: "Professor, siz Xudoning inoyatini qanchalik go'zal ochib berganingizdan xursandman!"

Hayotning ehtimolligi

Abiogenez nazariyasi hayot materiya rivojlanishining ma'lum bir bosqichida paydo bo'lganligini ko'rsatadi. Olam va birinchi zarralar paydo bo'lganidan beri materiya doimiy o'zgarish yo'liga o'tdi. Birinchidan, atomlar va molekulalar paydo bo'ldi, keyin yulduzlar va chang paydo bo'ldi, undan - sayyoralar va sayyoralarda hayot paydo bo'ldi. Jonli mavjudotlar jonsiz narsalardan vujudga keladi, qandaydir oliy qonunga bo'ysunadi, uning mohiyati biz uchun hali noma'lum. Hayot mos sharoitlar mavjud bo'lgan Yerda paydo bo'lishiga yordam bera olmadi. Albatta, bu metafizik umumlashtirishni inkor etib bo'lmaydi, lekin shubha urug'lari unib chiqdi. Gap shundaki, hayot sintezi uchun zarur shart-sharoitlar juda ko'p va ko'pincha faktlar va bir-biriga zid keladi. Misol uchun, erta Yerda pasayuvchi atmosferaga ega ekanligi haqida hech qanday dalil yo'q. Genetik kod qanday paydo bo'lganligi noma'lum. Tirik hujayraning tuzilishi va uning vazifalari murakkabligi bilan hayratlanarli. Hayotning paydo bo'lishining umumiy ehtimoli qanday? Mana bir nechta misollar.

Proteinlar faqat "chap qo'l" deb ataladigan aminokislotalardan, ya'ni ular orqali o'tadigan yorug'likning qutblanishini chapga aylantiradigan assimetrik molekulalardan iborat. Nima uchun faqat chap qo'l aminokislotalar oqsil qurilishida ishlatiladi noma'lum. Ehtimol, bu tasodifan sodir bo'lgan va Koinotning biron bir joyida o'ng qo'lli aminokislotalardan iborat tirik mavjudotlar mavjud. Katta ehtimol bilan, asl oqsillar sintezi sodir bo'lgan ibtidoiy bulonda chap va o'ng qo'lli aminokislotalar teng miqdorda bo'lgan. Va faqat haqiqiy tirik "chap qo'l" strukturaning paydo bo'lishi bu simmetriyani buzdi va aminokislotalarning biogen sintezi "chap qo'l" yo'lidan bordi.

Fred Xoyl o'zining "Kosmosdan evolyutsiya" kitobida keltirgan hisob juda ta'sirli. Har birida 200 ta aminokislotadan tashkil topgan 2000 ta hujayra fermentini tasodifiy olish ehtimoli 10-4000 ga teng - absurd kichik qiymat, hatto butun koinot organik sho'rva bo'lsa ham.

300 ta aminokislotadan iborat bitta oqsilni sintez qilish ehtimoli 2x10,390 da bitta imkoniyatdir. Yana, ahamiyatsiz. Keling, oqsildagi aminokislotalar sonini 20 tagacha kamaytiraylik, keyin bunday oqsil sintezining mumkin bo'lgan birikmalari soni 1018 ni tashkil qiladi - bu 4,5 milliard yil ichida soniyalar sonidan kattaroqdir. Evolyutsiyada barcha variantlarni saralash va eng yaxshisini tanlash uchun vaqt yo'qligini ko'rish qiyin emas. Agar oqsillardagi aminokislotalar tasodifiy emas, ma'lum ketma-ketlikda bog'langanligini hisobga olsak, oqsil molekulasini sintez qilish ehtimoli maymun Shekspirning fojialaridan birini tasodifan bosib chiqargandek, ya'ni deyarli nolga teng bo'ladi.

Olimlar eng oddiy oqsil kodlash siklida ishtirok etuvchi DNK molekulasi ma'lum bir ketma-ketlikda 600 ta nukleotiddan iborat bo'lishi kerakligini hisoblab chiqdi. Bunday DNKning tasodifiy sintezi ehtimoli 10-400 ni tashkil qiladi, boshqacha aytganda, buning uchun 10400 urinish kerak bo'ladi.

Bu ehtimollik hisob-kitoblariga hamma olimlar ham rozi emas. Ularning ta'kidlashicha, tasodifiy kombinatsiyalarni sinab ko'rish orqali oqsil sintezi imkoniyatlarini hisoblash noto'g'ri, chunki molekulalar afzalliklarga ega va ba'zi kimyoviy bog'lanishlar har doim boshqalarga qaraganda ko'proq. Avstraliyalik biokimyogar Ian Musgravening fikricha, abiogenez ehtimolini hisoblash umuman befoyda. Birinchidan, monomerlardan polimerlar hosil bo'lishi tasodifiy emas, balki fizika va kimyo qonunlariga bo'ysunadi. Ikkinchidan, zamonaviy oqsil molekulalari, DNK yoki RNK shakllanishini hisoblash noto'g'ri, chunki ular birinchi tirik tizimlarning bir qismi bo'lmagan. Ehtimol, bugungi kunda mavjud bo'lgan organizmlarning tuzilishida o'tmishdan hech narsa qolmagandir. Hozirgi vaqtda birinchi organizmlar atigi 30-40 monomerdan tashkil topgan qisqa molekulalarning juda oddiy tizimlari ekanligiga ishonishadi. Hayot juda oddiy organizmlardan boshlandi, asta-sekin murakkablashib bordi. Tabiat hatto darhol Boeing 747 qurishga urinmadi. Uchinchidan, past ehtimollikdan qo'rqishning hojati yo'q. Million millionda bitta imkoniyatmi? Va shuning uchun nima, u birinchi urinishda tushib qolishi mumkin.

Hayot nima

Hayotning ta'rifini izlash bilan nafaqat faylasuflar shug'ullanadilar. Bu ta'rif biokimyogarlar tushunishi uchun zarur: probirkada nima sodir bo'ldi - tirikmi yoki jonsizmi? Paleontologlar hayotning boshlanishini izlash uchun qadimiy qoyalarni o'rganmoqdalar. Ekzobiologlar yerdan tashqaridagi organizmlarni qidirmoqdalar. Hayotni aniqlash oson emas. Big so'zlari bilan Sovet entsiklopediyasi, "Tirik va jonsiz narsalar o'rtasidagi qat'iy ilmiy farq muayyan qiyinchiliklarga duch keladi." Darhaqiqat, faqat tirik organizmga nima xosdir? Balki to'plam tashqi belgilar? Oq, yumshoq narsa harakat qiladi, tovush chiqaradi. Bu ibtidoiy ta'rifga o'simliklar, mikroblar va boshqa ko'plab organizmlar kirmaydi, chunki ular jim va harakat qilmaydi. Kimyoviy nuqtai nazardan hayotni kompleksdan tashkil topgan materiya deb hisoblashimiz mumkin organik birikmalar: aminokislotalar, oqsillar, yog'lar. Ammo keyin bu birikmalarning oddiy mexanik aralashmasi tirik deb hisoblanishi kerak, bu noto'g'ri. Umumiy ilmiy konsensus mavjud bo'lgan yaxshiroq ta'rif tirik tizimlarning o'ziga xos funktsiyalari bilan bog'liq.

Irsiy ma'lumotlarning aniq nusxasi avlodlarga uzatilganda ko'payish qobiliyati butun er yuzidagi hayotga, hatto uning eng kichik zarrasi - hujayraga ham xosdir. Shuning uchun hayotning o'lchov birligi sifatida hujayra olinadi. Hujayralarning tarkibiy qismlari: oqsillar, aminokislotalar, fermentlar, alohida olingan holda, tirik bo'lmaydi. Bu ushbu moddalarni sintez qilish bo'yicha muvaffaqiyatli tajribalarni hayotning kelib chiqishi haqidagi savolga javob deb hisoblash mumkin emas degan muhim xulosaga olib keladi. Butun hujayra qanday paydo bo'lganligi aniq bo'lgandagina bu sohada inqilob bo'ladi. Shubhasiz, sirlarni ochuvchilarga beriladi Nobel mukofoti. Tizimni tirik deb atash uchun ko'payish funktsiyasidan tashqari, bir qator zarur, ammo etarli bo'lmagan xususiyatlar mavjud. Tirik organizm o'zgarishlarga moslasha oladi muhit genetik darajada. Bu omon qolish uchun juda muhimdir. O'zgaruvchanlik hayotning erta Yerda, falokatlar va qattiq muzlik davrida omon qolishiga imkon berdi.

Tirik tizimning muhim xususiyati katalitik faollik, ya'ni faqat ma'lum reaktsiyalarni amalga oshirish qobiliyatidir. Metabolizm bu xususiyatga asoslanadi - atrof-muhitdan zarur moddalarni tanlash, ularni qayta ishlash va keyingi hayot faoliyati uchun zarur bo'lgan energiya ishlab chiqarish. Omon qolish algoritmidan boshqa narsa bo'lmagan metabolik sxema qattiq ulangan genetik kod hujayralar va irsiyat mexanizmi orqali avlodlarga uzatiladi. Kimyogarlar katalitik faollikka ega bo'lgan ko'plab tizimlarni bilishadi, ammo ular ko'paya olmaydi va shuning uchun ularni tirik deb hisoblash mumkin emas.

Hal qiluvchi tajriba

Bir kun kelib kimyoviy elementlar atomlaridan hujayra o'z-o'zidan paydo bo'lishiga umid yo'q. Bu aql bovar qilmaydigan variant. Oddiy hujayra bakteriyalarda yuzlab genlar, minglab oqsillar va turli molekulalar mavjud. Fred Xoyl hujayra sintezi Boeingni yig'ish kabi aql bovar qilmaydigan bo'lib, ehtiyot qismlar chiqindisidan o'tayotgan bo'ron kabi hazil qildi. Va shunga qaramay, Boeing mavjud, ya'ni u qandaydir tarzda "yig'ilgan", aniqrog'i "o'z-o'zidan yig'ilgan". Hozirgi g'oyalarga ko'ra, Boingning "o'zini o'zi yig'ishi" 4,5 milliard yil oldin boshlangan, jarayon asta-sekin davom etgan va bir milliard yilga cho'zilgan. Bundan kamida 3,5 milliard yil oldin tirik hujayralar Yerda allaqachon mavjud edi.

Tirik mavjudotlarni jonsiz mavjudotlardan sintez qilish uchun dastlabki bosqichda sayyoramizning atmosferasi va suv havzalarida oddiy organik va noorganik birikmalar bo'lishi kerak: C, C 2, C 3, CH, CN, CO, CS. , HCN, CH 3 CH, NH, O, OH, H 2 O, S. Stenli Miller abiogen sintez, vodorod, metan, ammiak va suv bug'larini aralashtirish bo'yicha o'zining mashhur tajribalarida, keyin qizdirilgan aralashmani elektr razryadlari orqali o'tkazib, sovutilgan. bu. Bir hafta o'tgach, kolbada hujayra oqsillarining bir qismi bo'lgan glisin, alanin va aspartik kislotani o'z ichiga olgan ettita aminokislotadan iborat jigarrang suyuqlik hosil bo'ladi. Millerning tajribasi qanday qilib prebiologik organik moddalar - hujayraning yanada murakkab tarkibiy qismlari sintezida ishtirok etadigan moddalar hosil bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. O'shandan beri biologlar jiddiy muammoga qaramay, bu muammoni hal qilingan deb hisoblashdi. Gap shundaki, aminokislotalarning abiogen sintezi faqat qaytaruvchi sharoitlarda sodir bo'ladi, shuning uchun Oparin erta Yer atmosferasi metan-ammiak ekanligiga ishongan. Ammo geologlar bu xulosaga qo'shilmaydi.

Erta atmosfera muammosi

Mutaxassislarning ta'kidlashicha, metan va ammiak Yerda katta miqdorda kelib chiqadigan joy yo'q. Bundan tashqari, bu birikmalar juda beqaror va quyosh nurlari ta'sirida yo'q qilinadi; metan-ammiak atmosferasi, hatto bu gazlar sayyoramizning ichaklaridan chiqarilgan taqdirda ham mavjud bo'lishi mumkin emas. Geologlarning fikricha, bundan 4,5 milliard yil avval Yer atmosferasida karbonat angidrid va azot hukmron bo‘lgan, bu esa kimyoviy neytral muhitni yaratadi. Buni o'sha paytda mantiyadan eritilgan eng qadimgi jinslarning tarkibi tasdiqlaydi. Sayyoradagi eng qadimiy jinslar, yoshi 3,9 milliard yil, Grenlandiyada topilgan. Bular kulrang gneyslar deb ataladi - o'rtacha tarkibdagi juda o'zgargan magmatik jinslar. Bu jinslar bir vaqtning o'zida atmosferani to'yingan mantiyadagi karbonat angidrid suyuqliklari ta'sirida millionlab yillar davomida o'zgargan. Bunday sharoitda abiogen sintez mumkin emas.

Akademik E.M. Yerning dastlabki atmosferasi muammosini hal qilishga harakat qilmoqda. Galimov, geokimyo instituti direktori va analitik kimyo ular. IN VA. Vernadskiy RAS. Uning hisob-kitoblariga ko'ra, er qobig'i juda erta, sayyora paydo bo'lganidan keyingi dastlabki 50-100 million yil ichida paydo bo'lgan va asosan metalldan iborat. Bunday holda, mantiya haqiqatan ham kamaytiruvchi sharoitlarni yaratish uchun etarli miqdorda metan va ammiakni chiqarishi kerak edi. Amerikalik olimlar K.Sagan va K.Chaybalar metan atmosferasini vayronagarchilikdan o'zini-o'zi himoya qilish mexanizmini taklif qilishdi. Ularning sxemasiga ko'ra, ultrabinafsha nurlanish ta'sirida metanning parchalanishi atmosferaning yuqori qatlamlarida organik zarrachalar aerozolini yaratishga olib kelishi mumkin. Ushbu zarralar quyosh nurlarini o'zlashtirdi va himoya qildi tiklovchi muhit sayyoralar. To'g'ri, bu mexanizm Mars uchun ishlab chiqilgan, ammo u erta Yerga ham tegishli.

Prebiologik organik moddalarning shakllanishi uchun qulay sharoitlar Yerda uzoq davom etmadi. Keyingi 200-300 million yil ichida mantiya oksidlana boshladi, bu esa karbonat angidrid va atmosfera tarkibidagi o'zgarishlar. Ammo bu vaqtga kelib hayotning paydo bo'lishi uchun muhit allaqachon tayyorlangan edi.

Dengiz tubida

Birinchi hayot vulqonlar atrofida paydo bo'lishi mumkin edi. Tasavvur qiling-a, okeanlarning hali ham mo'rt bo'lmagan tubida ko'plab yoriqlar va yoriqlar, magma oqadi va gazlar ko'piklanadi. Vodorod sulfidi bug'lari bilan to'yingan bunday zonalarda metall sulfidlarning konlari hosil bo'ladi: temir, sink, mis. Agar birlamchi organik moddalarning sintezi bevosita temir-oltingugurt minerallari yuzasida karbonat angidrid va vodorod reaksiyasidan foydalangan holda sodir bo'lsa-chi? Yaxshiyamki, atrofda ikkalasi ham juda ko'p: magmadan karbonat angidrid va monooksid ajralib chiqadi, vodorod esa suvdan ajralib chiqadi. kimyoviy o'zaro ta'sir issiq magma bilan. Sintez uchun zarur bo'lgan energiya oqimi ham mavjud.

Bu gipoteza geologik ma'lumotlarga zid emas va erta organizmlar zamonaviy kimyosintetik bakteriyalar kabi ekstremal sharoitlarda yashagan degan taxminga asoslanadi. 20-asrning 60-yillarida tadqiqotchilar Tinch okeanining tubida suv osti vulqonlarini - qora chekuvchilarni topdilar. Klublarda bor zaharli gazlar, quyosh nuri va kislorodga kirish imkoni bo'lmagan holda, +120 ° haroratda mikroorganizmlarning koloniyalari mavjud. Qora chekuvchilarga o'xshash sharoitlar Yerda 2,5 milliard yil oldin mavjud bo'lgan, buni stromatolitlar qatlamlari - ko'k-yashil suv o'tlari faoliyatining izlari tasdiqlaydi. Ushbu mikroblarga o'xshash shakllar 3,5 milliard yillik eng qadimgi organizmlarning qoldiqlari orasida ham uchraydi.

Vulqon gipotezasini tasdiqlash uchun ushbu sharoitda abiogen sintez mumkinligini ko'rsatadigan tajriba kerak. AQSh, Germaniya, Angliya va Rossiya biokimyogarlari guruhlari bu yo'nalishda ishlamoqda, ammo hozircha muvaffaqiyatga erisha olmadi. Quvonarli natijalar 2003 yilda Biokimyo institutining evolyutsion biokimyo laboratoriyasidan yosh tadqiqotchi Mixail Vladimirov tomonidan olingan. A.N. Bax RAS. U laboratoriyada sun'iy qora chekuvchi yaratdi: pirit disk (FeS 2) fiziologik eritma bilan to'ldirilgan avtoklavga joylashtirildi, katod vazifasini bajaradi; karbonat angidrid tizimdan o'tdi va elektr toki. Bir kundan keyin avtoklavda chumoli kislotasi paydo bo'ldi - tirik hujayralar metabolizmida ishtirok etadigan va murakkabroq biologik moddalarning abiogen sintezi uchun material bo'lib xizmat qiladigan eng oddiy organik modda.

Atmosfera azotini assimilyatsiya qilishga qodir siyanobakteriyalar

Yashash mumkin bo'lgan sayyoralar uchun ovchilar

Hayotning kelib chiqishi haqidagi ikkala nazariya ham panspermiya va abiogenez hayot koinotdagi noyob hodisa emas, u boshqa sayyoralarda mavjud bo'lishi kerakligini tan oladi. Ammo buni qanday aniqlash mumkin? Uzoq vaqt davomida hayotni qidirishning faqat bitta usuli mavjud edi, u hali ijobiy natija bermadi - o'zga sayyoraliklarning radio signallaridan foydalanish. 20-asrning oxirida paydo bo'ldi yangi fikr- Quyosh tizimidan tashqaridagi sayyoralarni qidirish uchun teleskoplardan foydalaning. Ekzosayyoralarni qidirish boshlandi. 1995 yilda birinchi namuna qo'lga olindi: Yupiterning yarmi massasi bo'lgan sayyora Pegas yulduz turkumining 51-yulduzi atrofida tez aylanadi. Deyarli 10 yillik izlanishlar natijasida 141 ta sayyorani o'z ichiga olgan 118 ta sayyora tizimi topildi. Ushbu tizimlarning hech biri Quyosh tizimiga o'xshamaydi, sayyoralarning hech biri Yerga o'xshamaydi. Topilgan ekzosayyoralar massasi bo'yicha Yupiterga yaqin, ya'ni ular juda ko'p Yerdan ko'proq. Uzoq gigantlar o'zlarining orbitalarining xususiyatlari tufayli hayot uchun yaroqsiz. Ulardan ba'zilari o'z yulduziga juda yaqin aylanadi, ya'ni ularning sirtlari issiq va issiq emas suyuq suv unda hayot rivojlanadi. Qolgan sayyoralar - ularning ozchiligi - cho'zilgan bo'ylab harakatlanadi elliptik orbita, bu iqlimga keskin ta'sir qiladi: u erda fasllarning o'zgarishi juda keskin bo'lishi kerak va bu organizmlar uchun zararli.

Hayotning kelib chiqishi haqidagi ikkala nazariya ham panspermiya va abiogenez hayot koinotdagi noyob hodisa emas, u boshqa sayyoralarda mavjud bo'lishi kerakligini tan oladi. Ammo buni qanday aniqlash mumkin? Uzoq vaqt davomida hayotni qidirishning faqat bitta usuli mavjud edi, u hali ijobiy natija bermadi - o'zga sayyoraliklarning radio signallaridan foydalanish. 20-asrning oxirida yangi g'oya paydo bo'ldi - quyosh tizimidan tashqarida sayyoralarni qidirish uchun teleskoplardan foydalanish. Ekzosayyoralarni qidirish boshlandi. 1995 yilda birinchi namuna qo'lga olindi: Yupiterning yarmi massasi bo'lgan sayyora Pegas yulduz turkumining 51-yulduzi atrofida tez aylanadi. Deyarli 10 yillik izlanishlar natijasida 141 ta sayyorani o'z ichiga olgan 118 ta sayyora tizimi topildi. Ushbu tizimlarning hech biri Quyosh tizimiga o'xshamaydi, sayyoralarning hech biri Yerga o'xshamaydi. Topilgan ekzosayyoralar massasi boʻyicha Yupiterga yaqin, yaʼni Yerdan ancha katta. Uzoq gigantlar o'zlarining orbitalarining xususiyatlari tufayli hayot uchun yaroqsiz. Ulardan ba'zilari o'z yulduziga juda yaqin aylanadi, ya'ni ularning sirtlari issiq va hayot rivojlanadigan suyuq suv yo'q. Qolgan sayyoralar - ularning ozchiligi - cho'zilgan elliptik orbita bo'ylab harakatlanadi, bu iqlimga keskin ta'sir qiladi: u erda fasllarning o'zgarishi juda keskin bo'lishi kerak va bu organizmlar uchun zararli.

Quyosh tipidagi birorta ham sayyora tizimi topilmagani ba'zi olimlarning pessimistik bayonotlariga sabab bo'ldi. Ehtimol, koinotda kichik toshli sayyoralar juda kam uchraydi yoki bizning Yerimiz odatda o'ziga xos yagona sayyoradir yoki ehtimol bizda o'lchovlarning aniqligi etishmayapti. Ammo umid oxirgi marta o'ladi va astronomlar o'z usullarini yaxshilashda davom etmoqdalar. Endi sayyoralar to'g'ridan-to'g'ri kuzatish orqali emas, balki bilvosita belgilar bilan qidiriladi, chunki teleskoplarning o'lchamlari etarli emas. Shunday qilib, Yupiterga o'xshash gigantlarning pozitsiyasi ularning yulduzlari orbitalariga ta'sir qiladigan tortishish buzilishidan hisoblanadi. 2006 yilda Yevropa kosmik agentligi Korot sun'iy yo'ldoshini uchiradi, u Yer massasi bo'lgan sayyoralarni yulduz diskidan o'tayotganda yorqinligini kamaytirish orqali izlaydi. Sayyoralarni ovlash ham xuddi shunday bo'ladi NASA sun'iy yo'ldoshi Kepler 2007 yildan beri. Yana 2 yil ichida NASA kosmik interferometriya missiyasini tashkil qiladi - bu kichik sayyoralarni kattaroq massali jismlarga ta'siri orqali aniqlashning juda nozik usuli. Faqat 2015 yilga kelib olimlar to'g'ridan-to'g'ri kuzatish uchun asboblarni quradilar - bu bir vaqtning o'zida hayot belgilarini qidirishga qodir "Yer tipidagi sayyora ovchisi" deb nomlangan kosmik teleskoplarning butun flotiliyasi bo'ladi.

Yerga o'xshash sayyoralar topilgach, fanda yangi davr boshlanadi va olimlar hozirdan bu hodisaga tayyorgarlik ko'rmoqda. Katta masofadan siz sayyora atmosferasidagi hayot izlarini, hatto uning eng ibtidoiy shakllarini - bakteriyalarni yoki protozoyali ko'p hujayrali organizmlarni taniy olishingiz kerak. Koinotda ibtidoiy hayotni kashf qilish ehtimoli kichik yashil odamlar bilan aloqa qilishdan ko'ra yuqoriroqdir, chunki Yerda hayot 4 milliard yildan ko'proq vaqt davomida mavjud bo'lgan. rivojlangan tsivilizatsiya faqat bir asrni tashkil etadi. Texnogen signallar paydo bo'lishidan oldin, bizning mavjudligimiz haqida faqat atmosferada maxsus birikmalar - biomarkerlar mavjudligi bilan bilish mumkin edi. Asosiy biomarker ozon bo'lib, u kislorod mavjudligini ko'rsatadi. Suv bug'i suyuq suv mavjudligini ko'rsatadi. Karbonat angidrid va metan organizmlarning ayrim turlari tomonidan chiqariladi. Yevropalik olimlar 2015-yilda boshlaydigan Darvin missiyasiga uzoq sayyoralarda biomarkerlarni qidirish vazifasi yuklanadi. Oltita infraqizil teleskop Yerdan 1,5 million kilometr orbitaga chiqadi va yaqin atrofdagi bir necha ming sayyora tizimlarini tekshiradi. Atmosferadagi kislorod miqdoriga asoslanib, Darvin loyihasi bir necha yuz million yillik juda yosh hayotni aniqlashga qodir.

Agar sayyora atmosferasining nurlanishida uchta moddaning spektral chiziqlari - ozon, suv bug'lari va metan bo'lsa, bu hayot mavjudligining qo'shimcha dalilidir. Keyingi qadam uning turi va rivojlanish darajasini aniqlashdir. Masalan, xlorofill molekulalarining mavjudligi sayyorada energiya ishlab chiqarish uchun fotosintezdan foydalanadigan bakteriyalar va o'simliklar mavjudligini anglatadi. Biomarkerlarning keyingi avlodini ishlab chiqish juda istiqbolli, ammo bu hali ham uzoqdir.

Organik manba

Agar Yerda prebiologik organik moddalarni sintez qilish uchun sharoit bo'lmasa, ular kosmosda bo'lishi mumkin edi. 1961 yilda amerikalik biokimyogari Jon Oro organik molekulalarning komera kelib chiqishi haqida maqola chop etdi. Zich atmosfera bilan himoyalanmagan yosh Yer asosan muzdan iborat bo'lgan, ammo ammiak, formaldegid, vodorod siyanid, siyanoatsetilen, adenin va aminokislotalarning abiogen sintezi uchun zarur bo'lgan boshqa birikmalarni o'z ichiga olgan kometalar tomonidan katta bombardimon qilindi. nuklein kislotalar va yog 'kislotalari- hujayraning asosiy tarkibiy qismlari. Astronomlarning ma'lumotlariga ko'ra, Yer yuzasiga 1021 kg komera moddasi tushgan. Kometalar suvi okeanlarni hosil qilgan, ularda hayot yuzlab million yillardan keyin gullab-yashnagan.

Kuzatishlar shuni tasdiqlaydiki, kosmik jismlar va yulduzlararo chang bulutlari tarkibida oddiy organik moddalar va hatto aminokislotalar mavjud. Spektral tahlil Xeyli-Bopp kometasining dumida adenin va purin borligini ko'rsatdi va Murchison meteoritida pirimidin topildi. Bu birikmalarning fazoda hosil bo`lishi fizika va kimyo qonunlariga zid emas.

Kometa gipotezasi kosmologlar orasida ham mashhur, chunki u Oy paydo bo'lgandan keyin Yerda hayot paydo bo'lishini tushuntiradi. Taxminan 4,5 milliard yil oldin Yer ulkan kosmik jism bilan to'qnashganligi umumiy qabul qilingan. Uning yuzasi erib ketdi, moddaning bir qismi orbitaga sachradi va u erda kichik sun'iy yo'ldosh - Oyni hosil qildi. Bunday falokatdan keyin sayyorada na organik moddalar, na suv qolmasligi kerak edi. Ular qayerdan kelgan? Kometalar ularni yana olib keldi.

Polimer muammosi

Hujayra oqsillari, DNK, RNK hammasi polimerlar, iplar kabi juda uzun molekulalardir. Polimerlarning tuzilishi juda oddiy, ular ma'lum tartibda takrorlanadigan qismlardan iborat. Masalan, tsellyuloza dunyodagi eng keng tarqalgan molekula bo'lib, o'simliklarda mavjud. Bitta tsellyuloza molekulasi o'n minglab uglerod, vodorod va kislorod atomlaridan iborat, lekin shu bilan birga bu marjon kabi bir-biriga bog'langan qisqaroq glyukoza molekulalarining ko'p marta takrorlanishidan boshqa narsa emas. Proteinlar aminokislotalar zanjiridir. DNK va RNK nukleotidlar ketma-ketligidir. Bundan tashqari, jami bu juda uzun ketma-ketliklar. Shunday qilib, shifrlangan inson genomi 3 milliard nukleotid juftidan iborat.

Hujayra ichida polimerlar murakkab matritsali kimyoviy reaksiyalar orqali doimiy ravishda ishlab chiqariladi. Protein olish uchun siz bir aminokislotadan OH gidroksil guruhini bir uchidan va vodorod atomini boshqa tomondan olib tashlashingiz kerak va shundan keyingina keyingi aminokislotani "yopishtirishingiz" kerak. Bu jarayonda suvning qayta-qayta hosil bo'lishini ko'rish oson. Suvdan xalos bo'lish, suvsizlanish juda qadimiy jarayon bo'lib, hayotning paydo bo'lishining kalitidir. Protein ishlab chiqarish zavodi bo'lgan hujayra bo'lmaganida, bu qanday sodir bo'ldi? Issiq sayoz hovuz - tirik tizimlarning beshigi bilan ham muammo paydo bo'ladi. Axir, polimerizatsiya paytida suvni olib tashlash kerak, ammo uning atrofida juda ko'p bo'lsa, bu mumkin emas.

Gil geni

Birlamchi bulonda tirik tizimning tug'ilishiga yordam beradigan, jarayonni tezlashtiradigan va energiya bilan ta'minlaydigan narsa bo'lishi kerak. Ingliz kristallografi Jon Bernal 20-asrning 50-yillarida har qanday suv havzasining tubida mo'l-ko'l qoplangan oddiy loy bunday yordamchi bo'lib xizmat qilishi mumkinligini aytdi. Gil minerallari biopolimerlarning shakllanishiga va irsiyat mexanizmining paydo bo'lishiga yordam berdi. Bernalning gipotezasi yillar davomida kuchayib bordi va ko'plab izdoshlarni o'ziga tortdi. Ma'lum bo'lishicha, ultrabinafsha energiya bilan nurlangan loy zarralari biopolimerni yig'ish reaktsiyasiga sarflanadigan energiya zaxirasini saqlaydi. Loy borligida monomerlar RNK kabi o'z-o'zini ko'paytiruvchi molekulalarga to'planadi.

Ko'pgina gil minerallari tuzilishi jihatidan polimerlarga o'xshaydi. Ular bir-biri bilan zaif bog'langan juda ko'p qatlamlardan iborat kimyoviy bog'lanishlar. Bunday mineral lenta o'z-o'zidan o'sib boradi, har bir keyingi qatlam avvalgisini takrorlaydi va ba'zida nuqsonlar paydo bo'ladi - haqiqiy genlardagi kabi mutatsiyalar. Shotlandiya kimyogari A.J. Kerns-Smit er yuzidagi birinchi organizm aynan "gil gen" ekanligini ta'kidladi. Loy zarralari qatlamlari orasiga kirib, organik molekulalar ular bilan o'zaro ta'sir qildi, ma'lumotni saqlash va o'stirish usulini o'zlashtirdi, aytish mumkinki, ular o'rgandilar. Bir muncha vaqt minerallar va protolife tinch-totuv yashagan, ammo tez orada Kearns-Smitning so'zlariga ko'ra, yorilish yoki genetik egallash sodir bo'lgan, shundan so'ng hayot mineral uyni tark etib, o'z rivojlanishini boshlagan.

Eng qadimgi mikroblar

G'arbiy Avstraliyaning 3,5 milliard yillik qora slanetslarida Yerda topilgan eng qadimgi organizmlarning qoldiqlari mavjud. Faqat mikroskop ostida ko'rinadigan to'plar va tolalar prokariotlarga tegishli - hujayralari hali yadroga ega bo'lmagan va DNK spirali to'g'ridan-to'g'ri sitoplazmada joylashgan mikroblar. Eng qadimgi tosh qoldiqlari 1993 yilda amerikalik paleobiolog Uilyam Shopf tomonidan topilgan. Avstraliyaning Buyuk Qumli cho'lidan g'arbda joylashgan Pilbara majmuasining vulqon va cho'kindi jinslari Yerdagi eng qadimgi jinslardir. Baxtli tasodif tufayli, bu shakllanishlar kuchli geologik jarayonlar ta'sirida unchalik o'zgarmadi va oraliq qatlamlarda dastlabki mavjudotlarning qoldiqlarini saqlab qoldi.

O'tmishda mayda to'plar va filamentlar tirik organizmlar bo'lganligini tekshirish qiyin edi. Toshdagi bir qator kichik boncuklar har qanday narsa bo'lishi mumkin: minerallar, biologik bo'lmagan organik moddalar, optik illyuziya. Hammasi bo'lib, Schopf prokaryotlar bilan bog'liq 11 turdagi fotoalbomlarni hisobladi. Ulardan 6 tasi, olimning fikricha, siyanobakteriyalar yoki ko‘k-yashil suvo‘tlardir. Shunga o'xshash turlar hali ham Yerda toza suv havzalarida va okeanlarda, issiq buloqlarda va vulqonlar yaqinida mavjud. Shopf qora slanetslardagi shubhali narsalarni tirik deb hisoblash kerak bo'lgan oltita belgini sanab o'tdi.

Bu belgilar:
1. Fotoalbomlar organik moddalardan tashkil topgan
2. Ularda murakkab tuzilish- tolalar hujayralardan tashkil topgan turli shakllar: silindrlar, qutilar, disklar
3. Ko'plab ob'ektlar mavjud - jami 200 ta qazilma 1900 hujayrani o'z ichiga oladi
4. Ob'ektlar bir xil aholining zamonaviy vakillari kabi bir-biriga o'xshashdir
5. Bular erta Yer sharoitlariga yaxshi moslashgan organizmlar edi. Ular dengiz tubida, ultrabinafsha nurlanishidan qalin suv va shilliq qavat bilan himoyalangan holda yashagan.
6. Ob'ektlar zamonaviy bakteriyalar kabi ko'paydi, bu bo'linish bosqichidagi hujayralar topilmalaridan dalolat beradi.

Bunday qadimiy siyanobakteriyalarning topilishi shuni anglatadiki, deyarli 3,5 milliard yil oldin karbonat angidridni iste'mol qiladigan va kislorod ishlab chiqaradigan va ulardan yashirinishga qodir bo'lgan organizmlar mavjud edi. quyosh radiatsiyasi va ular kabi jarohatlardan tiklanadi zamonaviy qarashlar. Biosfera allaqachon shakllana boshlagan. Ilm-fan uchun bu hayajonli daqiqadir. Uilyam Shopf tan olganidek, bunday hurmatli zotlarda u ko'proq ibtidoiy mavjudotlarni topishni afzal ko'radi. Axir, qadimgi siyanobakteriyalarning kashf etilishi hayotning boshlanishini o'chirilgan davrga suradi. geologik tarix abadiy, geologlar uni aniqlay olishlari va o'qishlari dargumon. Tog' jinslari qanchalik katta bo'lsa, ular bosim, harorat va ob-havo sharoitida uzoqroq bo'lgan. G'arbiy Avstraliyadan tashqari, sayyorada qazilma qoldiqlari topilishi mumkin bo'lgan juda qadimiy jinslarga ega faqat bitta joy bor - sharqda. Janubiy Afrika Svazilend qirolligida. Ammo Afrika jinslari milliardlab yillar davomida keskin o'zgarishlarga duch keldi va qadimgi organizmlarning izlari yo'qoldi.

Hozirda geologlar Yer toshlarida hayotning boshlanishini topa olishmadi. To'g'risini aytganda, ular odatda tirik organizmlar mavjud bo'lmagan vaqt oralig'ini nomlay olmaydilar. Ular tirik mavjudotlar evolyutsiyasining dastlabki bosqichlarini, ya'ni 3,5 milliard yil oldin kuzata olmaydilar. Ko'pincha geologik dalillarning yo'qligi tufayli hayotning kelib chiqishi sirlari hali ham hal qilinmagan.

Realist va surrealist

Hayotning kelib chiqishini o'rganish xalqaro jamiyatining (ISSOL) birinchi konferentsiyasi 1973 yilda Barselonada bo'lib o'tdi. Ushbu konferentsiya emblemasi Salvador Dali tomonidan chizilgan. Mana shunday bo'ldi. Rassom bilan amerikalik biokimyogar Jon Oro do'st edi. 1973 yilda ular Parijda uchrashishdi, Maksimda ovqatlandilar va golografiya bo'yicha ma'ruza o'qishdi. Ma’ruzadan so‘ng Dali kutilmaganda olimni ertasi kuni mehmonxonasiga kelishga taklif qildi. Oro yetib keldi va Dali unga tirik tizimlardagi xirallik muammosini aks ettiruvchi rasmni topshirdi. Ikkita kristall oqayotgan hovuzdan teskari qum soati shaklida o'sadi, bu evolyutsiyaning cheklangan vaqtiga ishora qiladi. Chap tomonda ayol figurasi o'tiradi, o'ng tomonda kapalak qanotini ushlab turgan erkak va kristallar orasida DNK qurti burishadi. Rasmda ko'rsatilgan chap va o'ng kvarts kristallari Oparinning 1957 yildagi "Yerdagi hayotning kelib chiqishi" kitobidan olingan. Olimning ajablanib, Dali bu kitobni o'z xonasida saqladi! Konferentsiyadan so'ng Oparinlar Kataloniyaning sohilidagi Daliga tashrif buyurishdi. Ikkala mashhur ham suhbatlashishga intilardi. Realist va syurrealist o'rtasida mimika va imo-ishoralar tili bilan jonlantirilgan uzoq suhbat bo'lib o'tdi - axir, Oparin faqat rus tilida gapirdi.

RNK dunyosi

Abiogenez nazariyasida hayotning kelib chiqishini izlash hujayradan ko'ra oddiyroq tizim haqidagi g'oyaga olib keladi. Zamonaviy hujayra juda murakkab, uning ishi uchta ustunga asoslangan: DNK, RNK va oqsillar. DNK omborlari irsiy ma'lumotlar, oqsillar DNKga kiritilgan sxema bo'yicha kimyoviy reaktsiyalarni amalga oshiradi, DNKdan oqsillarga ma'lumot RNK orqali uzatiladi. Soddalashtirilgan tizimga nimani kiritish mumkin? Hech bo'lmaganda o'zini ko'paytira oladigan va metabolizmni tartibga soluvchi hujayraning tarkibiy qismlaridan biri.

Hayot aslida boshlangan eng qadimiy molekulani izlash deyarli bir asrdan beri davom etmoqda. Geologlar Yer tarixini tosh qatlamlaridan tiklaganidek, biologlar ham hujayra tuzilishidan hayot evolyutsiyasini kashf etadilar. 20-asrdagi bir qator kashfiyotlar hayotning ajdodiga aylangan o'z-o'zidan paydo bo'lgan gen gipotezasiga olib keldi. Bunday birinchi gen DNK molekulasi bo'lishi mumkin deb o'ylash tabiiy, chunki u o'zining tuzilishi va undagi o'zgarishlar haqidagi ma'lumotlarni saqlaydi. Asta-sekin DNKning o'zi ma'lumotni boshqa avlodlarga uzata olmasligi aniqlandi, buning uchun unga yordamchilar - RNK va oqsillar kerak. 20-asrning ikkinchi yarmida RNKning yangi xossalari aniqlanganda, bu molekula ko'proq mos kelishi ma'lum bo'ldi. asosiy rol hayotning kelib chiqishi haqidagi asarda.

RNK molekulasi tuzilishi jihatidan DNK ga qaraganda oddiyroq. U qisqaroq va bitta ipdan iborat. Ushbu molekula katalizator bo'lib xizmat qilishi mumkin, ya'ni selektiv kimyoviy reaktsiyalarni amalga oshirishi mumkin, masalan, aminokislotalarni bir-biri bilan bog'lash va xususan, o'z replikatsiyasini, ya'ni ko'paytirishni amalga oshiradi. Ma'lumki, selektiv katalitik faollik tirik tizimlarga xos bo'lgan asosiy xususiyatlardan biridir. Zamonaviy hujayralarda bu vazifani faqat oqsillar bajaradi. Ehtimol, bu qobiliyat ularga vaqt o'tishi bilan o'tgan va bir vaqtlar bu RNK tomonidan amalga oshirilgan.

RNK yana nimaga qodirligini bilish uchun olimlar uni sun'iy ravishda ko'paytirishni boshladilar. RNK molekulalari bilan to'yingan eritmada o'z hayoti qaynaydi. Aholi qismlarni almashtiradilar va o'zlarini ko'paytiradilar, ya'ni ma'lumotlar avlodlarga uzatiladi. Bunday koloniyadagi molekulalarning o'z-o'zidan tanlanishi tabiiy tanlanishga o'xshaydi, ya'ni uni nazorat qilish mumkin. Seleksionerlar hayvonlarning yangi zotlarini o'stirishlari kabi, ular ham ma'lum xususiyatlarga ega RNKni o'stira boshladilar. Masalan, nukleotidlarni uzun zanjirlarga birlashtirishga yordam beruvchi molekulalar; yuqori haroratga chidamli molekulalar va boshqalar.

Petri idishlaridagi molekulalar koloniyalari RNK dunyosi, faqat sun'iy. RNKning tabiiy dunyosi 4 milliard yil oldin molekulalar o'z-o'zidan ko'payadigan issiq ko'lmak va sayoz ko'llarda paydo bo'lgan bo'lishi mumkin. Asta-sekin molekulalar jamoalarga to'plana boshladilar va quyoshda eng munosib omon qolgan joy uchun bir-biri bilan raqobatlasha boshladilar. To'g'ri, bunday koloniyalarda ma'lumotlarning uzatilishi noto'g'ri sodir bo'ladi va individual "individual" ning yangi olingan xususiyatlari yo'qolishi mumkin, ammo bu kamchilik ko'p sonli kombinatsiyalar bilan qoplanadi. RNK tanlovi juda tez davom etdi va hujayra yarim milliard yil ichida paydo bo'lishi mumkin edi. Hayotning paydo bo'lishiga turtki bo'lgan RNK dunyosi yo'qolmadi, u Yerdagi barcha organizmlar ichida mavjud bo'lishda davom etmoqda.

RNK dunyosi deyarli tirik, uning to'liq jonlanishi uchun faqat bir qadam qoldi - hujayra hosil qilish. Hujayra atrof-muhitdan kuchli membrana bilan ajratilgan, ya'ni RNK dunyosi evolyutsiyasining keyingi bosqichi - molekulalari bir-biri bilan bog'liq bo'lgan koloniyalarning yog'li membranada o'ralishi. Bunday protoxujayra tasodifan paydo bo'lishi mumkin edi, ammo to'laqonli tirik hujayraga aylanish uchun membrana avloddan-avlodga ko'payishi kerak edi. Sun'iy tanlash yordamida membrana o'sishi uchun mas'ul bo'lgan RNK koloniyalarga aylanishi mumkin, ammo bu haqiqatan ham sodir bo'lganmi? AQSHning Massachusets texnologiya instituti eksperimentlari mualliflarining taʼkidlashicha, laboratoriyada olingan natijalar tirik hujayraning haqiqiy yigʻilishiga oʻxshash boʻlmasligi va haqiqatdan butunlay uzoq boʻlishi mumkin. Biroq, probirkada tirik hujayra yaratish hali imkoni bo'lmagan. RNK dunyosi o'z sirlarini to'liq ochib bermadi.

Yerda hayot qachon paydo bo'lganligi haqidagi savol nafaqat olimlarni, balki barcha odamlarni ham doimo tashvishga solib kelgan. Unga javoblar

deyarli barcha dinlar. Bu savolga haligacha aniq ilmiy javob bo'lmasa-da, ba'zi faktlar bizga ko'proq yoki kamroq asosli farazlarni aytishga imkon beradi. Tadqiqotchilar Grenlandiyada tosh namunasini topdilar

kichik uglerod chayqalishi bilan. Namuna yoshi 3,8 milliard yildan ortiq. Uglerod manbai, ehtimol, qandaydir organik moddalar edi - bu vaqt ichida u o'z tuzilishini butunlay yo'qotdi. Olimlarning fikricha, bu uglerod bo'lagi Yerdagi hayotning eng qadimgi izi bo'lishi mumkin.

Ibtidoiy Yer qanday ko'rinishga ega edi?

Keling, 4 milliard yil oldinga oldinga siljaylik. Atmosferada erkin kislorod mavjud emas, u faqat oksidlarda mavjud. Shamolning hushtaklari, lava bilan otilayotgan suvning shitirlashi va meteoritlarning Yer yuzasiga zarbasidan tashqari deyarli hech qanday tovush yo'q. Na o'simliklar, na hayvonlar, na bakteriyalar. Balki Yerda hayot paydo bo'lganda shunday ko'rinishga ega bo'lgandir? Garchi bu muammo uzoq vaqtdan beri ko'plab tadqiqotchilarni tashvishga solayotgan bo'lsa-da, ularning bu boradagi fikrlari juda xilma-xildir. Tog' jinslari o'sha paytdagi Yerdagi sharoitlarni ko'rsatishi mumkin edi, ammo ular geologik jarayonlar va harakatlar natijasida ancha oldin vayron qilingan. er qobig'i.

Ushbu maqolada biz zamonaviy ilmiy g'oyalarni aks ettiruvchi hayotning kelib chiqishi haqidagi bir nechta farazlar haqida qisqacha gapiramiz. Hayotning paydo bo'lishi sohasidagi taniqli mutaxassis Stenli Millerning so'zlariga ko'ra, biz hayotning kelib chiqishi va uning evolyutsiyasining boshlanishi haqida organik molekulalar o'z-o'zidan ko'payish qobiliyatiga ega bo'lgan tuzilmalarga aylangan paytdan boshlab gapirishimiz mumkin. . Ammo bu boshqa savollarni tug'diradi: bu molekulalar qanday paydo bo'lgan; nima uchun ular o'zlarini ko'paytirishlari va tirik organizmlarning paydo bo'lishiga sabab bo'lgan tuzilmalarga yig'ilishlari mumkin edi; buning uchun qanday shartlar kerak?

Bir farazga ko'ra, hayot muz bo'lagida boshlangan. Garchi ko'plab olimlar atmosferadagi karbonat angidrid issiqxona sharoitlarini saqlab turishiga ishonishsa-da, boshqalari Yerda qish hukmronlik qilgan deb hisoblashadi. Past haroratlarda barcha kimyoviy birikmalar barqarorroq va shuning uchun yuqori haroratga qaraganda ko'proq miqdorda to'planishi mumkin. Kosmosdan olib kelingan meteorit parchalari, gidrotermal teshiklardan chiqadigan chiqindilar va atmosferada elektr zaryadsizlanishi paytida sodir bo'lgan kimyoviy reaktsiyalar ammiak va formaldegid va siyanid kabi organik birikmalarning manbalari edi. Jahon okeanining suviga tushib, ular u bilan birga muzlab qolishdi. Muz ustunida organik moddalar molekulalari bir-biriga yaqinlashib, glitsin va boshqa aminokislotalar hosil bo'lishiga olib keladigan o'zaro ta'sirga kirishdi. Okean muz bilan qoplangan, bu esa yangi hosil bo'lgan birikmalarni ultrabinafsha nurlanish ta'sirida yo'q qilishdan himoya qilgan. Bu muzli dunyo erib ketishi mumkin, masalan, agar sayyoraga ulkan meteorit tushsa (1-rasm).

Charlz Darvin va uning zamondoshlari hayot suv havzasida paydo bo'lishi mumkinligiga ishonishgan. Ko'pgina olimlar hali ham bu nuqtai nazarga amal qilishadi. Yopiq va nisbatan kichik suv omborida unga oqadigan suvlar tomonidan olib kelingan organik moddalar kerakli miqdorda to'planishi mumkin edi. Keyinchalik bu birikmalar reaktsiyalarni katalizlashi mumkin bo'lgan qatlamli minerallarning ichki yuzalarida to'plangan. Masalan, mineral yuzasida uchrashgan ikkita fosfaldegid molekulasi bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, ribonuklein kislotaning mumkin bo'lgan kashshofi bo'lgan fosforlangan uglevod molekulasini hosil qiladi (2-rasm).

Yoki hayot vulqon faolligi zonalarida paydo bo'lganmi? Uning paydo bo'lishidan so'ng, Yer magmaning olovli to'pi edi. Vulqon otilishi paytida va erigan magmadan chiqadigan gazlar bilan, yer yuzasi har xil kimyoviy moddalar, organik molekulalarning sintezi uchun zarur. Shunday qilib, uglerod oksidi molekulalari, katalitik xususiyatga ega bo'lgan mineral pirit yuzasida bir marta, metil guruhlari bo'lgan birikmalar bilan reaksiyaga kirishib, sirka kislotasini hosil qilishi mumkin edi, keyinchalik boshqa organik birikmalar sintez qilingan (3-rasm).

Birinchi marta amerikalik olim Stenli Miller 1952 yilda ibtidoiy Yerda bo'lganlarni taqlid qilgan holda laboratoriya sharoitida organik molekulalarni - aminokislotalarni olishga muvaffaq bo'ldi. Keyin bu tajribalar shov-shuvga aylandi va ularning muallifi jahon miqyosida shuhrat qozondi. Hozirda u Kaliforniya universitetida prebiyotik (hayotdan oldin) kimyo sohasida tadqiqotlar olib borishda davom etmoqda. Birinchi tajriba o'tkazilgan o'rnatish kolbalar tizimi bo'lib, ulardan birida 100 000 V kuchlanishda kuchli elektr zaryadini olish mumkin edi.

Miller bu kolbani ibtidoiy Yer atmosferasida mavjud bo'lgan tabiiy gazlar - metan, vodorod va ammiak bilan to'ldirdi. Pastda joylashgan kolbada yo'q edi katta miqdorda okeanni simulyatsiya qiluvchi suv. Elektr zaryadsizlanishi uning kuchi chaqmoqqa yaqin edi va Miller uning ta'siri ostida kimyoviy birikmalar hosil bo'lishini kutgan, ular suvga tushganda bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, murakkabroq molekulalarni hosil qiladi.

Natija barcha kutganlardan oshib ketdi. Kechqurun o'rnatishni o'chirib, ertasi kuni ertalab qaytib kelgan Miller kolbadagi suv sarg'ish rangga ega bo'lganini aniqladi. Oqsillarning qurilish bloklari bo'lgan aminokislotalarning sho'rvasi paydo bo'ldi. Shunday qilib, bu tajriba hayotning asosiy tarkibiy qismlari qanchalik oson shakllanishi mumkinligini ko'rsatdi. Faqat gazlar aralashmasi, kichik okean va ozgina chaqmoq kerak edi.

Boshqa olimlar Yerning qadimiy atmosferasi Miller tomonidan modellashtirilgan atmosferadan farq qiladi va, ehtimol, karbonat angidrid va azotdan iborat bo'lgan deb ishonishga moyil. Ushbu gaz aralashmasi va Millerning eksperimental qurilmasidan foydalanib, kimyogarlar organik birikmalar ishlab chiqarishga harakat qilishdi. Biroq, ularning suvdagi konsentratsiyasi suzish havzasida bir tomchi oziq-ovqat bo'yoqlari erigandek ahamiyatsiz edi. Tabiiyki, bunday suyultirilgan eritmada hayot qanday paydo bo'lishi mumkinligini tasavvur qilish qiyin.

Agar haqiqatan ham er yuzidagi jarayonlarning birlamchi organik moddalar zahiralarini yaratishga qo'shgan hissasi unchalik ahamiyatsiz bo'lsa, unda u qaerdan paydo bo'lgan? Balki kosmosdan? Asteroidlar, kometalar, meteoritlar va hatto sayyoralararo chang zarralari organik birikmalarni, shu jumladan aminokislotalarni olib yurishi mumkin edi. Bu yerdan tashqari ob'ektlar hayotning kelib chiqishi uchun dastlabki okean yoki kichik suv havzalariga kirishi uchun etarli miqdorda organik birikmalar berishi mumkin edi.

Birlamchi organik moddalarning paydo bo'lishidan boshlab va hayotning paydo bo'lishi bilan yakunlangan voqealar ketma-ketligi va vaqt oralig'i ko'plab tadqiqotchilarni tashvishga solayotgan sir bo'lib qoladi va, ehtimol, nima degan savol. aslida buni hayot deb hisoblang.

Hozirgi vaqtda hayotning bir nechta ilmiy ta'riflari mavjud, ammo ularning barchasi to'g'ri emas. Ulardan ba'zilari shunchalik kengki, ularning ostiga olov yoki mineral kristallar kabi jonsiz narsalar tushadi. Boshqalar juda tor va ularga ko'ra, nasl tug'maydigan xachirlar tirik deb tan olinmaydi.

Eng muvaffaqiyatlilardan biri hayotni o'z-o'zini ta'minlash deb belgilaydi kimyoviy tizim, Darvin evolyutsiyasi qonunlariga muvofiq o'zini tutishga qodir. Bu shuni anglatadiki, birinchidan, tirik shaxslar guruhi o'zlariga o'xshash, ota-onalarining xususiyatlarini meros qilib oladigan avlodlarni etishtirishlari kerak. Ikkinchidan, avlodlarning avlodlari mutatsiyalarning oqibatlarini ko'rsatishi kerak - keyingi avlodlar tomonidan meros bo'lib o'tadigan va populyatsiyaning o'zgaruvchanligini keltirib chiqaradigan genetik o'zgarishlar. Uchinchidan, bu tizimning ishlashi uchun zarurdir tabiiy tanlanish, buning natijasida ba'zi shaxslar boshqalarga nisbatan ustunlikka ega bo'ladilar va o'zgargan sharoitlarda omon qoladilar, nasl beradilar.

Tizimning qanday elementlari tirik organizmning xususiyatlariga ega bo'lishi uchun zarur edi? Katta raqam biokimyogarlar va molekulyar biologlar RNK molekulalari zarur xususiyatlarga ega ekanligiga ishonishadi. RNK - ribonuklein kislotalar - maxsus molekulalardir. Ulardan ba'zilari takrorlanishi, mutatsiyaga uchrashi va shu bilan ma'lumot uzatishi mumkin va shuning uchun ular tabiiy tanlanishda ishtirok etishlari mumkin. To'g'ri, ular replikatsiya jarayonini o'zlari katalizlashga qodir emaslar, garchi olimlar yaqin kelajakda bunday funktsiyaga ega bo'lgan RNK fragmenti topilishiga umid qilishadi. Boshqa RNK molekulalari genetik ma'lumotni "o'qish" va uni ribosomalarga o'tkazishda ishtirok etadi, bu erda oqsil molekulalarining sintezi sodir bo'ladi, unda uchinchi turdagi RNK molekulalari ishtirok etadi.

Shunday qilib, eng ibtidoiy tirik tizim ko'payadigan, mutatsiyaga uchragan va tabiiy tanlanishga duchor bo'lgan RNK molekulalari bilan ifodalanishi mumkin edi. Evolyutsiya jarayonida RNKga asoslangan ixtisoslashgan DNK molekulalari - genetik ma'lumotlarning saqlovchilari - va hozirda ma'lum bo'lgan barcha biologik molekulalarni sintez qilish uchun katalizatorlar vazifasini o'z zimmasiga olgan kamroq ixtisoslashgan oqsil molekulalari paydo bo'ldi.

Vaqt o'tishi bilan DNK, RNK va oqsilning "tirik tizimi" lipid membranasidan hosil bo'lgan qop ichida boshpana topdi va tashqi ta'sirlardan ko'proq himoyalangan bu tuzilma paydo bo'lgan birinchi hujayralarning prototipi bo'lib xizmat qildi. zamonaviy dunyoda bakteriyalar, arxeya va eukaryotlar bilan ifodalangan hayotning uchta asosiy tarmog'iga. Bunday asosiy hujayralarning paydo bo'lish sanasi va ketma-ketligiga kelsak, bu sir bo'lib qolmoqda. Bundan tashqari, oddiy ehtimollik hisob-kitoblariga ko'ra, organik molekulalardan birinchi organizmlarga evolyutsion o'tish uchun vaqt etarli emas - birinchi eng oddiy organizmlar juda to'satdan paydo bo'lgan.

Ko'p yillar davomida olimlar Yer doimiy ravishda yirik kometalar va meteoritlar bilan to'qnashuvga duchor bo'lgan davrda hayotning paydo bo'lishi va rivojlanishi ehtimoldan yiroq emas deb hisoblashgan, bu davr taxminan 3,8 milliard yil oldin tugagan. Biroq, yaqinda Grenlandiya janubi-g'arbiy qismida topilgan Yerdagi eng qadimgi cho'kindi jinslarida kamida 3,86 milliard yilga oid murakkab uyali tuzilmalarning izlari topildi. Bu shuni anglatadiki, hayotning birinchi shakllari sayyoramizni yirik kosmik jismlar tomonidan bombardimon qilinishi to'xtatilishidan millionlab yillar oldin paydo bo'lishi mumkin edi. Ammo keyin butunlay boshqacha stsenariy bo'lishi mumkin (4-rasm).

Yerga qulagan kosmik jismlar sayyoramizda hayotning paydo bo‘lishida markaziy rol o‘ynashi mumkin edi, chunki bir qator tadqiqotchilarning fikricha, bakteriyalarga o‘xshash hujayralar boshqa sayyorada paydo bo‘lib, keyin asteroidlar bilan birga Yerga yetib borishi mumkin edi. Hayotning yerdan tashqaridagi kelib chiqishi nazariyasini tasdiqlovchi dalillardan biri kartoshka shaklidagi va ALH84001 deb nomlangan meteorit ichidan topilgan. Bu meteorit dastlab Mars qobig'ining bir bo'lagi bo'lib, u taxminan 16 million yil oldin sodir bo'lgan ulkan asteroid Mars yuzasi bilan to'qnashganda portlash natijasida koinotga tashlangan. Va 13 ming yil oldin, quyosh tizimidagi uzoq sayohatdan so'ng, meteorit ko'rinishidagi Mars jinsining bu parchasi yaqinda kashf etilgan Antarktidaga qo'ndi. Meteoritni batafsil o'rganish natijasida uning ichida toshga aylangan bakteriyalarga o'xshash tayoq shaklidagi tuzilmalar aniqlandi va bu Mars qobig'ining chuqurligida hayot mavjudligi haqida qizg'in ilmiy munozaralarga sabab bo'ldi. Bu kelishmovchiliklar 2005 yilga qadar, ya'ni Milliy Aeronavtika ma'muriyati tomonidan hal bo'lmaydi kosmik tadqiqotlar Qo'shma Shtatlar Mars qobig'idan namunalar olish va namunalarni Yerga yetkazish uchun Marsga sayyoralararo kosmik kemani uchirish dasturini amalga oshiradi. Va agar olimlar mikroorganizmlar qachonlardir Marsda yashaganligini isbotlashga muvaffaq bo'lishsa, unda biz hayotning erdan tashqarida kelib chiqishi va hayotning koinotdan keltirilishi ehtimoli haqida ko'proq ishonch bilan gapirishimiz mumkin (5-rasm).

Guruch. 5. Bizning kelib chiqishimiz mikroblardan.

Qadimgi hayot shakllaridan bizga nimani meros qilib oldik? Quyida bir hujayrali organizmlarni inson hujayralari bilan taqqoslash ko'plab o'xshashliklarni aniqlaydi.

1. Jinsiy ko‘payish Ikki ixtisoslashgan suv o'tlarining reproduktiv hujayralari - gametalar ikkala ota-onadan genetik materialni olib yuradigan hujayrani hosil qilish uchun juftlashadi. Bu inson tuxumining spermatozoid bilan urug'lantirilishini ajoyib tarzda eslatadi.

2. Kirpiklar Bir hujayrali parametsiy yuzasidagi yupqa kirpikchalar mayda eshkak eshkak eshkak eshkak eshish kabi tebranadi va oziq-ovqat izlashda uning harakatlanishini ta'minlaydi. Xuddi shunday kiprikchalar insonning nafas olish yo'llarini qoplaydi, shilimshiqni chiqaradi va begona zarralarni ushlab turadi.

3. Boshqa hujayralarni qo'lga olish Amyoba oziq-ovqatni o'zlashtiradi, uni hujayraning bir qismining kengayishi va cho'zilishi natijasida hosil bo'lgan psevdopodiya bilan o'rab oladi. Hayvon yoki inson tanasida ameboid qon hujayralari xuddi shunday xavfli bakteriyalarni yutish uchun psevdopodiyalarini kengaytiradi. Bu jarayon fagotsitoz deb ataladi.

4. Mitoxondriyalar Birinchi eukaryotik hujayralar amyoba aerob bakteriyalarning prokaryotik hujayralarini tutib, mitoxondriyaga aylanganda paydo bo'lgan. Va bakteriyalar va hujayraning mitoxondriyalari (oshqozon osti bezi) unchalik o'xshash bo'lmasa-da, ular bitta funktsiyaga ega - oziq-ovqat oksidlanishi orqali energiya ishlab chiqarish.

5. Flagella Inson spermatozoidining uzun flagellumi uning yuqori tezlikda harakatlanishiga imkon beradi. Bakteriyalar va oddiy eukariotlarda ham xuddi shunday ichki tuzilishga ega flagella mavjud. U boshqa to'qqizta bilan o'ralgan bir juft mikronaychadan iborat.

Yerdagi hayotning evolyutsiyasi: oddiydan murakkabga

Hozirgi vaqtda va ehtimol kelajakda fan Yerda paydo bo'lgan birinchi organizm - hayot daraxtining uchta asosiy shoxlari paydo bo'lgan ajdod qanday ko'rinishga ega bo'lganligi haqidagi savolga javob bera olmaydi. Tarmoqlardan biri eukariotlar bo'lib, ularning hujayralarida genetik material va maxsus organoidlar bo'lgan shakllangan yadro mavjud: energiya ishlab chiqaruvchi mitoxondriyalar, vakuolalar va boshqalar. Eukariot organizmlarga suv o'tlari, zamburug'lar, o'simliklar, hayvonlar va odamlar kiradi.

Ikkinchi tarmoq - bakteriyalar - aniq yadro va organellalarga ega bo'lmagan prokaryotik (yadrodan oldingi) bir hujayrali organizmlar. Va nihoyat, uchinchi shox - arxeya yoki arxebakteriyalar deb ataladigan bir hujayrali organizmlar, ularning hujayralari prokariotlar bilan bir xil tuzilishga ega, ammo lipidlarning kimyoviy tuzilishi butunlay boshqacha.

Ko'pgina arxebakteriyalar o'ta noqulay ekologik sharoitlarda yashashga qodir. Ulardan ba'zilari termofil bo'lib, faqat 90 ° C yoki undan yuqori haroratli issiq buloqlarda yashaydi, bu erda boshqa organizmlar shunchaki o'ladi. Bunday sharoitda o'zini juda yaxshi his qilgan bu bir hujayrali organizmlar temir va oltingugurt o'z ichiga olgan moddalarni, shuningdek, bir qator kimyoviy birikmalar, boshqa hayot shakllari uchun toksik. Olimlarning fikricha, topilgan termofil arxebakteriyalar nihoyatda ibtidoiy organizmlar va evolyutsiya nuqtai nazaridan, Yerdagi hayotning eng qadimgi shakllarining yaqin qarindoshlaridir.

Qizig'i shundaki, hayotning barcha uch sohasining zamonaviy vakillari, ota-bobolariga o'xshash, hali ham yuqori haroratli joylarda yashaydilar. Shunga asoslanib, ba'zi olimlar, ehtimol, hayot taxminan 4 milliard yil oldin okean tubida issiq buloqlar yaqinida paydo bo'lgan, metallar va yuqori energiyali moddalarga boy oqimlar paydo bo'lgan deb ishonishadi. Bir-biri bilan va o'sha paytdagi steril okean suvi bilan o'zaro ta'sirlashib, turli xil kimyoviy reaktsiyalarga kirishib, bu birikmalar tubdan yangi molekulalarni keltirib chiqardi. Shunday qilib, o'n millionlab yillar davomida eng katta taom - hayot ushbu "kimyoviy oshxonada" tayyorlangan. Taxminan 4,5 milliard yil oldin Yerda yagona hujayrali organizmlar paydo bo'lgan, ularning yolg'izligi Prekembriy davrida davom etgan.

Ko'p hujayrali organizmlarning paydo bo'lishiga sabab bo'lgan evolyutsiyaning portlashi ancha keyinroq, yarim milliard yil oldin sodir bo'lgan. Mikroorganizmlar juda kichik bo'lsa-da, bir tomchi suv milliardlab narsalarni o'z ichiga olishi mumkin, ammo ularning ish ko'lami juda katta.

Dastlab yer atmosferasida va okeanlarda erkin kislorod bo'lmagan va bu sharoitda faqat anaerob mikroorganizmlar yashagan va rivojlangan deb ishoniladi. Yorug'lik energiyasidan foydalanib, karbonat angidridni boshqa mikroorganizmlar uchun oziq-ovqat bo'lib xizmat qiladigan uglevod birikmalariga aylantirgan fotosintetik bakteriyalarning paydo bo'lishi tirik mavjudotlar evolyutsiyasining alohida bosqichi bo'ldi. Agar birinchi fotosintezlar metan yoki vodorod sulfidini ishlab chiqargan bo'lsa, u holda bir vaqtlar paydo bo'lgan mutantlar fotosintez jarayonida kislorod ishlab chiqarishni boshladilar. Atmosfera va suvlarda kislorod to'planganligi sababli, u halokatli bo'lgan anaerob bakteriyalar kislorodsiz bo'shliqlarni egalladi.

Avstraliyada 3,46 milliard yil ilgari topilgan qadimiy fotoalbomlar siyanobakteriyalar, birinchi fotosintetik mikroorganizmlarning qoldiqlari ekanligiga ishonilgan tuzilmalarni aniqladi. Anaerob mikroorganizmlar va siyanobakteriyalarning oldingi ustunligi ifloslanmagan sho'r suv havzalarining sayoz qirg'oq suvlarida topilgan stromatolitlar bilan tasdiqlanadi. Shaklida ular katta toshlarga o'xshaydi va ularning hayotiy faoliyati natijasida hosil bo'lgan ohaktosh yoki dolomit jinslarida yashovchi mikroorganizmlarning qiziqarli jamoasini ifodalaydi. Sirtdan bir necha santimetr chuqurlikda stromatolitlar mikroorganizmlar bilan to'yingan: aslida yuqori qatlam jonli kislorod ishlab chiqaradigan fotosintetik siyanobakteriyalar; kislorodga ma'lum darajada bardoshli va yorug'likni talab qilmaydigan chuqurroq bakteriyalar topiladi; pastki qatlamda faqat kislorodsiz yashashi mumkin bo'lgan bakteriyalar mavjud. Turli qatlamlarda joylashgan bu mikroorganizmlar ular orasidagi murakkab munosabatlar, jumladan, oziq-ovqat munosabatlari bilan birlashtirilgan tizimni tashkil qiladi. Mikrob plyonkasi orqasida o'lik mikroorganizmlar qoldiqlarining suvda erigan kaltsiy karbonat bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan tosh mavjud. Olimlarning fikricha, ibtidoiy Yerda qit'alar bo'lmaganida va faqat vulqon arxipelaglari okean yuzasidan ko'tarilganida, sayoz suvlar stromatolitlar bilan to'lgan edi.

Fotosintetik siyanobakteriyalarning faoliyati natijasida okeanda kislorod paydo bo'ldi va taxminan 1 milliard yil o'tgach, u atmosferada to'plana boshladi. Birinchidan, hosil bo'lgan kislorod suvda erigan temir bilan o'zaro ta'sir qildi, bu esa temir oksidi paydo bo'lishiga olib keldi, ular asta-sekin pastki qismida cho'kdi. Shunday qilib, millionlab yillar davomida mikroorganizmlar ishtirokida temir rudasining ulkan konlari paydo bo'lib, ulardan bugungi kunda po'lat eritiladi.

Keyin, okeanlardagi temirning asosiy qismi oksidlanib, kislorodni bog'lay olmay qolganda, u gaz shaklida atmosferaga qochib ketdi.

Fotosintetik siyanobakteriyalar karbonat angidriddan energiyaga boy organik moddalarning ma'lum bir zaxirasini yaratib, yer atmosferasini kislorod bilan boyitgandan so'ng, faqat kislorod ishtirokida mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan yangi bakteriyalar - aeroblar paydo bo'ldi. Ular organik birikmalarning oksidlanishi (yonishi) uchun kislorodga muhtoj va hosil bo'lgan energiyaning muhim qismi biologik mavjud shaklga - adenozin trifosfatga (ATP) aylanadi. Bu jarayon energetik jihatdan juda qulay: anaerob bakteriyalar, bitta glyukoza molekulasini parchalashda faqat 2 ta molekula oladi. ATP molekulalari, va kisloroddan foydalanadigan aerob bakteriyalar 36 ATP molekulasiga ega.

Aerobik turmush tarzi uchun etarli bo'lgan kislorodning paydo bo'lishi bilan eukaryotik hujayralar ham o'zlarining debyutini qildilar, ular bakteriyalardan farqli o'laroq, yadro va organellalarga ega bo'lgan mitoxondriyalar, lizosomalar, suv o'tlari va yuqori o'simliklarda esa fotosintetik reaktsiyalar sodir bo'ladigan xloroplastlar. Eukariotlarning paydo bo'lishi va rivojlanishi haqida amerikalik tadqiqotchi L.Margulis tomonidan deyarli 30 yil oldin ifodalangan qiziqarli va asosli faraz mavjud. Ushbu gipotezaga ko'ra, eukaryotik hujayrada energiya zavodi vazifasini bajaradigan mitoxondriyalar aerob bakteriyalardir va fotosintez sodir bo'ladigan o'simlik hujayralarining xloroplastlari siyanobakteriyalar bo'lib, ular, ehtimol, ibtidoiy amyobalar tomonidan taxminan 2 milliard yil oldin so'riladi. O'zaro manfaatli o'zaro ta'sirlar natijasida so'rilgan bakteriyalar ichki simbiontlarga aylanib, ularni o'zlashtiradigan hujayra bilan barqaror tizim - eukariot hujayrani hosil qiladi.

Turli geologik yoshdagi jinslardagi organizmlarning qazilma qoldiqlarini o'rganish shuni ko'rsatdiki, ular paydo bo'lganidan keyin yuz millionlab yillar davomida eukaryotik hayot shakllari xamirturush kabi mikroskopik sferik bir hujayrali organizmlar bilan ifodalangan va ularning evolyutsion rivojlanishi juda sekin kechgan. sur'at. Ammo bundan 1 milliard yil oldin ko'plab yangi eukariot turlari paydo bo'lib, hayot evolyutsiyasida keskin sakrashni ko'rsatdi.

Avvalo, bu jinsiy ko'payishning paydo bo'lishi bilan bog'liq edi. Va agar bakteriyalar va bir hujayrali eukariotlar o'zlarining genetik jihatdan bir xil nusxalarini ishlab chiqarish orqali va jinsiy sherikga muhtoj bo'lmasdan ko'payadigan bo'lsa, u holda yuqori darajada tashkil etilgan eukaryotik organizmlarda jinsiy ko'payish quyidagicha sodir bo'ladi. Bitta xromosomalar to'plamiga ega bo'lgan ota-onalarning ikkita haploid jinsiy hujayralari ikkala sherikning genlari bilan ikkita xromosoma to'plamiga ega bo'lgan zigota hosil qilish uchun birlashadi va bu yangi gen birikmalari uchun imkoniyatlar yaratadi. Jinsiy ko'payishning paydo bo'lishi yangi organizmlarning paydo bo'lishiga olib keldi, ular evolyutsiya maydoniga chiqdi.

Yerdagi hayotning to'rtdan uch qismi faqat mikroorganizmlar tomonidan ifodalangan, evolyutsiyada sifatli sakrash sodir bo'lgunga qadar, bu yuqori darajada tashkil etilgan organizmlarning, shu jumladan odamlarning paydo bo'lishiga olib keldi. Keling, Yerdagi hayot tarixidagi asosiy bosqichlarni pasayish chizig'ida kuzataylik.

1,2 milliard yil oldin evolyutsiya portlashi sodir bo'ldi, bu jinsiy ko'payishning paydo bo'lishi bilan bog'liq va yuqori darajada tashkil etilgan hayot shakllari - o'simliklar va hayvonlarning paydo bo'lishi bilan ajralib turadi.

Jinsiy ko'payish jarayonida paydo bo'ladigan aralash genotipda yangi o'zgarishlarning shakllanishi yangi hayot shakllarining biologik xilma-xilligi shaklida o'zini namoyon qildi.

Bundan 2 milliard yil avval murakkab eukaryotik hujayralar bir hujayrali organizmlar boshqa prokariotik hujayralarni o‘zlashtirib, tuzilishini murakkablashtirganda paydo bo‘lgan. Ulardan ba'zilari - aerob bakteriyalar - kislorodli nafas olish uchun mitoxondriya - energiya stantsiyalariga aylandi. Boshqalar - fotosintetik bakteriyalar - mezbon hujayra ichida fotosintezni amalga oshira boshladilar va suv o'tlari va o'simlik hujayralarida xloroplastlarga aylandilar. Ushbu organellalarga va genetik materialni o'z ichiga olgan aniq aniq yadroga ega bo'lgan eukaryotik hujayralar barcha zamonaviy murakkab hayot shakllarini - mog'orlardan tortib to odamlarni tashkil qiladi.

3,9 milliard yil oldin bir hujayrali organizmlar paydo bo'lgan, ehtimol ular zamonaviy bakteriyalar va arxebakteriyalarga o'xshaydi. Qadimgi va zamonaviy prokaryotik hujayralar nisbatan oddiy tuzilishga ega: ularda shakllangan yadro va maxsus organellalar mavjud emas, ularning jelega o'xshash sitoplazmasi genetik ma'lumotni tashuvchi DNK makromolekulalari va oqsil sintezi sodir bo'ladigan va energiya ishlab chiqariladigan ribosomalarni o'z ichiga oladi. hujayrani o'rab turgan sitoplazmatik membrana.

4 milliard yil oldin RNK sirli ravishda paydo bo'lgan. Ehtimol, u ibtidoiy erda paydo bo'lgan oddiyroq organik molekulalardan hosil bo'lgan. Qadimgi RNK molekulalari genetik ma'lumot va oqsil katalizatorlarining tashuvchisi funktsiyalariga ega, ular replikatsiya (o'z-o'zini ko'paytirish), mutatsiyaga uchragan va tabiiy tanlanishga duchor bo'lgan deb ishoniladi. Zamonaviy hujayralarda RNK bunday xususiyatlarga ega emas yoki ko'rsatmaydi, lekin genetik ma'lumotni DNKdan ribosomalarga o'tkazishda vositachi sifatida juda muhim rol o'ynaydi, bunda oqsil sintezi sodir bo'ladi.

A.L. Proxorov
Richard Monasterskining maqolasi asosida
National Geographic jurnalida, 1998 yil 3-son

Yerda hayotning paydo bo'lishi haqidagi zamonaviy tushuncha keng sintez natijasidir tabiiy fanlar, turli mutaxassisliklar tadqiqotchilari tomonidan ilgari surilgan ko'plab nazariyalar va farazlar.

Yerda hayotning paydo bo'lishi uchun birlamchi atmosfera (sayyora) muhim ahamiyatga ega.

Erning birlamchi atmosferasi metan, ammiak, suv bug'i va vodoroddan iborat edi. Bu gazlar aralashmasini elektr zaryadlari va ultrabinafsha nurlanishiga ta'sir qilish orqali olimlar tirik oqsillarning bir qismi bo'lgan murakkab organik moddalarni olishga muvaffaq bo'lishdi. Tirik mavjudotlarning asosiy "qurilish bloklari" quyidagilardir: kimyoviy elementlar uglerod, kislorod, azot va vodorod kabi.

Tirik hujayra vazniga ko'ra 70% kislorod, 17% uglerod, 10% vodorod, 3% azot, keyin esa fosfor, kaliy, xlor, kaltsiy, natriy, magniy va temirdan iborat.

Shunday qilib, hayotning paydo bo'lishi uchun birinchi qadam noorganik moddalardan organik moddalarning hosil bo'lishidir. Bu kimyoviy "xom ashyo" mavjudligi bilan bog'liq, ularning sintezi ma'lum radiatsiya, bosim, harorat va namlik ostida sodir bo'lishi mumkin.

Eng oddiy tirik organizmlarning paydo bo'lishidan oldin uzoq kimyoviy evolyutsiya sodir bo'lgan. Kichik miqdordagi birikmalardan (tabiiy tanlanish natijasida) hayot uchun mos xususiyatlarga ega moddalar paydo bo'ldi. Ugleroddan hosil bo'lgan birikmalar gidrosferaning "birlamchi bulonini" tashkil etdi. Azot va uglerodni o'z ichiga olgan moddalar Yerning erigan chuqurligida paydo bo'lgan va vulqon faolligi paytida yer yuzasiga chiqarilgan.

Aralashmalarning paydo bo'lishining ikkinchi bosqichi Yerning birlamchi okeanida biopolimerlarning paydo bo'lishi bilan bog'liq: nuklein kislotalar, oqsillar. Agar bu davrda barcha organik birikmalar Yerning birlamchi okeanida bo'lgan deb hisoblasak, unda murakkab organik birikmalar okean yuzasida yupqa plyonka shaklida va quyosh tomonidan isitiladigan sayoz suvda hosil bo'lishi mumkin edi. Anaerob muhit polimerlarning sintezini osonlashtirdi noorganik birikmalar. Oddiy organik birikmalar katta biologik molekulalarga birlasha boshladi.

Fermentlar hosil bo'ladi - oqsil moddalari - molekulalarning shakllanishiga yoki parchalanishiga hissa qo'shadigan katalizatorlar. Fermentlarning faolligi natijasida hayotning "asosiy elementlari" - nuklein kislotalar, monomerlardan tashkil topgan murakkab polimer moddalar paydo bo'ldi.

Nuklein kislotalardagi monomerlar shunday joylashtirilganki, ular ma'lum ma'lumot, kod,

bu oqsil tarkibiga kiradigan har bir aminokislota 3 nukleotiddan (uchlik) o'ziga xos oqsilga to'g'ri kelishidan iborat. Nuklein kislotalar asosida oqsillar tuzilishi mumkin va tashqi muhit bilan modda va energiya almashinuvi sodir bo'ladi.

Nuklein kislotalarning simbiozi "molekulyar genetik boshqaruv tizimlari" ni tashkil etdi.

Ushbu bosqichda nuklein kislota molekulalari o'ziga xos turdagi o'z-o'zini ko'paytirish xususiyatlarini oldi va oqsil moddalarining hosil bo'lish jarayonini nazorat qila boshladi.

Barcha tirik mavjudotlarning kelib chiqishida DNK dan RNK ga revertaz va matritsa sintezi, r-RNK molekulyar tizimining DNK ga aylanishi evolyutsiyasi bo'lgan. Shunday qilib, "biosfera genomi" paydo bo'ldi.

Issiqlik va sovuqlik, chaqmoq, ultrabinafsha reaktsiyasi, atmosfera elektr zaryadlari, shamol va suv oqimlarining shamollari - bularning barchasi biokimyoviy reaktsiyalarning boshlanishi yoki susayishi, ularning paydo bo'lish tabiati va gen "portlashlari" ni ta'minladi.

Biokimyoviy bosqichning oxiriga kelib, tashqi muhitdan organik moddalar aralashmasini cheklovchi membranalar kabi strukturaviy shakllanishlar paydo bo'ldi.

Membranalar barcha tirik hujayralar qurilishida katta rol o'ynagan. Barcha o'simliklar va hayvonlarning tanasi hujayralardan iborat.

Zamonaviy olimlar Yerdagi birinchi organizmlar bir hujayrali prokariotlar bo'lgan degan xulosaga kelishdi. Ularning tuzilishida ular hozirda mavjud bo'lgan bakteriyalar yoki ko'k-yashil yosunlarga o'xshardi.

Birinchi "tirik molekulalar" ning mavjudligi uchun prokaryotlar, barcha tirik mavjudotlar kabi, tashqaridan energiya oqimi kerak. Har bir hujayra kichik "energiya stantsiyasi" dir. Hujayralar uchun bevosita energiya manbai ATP va boshqa fosfor o'z ichiga olgan birikmalardir. Hujayralar energiyani oziq-ovqatdan oladi, ular nafaqat sarflashga, balki energiyani saqlashga ham qodir.

Olimlarning ta'kidlashicha, tirik protoplazmaning birinchi bo'laklari Yerda paydo bo'lgan. Taxminan 2 milliard yil oldin tirik hujayralarda yadro paydo bo'lgan. Eukariotlar prokariotlardan paydo bo'lgan. Yerda ularning 25-30 turi mavjud. Ulardan eng oddiylari amyobalardir. Eukariotlarda hujayra oqsil sintezi kodini o'z ichiga olgan moddaga ega shakllangan yadroga ega.

Bu vaqtga kelib, o'simlik yoki hayvonlarning hayot tarzini "tanlash" mavjud edi. Ushbu turmush tarzi o'rtasidagi farqlar oziqlanish usuli va organik moddalarni yaratishdan iborat bo'lgan fotosintezning paydo bo'lishi bilan bog'liq (masalan, yorug'lik energiyasidan foydalangan holda karbonat angidrid va suvdan shakar).

Fotosintez tufayli o'simliklar organik moddalar hosil qiladi, buning natijasida o'simlik massasi oshadi va ko'p miqdorda organik moddalar hosil qiladi.

Fotosintezning paydo bo'lishi bilan kislorod Yer atmosferasiga kira boshladi va kislorod miqdori yuqori bo'lgan Yerning ikkilamchi atmosferasi hosil bo'ldi.

Kislorodning paydo bo'lishi va quruqlikdagi o'simliklarning intensiv rivojlanishi Yerdagi hayotning rivojlanishidagi eng katta bosqichdir. Shu paytdan boshlab tirik shakllarning bosqichma-bosqich o'zgarishi va rivojlanishi boshlandi.

Hayot o'zining barcha ko'rinishlari bilan sayyoramiz taraqqiyotida chuqur o'zgarishlarni amalga oshirdi. Evolyutsiya jarayonida takomillashib, tirik organizmlar sayyoramiz bo'ylab tobora kengroq tarqalib, yer qobig'ida, shuningdek, Yerning havo va suv qobig'ida energiya va moddalarni qayta taqsimlashda katta rol o'ynaydi.

O'simliklarning paydo bo'lishi va tarqalishi atmosfera tarkibining tubdan o'zgarishiga olib keldi, dastlab juda kam erkin kislorodni o'z ichiga olgan va asosan karbonat angidrid va ehtimol metan va ammiakdan iborat.

Karbonat angidriddan uglerodni o'zlashtirgan o'simliklar erkin kislorod va faqat karbonat angidrid izlarini o'z ichiga olgan atmosferaga olib keldi. Atmosferadagi erkin kislorod nafaqat faol kimyoviy vosita, balki qisqa ultrabinafsha nurlarining Yer yuzasiga (ozon ekran) yo'lini to'sib qo'ygan ozon manbai bo'lib ham xizmat qildi.

Shu bilan birga, o'simlik qoldiqlarida asrlar davomida to'plangan uglerod er qobig'ida organik birikmalar (ko'mir, torf) konlari ko'rinishida energiya zahiralarini hosil qildi.

Okeanlarda hayotning rivojlanishi dengiz organizmlarining skeletlari va boshqa qoldiqlaridan iborat cho'kindi jinslarning paydo bo'lishiga olib keldi.

Bu konlar, ularning mexanik bosimi, kimyoviy va fizik o'zgarishlari yer qobig'ining sirtini o'zgartirdi. Bularning barchasi Yerda biosfera mavjudligidan dalolat beradi, unda hayot hodisalari rivojlanib, hozirgi kungacha davom etmoqda.