Podrijetlo života na Zemlji: teorije, hipoteze, pojmovi

Život je najveće čudo koje postoji na našem planetu. Problemi njegova istraživanja trenutno ne obuhvaćaju samo biologe, već i fizičare, matematičare, filozofe i druge znanstvenike. Naravno, najteža zagonetka je sam izvor života na Zemlji.

Do sada su se istraživači raspravljali o tome kako se to dogodilo. Čudno kako se čini, filozofija je dala značajan doprinos proučavanju ovog fenomena: ova znanost omogućuje donošenje pravih zaključaka, sumirajući ogromne količine informacija. Koje se verzije znanstvenika danas vode u svijetu? Evo trenutnih teorija o podrijetlu života na Zemlji:

• Koncept spontane generacije.
• Kreacionizam ili teorija božanskog stvaranja.
• Princip stacionarnog stanja.
• Panspermije, čiji pristaše raspravljaju o prirodnoj "produktivnosti" bilo kojeg planeta, gdje postoje pogodni uvjeti. Konkretno, tu je ideju razvio zloglasni akademik Vernadski.
• Biokemijska evolucija prema A. I. Oparinu.

Razmotrimo sve teorije o nastanku života na Zemlji nešto detaljnije.

Materijalizam i idealizam

Čak iu srednjem vijeku i ranije, u arapskom svijetu, neki znanstvenici, čak i na rizik vlastitih života, pretpostavili su da je svijet mogao biti stvoren kao rezultat nekih prirodnih procesa, bez sudjelovanja božanske suštine. To su bili prvi materijalisti. Prema tome, sva druga stajališta, koja su omogućila Božansku intervenciju u stvaranju svih stvari, bila su idealistična. Prema tome, sasvim je moguće razmotriti podrijetlo života na Zemlji s ova dva položaja.

Kreacionisti tvrde da je život mogao stvoriti samo Bog, dok materijalisti promiču teoriju pojave prvih organskih spojeva i života od neorganskih tvari. Njihova se verzija temelji na teškoćama ili nemogućnosti razumijevanja onih procesa koji su doveli do života u suvremenom obliku. Zanimljivo je, ali moderna Crkva samo djelomično podupire tu hipotezu. Sa stajališta onih koji su najviše naklonjeni znanstvenicima, glavna je misao Stvoritelja zaista nemoguća za razumijevanje, ali možemo odrediti pojave i procese po kojima je život nastao. Međutim, još je uvijek daleko od istinski znanstvenog pristupa.

Trenutno prevladavajuće stajalište materijalista. Međutim, oni nisu uvijek iznijeli moderne teorije o nastanku života. Tako je u početku bila popularna hipoteza da se rođenje i evolucija života na Zemlji dogodila spontano, a pristaše tog fenomena susrele su se početkom 19. stoljeća.

Zagovornici ovog koncepta tvrdili su da postoje neki zakoni prirodne prirode koji određuju mogućnost proizvoljnog prijelaza anorganskih spojeva u organske uz naknadno proizvoljno formiranje života. To uključuje i teoriju stvaranja "homunculusa", umjetne osobe. Općenito, spontano stvaranje života na Zemlji neki "stručnjaci" još uvijek smatraju ozbiljno ... Barem je dobro što kažu o bakterijama i virusima.

Dakako, pogrešnost takvog pristupa kasnije je dokazana, ali je odigrala važnu ulogu, dajući ogromnu količinu vrijednog empirijskog materijala. Imajte na umu da je konačno odbacivanje verzije neovisnog rođenja života dogodila tek sredinom XIX stoljeća. U načelu, nemogućnost takvog procesa dokazao je Louis Pasteur. Za to je znanstvenik čak dobio značajnu nagradu od Francuske akademije znanosti. Uskoro glavne teorije o nastanku života na Zemlji, koje ćemo opisati u nastavku, dolaze do izražaja.

Teorija akademika Oparina

Moderne ideje o podrijetlu života na Zemlji temelje se na teoriji koju je 1924. godine iznio domaći istraživač, akademik Oparin. Odbacio je načelo Redija, koji je govorio o mogućnosti samo biogene sinteze organska tvar , ukazujući na to da je ovaj koncept valjan samo za sadašnje stanje stvari. Znanstvenik je istaknuo da je na samom početku svog postojanja naš planet bio ogromna stjenovita lopta, na kojoj, u načelu, nije bilo organske tvari.

Oparinova hipoteza bila je da je rođenje života na planeti Zemlji dugi biokemijski proces, sirovine za koje su uobičajeni spojevi koji se mogu naći na bilo kojem planetu. Akademik je sugerirao da je prijelaz ovih tvari na složenije moguće pod utjecajem izrazito jakih fizičkih i kemijskih čimbenika. Oparin je najprije iznio hipotezu o kontinuiranoj transformaciji i interakciji organskih i anorganskih spojeva. On je to nazvao "biokemijska evolucija". Ispod su glavne faze rođenja života na Zemlji prema Oparinu.

Faza kemijske evolucije

Prije četiri milijarde godina, kada je naš planet bio ogroman i beživotan kamen u dubinama svemira, na njegovoj je površini već bio proces nebiološke sinteze ugljikovih spojeva. Tijekom tog razdoblja vulkani su izbacili titaničnu količinu lave i vrućih plinova. Hladeći se u primarnoj atmosferi, plinovi su se pretvorili u oblake, od kojih su neprestane bujice. Svi ti procesi odvijali su se milijunima godina. Ali dopustite mi, kada je počelo rođenje života na Zemlji?

Istodobno su se na tuševima pojavili golemi primarni oceani, čije su vode bile izuzetno zasićene solima. Tu je također dobio prvi organski spojevi čije se formiranje odvijalo u atmosferi pod djelovanjem najjačih električnih pražnjenja i UV zračenja. Postupno se njihova koncentracija povećavala sve dok se more nije pretvorilo u neku vrstu "bujona" zasićenog peptidima. Ali što se dalje dogodilo i kako su prve stanice potjecale iz ove "juhe"?

Stvaranje proteinskih spojeva, masti i ugljikohidrata

I samo u drugoj fazi u "juhi" pojavljuju se pravi proteini i drugi spojevi koji čine život. Uvjeti na Zemlji su omekšani, pojavili su se ugljikohidrati, proteini i masti, prvi biopolimeri, nukleotidi. To je bio nastanak koacervatnih kapi, koje su bile prototip stvarnih stanica. Grubo rečeno, kapi bjelančevina, masti, ugljikohidrati (kao u juhi) su se tako zvali. Ove formacije mogu apsorbirati, apsorbirati one tvari koje su otopljene u vodama primarnih oceana. U isto vrijeme, došlo je do osebujne evolucije, što je rezultiralo padovima s povećanom stabilnošću i otpornošću na utjecaje okoline.

Izgled prvih stanica

Zapravo, u trećoj fazi ta se amorfna formacija pretvorila u nešto "smislenije". To jest, u živoj ćeliji sposobnoj za proces samoreprodukcije. Prirodna selekcija kapi, koje smo već spomenuli, postale su sve rigidnije. Prvi "napredni" koacervati već su imali primitivno, ali metabolizam. Znanstvenici sugeriraju da se kap, dosegnuvši određenu veličinu, raspala u manje formacije koje su posjedovale sve značajke majčinske "stanice".

Postupno se sloj lipida pojavio oko jezgre koacervata, što je dovelo do potpunog stanična membrana. Tako su nastale primarne stanice, arhaeta. Ovaj je trenutak s punim pravom biti viđen kao rođenje života na Zemlji.

Je li nebiološka sinteza organske tvari stvarna?

Što se tiče hipoteze o podrijetlu života na Zemlji iz Oparina ... Mnogi odmah postavljaju pitanje: "Koliko je realno formiranje anorganskih organizama pod prirodnim uvjetima uopće?"

Američki znanstvenik Miller 1953. modelirao je primarnu atmosferu Zemlje, s njezinim nevjerojatnim temperaturama i električnim pražnjenjima. Na ovaj medij stavljeni su jednostavni anorganski spojevi. Tako su nastale octena i mravlja kiselina, drugi organski spojevi. To je izvor života na Zemlji. Ukratko, ovaj proces može karakterizirati filozofski zakon "Prijelaz količine u kvalitetu". Jednostavno rečeno, s nakupljanjem određene količine proteina i drugih tvari u primarnom oceanu, ovi spojevi dobivaju druga svojstva i sposobnost samoorganiziranja.

Snage i slabosti teorije Oparina

Koncept koji smo razmatrali ima ne samo jake, nego i slabe točke. Snaga teorije je njezina logika i eksperimentalna potvrda abiotičke sinteze organskih spojeva. U principu, to može biti rađanje i razvoj života na Zemlji. Velika slabost je činjenica da do sada nitko ne može objasniti kako su se koatservati mogli transformirati u složenu biološku strukturu. Čak i pristaše teorije prepoznaju da je prijelaz iz kapi proteina i masti u punokrvnu ćeliju vrlo upitan. Vjerojatno nam nešto nedostaje, ne uzimajući u obzir nepoznate čimbenike. Trenutno svi znanstvenici prepoznaju da je došlo do oštrog skoka, što je rezultiralo mogućim samoorganiziranjem tvari. Kako se to moglo dogoditi? Još je nejasno ... Što su još osnovne teorije o nastanku života na Zemlji?

Teorija panspermije i stacionarnog stanja

Kao što smo rekli, nekada je ovu verziju snažno podupirao i "promicao" poznati akademik Vernadski. Općenito, teorija panspermije ne može se raspravljati odvojeno od pojma stacionarnog stanja, budući da načelo porijekla života promatraju s iste točke gledišta. Trebali biste znati da je ovaj pojam prvi put predložio njemački Richter potkraj 19. stoljeća. Godine 1907. podupirao ga je švedski istraživač Arrhenius.

Znanstvenici koji se drže tog koncepta vjeruju da je život u svemiru jednostavno postojao i da će uvijek postojati. Od planeta do planeta, prenosi se uz pomoć kometa i meteorita, koji igraju ulogu vrste "sjemena". Nedostatak takve teorije je da se vjeruje da je sam Svemir nastao prije 15-25 milijardi godina. To uopće ne izgleda kao vječnost. S obzirom na činjenicu da je život planeta koji su potencijalno pogodni za obrazovanje mnogo puta manji od običnih kamenitih planetoida, pitanje se može smatrati sasvim prirodnim: "Kada i gdje je životna forma i kako se širila kroz svemir takvom brzinom, s nerealnim udaljenostima?"

Treba imati na umu da dob našega planeta nije više od 5 milijardi godina. Kometi i asteroidi lete mnogo sporije od brzine svjetlosti, tako da jednostavno ne bi imali dovoljno vremena da dovedu "sjeme" života na Zemlju. Zagovornici panspermije sugeriraju da se neke sjemenke (spore mikroorganizama, na primjer) prenose "na svjetlosne zrake" odgovarajućom brzinom ... Samo desetljeća rada svemirskih letjelica su pokazala da ima dosta slobodnih čestica u prostoru. Vjerojatnost takvog načina raspodjele živih organizama je premala.

Neki istraživači danas sugeriraju da na bilo kojem planetu koji je pogodan za život, proteinska tijela mogu eventualno oblikovati, ali mehanizam tog procesa nam je nepoznat. Drugi znanstvenici kažu da u svemiru mogu postojati neke “kolijevke”, planete na kojima život može nastati. Zvuči, naravno, kao neka vrsta znanstvene fantastike ... Ali tko zna? U posljednjih nekoliko godina, teorija se postupno počela formirati u našoj zemlji i inozemstvu, čije odredbe govore o informacijama koje su izvorno kodirane u atomima tvari ...

Navodno, te podatke i dati isti poticaj, što dovodi do transformacije najjednostavnijih koatservatov u archecell. Logično, ovo je ista teorija spontanog stvaranja života na Zemlji! Općenito, koncept panspermije je teško smatrati završenim znanstvenim radom. Njezini pristaše mogu samo reći da je život na Zemlji donesen s drugih planeta. Ali kako je tamo formirana? Nema odgovora na to.

"Poklon" s Marsa?

Danas se sigurno zna da je na Crvenom planetu zaista bilo vode i da su postojali svi uvjeti koji su pogodovali razvoju života proteina. Podaci koji su to potvrdili dobiveni su zahvaljujući radu na površini dvaju spustnih vozila odjednom: Spirit i Curiosity. No, do sada, znanstvenici uporno tvrde: postoji li tamo život? Činjenica je da informacije dobivene iz istih rovera govore o kratkoročnom (u geološkom aspektu) postojanju vode na ovom planetu. Koliko je visoka vjerojatnost da su se u osnovi razvili potpuni proteinski organizmi? Opet, nema odgovora na ovo pitanje. Opet, čak i ako je život došao na naš planet s Marsa, to ni na koji način ne objašnjava proces njegovog razvoja tamo (o čemu smo već pisali).

Dakle, razmatrali smo osnovne pojmove o porijeklu života na Zemlji. Koja od njih je apsolutno istinita je nepoznata. Problem leži iu činjenici da do sada ne postoji niti jedan eksperimentalno potvrđen test koji bi mogao potvrditi ili opovrgnuti barem koncept Oparina, da ne spominjemo druge teze. Da, možemo sintetizirati protein bez ikakvih problema, ali ne možemo dobiti proteinski život. Tako je rad znanstvenika još uvijek u pripremi za mnoga desetljeća koja dolaze.

Postoji još jedan problem. Činjenica je da intenzivno tražimo život temeljen na ugljiku, i pokušavamo točno shvatiti kako je nastao. A što ako je pojam života mnogo širi? Što ako se može temeljiti na siliciju? U načelu, takvo stajalište nije u suprotnosti s odredbama kemije i biologije. Dakle, u potrazi za odgovorima, susrećemo se s novim i novim pitanjima. Trenutno su znanstvenici iznijeli nekoliko temeljnih teza, vođene time da ljudi traže potencijalno nastanjive planete. Evo ih:

• Planet bi se trebao okrenuti u takozvanoj “zoni udobnosti” oko zvijezde: na njezinoj površini ne bi trebalo biti ni pretoplo niti previše hladno. U načelu, najmanje jedan ili dva planeta u svakom zvjezdanom sustavu ispunjavaju taj zahtjev (osobito Zemlja i Mars).
• Masa takvog tijela trebala bi biti srednja (unutar jedne i pol veličine Zemlje). Prevelike planete imaju nerealno visoku gravitaciju ili su plinoviti divovi.
• Više ili manje visoko organizirani život može postojati samo u blizini prilično starih zvijezda (najmanje tri ili četiri milijarde godina).
• Zvijezda ne bi trebala ozbiljno mijenjati svoje parametre. Beskorisno je tražiti život oko bijelih patuljaka ili crvenih divova: ako je on bio tamo, odavno je umro zbog krajnje nepovoljnih okolišnih uvjeta.
• Poželjno je da je zvjezdani sustav sam. Suvremeni istraživači u načelu se protive ovoj tezi. Moguće je da binarni sustav s dvije zvijezde smještene na suprotnim krajevima može sadržavati još potencijalno useljive planete. Štoviše, danas sve više govore da se negdje na rubu Sunčevog sustava nalazi oblak plin-prašina, preteča nerođenog drugog sunca.

Konačni zaključci

Dakle, što se može reći u zaključku? Prvo, hitno nam nedostaju podaci o točnim uvjetima okoline na novonastaloj Zemlji. Da biste dobili te informacije, u idealnom slučaju, trebali biste promatrati razvoj planeta, koji je sličan našem na drugim pokazateljima. Osim toga, istraživačima je još uvijek teško točno odrediti koji čimbenici stimuliraju prijelaz kapljica lukavica u punopravne stanice. Možda će daljnje dubinske studije o genomu živih bića dati neke odgovore.