Cum a făcut viața pe pământ

Ilya Gulkarov, Chicago

De la materia neînsuflețită la prima viață

Apariția vieții pe Pământ - una dintre cele mai puzzle venerație-inspirat, care excită mintea omenirii de-a lungul istoriei noastre rezonabile. Astăzi suntem conștienți, atunci când prima viață pe planeta noastră. Acest lucru sa întâmplat aproximativ 4 miliarde de euro. Acum, în timp ce explozia din Cambrian, și anume o perioadă de apariția rapidă a organismelor multicelulare, corespunde timpului în urmă cu 540 de milioane de ani. Din moment ce viața de pe Pământ perfecționat pentru o lungă perioadă de timp, datorită evoluției darwiniste. schimbări enorme au avut loc în viața omenirii și a universului, arată că, chiar și evoluția noastră se accelerează. Tehnologia și viața noastră însăși devin din ce în ce mai sofisticate. Ne merge mai departe cu o mare accelerare, iar noi nu știm astăzi, care ar putea rezulta din aceste accelerații.

Cum a apărut prima viață pe Pământ? În cartea Geneza se afirmă că viața, inclusiv omul însuși, a fost creat din praful zeului pământului ( „Dumnezeul făcut pe om din țărâna pământului“, Geneza). Este curios faptul că, în general, acest lucru este adevărat, deși, desigur, nu explică modul în care sa întâmplat de fapt. Răspunsul la această întrebare poate fi găsit cu ajutorul științei, a cărui sarcină este de a explica procesele naturale în universul nostru. Știința nu operează afirmații nedovedite. Scopul științei este nu numai să urmeze toate etapele vieții pe Pământ, dar, de asemenea, de a reproduce aceste etape în laborator, cum ar fi fizica, nu numai pentru a explica mecanismul reacțiilor de fuziune din interiorul soarelui, eliberând energie extraordinară, dar, de asemenea, a creat bomba cu hidrogen, care funcționează pe baza acelorași principii. Fizicienii o numesc un pic de soare pe Pământ. om de știință german Hans Bethe a primit Premiul Nobel pentru explicația sa a proceselor de fuziune din interiorul Soarelui

Biologii au descoperit o metodă de formare a moleculelor complexe genetice (ARN și ADN) folosind molecule simple (O, C, N, P) care a existat la câteva miliarde de ani, stadiu incipient de dezvoltare a pământului în urmă. Descoperirea de ARN și ADN structură ne permite să înțelegem caracteristica cheie a moleculelor biologice - pentru a se replica in sine si sa evolueze. ADN-ul - este o moleculă complexă, cu o greutate moleculară într-un trilion, iar ARN-ul are o greutate moleculară de numai 35.000 pentru a reaminti că greutatea moleculară a apei este egală cu 18 și carbon 12. Elementele de bază ale vieții pe pământ sunt apa și carbon. Carbonul este capabil să intre în diferite legături chimice cu alte elemente pentru a produce molecule organice complexe, inclusiv lipide, carbohidrați, proteine ​​și ADN-ul genetic și molecule de ARN, care sunt molecule de bază ale vieții. Prin urmare, viața pe Pământ - este carbon - viața pe bază, deși în alte locuri din univers pot exista și alte forme de viață, de exemplu, siliciu - viață pe bază.

Este cunoscut faptul că principalele elemente din univers sunt hidrogen si heliu. Cititorul atent poate întreba, cum face moleculele complexe sau elemente grele, altele decât hidrogen și heliu, au apărut pe planeta noastră. Cine sunt ei „adus“ pe Pământ? Răspunsul la această întrebare este bine cunoscut la noi din astronomie: așa-numitele stele supermasive produse în sânul ei multe dintre elementele chimice cunoscute din diverse reacții termonucleare. După moartea ei stele arunca aceste elemente în galaxie, care devin parte din praful interstelar și planete. Toate elementele grele de pe Pământ - este rezultatul exploziei de supernove, care în cele din urmă a dus la apariția primei vieții pe Pământ.
viața ar fi pur și simplu imposibilă fără aceste elemente. Putem argumenta chiar si (probabil cu mândrie!), Care fac parte din materialul stelare ( „Noi suntem din stele!“). De exemplu, prezența fierului în corpul nostru, care determină culoarea sângelui nostru este rezultatul producției de fier în stele, care este eliberat după moartea starului. Analiza Spekralny a materiei in stele si galaxii arata ca toate corpurile din univers sunt făcute din același set de elemente care constituie tabelul periodic, și toate organismele vii, inclusiv lumea plantelor, au un strămoș comun (un strămoș comun), adică provin din aceeași rădăcină a arborelui vieții. copac Inutil de viață este alcătuită din trei părți principale (eukarya, Archaea, bacterii), și numai două ramuri „eukarya“ includ toate lumile de plante și animale. Viața pe Pământ a apărut imediat, dar după aproape 10 miliarde de. Ani dupa Big Bang, atunci când există toate condițiile necesare pentru apariția primei viață. Este interesant faptul că universul nostru, de asemenea, a fost rezultatul unei explozii gigantice a unui singur „punct“. Acest „punct“, care fizicienii numesc o „singularitate“, a avut o dimensiune extrem de mică și o densitate aproape infinit. Din cauza inflației (expansiune rapidă) și accelerarea universului nostru a devenit acum un gigant. Lumina poate traversa universul pentru doar 14 miliarde de euro. Cu ani, deși se referă la distanța de la Pământ la Soare în doar opt minute.

Dar se va întoarce la punctul principal al acestui articol - cum a făcut prima viață pe Pământ. Doi oameni de știință proeminenți de la Universitatea din Chicago L.Miller și H.Urey efectuat încă un experiment interesant, care a arătat că viața ar fi format în mod natural dintr-un set de molecule diferite (H2. H2O, CH4, NH3), în anii 1950, existente pe Pământ timpurie, și o serie de reacții chimice. Experimentul a arătat că principalele molecule ale vieții - aminoacizi (proteine) și acizi nucleici (ARN și ADN baze) - pot fi obținute cu ușurință din molecule care au existat în atmosfera primară pământ timpurie. Ele au fost plasate într-un tub de sticlă de apă, hidrogen, metan și amoniac, și a fost trecut printr-un curent electric de mare, care este similar cu fulgere în natură. După o săptămână în tub, au fost detectate diverse molecule organice, inclusiv proteine. Ultima responsabil pentru toate funcțiile metabolice complexe ale unei celule vii. Cu toate acestea, astfel de experimente, deși, și au fost un prim pas important pe drumul de la materia neînsuflețită la prima viață, ei nu au putut explica multe alte procese, inclusiv trecerea de la aminoacizi (proteine) la prima viață și, în special, modul în care celula primitivă ar putea să se reproducă a evoluat, adică așa cum a condus la apariția unei noi vieți.

Astfel, într-o primă etapă și o moleculă organică simplă, și diverse reacții chimice au dus la formarea de nucleotide. Trei componente de nucleotide - fosfați de zahăr și nucleobaze - formate spontan din molecule simple. Apoi nucleotidele unesc a dat naștere primei molecule genetice - ARN, și apoi, într-o etapă ulterioară de dezvoltare, molecula de ADN. Acizii nucleici care reprezintă totalitatea nucleotidelor conțin informații genetice. Următoarea etapă - formarea celulelor primitive cu genomul ARN care cuprinde membrana si capabil de auto-replicare prin divizare. Protocelule încep să evolueze. Metabolism, care cuprinde o serie de reacții chimice protocell permis să primească energie din mediul înconjurător. Următoarea etapă - formarea ADN-ului și apariția unei noi celule cu un genom ADN, care joacă rolul moleculei genetice primare. ARN-ul îndeplinește acum rolul unui intermediar între ADN și proteine. Există o primă bacterie cu un genom ADN și membrana. Este capabil de copiere în sine și poate evolua. Dacă înainte de ARN-ul a fost responsabil pentru formarea proteinelor, proteinele sunt acum preia funcția de ARN în implementarea celulelor autocopiativă și a proceselor metabolice. Interesant, vechiul paradox - care a venit în primul rând, „puiul sau oul“ - se bazează pe aceste procese explicația simplă: prima a fost de pui (acizi nucleici), iar apoi a fost un ou (proteine). Apoi, proteine ​​(ou) au început de formarea acizilor nucleici (pui).

Life - un sistem chimic capabil de auto-replicare și evoluția darwinistă. E. Schrödinger, unul dintre fondatorii mecanicii cuantice, în cartea sa „Viața cu o vedere fizica“ a dat următoarea definiție a vieții: „Sistemele de viață este auto-asambla împotriva tendinței naturii spre dezordine sau entropie“.

Să rezuma. Viața a început după ce moleculele chimice ale timpurii nucleotide formate Pământ, elemente importante ARN. Apoi protocell format cu genom ARN, în etapa următoare format din ADN-ul și prima bacterie cu un genom ADN. Bacteriile au rămas neschimbate timp de miliarde de ani și a început să evolueze în mai multe organisme complexe, atunci când era numit explozia din Cambrian, atunci când regnul animal a evoluat de la organisme mici si primitive pentru organismele multicelulare. În același timp, în funcție de evoluția darwinistă a existat o mare varietate de faună și aproximativ 5 milioane de ani în urmă., Primele creaturi asemanatoare cu cel uman hominizi. A fost descoperit recent hominid Ardi, care este de 4,4 milioane. De ani și care ar putea fi prima etapă în evoluția umană. Omul modern este homo sapiens a apărut în urmă cu aproximativ 50.000-100.000 de ani în sud-estul Africii și mai târziu răspândit în întreaga lume. în urmă cu 5000 de ani, a fost construit piramidele egiptene. În urmă cu aproximativ 200 ani, avem civilizația tehnologică, atunci când energia electrică a fost descoperit, au existat motoare cu aburi și avioane. Dacă de data aceasta este comparată cu vârsta universului nostru (14 miliarde. Ani), este doar 0,00001% din acea vreme, și anume, Suntem o civilizație tânără, deși în mare parte a reușit. O altă comparație se bazează pe utilizarea calendarului exterior. Dacă presupunem că întreaga istorie a universului este egal cu un an, primii oameni moderni au apărut doar două minute, acum 11 secunde, au fost construite piramidele egiptene, o secundă în urmă, Galileo și Kepler a demonstrat că sistemul solar este heliocentric, și doar o jumătate de secundă în urmă, avem civilizația tehnologică .

Interesant, accelerarea Universului a fost descoperit recent. Indiferent dacă există vreo relație între accelerarea universului și accelerarea evoluției noastre? Pentru a explica motivul pentru accelerarea universului, fizicienii au sugerat existența energiei întunecate, adică, forță specială repulsie (o forță repulsivă), care determină accelerarea universului. Astăzi, știm un pic despre natura acestei forțe, în ciuda faptului că sute de oameni de știință din întreaga lume încearcă să se destrame structura sa.

Timpul - caracteristica cea mai fundamentală a universului, și este responsabil pentru toate schimbările din lumea noastră. Motivul pentru schimbările din lume, probabil, este faptul că temperatura spațiului sa schimbat dramatic -. Timp de 14 miliarde de ani de la 1032K, în momentul Big Bang-ului (această temperatură este de un trilion de trilioane de ori mai mare decât temperatura la centrul de cele mai fierbinti stele) la 3K azi (-270S) . Această temperatură este măsurată prin spațiul rezidual al spectrului de radiații care umple întregul nostru univers și care este o dovadă clară a realității Big Bang-ului și faptul că acesta a fost începutul lumii. O astfel de scădere bruscă a temperaturii spațiului este conectat cu expansiunea (inflație). Desigur, această expansiune și temperatura recesiunii nu poate afecta viteza tuturor proceselor din univers, provocând schimbări nu numai universul, ci afectează, de asemenea, ritmul evoluției noastre, care va dura pentru totdeauna, până când există universul nostru și se modifică în timp. Dacă temperatura spațiului scade la zero, universul nostru va muri, asta ar însemna sfârșitul evoluției vieții în sine. În mod curios, cele patru scenarii de dezvoltare a universului nostru, care sunt discutate în astronomie, există dovezi că universul nostru este în cele din urmă mor ca urmare a expansiunii neînfrânat și scăderea temperaturii de zero absolut. Această concluzie se bazează pe o analiză a datelor exploziile așa-numitele „pitice albe» (alb supernove pitic).

Apoi, un alt Big Bang a inaugurat un nou univers și o lume nouă. Acest nou univers va lua o cale complet diferită de dezvoltare, și există alte legi ale fizicii cu alte constante fundamentale, cum ar fi viteza luminii, masa de electroni, constanta gravitațională, etc. și, desigur, o viață diferită. Astăzi, oamenii de stiinta discuta despre probabilitatea existenței altor universuri (multiversuri), care de asemenea, poate fi viata, ci pe baza altor principii și alte legi ale naturii.