Gde je nastao život na zemlji? Kako se život pojavio na zemlji. Da li vam se svideo materijal? pretplatite se na naš email newsletter

Problem porijeklo života na Zemlji odavno interesuje i brine ljude. Postoji nekoliko hipoteza o nastanku života na našoj planeti:

život je stvorio Bog;
život na Zemlji donet je spolja;
živa bića na planeti su više puta spontano nastala iz neživih bića;
život je oduvek postojao;
život je nastao kao posljedica biohemijske revolucije.

Čitav niz različitih hipoteza svodi se na dva međusobno isključiva gledišta. Zagovornici teorije biogeneze vjerovali su da sva živa bića potječu samo od živih bića. Njihovi protivnici branili su teoriju abiogeneze - vjerovali su da je porijeklo živih bića od neživih bića moguće.

Mnogi naučnici su pretpostavljali mogućnost spontanog nastajanja života. Nemogućnost spontanog nastajanja života dokazao je Louis Pasteur.

Druga faza je formiranje proteina, masti, ugljikohidrata i nukleinskih kiselina iz jednostavnih organskih spojeva u vodama primarnog okeana. Izolovani molekuli ovih spojeva su se koncentrirali i formirali koacervate, koji djeluju kao otvoreni sistemi sposobni za razmjenu supstanci sa okolinom i rast.

Treća faza - kao rezultat interakcije koacervata sa nukleinskim kiselinama, nastala su prva živa bića - probioti, sposobni, pored rasta i metabolizma, i za samoreprodukciju.

Instrukcije

Trenutno se smatra prihvaćenom biohemijska teorija nastanka života. Razvio ga je sovjetski naučnik Aleksandar Oparin 1924. godine. U skladu sa ovom teorijom, pojava i dalji razvoj živih bića je nemoguć bez prethodne duge hemijske evolucije, koja se sastoji u pojavi i razvoju organskih molekula.

Prije otprilike 4 milijarde godina, Zemlja je već imala čvrstu koru i atmosferu koja je bila značajno drugačija od sadašnje u njoj praktično nije bilo kisika, ali je bilo u izobilju vodonika, metana, dušika i vodene pare. Odsustvo kisika, bez kojeg se moderni život ne može zamisliti, bio je blagoslov u prvoj fazi kemijske evolucije, budući da je kisik snažan oksidacijski agens, a uz njegovu veliku količinu, organske molekule jednostavno nisu mogle nastati.

Nakon što se Zemlja dovoljno ohladila, u njenoj atmosferi počeli su se odvijati procesi sinteze organskih molekula, a ti procesi su se odvijali abiogeno, odnosno sinteza se nije odvijala uz pomoć, koja još nije postojala, već zahvaljujući slučajnim reakcijama između hemijskih. Energiju za sintezu davale su munje, kosmičko zračenje i, prije svega, tvrdo ultraljubičasto zračenje Sunca. Mogućnost abiogene sinteze je u potpunosti dokazana, jer se lako može ponoviti u laboratoriji, osim toga, sada se uočava tokom vulkanske aktivnosti.

Postepeno je temperatura primarne atmosfere opala, neke supstance su počele da prelaze iz gasovitog u tekuće stanje, počele su kiše i formirani su prvi okeani, zasićeni jednostavnim organskim jedinjenjima, koja su počela da aktivno deluju, stvarajući sve složenija jedinjenja. .

Godine 1986. formulisana je teorija RNK svijeta prema kojoj su prva jedinjenja koja mogu reproducirati slične molekule bila molekule ribonukleinske kiseline. Molekule RNK ne mogu se nazvati živim organizmima, jer nisu imali ljusku koja ih odvaja od okoline.

Pretpostavlja se da su se školjke pojavile u prvim RNK kada su nasumično pale u sfere masnih kiselina. Unutar školjki su postali mogući složeni biohemijski metabolički procesi. U procesu evolucije ostali su održiviji spojevi i na kraju su se pojavili prvi najjednostavniji živi organizmi.

Postoji nekoliko drugih teorija o nastanku života na Zemlji:
- teorija o spontanom nastanku života poznata je od davnina, pretpostavljalo se da se živi organizmi nasumično pojavljuju iz nežive materije, na primjer, muhe iz trulog mesa, ptice iz lišća, itd.;
- teorija kreacionizma kaže da su živa bića stvorena od strane superuma - vanzemaljske civilizacije, Boga, apsolutne ideje;
- postoji teorija prema kojoj je život na našu planetu donet iz svemira, ali ova teorija jednostavno prenosi nastanak života na drugo mjesto i ne objašnjava njegov mehanizam.

Video na temu

Univerzum se sastoji od bezbroj galaksija i zvijezda sa planetarnim sistemima koji bi mogli biti sasvim prikladni za postojanje organizama. Da li to znači da bi iskra žive materije mogla da bukne izvan Sunčevog sistema, nakon čega je doneta na planetu Zemlju? Pitanja vezana za porijeklo života zanimala su nekoliko generacija naučnika.

Instrukcije

Prije nekoliko godina, američka štampa je objavila da je grupa naučnika sa Univerziteta u Kopenhagenu otkrila da se život u svemiru pojavio prije oko 13 milijardi godina, odnosno skoro odmah nakon hipotetičkog Velikog praska. Fizičari su pažljivo proučavali udaljene galaksije, svjetlosno zračenje iz kojih nosi informacije o ovom dalekom vremenu. Međutim, ne smatraju svi stručnjaci zaključke evropskih naučnika opravdanim.

Prije senzacionalnog otkrića fizičara iz Kopenhagena, vjerovalo se da su najjednostavniji oblici života mogli nastati u svemiru relativno nedavno - prije tri do četiri milijarde godina. Ali čak i ova vremenska distanca izgleda gigantska za modernog čovjeka, čak i ako uzmemo u obzir da je planeta Zemlja nastala prije oko 4,5 milijardi godina.

U toj dalekoj eri već su se u strukturi svemira pojavili teški hemijski elementi, kojih u trenutku rođenja Univerzuma nije bilo. Osnova za budući život, prema prethodnim zaključcima, mogle bi biti samo termonuklearne reakcije koje su se dogodile u dubinama prvih zvijezda. Bilo je potrebno nekoliko milijardi godina da ih pokrenu.

Ali za savremene istraživače nije interesantna samo moguća starost postojanja života, već i mesto gde je on nastao. Moderni istraživači u ovom pogledu dijele se u dva tabora. Neki naučnici tvrde da je život jedinstvena pojava u Univerzumu. A nastao je na Zemlji, čiji su uslovi bili optimalni za formiranje najjednostavnijih proteinskih sistema koji su proizašli iz drevne hemijske „čohe“.

Ima onih koji vjeruju da su osnovni oblici života rasuti po ogromnom svemiru. Putujući sa kosmičkim telima, mikroorganizmi, koji se grubo mogu nazvati "protolife", stigli su do planete Zemlje. U ovom kutku Sunčevog sistema postojali su uslovi koji su omogućili mikroorganizmima da se razviju u složenije oblike života. Ovi procesi evolucije žive materije trajali su milijardama godina.

Bilo kako bilo, naučnici ne smatraju nastanak života na skali Univerzuma slučajnim, već prirodnim procesom. Od svog nastanka, materija je neprestano evoluirala od jednostavnih do složenih oblika. Atomi i molekuli su se polako spajali u materiju, nastajali su mali i vrlo veliki svemirski objekti. Logika razvoja materije, koja još nije u potpunosti podložna materijalističkom objašnjenju, dovela je do usložnjavanja materije i nastanka zamršenih struktura iz "prvih građevnih blokova" života - aminokiselina.

Direktan proces nastanka i formiranja života u Univerzumu ostaje misterija za naučnike do danas. Danas možemo govoriti samo o manje-više poštenim pretpostavkama koje treba pažljivo provjeriti. Značajnu pomoć u tome mogu pružiti studije takozvanog kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja, koje nosi početne informacije o toku evolucije materije, koja je trajala milijardama godina.

Video na temu

Izvori:

• Velika misterija života u 2019

Ljudi sigurno nisu sami u Univerzumu. Samo što čovečanstvo još nije spremno da prihvati činjenicu postojanja inteligentnog života van Sunčevog sistema. Sebičnost i uobičajena slika svijeta sprječavaju nas da u svakodnevnoj vrevi sagledamo ono što je oštrom oku skriveno.

Rijetka je osoba koja nije razmišljala o tome postoji li u Univerzumu drugi život osim zemaljskog. Bilo bi naivno, pa čak i sebično vjerovati da samo planeta Zemlja ima inteligentan život. Činjenice o pojavi NLO-a u različitim dijelovima svijeta, historijski rukopisi, arheološka iskopavanja ukazuju na to da ljudi nisu sami u svemiru. Štaviše, postoje "kontaktori" koji komuniciraju sa predstavnicima drugih civilizacija. Barem tako tvrde.

Dvostruki standard

Nažalost, većina otkrića napravljenih pod okriljem vlade klasifikovana je kao „strogo poverljivo“, što od običnih ljudi krije mnoge činjenice o prisutnosti drugih oblika života u Univerzumu. Na primjer, nestalo je nekoliko hiljada fotografija snimljenih sa površine Marsa, koje prikazuju kanale, neobične zgrade i piramide.

Možete dugo pričati o mogućem životu unutar Sunčevog sistema i šire, ali naučnom svijetu su potrebni dokazi koji se mogu dodirnuti i vidjeti.

Najnovije zanimljivo otkriće

Već nekoliko generacija naučnici pokušavaju pronaći dokaze o postojanju inteligentnog života u Univerzumu. Nedavno je održan još jedan sastanak Američkog astronomskog društva na kojem je najavljen važan događaj: pomoću opreme opservatorije Kepler bilo je moguće otkriti planet koji je po svojim parametrima i po astronomskom položaju vrlo sličan Zemlji.

Čini se, šta nije u redu s ovim? Ispostavilo se da atmosfera otkrivene planete ima oblake formirane od vode! Naravno, prisustvo oblaka ne znači ništa ako uzmemo u obzir pitanje prisustva života na planeti. Iako su prije trideset godina naučnici uvjeravali da bi prisustvo vode na planeti značilo da na njoj ima života. Oblaci su direktan dokaz prisustva vode.

Iako je odavno poznato da i Venera ima oblake, oni se sastoje od sumporne kiseline. U takvim uslovima život se ne može razviti na površini planete.

Kako bi odgovorili na brojna pitanja, naučnici pod okriljem NASA-e odlučili su da 2017. godine pošalju satelit koji će putovati izvan Sunčevog sistema. Morat će pronaći dokaze inteligentnog života izvan njegovih granica.

Ili možda vrijedi tražiti izvan Zemlje?

Prema mnogim istraživačima, našu Zemlju povremeno posjećuju predstavnici drugih civilizacija. Upravo su oni ostavili Kerčanske katakombe, podzemne šifre ispod Uralskih planina, u Peruu, na Antarktiku, koje su i danas u upotrebi. Oni su veoma dobro napisani u knjigama G. Sidorova „Hronološko-ezoterijska analiza razvoja ljudske civilizacije“. Na njegovim stranicama nalaze se mnoge činjenice koje potvrđuju prisustvo inteligentnog života izvan Sunčevog sistema.

Stručnjaci do sada ne mogu odgovoriti na pitanje kako su piramide građene u Egiptu, Meksiku i Peruu. Sasvim je razumno pretpostaviti da su ih podigli predstavnici

Teško je naći osobu koja se ne bi zapitala kako je nastao život na Zemlji. Postoji mnogo ideja o ovom pitanju, od Biblije i Darwina do moderne teorije evolucije, koja se stalno mijenja u skladu s najnovijim otkrićima naučnika.

Naravno, svi su čuli za dinosaure, vidjeli ih u filmovima i muzejima, a malo ljudi osporava njihovo istorijsko postojanje.

Iako do 1842. godine čovječanstvo nije ni shvatilo da kosti divovskih životinja pronađene na različitim mjestima na planeti pripadaju istoj vrsti, nazivajući ih "zmajevima" ili pripisujući ostatke titanima koji su se borili u Trojanskom ratu. Bio je potreban uvid naučnika koji su uporedili podatke i dali ime čudnim ostacima: dinosaurusima. A danas vrlo dobro znamo kako su izgledali ovi gigantski gušteri, izumrli prije više miliona godina, opisane su mnoge njihove vrste, a svako dijete zna ko su.

Činjenica da su se ovi divovski gmizavci pojavili na Zemlji prije 225-250 miliona godina i potpuno izumrli otprilike 66 miliona godina prije naše hronologije ne šokira većinu običnih ljudi koje ne zanimaju detalji nauke. Naravno, sjećamo se i krokodila povezanih s dinosaurima, koji svoje porijeklo kao vrsta prate prije 83 miliona godina i uspjeli su preživjeti od pamtiveka. Ali svi ovi brojevi se rijetko koreliraju u našim glavama na skali.

Koliko je staro čovečanstvo?

Malo ljudi zna starost moderne vrste Homo Sapiens, što znači homo sapiens, koju naučnici procjenjuju na samo 200 hiljada godina. Odnosno, starost čovečanstva kao vrste je 1250 puta manja od starosti klase gmizavaca, kojoj su pripadali dinosauri.

Neophodno je ove podatke uklopiti u svijest i organizirati ako želimo razumjeti kako se život prvobitno pojavio na našoj planeti. A odakle dolaze sami ljudi koji danas pokušavaju da shvate ovaj život?

Danas su tajni materijali naučnika postali dostupni javnosti. Šokantna priča o eksperimentima posljednjih godina koji su prepravili teoriju evolucije i rasvijetlili kako je nastao život na našoj planeti raznijela je decenije utvrđene dogme. Tajne genetike, koje su obično dostupne samo uskom krugu "posvećenih", dale su jasan odgovor na Darwinovu pretpostavku.

Vrsta Homo Sapiens (razuman čovjek) stara je samo 200 hiljada godina. A naša planeta ima 4,5 milijardi!

Tajni materijali

Prije samo nekoliko stoljeća, takve ideje mogle su značiti izvršenje na lomači. Giordano Bruno je spaljen zbog jeresi prije nešto više od 400 godina, u februaru 1600. godine. Ali danas je podzemno istraživanje hrabrih pionira postalo javno poznato.

Čak i prije 50 godina očevi su iz neznanja često odgajali djecu drugih muškaraca, čak ni sama majka nije uvijek znala istinu. Danas je utvrđivanje očinstva rutinska analiza. Svako od nas može naručiti DNK test i saznati ko su mu bili preci, čija krv teče njegovim venama. Trag generacija zauvijek je utisnut u genetski kod.

Upravo taj kod sadrži odgovor na najgoruće pitanje koje zaokuplja umove čovječanstva: kako je život počeo?

Tajni dosijei naučnika otkrivaju priču o potrazi za jedinim pravim odgovorom. Ovo je priča o upornosti, upornosti i neverovatnoj kreativnosti, koja pokriva najveća otkrića moderne nauke.

U potrazi za razumijevanjem kako je život počeo, ljudi su krenuli u istraživanje najudaljenijih kutaka planete. U toku ove pretrage, neki naučnici su zbog svojih eksperimenata proglašeni "čudovištima", dok su drugi morali da ih sprovode pod pomnim nadzorom totalitarnog režima.

Kako je nastao život na Zemlji?

Ovo je možda najteže od svih postojećih pitanja. Hiljadama godina velika većina ljudi je to objašnjavala jednom tezom - "život su stvorili bogovi". Druga objašnjenja bila su jednostavno nezamisliva. Ali vremenom se situacija promijenila. Tokom prošlog veka naučnici su pokušavali da otkriju kako je tačno nastao prvi život na planeti, piše Majkl Maršal za BBC.

Većina modernih naučnika koji proučavaju porijeklo života uvjereni su da se kreću u pravom smjeru – a eksperimenti koji se sprovode samo pojačavaju njihovo samopouzdanje. Newtonova otkrića iz genetike prepisuju knjigu znanja od prve do posljednje stranice.

• Ne tako davno, naučnici su otkrili najstarijeg ljudskog pretka koji je živio na planeti prije otprilike 540 miliona godina. Iz ove "vrećice za zube" potekli su svi kičmenjaci, smatraju istraživači. Veličina zajedničkog pretka bila je samo milimetar.
• Moderni istraživači su čak uspjeli stvoriti prvi polusintetički organizam sa fundamentalnim promjenama u DNK. Već smo vrlo blizu sinteze novih proteina, odnosno potpuno umjetnog života. Za samo nekoliko stoljeća, čovječanstvo je uspjelo savladati stvaranje nove vrste živih organizama.
• Ne samo da stvaramo nove organizme, već i sa sigurnošću uređujemo postojeće. Naučnici su čak kreirali "softver" koji im omogućava da uređuju lanac DNK pomoću ćelijskih alata. Inače, samo 1% DNK nosi genetske informacije, smatraju istraživači. Za šta je potrebno ostalih 99%?
• DNK je toliko svestran da može pohraniti informacije poput tvrdog diska. Već su snimili film na DNK i mogli su bez problema preuzeti informacije nazad, baš kao što su uzimali datoteke sa diskete.

Da li sebe smatrate obrazovanom i modernom osobom? Onda ovo jednostavno morate znati.

Iako otkriće DNK datira iz 1869. godine, tek 1986. ovo znanje je prvi put korišteno u forenzičkoj nauci.

Evo priče o nastanku života na Zemlji

Život je star. Dinosaurusi su možda najpoznatija od svih izumrlih stvorenja, ali su se pojavili i prije samo 250 miliona godina. Prvi život na planeti nastao je mnogo ranije.

Procjenjuje se da su najstariji fosili stari oko 3,5 milijardi godina. Drugim riječima, 14 puta su stariji od prvih dinosaurusa!

Međutim, to nije granica. Na primjer, u avgustu 2016. godine pronađene su fosilne bakterije stare 3,7 milijardi godina. Ovo je 15 hiljada puta starije od dinosaurusa!

Sama Zemlja nije mnogo starija od ovih bakterija - naša planeta je konačno nastala prije oko 4,5 milijardi godina. Odnosno, prvi život na Zemlji je nastao prilično "brzo" nakon nekih 800 miliona godina, na planeti su postojale bakterije - živi organizmi, koji su, prema naučnicima, vremenom uspeli da postanu složeniji i dali su početak prostim organizmima; okean, i na kraju -kraji, i sam ljudski rod.

Nedavni izvještaj iz Kanade potvrđuje ove podatke: procjenjuje se da su najstarije bakterije stare između 3.770 i 4.300 milijardi godina. Odnosno, život na našoj planeti, vrlo je moguće, nastao je "nekih" 200 miliona godina nakon njegovog formiranja. Pronađeni mikroorganizmi su živjeli na gvožđu. Njihovi ostaci pronađeni su u kvarcnim stijenama.

Ako pretpostavimo da je život nastao na Zemlji – što zvuči razumno, s obzirom na to da ga još nismo našli na drugim kosmičkim tijelima, ni na drugim planetama, ni na fragmentima meteorita donesenih iz svemira – onda je to trebalo da se dogodi u tom vremenskom periodu, koji obuhvata milijardu godina između vremena kada se planeta konačno formirala i datuma danas pronađenih fosila.

Dakle, suzivši nas vremenski period koji nas zanima, na osnovu najnovijih istraživanja, možemo pretpostaviti kakav je tačno bio prvi život na Zemlji.

Naučnici su rekonstruisali izgled praistorijskih divova koristeći skelete pronađene tokom iskopavanja.

Svaki živi organizam se sastoji od ćelija (kao i vi)

Još u 19. veku, biolozi su otkrili da se svi živi organizmi sastoje od "ćelija" - sitnih nakupina organske materije različitih oblika i veličina.

Ćelije su prvi put otkrivene još u 17. veku, istovremeno sa pronalaskom relativno moćnih mikroskopa, ali tek vek i po kasnije naučnici su došli do zajedničkog zaključka: ćelije su osnova čitavog života na planeti.

Naravno, po izgledu, osoba ne izgleda ni kao riba ni dinosaurus, ali samo trebate pogledati u mikroskop kako biste bili sigurni da se ljudi sastoje od gotovo istih stanica kao i predstavnici životinjskog svijeta. Štaviše, iste ćelije su u osnovi biljaka i gljiva.

Svi organizmi su napravljeni od ćelija, uključujući i vas.

Najbrojniji oblik života su jednostanične bakterije.

Danas se najbrojniji oblici života sa sigurnošću mogu nazvati mikroorganizmima, od kojih se svaki sastoji od samo jedne ćelije.

Najpoznatija vrsta takvog života su bakterije, koje žive bilo gdje na kugli zemaljskoj.

U aprilu 2016. godine naučnici su predstavili ažuriranu verziju "drveta života": svojevrsno porodično stablo za svaku vrstu živog organizma. Ogromnu većinu "grana" ovog drveta zauzimaju bakterije. Štaviše, oblik drveta sugerira da je predak cijelog života na Zemlji bila bakterija. Drugim riječima, sva raznolikost živih organizama (uključujući i vas) dolazi od jedne jedine bakterije.

Tako možemo preciznije pristupiti pitanju porijekla života. Da bismo ponovo stvorili tu prvu ćeliju, potrebno je što preciznije rekreirati uslove koji su vladali na planeti prije više od 3,5 milijardi godina.

Pa koliko je to teško?

Jednoćelijske bakterije su najčešći oblik života na Zemlji.

Početak eksperimenata

Tokom mnogo vekova, pitanje "gde je počeo život?" skoro nikad to nije ozbiljno pitao. Uostalom, kao što smo se već prisjetili na samom početku, odgovor je bio poznat: život je stvorio Stvoritelj.

Sve do 19. veka većina ljudi je verovala u "vitalizam". Ova doktrina se zasniva na ideji da su sva živa bića obdarena posebnom, natprirodnom moći koja ih razlikuje od neživih predmeta.

Ideje vitalizma često su se preklapale s religijskim postulatima. Biblija kaže da je Bog koristio “dah života” da oživi prve ljude i da je besmrtna duša jedna od manifestacija vitalizma.

Ali postoji jedan problem. Ideje vitalizma su fundamentalno pogrešne.

Do ranog 19. vijeka, naučnici su otkrili nekoliko supstanci koje se nalaze isključivo u živim bićima. Jedna od tih supstanci bila je urea, sadržana u urinu, a dobijena je 1799. godine.

Ovo otkriće, međutim, nije bilo u suprotnosti s konceptom vitalizma. Urea se pojavila samo u živim organizmima, pa su možda bili obdareni posebnom vitalnom energijom koja ih je činila jedinstvenim.

Smrt vitalizma

Ali 1828. godine, njemački hemičar Friedrich Wöhler uspio je sintetizirati ureu iz neorganskog jedinjenja, amonijum cijanata, koji nije imao nikakve veze sa živim bićima. Drugi naučnici su uspeli da ponove njegov eksperiment i ubrzo je postalo jasno da se sva organska jedinjenja mogu dobiti iz jednostavnijih - neorganskih.

Ovo je označilo kraj vitalizma kao naučnog koncepta.

Ali ljudima je bilo prilično teško da se oslobode svojih uvjerenja. Činjenica da zapravo nema ničeg posebnog u vezi sa organskim jedinjenjima koja su jedinstvena za živa bića, za mnoge je kao da je oduzela element magije iz života, pretvarajući ljude od božanskih stvorenja gotovo u mašine. Naravno, ovo je bilo veoma suprotno Bibliji.

Čak su i neki naučnici nastavili da se bore za vitalizam. Godine 1913., engleski biohemičar Benjamin Moore strastveno je promovirao svoju teoriju o "biotičkoj energiji", koja je u suštini bila isti vitalizam, ali u drugom omotu. Ideja vitalizma našla je prilično jake korijene u ljudskoj duši na emocionalnom nivou.

Danas se njeni odrazi mogu pronaći na najneočekivanijim mjestima. Uzmimo, na primjer, brojne naučnofantastične priče u kojima se "životna energija" lika može dopuniti ili iscrpiti. Razmislite o „energiji regeneracije“ koju koriste Gospodari vremena iz Doktora Koa. Ova energija bi se mogla dopuniti ako dođe do kraja. Iako ideja izgleda futuristički, ona je zapravo odraz staromodnih teorija.

Tako su, nakon 1828. godine, naučnici konačno imali uvjerljive razloge da traže novo objašnjenje za porijeklo života, ovog puta odbacujući spekulacije o božanskoj intervenciji.

Ali nisu počeli da traže. Čini se da se tema istraživanja nametnula, ali zapravo se misteriji nastanka života nije pristupilo još nekoliko decenija. Možda su svi još uvijek bili previše vezani za vitalizam da bi krenuli dalje.

Hemičar Friedrich Wöhler uspio je sintetizirati ureu - organsko jedinjenje - iz neorganskih supstanci.

Darwin i teorija evolucije

Najveći napredak u biološkim istraživanjima u 19. veku bila je teorija evolucije, koju je razvio Čarls Darvin, a nastavili drugi naučnici.

Darwinova teorija, iznesena u njegovom djelu o poreklu vrsta iz 1859. godine, objasnila je kako je sva raznolikost životinjskog carstva nastala od jednog jedinog pretka.

Darwin je tvrdio da Bog nije stvorio svaku vrstu živih bića posebno, već da sve ove vrste potiču od primitivnog organizma koji se pojavio prije više miliona godina, koji se također naziva posljednjim univerzalnim zajedničkim pretkom.

Ideja se pokazala krajnje kontroverznom, opet zato što je pobijala biblijske postulate. Darwinova teorija je bila žestoko kritizirana, posebno od strane uvrijeđenih kršćana.

Ali teorija evolucije nije rekla ni riječ o tome kako se pojavio prvi organizam.

Kako se pojavio prvi život?

Darwin je shvatio da je to fundamentalno pitanje, ali ga je (možda ne želeći ulaziti u još jedan sukob sa sveštenstvom) pokrenuo tek u pismu iz 1871. Emotivni ton pisma pokazao je da je naučnik bio svjestan dubokog značaja ovog pitanja:

“...Ali ako sada [ah, šta je veliko ako!] u nekom toplom vodnom tijelu koje sadrži sve potrebne soli amonijaka i fosfora i dostupno svjetlosti, toplini, elektricitetu itd., kemijski je formiran protein, sposoban za daljnje sve složenije transformacije..."

Drugim riječima: zamislite malo vodeno tijelo ispunjeno jednostavnim organskim jedinjenjima i smješteno pod suncem. Neka od jedinjenja mogu početi da stupaju u interakciju, stvarajući složenije supstance, kao što su proteini, koji će, zauzvrat, takođe interagovati i razvijati se.

Ideja je bila prilično površna. Ali, ipak, on je bio osnova prvih hipoteza o nastanku života.

Darwin ne samo da je stvorio teoriju evolucije, već je također sugerirao da je život nastao u toploj vodi, zasićenoj potrebnim anorganskim jedinjenjima.

Revolucionarne ideje Aleksandra Oparina

A prvi koraci u tom pravcu poduzeti su uopće ne tamo gdje biste očekivali. Možda mislite da je takvo istraživanje, koje podrazumijeva slobodu mišljenja, trebalo biti provedeno u Velikoj Britaniji ili SAD, na primjer. Ali u stvari, prve hipoteze o poreklu života iznele su u rodnim prostranstvima staljinističkog SSSR-a, od strane naučnika čije ime verovatno nikada niste čuli.

Poznato je da je Staljin zatvorio mnoge studije u oblasti genetike. Umjesto toga, promovirao je ideje agronoma Trofima Lysenka, za koje je mislio da su prikladnije za komunističku ideologiju. Naučnici koji su sprovodili istraživanja u oblasti genetike bili su dužni da javno podrže Lisenkove ideje, inače su rizikovali da završe u logorima.

Biohemičar Aleksandar Ivanovič Oparin je u tako napetom okruženju morao da sprovodi svoje eksperimente. To je bilo moguće jer se pokazao kao pouzdan komunist: podržavao je Lisenkove ideje i čak je dobio Orden Lenjina - najčasniju nagradu koja je postojala u to vrijeme.

Sovjetski biohemičar Aleksandar Oparin sugerirao je da su se prvi živi organizmi formirali kao koacervati.

Nova teorija o poreklu prvog života na Zemlji

Oparin je opisao kakva je Zemlja bila prvih dana nakon njenog formiranja. Planeta je imala vruću površinu i privlačila je male meteorite. Posvuda je bilo samo poluotopljenih stijena koje su sadržavale ogroman raspon kemikalija, od kojih su mnoge bile na bazi ugljika.

Na kraju se Zemlja dovoljno ohladila da se isparavanje po prvi put pretvorilo u tečnu vodu, stvarajući tako prvu kišu. Nakon nekog vremena, na planeti su se pojavili vrući okeani, koji su bili bogati hemikalijama na bazi ugljika. Dalji događaji bi se mogli razvijati prema dva scenarija.

Prvi je podrazumevao interakciju supstanci, u kojoj bi se pojavila složenija jedinjenja. Oparin je sugerirao da su se šećer i aminokiseline važne za žive organizme mogli formirati u vodenom bazenu planete.

U drugom scenariju, neke tvari su počele formirati mikroskopske strukture nakon interakcije. Kao što znate, mnoga organska jedinjenja se ne otapaju u vodi: na primjer, ulje formira sloj na površini vode. Ali neke tvari, kada su u kontaktu s vodom, formiraju sferne globule, ili "koacervate", promjera do 0,01 cm (ili 0,004 inča).

Posmatranjem koacervata pod mikroskopom može se uočiti njihova sličnost sa živim ćelijama. Rastu, mijenjaju oblik i ponekad se dijele na dva dijela. Oni također stupaju u interakciju s okolnim spojevima tako da se druge tvari mogu koncentrirati u njima. Oparin je sugerirao da su koacervati bili preci modernih ćelija.

Teorija prvog života Johna Haldanea

Pet godina kasnije, 1929. godine, engleski biolog John Burdon Sanderson Haldane samostalno je iznio vlastitu teoriju sa sličnim idejama, koja je objavljena u časopisu Rationalist Annual.

Haldane je već dao ogroman doprinos razvoju teorije evolucije, doprinoseći integraciji Darvinovih ideja u nauku genetike.

I bio je veoma nezaboravna osoba. Jednom je, tokom eksperimenta u dekompresijskoj komori, doživio puknuće bubne opne, o čemu je kasnije napisao sljedeće: „Bubna opna već zacjeljuje, a čak i ako u njoj ostane rupa, onda će, uprkos gluhoći, to biti moguće da odande zamišljeno otpuhnem kolutiće duvanskog dima, što smatram važnim dostignućem."

Kao i Oparin, Haldane je sugerirao kako bi organska jedinjenja mogla biti u interakciji u vodi: "(ranije) prvi okeani su dostigli konzistenciju vruće supe." Time su stvoreni uslovi za pojavu “prvih živih ili poluživih organizama”. Pod istim uslovima, najjednostavniji organizmi bi se mogli naći unutar „uljnog filma“.

John Haldane, nezavisno od Oparina, iznio je slične ideje o porijeklu prvih organizama.

Oparin-Haldaneova pretpostavka

Dakle, prvi biolozi koji su iznijeli ovu teoriju bili su Oparin i Haldane. Ali ideja da formiranje živih organizama ne uključuje Boga ili čak neku apstraktnu "životnu snagu" bila je radikalna. Kao i Darwinova teorija evolucije, ova ideja je bila šamar kršćanstvu.

Vlasti SSSR-a bile su potpuno zadovoljne ovom činjenicom. Pod sovjetskim režimom u zemlji je vladao ateizam, a vlasti su rado podržavale materijalistička objašnjenja tako složenih pojava kao što je život. Inače, Haldane je bio i ateista i komunista.

„U to vrijeme na ovu ideju se gledalo isključivo kroz prizmu njihovih vlastitih uvjerenja: religiozni ljudi su je doživljavali s neprijateljstvom, za razliku od pristalica komunističkih ideja“, kaže Armen Mulkijanyan, stručnjak za porijeklo života na Univerzitetu Osnabrück u Njemačkoj . „U Sovjetskom Savezu ova ideja je prihvaćena sa radošću, jer im Bog nije bio potreban. A na Zapadu su to dijelili isti pristalice ljevičarskih stavova, komunisti, itd.”

Koncept da je život nastao u "primordijalnoj supi" organskih jedinjenja naziva se Oparin-Haldane hipoteza. Izgledala je dovoljno uvjerljivo, ali postojao je jedan problem. U to vrijeme nije proveden niti jedan praktični eksperiment koji bi dokazao istinitost ove hipoteze.

Takvi eksperimenti počeli su tek nakon skoro četvrt veka.

Prvi eksperimenti za stvaranje života "in vitro"

Harold Urey, poznati naučnik koji je već dobio Nobelovu nagradu za hemiju 1934. godine i čak je učestvovao u stvaranju atomske bombe, zainteresovao se za pitanje porekla života.

Tokom Drugog svetskog rata, Urey je učestvovao u projektu Manhattan, prikupljajući nestabilni uranijum-235 potreban za jezgro bombe. Nakon završetka rata, Urey se zalagao za civilnu kontrolu nuklearne tehnologije.

Jurij se zainteresovao za hemijske pojave koje se dešavaju u svemiru. A od najvećeg interesa za njega su bili procesi koji su se odigrali tokom formiranja Sunčevog sistema. Na jednom od svojih predavanja je istakao da u početku najvjerovatnije nije bilo kisika na Zemlji. A ovi uslovi su bili idealni za formiranje "primordijalne supe" o kojoj su govorili Oparin i Haldane, jer su neke od potrebnih supstanci bile toliko slabe da bi se rastvorile u kontaktu sa kiseonikom.

Predavanju je prisustvovao doktorand po imenu Stenli Miler, koji se obratio Ureyu sa predlogom da se sprovede eksperiment na osnovu ove ideje. Jurij je u početku bio skeptičan po pitanju ideje, ali je kasnije Miller uspio da ga ubijedi.

Godine 1952. Miller je izveo najpoznatiji eksperiment ikad da objasni porijeklo života na Zemlji.

Eksperiment Stenlija Milera postao je najpoznatiji u istoriji proučavanja porekla živih organizama na našoj planeti.

Najpoznatiji eksperiment o nastanku života na Zemlji

Priprema nije oduzela mnogo vremena. Miller je spojio niz staklenih tikvica kroz koje su kružile četiri supstance za koje se vjerovalo da su postojale na ranoj Zemlji: kipuća voda, vodonik, amonijak i metan. Gasovi su bili podvrgnuti sistematskom pražnjenju iskri - ovo je bila simulacija udara groma, koji su bili uobičajena pojava na ranoj Zemlji.

Miller je otkrio da je "voda u tikvici postala primjetno ružičasta nakon prvog dana, a nakon prve sedmice otopina je postala mutna i tamnocrvene boje." Očigledno je stvaranje novih hemijskih jedinjenja.

Kada je Miller analizirao sastav otopine, otkrio je da sadrži dvije aminokiseline: glicin i alanin. Kao što znate, aminokiseline se često opisuju kao gradivni blokovi života. Ove aminokiseline se koriste u formiranju proteina, koji kontroliraju većinu biohemijskih procesa u našem tijelu. Miller je doslovno od nule stvorio dvije najvažnije komponente živog organizma.

Godine 1953. rezultati eksperimenta objavljeni su u prestižnom časopisu Science. Jurij je plemenitim gestom, iako nije tipičan za naučnike njegovog doba, uklonio svoje ime iz titule, ostavljajući svu slavu Milleru. Uprkos tome, studija se obično naziva "Miller-Urey eksperiment".

Značaj eksperimenta Miller-Urey

"Vrijednost Miller-Urey eksperimenta je u tome što pokazuje da se čak i u jednostavnoj atmosferi mogu formirati mnogi biološki molekuli", kaže John Sutherland, naučnik iz Cambridge Laboratory of Molecular Biology.

Nisu svi detalji eksperimenta bili tačni, kako se kasnije pokazalo. Zapravo, istraživanja su pokazala da su u ranoj Zemljinoj atmosferi postojali i drugi plinovi. Ali to ni na koji način ne umanjuje značaj eksperimenta.

"Bio je to značajan eksperiment koji je zaokupio maštu mnogih, zbog čega se i danas spominje", kaže Sutherland.

U svjetlu Millerovog eksperimenta, mnogi naučnici počeli su tražiti načine za stvaranje jednostavnih bioloških molekula od nule. Činilo se da je odgovor na pitanje "Kako je nastao život na Zemlji?"

Ali onda se pokazalo da je život mnogo komplikovaniji nego što se može zamisliti. Žive ćelije, kako se pokazalo, nisu samo skup hemijskih jedinjenja, već složeni mali mehanizmi. Odjednom je stvaranje živih ćelija od nule postalo mnogo veći problem nego što su naučnici očekivali.

Proučavanje gena i DNK

Do početka 50-ih godina 20. veka naučnici su se već udaljili od ideje da je život dar bogova.

Umjesto toga, počeli su proučavati mogućnost spontanog i prirodnog nastanka života na ranoj Zemlji - i, zahvaljujući značajnom eksperimentu Stenlija Milera, počeli su da se pojavljuju dokazi za ovu ideju.

Dok je Miler pokušavao da stvori život od nule, drugi naučnici su otkrivali od čega su napravljeni geni.

Do ovog trenutka većina bioloških molekula je već bila proučavana. To uključuje šećere, masti, proteine ​​i nukleinske kiseline kao što je "deoksiribonukleinska kiselina" - aka DNK.

Danas svi znaju da DNK sadrži naše gene, ali za biologe 1950-ih to je bio pravi šok.

Proteini su imali složeniju strukturu, zbog čega su naučnici vjerovali da su genetske informacije sadržane u njima.

Teoriju su 1952. godine opovrgli naučnici Karnegijevog instituta - Alfred Herši i Marta Čejs. Proučavali su jednostavne viruse napravljene od proteina i DNK koji se razmnožavaju inficiranjem drugih bakterija. Naučnici su otkrili da virusna DNK, a ne protein, prodire u bakterije. Iz ovoga se zaključilo da je DNK genetski materijal.

Hersheyjevo i Chaseovo otkriće započelo je utrku u razumijevanju strukture DNK i kako ona funkcionira.

Martha Chase i Alfred Hershey otkrili su da DNK nosi genetske informacije.

Helikalna struktura DNK jedno je od najvažnijih otkrića 20. stoljeća.

Prvi koji su riješili problem bili su Francis Crick i James Watson sa Univerziteta Cambridge, ne bez potcijenjene pomoći njihove koleginice Rosalind Franklin. To se dogodilo godinu dana nakon eksperimenata Hersheya i Chasea.

Njihovo otkriće postalo je jedno od najvažnijih u 20. veku. Ovo otkriće je promijenilo način na koji tražimo porijeklo života, otkrivajući nevjerovatno složenu strukturu živih ćelija.

Watson i Crick su otkrili da je DNK dvostruka spirala (dvostruka spirala) koja izgleda kao zakrivljene ljestve. Svaki od dva “pola” ove ljestvice se sastoji od molekula zvanih nukleotidi.

Ova struktura pruža uvid u to kako ćelije kopiraju svoju DNK. Drugim riječima, postaje jasno kako roditelji prenose kopije svojih gena svojoj djeci.

Važno je razumjeti da se dvostruka spirala može "razmrsiti". Ovo će omogućiti pristup genetskom kodu, koji se sastoji od niza genetskih baza (A, T, C i G), obično sadržanih unutar „prečaga“ DNK ljestvice. Svaka nit se tada koristi kao šablon za kreiranje kopije druge.

Ovaj mehanizam je omogućio da se geni prenose kroz generacije od početka života. Vaši vlastiti geni na kraju potiču od drevne bakterije - i svaki put kada su prebačeni, koristili su isti mehanizam koji su otkrili Crick i Watson.

Po prvi put javnosti je otkrivena jedna od najdubljih životnih tajni.

Struktura DNK: 2 okosnice (antiparalelni lanci) i parovi nukleotida.

DNK izazov

Kako se ispostavilo, DNK ima samo jedan zadatak. Vaša DNK govori ćelijama u vašem tijelu kako da naprave proteine, molekule koji obavljaju mnoge važne zadatke.

Bez proteina ne biste mogli probaviti hranu, vaše srce bi prestalo da kuca, a disanje bi prestalo.

Ali rekreiranje procesa kojim se proteini formiraju pomoću DNK pokazalo se zapanjujuće teškim zadatkom. Svi koji su pokušali da objasne nastanak života jednostavno nisu mogli shvatiti kako se nešto tako složeno moglo samostalno pojaviti i razviti.

Svaki protein je u suštini dugačak lanac aminokiselina isprepletenih zajedno određenim redoslijedom. Ovaj redoslijed određuje trodimenzionalni oblik proteina i stoga njegovu svrhu.

Ova informacija je kodirana u nizu DNK baza. Dakle, kada ćelija treba da stvori specifičan protein, ona čita odgovarajući gen u DNK da bi potom izgradila određeni niz aminokiselina.

Šta je RNK?

Postoji jedna nijansa u procesu upotrebe DNK od strane ćelija.

• DNK je najdragocjeniji resurs ćelije. Stoga, ćelije radije ne pozivaju na DNK za svaku akciju.
• Umjesto toga, stanice kopiraju informacije iz DNK u male molekule druge supstance tzv RNA (ribonukleinska kiselina).
• RNK je slična DNK, ali ima samo jedan lanac.

Ako povučemo analogiju između DNK i bibliotečke knjige, onda će RNA ovdje izgledati kao stranica sa sažetkom knjige.

Proces pretvaranja informacija kroz lanac RNK u protein dovršava vrlo složena molekula koja se zove ribosom.

Ovaj proces se događa u svakoj živoj ćeliji, čak iu najjednostavnijim bakterijama. Ono je jednako važno kao i hrana i disanje za održavanje života.

Dakle, svako objašnjenje nastanka života mora pokazati kako se pojavio i počeo djelovati složeni trio, koji uključuje DNK, RNK i ribozomi.

Razlika između DNK i RNK.

Sve je mnogo komplikovanije

Teorije Oparina i Haldanea sada su izgledale naivno i jednostavno, a Millerov eksperiment, koji je stvorio nekoliko aminokiselina neophodnih za stvaranje proteina, izgledao je amaterski. Na dugom putu ka stvaranju života, njegovo istraživanje, iako produktivno, očigledno je bilo samo prvi korak.

"DNK govori RNK da proizvodi protein, a sve to u zatvorenoj maloj vrećici hemikalija", kaže John Sutherland. “Gledaš i zadiviš se koliko je teško. Šta možemo učiniti da pronađemo organsko jedinjenje koje će sve ovo učiniti u jednom potezu?”

Možda je život počeo sa RNK?

Prvi koji je pokušao da odgovori na ovo pitanje bio je britanski hemičar po imenu Lesli Orgel. Bio je jedan od prvih koji je vidio DNK model koji su kreirali Crick i Watson, a kasnije je pomogao NASA-i u programu Viking, koji je slao landere na Mars.

Orgel je namjeravao učiniti stvari jednostavnijim. Godine 1968, uz podršku Cricka, predložio je da prve žive ćelije ne sadrže ni proteine ​​ni DNK. Naprotiv, sastojale su se gotovo u potpunosti od RNK. U ovom slučaju, primarni RNK molekuli su trebali biti univerzalni. Na primjer, morali su napraviti kopije sebe, vjerovatno koristeći isti mehanizam uparivanja kao DNK.

Ideja da je život počeo sa RNK imala je nevjerovatan utjecaj na sva kasnija istraživanja. I postao je uzrok žestoke debate u naučnoj zajednici, koja traje do danas.

Pretpostavljajući da je život počeo s RNK i još jednim elementom, Orgel je sugerirao da se jedan od najvažnijih aspekata života - sposobnost da se sam reproducira - pojavi prije ostalih. Možemo reći da je razmišljao ne samo o tome kako se život prvi put pojavio, već je govorio o samoj suštini života.

Mnogi biolozi su se složili s Orgelovom idejom da je "reprodukcija bila na prvom mjestu". U Darwinovoj teoriji evolucije, sposobnost razmnožavanja je u prvom planu: to je jedini način da organizam “pobijedi” u ovoj trci – odnosno da iza sebe ostavi brojnu djecu.

Leslie Orgel je iznio ideju da su prve stanice funkcionirale na temelju RNK.

Podjela u 3 tabora

Ali život ima i druge karakteristike koje su podjednako važne.

Najočigledniji od njih je metabolizam: sposobnost da se apsorbira energija iz okoline i koristi je za preživljavanje.

Za mnoge biologe metabolizam je odlučujuća karakteristika života, a reprodukcija je udaljena sekunda.

Dakle, počevši od 1960-ih, naučnici koji se bore sa misterijom porijekla života počeli su se dijeliti u 2 tabora.

“Prvi je tvrdio da metabolizam prethodi genetici, drugi je bio suprotnog mišljenja”, objašnjava Sutherland.

Postojala je i treća grupa koja je tvrdila da je prvo morao postojati neka vrsta kontejnera za ključne molekule koji im neće dozvoliti da se raspadnu.

„Odvajanje je moralo biti na prvom mjestu jer bez nje ćelijski metabolizam postaje besmislen“, objašnjava Sutherland.

Drugim riječima, porijeklo života moralo je biti ćelija, kao što su Oparin i Haldane već naglašavali decenijama ranije, a možda je ova ćelija morala biti prekrivena jednostavnim mastima i lipidima.

Svaka od tri ideje stekla je svoje pristalice i opstala do danas. Naučnici su ponekad zaboravljali na hladnokrvni profesionalizam i slijepo podržavali jednu od tri ideje.

Kao rezultat toga, naučne konferencije o ovom pitanju često su bile praćene skandalima, a novinari koji su pratili ove događaje često su čuli neugodne kritike naučnika iz jednog tabora o radu njihovih kolega iz druga dva.

Zahvaljujući Orgelu, ideja da je život počeo s RNK dovodi javnost korak bliže rješenju.

A 1980-ih dogodilo se zapanjujuće otkriće koje je zapravo potvrdilo Orgelovu hipotezu.

Šta je bilo prvo: kontejner, metabolizam ili genetika?

Dakle, kasnih 1960-ih, u potrazi za odgovorom na misteriju porijekla života na planeti, naučnici su podijeljeni u 3 tabora.

1. Prvi su bili uvjereni da je život počeo formiranjem primitivnih verzija bioloških stanica.
2. Potonji su vjerovali da je prvi i ključni korak metabolički sistem.
3. Drugi su se fokusirali na važnost genetike i reprodukcije.

Ovaj treći kamp pokušao je da shvati kako je mogao izgledati prvi replikator, imajući na umu ideju da replikator mora biti napravljen od RNK.

Mnoga lica RNK

Do 1960-ih, naučnici su imali dovoljno razloga da vjeruju da je RNK izvor cijelog života.

Ti razlozi uključuju činjenicu da RNK može učiniti stvari koje DNK ne može.

Kao jednolančani molekul, RNK se može saviti u različite oblike koje kruta, dvolančana DNK ne može.

RNK, koja se savijala poput origamija, svojim ponašanjem je jako ličila na proteine. Na kraju krajeva, proteini su u suštini isti dugi lanci, ali se sastoje od aminokiselina, a ne od nukleotida, što im omogućava stvaranje složenijih struktura.

Ovo je ključ najveće sposobnosti proteina. Neki proteini mogu ubrzati ili "katalizovati" hemijske reakcije. Ovi proteini se nazivaju enzimi.

Na primjer, ljudska crijeva sadrže mnogo enzima koji razgrađuju složene molekule hrane u jednostavne (poput šećera) – to jest one koje kasnije koriste naše stanice. Život bez enzima bio bi jednostavno nemoguć. Na primjer, nedavna smrt polubrata korejskog vođe na malezijskom aerodromu uzrokovana je činjenicom da je enzim (enzim) prestao funkcionirati u njegovom tijelu, čije djelovanje potiskuje nervni reagens VX - kao rezultat toga, respiratorni sistem je paralizovan i osoba umire u roku od nekoliko minuta. Enzimi su veoma važni za funkcionisanje našeg tela.

Leslie Orgel i Francis Crick iznijeli su još jednu hipotezu. Ako bi se RNK mogla savijati kao proteini, da li bi mogla formirati i enzime?

Ako se ispostavi da je to slučaj, onda bi RNK mogla biti originalna - i izuzetno svestrana - živa molekula, koja pohranjuje informacije (kao što to čini DNK) i katalizuje reakcije, što je karakteristično za neke proteine.

Ideja je bila zanimljiva, ali u narednih 10 godina nisu pronađeni dokazi koji bi to podržali.

RNA enzimi

Thomas Check je rođen i odrastao u Iowi. Još kao dijete, njegova strast su bili kamenje i minerali. A već u srednjoj školi bio je redovan gost geologa na lokalnom univerzitetu, koji su mu pokazivali modele mineralnih struktura. Na kraju je postao biohemičar, fokusirajući se na proučavanje RNK.

Početkom 1980-ih, Ček i njegove kolege sa Univerziteta Kolorado Boulder proučavali su jednoćelijski organizam nazvan Tetrahymena thermophile. Dio ovog ćelijskog organizma uključivao je niti RNK. Check je primijetio da se jedan od RNK segmenata ponekad odvaja od ostalih, kao da je odvojen makazama.

Kada je njegov tim eliminirao sve enzime i druge molekule koji bi mogli djelovati kao molekularne makaze, RNK je i dalje nastavila izolirati segment. U isto vrijeme otkriven je i prvi RNA enzim: mali segment RNK koji se može samostalno odvojiti od velikog lanca na koji je vezan.

Budući da su dva RNA enzima pronađena relativno brzo, naučnici su spekulisali da bi ih zapravo moglo biti mnogo više. Sada sve više i više dokaza podržava ideju da je život počeo sa RNK.

Thomas Check je otkrio prvi RNA enzim.

RNA World

Prva osoba koja je nazvala ovaj koncept bio je Walter Gilbert.

Kao fizičar koji se iznenada zainteresovao za molekularnu biologiju, Gilbert je bio jedan od prvih koji je branio teoriju sekvenciranja ljudskog genoma.

U radu iz 1986. u časopisu Nature, Gilbert je predložio da je život počeo u takozvanom RNA svijetu.

Prva faza evolucije, prema Gilbertu, sastojala se od “procesa u kojem su molekule RNK djelovale kao katalizatori, sastavljajući se u juhu od nukleotida”.

Kopiranjem i lijepljenjem različitih dijelova RNK u zajednički lanac, molekule RNK stvaraju korisnije lance od postojećih. Na kraju je došao trenutak kada su naučili stvarati proteine ​​i proteinske enzime za koje se pokazalo da su mnogo korisniji od RNK verzija, u velikoj mjeri ih istisnuvši i dajući povod za život kakav danas vidimo.

RNA World je prilično elegantan način stvaranja složenih živih organizama od nule.

U ovom konceptu, nema potrebe da se oslanjamo na istovremeno formiranje desetina bioloških molekula u „primordijalnoj supi“ biće dovoljan samo jedan molekul sa kojim je sve počelo.

Dokaz

Godine 2000. hipoteza RNK svijeta dobila je čvrste dokaze.

Thomas Steitz je proveo 30 godina proučavajući strukture molekula u živim ćelijama. Devedesetih je započeo glavno istraživanje svog života: proučavanje strukture ribozoma.

Svaka živa ćelija sadrži ribozom. Ova velika molekula čita instrukcije iz RNK i kombinuje aminokiseline kako bi stvorila proteine. Ribosomi u ljudskim ćelijama oblažu skoro svaki deo tela.

Do tada je već bilo poznato da ribosom sadrži RNK. Ali 2000. Steitzov tim je predstavio detaljan model strukture ribozoma, u kojem se RNK pojavljuje kao katalitičko jezgro ribozoma.

Ovo otkriće je bilo značajno, posebno s obzirom na to koliko se smatralo da je ribozom drevni i fundamentalno važan za život. Činjenica da je tako važan mehanizam bio zasnovan na RNK učinila je teoriju RNK svijeta mnogo vjerojatnijom u naučnim krugovima. Pristalice koncepta "RNA World" najviše su se radovale otkriću, a Steitz je 2009. dobio Nobelovu nagradu.

Ali nakon toga, naučnici su počeli da sumnjaju.

Problemi teorije "RNA svijeta".

U početku su postojala dva problema sa teorijom RNK svijeta.

Prvo, može li RNK zapravo obavljati sve vitalne funkcije? I da li se mogao formirati u uslovima rane Zemlje?

Prošlo je 30 godina otkako je Gilbert stvorio teoriju RNK svijeta, a mi još uvijek nemamo uvjerljive dokaze da je RNK zapravo sposobna za sve što teorija opisuje. Da, to je neverovatno funkcionalna molekula, ali da li je RNK dovoljna za sve funkcije koje joj se pripisuju?

Jedna nedosljednost mi je zapela za oko. Ako je život započeo s molekulom RNK, onda RNK može stvoriti kopije same sebe, ili replike.

Ali nijedna od svih poznatih RNK ​​nema ovu sposobnost. Da bi se stvorila tačna kopija komada RNK ili DNK, potrebno je mnogo enzima i drugih molekula.

Stoga je krajem 80-ih grupa biologa započela prilično očajna istraživanja. Krenuli su da stvore RNK koja bi se mogla replicirati.

Pokušaji stvaranja samoreplicirajuće RNK

Jack Szostak sa Harvardske medicinske škole bio je prvi od ovih istraživača. Od ranog djetinjstva bio je toliko strastven za hemiju da je čak i svoj podrum pretvorio u laboratorij. Zanemario je svoju sigurnost, što je jednom dovelo do eksplozije koja je zakačila staklenu bocu na plafon.

Početkom 1980-ih, Šostak je jasno pokazao kako se ljudski geni štite od procesa starenja. Ovo rano istraživanje će ga kasnije dovesti do toga da postane dobitnik Nobelove nagrade.

Ali ubrzo se zainteresovao za Čekova istraživanja o RNA enzimima. „Mislim da je to nevjerovatan rad“, kaže Šostak. “U principu, vrlo je vjerovatno da bi RNK mogla poslužiti kao katalizator za pravljenje kopija same sebe.”

1988. Ček je otkrio RNA enzim sposoban da formira malu molekulu RNK dugu 10 nukleotida.

Šostak je odlučio ići dalje i stvoriti nove RNA enzime u laboratoriji. Njegov tim je napravio set nasumičnih sekvenci i testirao svaku od njih kako bi pronašao barem jednu koja ima katalitičke sposobnosti. Zatim su sekvence promijenjene i test je nastavljen.

Nakon 10 pokušaja, Szostak je uspio stvoriti RNA enzim koji je, kao katalizator, ubrzao reakciju 7 miliona puta brže nego što se dešava u prirodnom okruženju.

Šostakov tim je dokazao da RNA enzimi mogu biti izuzetno moćni. Ali njihov enzim nije mogao stvoriti vlastite replike. Ovo je bio ćorsokak za Šostaka.

Enzim R18

Godine 2001. sljedeći iskorak napravio je Šostakov bivši učenik, David Bartel sa Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu.

Barthel je stvorio RNA enzim nazvan R18, koji bi mogao dodati nove nukleotide u lanac RNK na osnovu postojećih.

Drugim riječima, enzim nije jednostavno dodao nasumične nukleotide, već je tačno kopirao sekvencu.

Molekuli koji se samorepliciraju bili su još daleko, ali pravac je bio pravi.

Enzim R18 se sastojao od lanca koji je uključivao 189 nukleotida, a mogao mu je dodati još 11 - odnosno 6% njegove dužine. Istraživači su se nadali da bi se nakon još nekoliko eksperimenata ovih 6% moglo pretvoriti u 100%.

Najuspješniji u ovoj oblasti bio je Philip Holliger iz Laboratorije za molekularnu biologiju u Cambridgeu. Godine 2011. njegov tim je modificirao enzim R18 kako bi stvorio enzim tC19Z, koji je mogao kopirati sekvence do 95 nukleotida. Ovo je činilo 48% njegove dužine – više od R18, ali očigledno ne i potrebnih 100%.

Gerald Joyce i Tracy Lincoln iz Scripps Research Institute u La Jolla predstavili su alternativni pristup pitanju. Godine 2009. stvorili su RNA enzim koji indirektno stvara vlastitu repliku.

Njihov enzim kombinuje dva kratka dela RNK i stvara drugi enzim. Ovo, zauzvrat, kombinuje dva druga komada RNK kako bi se rekreirao originalni enzim.

S obzirom na početne materijale, ovaj jednostavan ciklus može se nastaviti neograničeno. Ali enzimi rade ispravno samo ako imaju prave niti RNK, koje su Joyce i Lincoln stvorili.

Za mnoge naučnike koji su skeptični prema ideji RNK Svijeta, nedostatak samoreplikacije RNK je glavni razlog skepticizma. RNK jednostavno ne može da se nosi sa ulogom kreatora čitavog života.

Neuspjeh hemičara da stvore RNK od nule ne doprinosi optimizmu. I iako je RNK mnogo jednostavnija molekula od DNK, njeno stvaranje se pokazalo kao nevjerovatan izazov.

Prve ćelije najvjerovatnije su se razmnožavale diobom.

Problem je šećer

Sve je u šećeru koji je prisutan u svakom nukleotidu i bazi nukleotida. Moguće ih je kreirati odvojeno, ali ih nije moguće povezati zajedno.

Početkom 90-ih, ovaj problem je već bio očigledan. Uvjerila je mnoge biologe da hipoteza o „svijetu RNK“, ma koliko izgledala privlačna, i dalje ostaje samo hipoteza.

• Možda je na ranoj Zemlji prvobitno postojala drugačija molekula: jednostavnija od RNK, koja je uspjela da se sastavi iz "primordijalne juhe" i kasnije počne da se razmnožava.
• Možda je upravo ovaj molekul bio prvi, a nakon njega pojavili su se RNK, DNK i drugi.

poliamidnukleinska kiselina (PNA)

Činilo se da je 1991. Peter Nielsen sa Univerziteta u Kopenhagenu u Danskoj pronašao odgovarajućeg kandidata za ulogu glavnog replikatora.

U stvari, to je bila znatno poboljšana verzija DNK. Nielsen je zadržao istu bazu - standardne A, T, C i G - ali umjesto molekula šećera koristio je molekule zvane poliamidi.

On je rezultirajuću molekulu nazvao poliamidnu nukleinsku kiselinu ili PNA. Međutim, s vremenom se dekodiranje kratice iz nekog razloga pretvorilo u "peptidnu nukleinsku kiselinu".

PNA se ne pojavljuje u prirodi. Ali njegovo ponašanje je vrlo slično ponašanju DNK. PNA lanac može čak zamijeniti lanac u molekuli DNK, a baze se uparuju normalno. Štaviše, PNA se može uvijati u dvostruku spiralu, poput DNK.

Stanley Miller je bio zaintrigiran. Budući da je bio duboko skeptičan po pitanju koncepta „svijeta RNK“, vjerovao je da PNA bolje odgovara ulozi prvog genetskog materijala.

Svoje mišljenje je 2000. potkrijepio dokazima. Tada je već imao 70 godina i doživio je nekoliko moždanih udara, nakon kojih je mogao završiti u staračkom domu, ali nije odustajao.

Miller je ponovio svoj klasični eksperiment opisan ranije, ovaj put koristeći metan, dušik, amonijak i vodu, i na kraju je dobio poliamidnu bazu PNA.

Slijedilo je da su na ranoj Zemlji mogli postojati uslovi za pojavu PNA, za razliku od RNK.

PNA se ponaša kao DNK.

Throse Nucleic Acid (TNA)

U međuvremenu, drugi hemičari su stvorili svoje nukleinske kiseline.

Albert Eschenmoser je 2000. godine stvorio treozu nukleinsku kiselinu (TNA).

To je u suštini bio isti DNK, ali sa drugom vrstom šećera u bazi. TNK lanci bi mogli formirati dvostruku spiralu, a informacije bi se mogle prenijeti od RNK do TNK i natrag.

Štaviše, TNC može formirati složene forme, uključujući formu proteina. Ovo je nagovijestilo da TNA može djelovati kao enzim, baš kao i RNK.

glikol nukleinska kiselina (GNA)

Eric Meggers je 2005. godine stvorio glikolnu nukleinsku kiselinu koja također može formirati spiralu.

Svaka od ovih nukleinskih kiselina imala je svoje pristalice: obično kreatore samih kiselina.

Ali u prirodi nije ostalo ni traga takvim nukleinskim kiselinama, pa čak i ako pretpostavimo da ih je prvi život koristio, onda ih je u nekoj fazi morao napustiti u korist RNK i DNK.

Zvuči uvjerljivo, ali nije potkrijepljeno dokazima.

Bio je to dobar koncept, ali...

Tako su se sredinom prve decenije 21. veka zagovornici koncepta RNK sveta našli u teškom položaju.

S jedne strane, RNA enzimi su postojali u prirodi i uključivali su jedan od najvažnijih fragmenata bioloških mehanizama - ribozom. Nije loše.

Ali, s druge strane, u prirodi nije pronađena RNK koja se samoreplicira, i niko nije mogao da objasni kako je tačno nastala RNK u „primordijalnoj supi“. Ovo posljednje bi se moglo objasniti alternativnim nukleinskim kiselinama, ali one više (ili nikada) nisu postojale u prirodi. Ovo je loše.

Presuda o cijelom konceptu RNA World je bila jasna: koncept je bio dobar, ali ne i sveobuhvatan.

U međuvremenu, od sredine 80-ih, polako se razvijala još jedna teorija. Njegove pristalice su tvrdile da život nije započeo RNK, DNK ili bilo kojom drugom genetskom supstancom. Po njihovom mišljenju, život je počeo kao mehanizam za korištenje energije.

Energija na prvom mestu?

Tako su se tokom godina naučnici koji proučavaju porijeklo života podijelili u 3 tabora.

Prvi su bili uvjereni da je život počeo s molekulom RNK, ali nisu mogli shvatiti kako su RNK ili molekule slične RNK uspjele spontano da se pojave na ranoj Zemlji i počnu da se razmnožavaju. Uspjesi naučnika su se u početku divili, ali su na kraju istraživači došli u ćorsokak. Međutim, čak i kada su ove studije bile u punom jeku, već je bilo onih koji su bili sigurni da je život nastao na potpuno drugačiji način.

Teorija RNK svijeta zasniva se na jednostavnoj ideji: najvažnija funkcija organizma je sposobnost reprodukcije. Većina biologa se slaže sa ovim. Sva živa bića - od bakterija do plavih kitova - nastoje ostaviti potomstvo.

Međutim, mnogi istraživači po ovom pitanju ne slažu se da je reproduktivna funkcija na prvom mjestu. Kažu da prije nego što počne reprodukcija, organizam mora postati samodovoljan. Mora biti u stanju da održi život u sebi. Na kraju krajeva, nećete moći imati djecu ako prvi umrete.

Mi održavamo život hranom, dok biljke upijaju energiju sunčeve svjetlosti.

Da, momak koji rado proždire sočan kotlet očigledno ne liči na stoljetni hrast, ali u stvari, oboje upijaju energiju.

Apsorpcija energije je osnova života.

Metabolizam

Kada govorimo o energiji živih bića, radi se o metabolizmu.

1. Prva faza je dobivanje energije, na primjer, iz tvari bogatih energijom (na primjer, šećera).
2. Drugi je korištenje energije za izgradnju korisnih ćelija u tijelu.

Proces korištenja energije izuzetno je važan, a mnogi istraživači vjeruju da je tako počeo život.

Ali kako bi mogli izgledati organizmi sa samo jednom metaboličkom funkcijom?

Prvi i najutjecajniji prijedlog dao je Günter Wachtershauser kasnih 1980-ih. Po zanimanju je bio patentni advokat, ali je imao pristojno znanje iz hemije.

Wachtershauser je sugerirao da su se prvi organizmi "upečatljivo razlikovali od svega što znamo". Nisu napravljene od ćelija. Nisu imali enzime, DNK ili RNK.

Radi jasnoće, Wachtershauser je opisao tok tople vode koja teče iz vulkana. Voda je bila zasićena vulkanskim gasovima kao što je amonijak i sadržavala je čestice minerala iz središta vulkana.

Na mjestima gdje je potok tekao preko stijena počele su kemijske reakcije. Metali sadržani u vodi doprinijeli su stvaranju velikih organskih spojeva od jednostavnijih.

Metabolički ciklus

Prekretnica je bila stvaranje prvog metaboličkog ciklusa.

Tokom ovog procesa, jedna hemijska supstanca se pretvara u nekoliko drugih, i tako dalje, dok na kraju sve ne završi rekreiranjem prve supstance.

Tokom procesa, cijeli sistem uključen u metabolizam akumulira energiju koja se može iskoristiti za ponovno pokretanje ciklusa ili za pokretanje nekog novog procesa.

Sve ostalo čime su moderni organizmi obdareni (DNK, ćelije, mozak) pojavilo se kasnije, i to na osnovu ovih hemijskih ciklusa.

Metabolički ciklusi nisu mnogo slični životu. Stoga je Wachtershauser svoje izume nazvao "prekursorskim organizmima" i napisao da se "teško mogu nazvati živima".

Ali metabolički ciklusi koje je opisao Wachtershauser uvijek su u središtu svakog živog organizma.

Vaše ćelije su zapravo mikroskopske fabrike koje neprestano razgrađuju određene supstance i pretvaraju ih u druge.

Metabolički ciklusi, iako mehanički, fundamentalno su važni za život.

Wachtershauser je posvetio posljednje dvije decenije 20. vijeka svojoj teoriji, detaljno je razrađujući. Opisao je koji bi minerali bili prikladniji od drugih i koji su se hemijski ciklusi mogli dogoditi. Njegovo razmišljanje je počelo da dobija pristalice.

Eksperimentalna potvrda

Godine 1977. tim Jacka Corlissa sa Državnog univerziteta Oregon zaronio je na dubinu od 2,5 kilometara (1,5 milje) u istočnom Tihom okeanu. Naučnici su proučavali vrući izvor Galapagosa na mjestu gdje su se grebeni stijena uzdizali sa dna. Poznato je da su lanci prvobitno bili vulkanski aktivni.

Corliss je otkrio da su grebeni praktički prošarani toplim izvorima. Vruća voda puna hemikalija dizala se s morskog dna i istjecala kroz rupe u stijenama.

Začudo, ovi "hidrotermalni otvori" bili su gusto naseljeni čudnim stvorenjima. To su bili ogromni mekušci nekoliko vrsta, školjke i anelidi.

Voda je također bila puna bakterija. Svi ovi organizmi su živjeli od energije iz hidrotermalnih izvora.

Otkriće hidrotermalnih otvora dalo je Corlissu odličnu reputaciju. To ga je takođe navelo na razmišljanje.

Hidrotermalni otvori u okeanu danas podržavaju organizme. Možda su oni postali njegov primarni izvor?

Hidrotermalni otvori

Godine 1981. Jack Corliss je sugerirao da su slični otvori postojali na Zemlji prije 4 milijarde godina i da je oko njih započeo život. Cijelu svoju karijeru posvetio je razvoju ove ideje.

Corliss je sugerirao da hidrotermalni otvori mogu stvoriti mješavinu kemikalija. Svaki otvor, tvrdio je, bio je nešto poput dozatora "prvobitne juhe".

• Dok je topla voda tekla kroz stijene, toplina i pritisak natjerali su najjednostavnija organska jedinjenja da se transformišu u složenija, kao što su aminokiseline, nukleotidi i šećer.
• Bliže izlazu u okean, gdje voda više nije bila tako vruća, počeli su stvarati lance, formirajući ugljikohidrate, proteine ​​i nukleotide poput DNK.
• Zatim, u samom okeanu, gdje se voda značajno ohladila, ovi molekuli su se sastavljali u jednostavne ćelije.

Teorija je zvučala razumno i privukla je pažnju.

Ali Stanley Miller, o čijem eksperimentu je ranije bilo riječi, nije dijelio entuzijazam. Godine 1988. napisao je da su ventilacioni otvori bili prevrući da bi izdržali život.

Corlissova teorija je bila da ekstremna temperatura može pokrenuti stvaranje supstanci poput aminokiselina, ali Millerovi eksperimenti su pokazali da ih može i uništiti.

Ključni spojevi poput šećera mogu trajati najviše nekoliko sekundi.

Štaviše, ovi jednostavni molekuli teško da bi mogli da formiraju lance, jer bi ih okolna voda prekinula gotovo trenutno.

Toplo, još toplije...

U ovom trenutku, geolog Mike Russell je ušao u diskusiju. Vjerovao je da se teorija ventilacije savršeno uklapa u Wachtershauserove spekulacije o organizmima prekursorima. Ove misli su ga navele da stvori jednu od najpopularnijih teorija o poreklu života.

Rasellova mladost je provela stvarajući aspirin i proučavajući vredne minerale. I tokom potencijalne vulkanske erupcije 1960-ih, uspješno je koordinirao plan odgovora bez ikakvog iskustva iza sebe. Ali ga je zanimalo proučavanje kako se Zemljina površina mijenjala tokom različitih era. Prilika da sagleda istoriju iz perspektive geologa oblikovala je njegovu teoriju o poreklu života.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća pronašao je fosile koji ukazuju na to da su u antičko doba postojali hidrotermalni otvori gdje temperature nisu prelazile 150 stepeni Celzijusa. Te umjerene temperature, tvrdio je, mogle bi omogućiti molekulima da traju mnogo duže nego što je Miller mislio.

Štaviše, bilo je nečeg zanimljivog u fosilima ovih manje vrućih otvora. Mineral zvan pirit, koji se sastoji od željeza i sumpora, u obliku cijevi dužine 1 milimetar.

U svojoj laboratoriji, Russell je otkrio da pirit može formirati i sferne kapljice. On je sugerirao da su se prvi složeni organski molekuli formirali unutar struktura pirita.

Otprilike u isto vrijeme, Wachtershauser je počeo objavljivati ​​svoje teorije zasnovane na činjenici da je mlaz vode, bogat hemikalijama, stupio u interakciju s određenim mineralom. Čak je sugerirao da bi mineral mogao biti pirit.

2+2=?

Sve što je Russell trebao učiniti je da spoji 2 i 2.

On je pretpostavio da su se organizmi prethodnici Wachtershausera formirali unutar toplih hidrotermalnih otvora u dubokom moru, gdje su se mogle formirati strukture pirita. Ako Russell nije pogriješio, tada je nastao život u morskim dubinama, a prvi se pojavio metabolizam.

Sve je to izneseno u Russellovom radu objavljenom 1993., 40 godina nakon Millerovog klasičnog eksperimenta.

U štampi je bilo mnogo manje odjeka, ali to ne umanjuje važnost otkrića. Russell je spojio dvije različite ideje (Wachtershauser metabolički ciklusi i Corliss hidrotermalni otvori) u jedan prilično uvjerljiv koncept.

Koncept je postao još impresivniji kada je Russell podijelio svoje ideje o tome kako su rani organizmi apsorbirali energiju. Drugim riječima, objasnio je kako bi njihov metabolizam mogao funkcionirati. Njegova ideja bila je zasnovana na radu jednog od zaboravljenih genija moderne nauke.

Mitchellovi "smiješni" eksperimenti

Šezdesetih godina biohemičar Peter Mitchell bio je prisiljen napustiti Univerzitet u Edinburgu zbog bolesti.

Pretvorio je vilu u Cornwallu u svoju ličnu laboratoriju. Odsječen od naučne zajednice, finansirao je svoj rad prodajom mlijeka svojih domaćih krava. Mnogi biohemičari, uključujući Leslie Orgel, o čijem istraživanju RNK se ranije govorilo, smatrali su Mitchellov rad krajnje apsurdnim.

Gotovo dvije decenije kasnije, Mitchell je trijumfovao, osvojivši Nobelovu nagradu za hemiju 1978. Nikada nije postao poznat, ali njegove ideje se mogu vidjeti u bilo kojem udžbeniku biologije.

Mitchell je posvetio svoj život proučavanju kako organizmi troše energiju koju dobiju iz hrane. Drugim riječima, zanimalo ga je kako ostajemo živi iz sekunde u sekundu.

Britanski biohemičar Peter Mitchell dobio je Nobelovu nagradu za hemiju za svoj rad na otkrivanju mehanizma sinteze ATP-a.

Kako tijelo skladišti energiju

Mitchell je znao da sve stanice skladište energiju u specifičnom molekulu zvanom adenozin trifosfat (ATP). Važno je da adenozin ima lanac od tri fosfata vezan za njega. Dodatak trećeg fosfata oduzima mnogo energije, koja se kasnije skladišti u ATP.

Kada je stanica potrebna energija (na primjer, tokom mišićne kontrakcije), ona odsijeca treći fosfat iz ATP-a. Ovo pretvara ATP u adenozid difosfat (ADP) i oslobađa uskladištenu energiju.

Mitchell je želio razumjeti kako su ćelije uopće uspjele stvoriti ATP. Kako su koncentrisali dovoljno energije u ADP da bi se pridružio treći fosfat?

Mitchell je znao da se enzim koji proizvodi ATP nalazi na membrani. Zaključio je da ćelije pumpaju nabijene čestice, zvane protoni, preko membrane, tako da se na jednoj strani može vidjeti mnogo protona, dok se na drugoj strani gotovo nijedan.

Protoni se tada pokušavaju vratiti na membranu kako bi održali ravnotežu na svakoj strani, ali mogu ući samo u enzim. Tok protona koji juri okolo daje enzimu potrebnu energiju za stvaranje ATP-a.

Mitchell je prvi put predložio ovu ideju 1961. Sljedećih 15 godina branio je svoju teoriju od napada, uprkos ogromnim dokazima.

Danas je poznato da je proces koji opisuje Mitchell karakterističan za svako živo biće na planeti. To se dešava u vašim ćelijama upravo sada. Kao i DNK, on ​​je fundamentalni dio života kakav poznajemo.

Prirodno razdvajanje protona bilo je neophodno za život

Gradeći svoju teoriju života, Rasel je obratio pažnju na razdvajanje protona koje je pokazao Mičel: mnogo protona na jednoj strani membrane i samo nekoliko na drugoj strani membrane.

Sve ćelije trebaju ovu protonsku deljenje za skladištenje energije.

Moderne ćelije stvaraju ovu podjelu pumpanjem protona iz membrane, ali je uključena složena molekularna mehanika koja se ne može dogoditi tek tako preko noći.

Tako je Russell napravio još jedan logičan zaključak: život je nastao tamo gdje je došlo do prirodnog razdvajanja protona.

Negdje blizu hidrotermalnih izvora. Ali otvor za ventilaciju mora biti određene vrste.

Rana Zemlja imala je kisela mora, a kisela voda je jednostavno zasićena protonima. Da bi se odvojili protoni, voda u hidrotermalnim otvorima mora biti siromašna protonima: drugim riječima, mora biti alkalna.

Hidrotermalni otvori Corlissa nisu ispunjavali ovaj uslov. Ne samo da su bile previše vruće, već su bile i previše kisele.

Ali 2000. godine, Deborah Kelly sa Univerziteta Washington otkrila je prve alkalne hidrotermalne otvore.

Dr. Deborah Kelly.

Alkalni i hladni hidrotermalni otvori

Kelly je s velikim poteškoćama uspio postati naučnik. Otac joj je preminuo kada je bila u srednjoj školi, a ona je morala da radi posle predavanja da bi platila fakultet.

Ali uspjela je, a kasnije je dobila ideju da proučava podvodne vulkane i tople hidrotermalne izvore. Njena strast za proučavanjem vulkana i podvodnih toplih otvora dovela ju je u srce Atlantskog okeana. Upravo ovdje u dubinama bio je veličanstven planinski lanac koji se uzdizao sa dna okeana.

Na ovom grebenu, Kelly je otkrila čitavu mrežu hidrotermalnih otvora, koje je nazvala "Izgubljeni grad". Nisu bili poput onih koje je Corliss pronašao.

Iz njih je tekla voda na temperaturi od 40-75 stepeni Celzijusa i sa malim sadržajem alkalija. Karbonatni minerali iz takve vode formirali su strme bijele stupove, slične stupovima dima i koji se dižu sa dna poput orguljskih cijevi. Uprkos svom jezivom i "sablasnom" izgledu, ovi stubovi su zapravo bili dom kolonijama mikroorganizama koji su živeli u toploj vodi.

Ovi alkalni otvori savršeno odgovaraju Russellovoj teoriji. Bio je siguran da život počinje u otvorima sličnim onima u Izgubljenom gradu.

Ali postojao je jedan problem. Kao geolog, Russell nije znao dovoljno o biološkim ćelijama da bi njegova teorija bila što uvjerljivija.

Najsveobuhvatnija teorija o nastanku života na Zemlji

Kako bi prevladao probleme svog ograničenog znanja, Russell se udružio s američkim biologom Williamom Martinom. Kontroverzan čovjek, Martin je većinu svoje karijere proveo radeći u Njemačkoj.

2003. godine predstavili su poboljšanu verziju Raselovog ranijeg koncepta. I, možda, ova teorija o nastanku života na Zemlji može se nazvati najsveobuhvatnijom od svih postojećih.

Zahvaljujući Kellyju, znali su da su stijene alkalnih otvora porozne: bile su prošarane malim rupama ispunjenim vodom. Naučnici su sugerirali da su ove rupe djelovale kao "ćelije". Svaki od njih je sadržavao važne tvari, poput minerala poput pirita. Dodajte ovome prirodnu fisiju protona koju su otvorili otvori, i dobićete idealno mjesto za rađanje metabolizma.

Jednom kada je život počeo da koristi hemijsku energiju vode iz otvora, teoretizirali su Russell i Martin, počeo je stvarati molekule poput RNK. Na kraju je stvorila sopstvenu membranu, postavši prava ćelija, i napustila poroznu stenu, uputivši se u otvorene vode.

Danas je ovo jedna od vodećih hipoteza o nastanku života.

Najnovija otkrića

Ova teorija dobila je veliku podršku u julu 2016. godine, kada je Martin objavio istraživanje koje je rekonstruisalo neke karakteristike “posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka” (LUCA). Ovo je konvencionalni naziv za organizam koji je postojao prije više milijardi godina, koji je dao povod za svu raznolikost modernog života.

Fosile ovog organizma možda nikada nećemo pronaći, ali na osnovu svih dostupnih podataka možemo pretpostaviti kako je izgledao i kakve je karakteristike imao proučavanjem savremenih mikroorganizama.

To je upravo ono što je Martin uradio. Proučavao je DNK 1.930 modernih mikroorganizama i identificirao 355 gena koji su bili prisutni u gotovo svim od njih.

Može se pretpostaviti da se ovih 355 gena prenosilo s generacije na generaciju, budući da su svih ovih 1930 mikroba imali zajedničkog pretka - vjerovatno iz vremena kada je PUOP još postojao.

Među tim genima bili su oni koji su odgovorni za korištenje protonskog cijepanja, ali ne i oni koji su odgovorni za stvaranje ovog cijepanja - baš kao u teoriji Russell-a i Martina.

Štaviše, činilo se da je PUOP bio u stanju da se prilagodi supstancama poput metana, što je impliciralo prisustvo vulkanski aktivnog okruženja oko njega. Odnosno, hidrotermalni otvor.

Nije tako jednostavno

Međutim, zagovornici ideje RNA World pronašli su dva problema s Russell-Martin konceptom. Jedno bi se još potencijalno moglo ispraviti, ali bi drugo moglo značiti kolaps cijele teorije.

Prvi problem je nedostatak eksperimentalnih dokaza da su se procesi koje su opisali Russell i Martin zaista dogodili.

Da, naučnici su gradili teoriju korak po korak, ali nijedan korak još nije reproduciran u laboratoriji.

“Zagovornici ideje primarnog izgleda replikacija redovno daju eksperimentalne rezultate”, kaže Armen Mulkijanyan, stručnjak za porijeklo života. “Pristalice ideje o primarnom izgledu metabolizam oni to ne rade.”

Ali to bi se uskoro moglo promijeniti, zahvaljujući Martinovom kolegi, Niku Laneu sa University College London. Lane je dizajnirao "reaktor porijekla života" koji bi simulirao uslove unutar alkalnog ventila. Nada se da će ponovo stvoriti metaboličke cikluse, a možda čak i RNK. Ali još je rano govoriti o ovome.

Drugi problem je što se otvori za ventilaciju nalaze duboko pod vodom. Kao što je Miller istakao 1988., dugolančani molekuli poput RNK i proteina ne mogu se formirati u vodi bez enzima koji bi spriječili njihovo razbijanje.

Za mnoge istraživače ovaj argument je postao odlučujući.

"S pozadinom u hemiji, nećete moći vjerovati u teoriju dubokog mora jer poznajete hemiju i razumijete da su svi ovi molekuli nekompatibilni s vodom", kaže Mulkijanian.

Međutim, Russell i njegove pristalice ne žure da se odreknu svojih ideja.

No, u posljednjoj deceniji, treći pristup je došao do izražaja, praćen nizom izuzetno zanimljivih eksperimenata.

Za razliku od teorija o RNA svijetu i hidrotermalnim otvorima, ovaj pristup, ako bude uspješan, obećavao je nezamislivo - stvaranje žive ćelije od nule.

Kako napraviti ćeliju?

Do početka 21. veka postojala su dva vodeća koncepta nastanka života.

1. Pristalice "RNA svijet" tvrdili su da je život počeo sa samoreplicirajućim molekulom.
2. Zagovornici teorije o “ primarni metabolizam" stvorili su detaljnu sliku o tome kako je život mogao nastati u dubokomorskim hidrotermalnim izvorima.

Međutim, treća teorija je došla do izražaja.

Svako živo biće na Zemlji se sastoji od ćelija. Svaka ćelija je u suštini meka lopta sa tvrdim zidom ili "membranom".

Zadatak ćelije je da u sebi sadrži sve vitalne elemente. Ako vanjski zid pukne, unutrašnjost će se prosuti van, a ćelija će u suštini umrijeti - kao osoba koja je utrošena.

Vanjski ćelijski zid je toliko važan da neki naučnici vjeruju da je morao biti prvi. Oni su uvjereni da su teorija “primarne genetike” i teorija “primarnog metabolizma” u osnovi pogrešne.

Njihova alternativa, „primarna kompartmentalizacija“, oslanja se prvenstveno na rad Pier Luigi Luisija sa Univerziteta Roma Tre u Rimu.

Teorija protoćelija

Luisijevi argumenti su jednostavni i uvjerljivi. Kako možete zamisliti metabolički proces ili samoumnožavajuću RNK koji zahtijeva puno tvari na jednom mjestu ako ne postoji spremnik u kojem su molekuli sigurni?

Zaključak iz ovoga je sljedeći: postoji samo jedna opcija za nastanak života.

Nekako, usred vrućine i oluja rane Zemlje, određene sirovine su formirale primitivne ćelije, ili „protoćelije“.

Da bi se dokazala ova teorija, potrebno je provesti eksperimente u laboratoriju - pokušati stvoriti jednostavnu živu ćeliju.

Korijeni Luisijevih ideja bili su u radovima sovjetskog naučnika Aleksandra Oparina, o kojem je ranije bilo riječi. Oparin je naglasio da neke supstance formiraju mehuriće tzv koacervate, koji u svom centru mogu držati druge supstance.

Luisi je sugerirao da su ovi koacervati bili prve protoćelije.

Koacervati su možda bile prve protoćelije.

Svijet lipida

Bilo koja masna ili uljna tvar će stvoriti mjehuriće ili film na vodi. Ova grupa supstanci naziva se lipidi, a teorija da su one dovele do života naziva se „Svet lipida“.

Ali samo formiranje mjehurića nije dovoljno. One moraju biti stabilne, biti u stanju da se dijele kako bi stvorile "ćerke" mjehuriće i imaju barem određenu kontrolu nad protokom supstanci u i iz njih - sve bez proteina koji su odgovorni za ove funkcije u modernim stanicama.

To znači da je bilo potrebno kreirati protoćelije od potrebnih materijala. To je upravo ono što je Luisi radio nekoliko decenija, ali nikada nije proizveo ništa uvjerljivo.

Protoćelija sa RNK

Zatim je 1994. Luisi dao hrabar predlog. Po njegovom mišljenju, prve protoćelije su morale sadržavati RNK. Štaviše, ova RNK bi trebala biti sposobna da se reprodukuje unutar protoćelije.

Ova pretpostavka je značila odbacivanje čiste „primarne kompartmentalizacije“, ali Luisi je za to imao dobre razloge.

Ćelija s vanjskim zidom, ali bez gena unutra, bila je lišena mnogih funkcija. Morao je biti sposoban da se podijeli na ćelije kćeri, ali nije mogao prenijeti informacije o sebi svom potomstvu. Ćelija bi mogla početi da se razvija i postaje složenija samo ako ima barem nekoliko gena.

Teorija je ubrzo dobila snažnog zagovornika u Jacku Szostaku, čiji je rad na hipotezi o RNK Svijetu ranije razmatran. Dugi niz godina ovi naučnici su bili na suprotnim stranama naučne zajednice - Luisi je podržavao ideju ​​​„primarne kompartmentalizacije“, a Šostak – „primarne genetike“.

„Na konferencijama o poreklu života uvek smo ulazili u duge debate o tome šta je važnije, a šta prvo“, priseća se Šostak. „Na kraju smo shvatili da ćelijama treba oboje. Došli smo do zaključka da bez razdvajanja i genetskog sistema prvi život ne bi mogao da se formira.”

2001. Szostak i Luisi su udružili snage i nastavili svoja istraživanja. U radu u časopisu Nature, oni su tvrdili da da biste stvorili živu ćeliju od nule, morate staviti RNK koja se samoreplicira u običnu kap masti.

Ideja je bila hrabra i ubrzo se Šostak u potpunosti posvetio njenoj implementaciji. Pošteno ocijenivši da "ne možete opisati teoriju bez praktičnih dokaza", odlučio je započeti eksperimente s protoćelijama.

Vezikule

Dvije godine kasnije, Šostak i dvojica kolega najavili su veliki naučni proboj.

Eksperimenti su izvedeni na vezikulama: sfernim kapljicama sa dva sloja masnih kiselina izvana i tečnim jezgrom iznutra.

U pokušaju da ubrzaju stvaranje vezikula, naučnici su dodali čestice glinenog minerala zvanog montmorilonit. To je ubrzalo stvaranje vezikula za 100 puta. Površina gline služila je kao katalizator, u suštini obavljajući zadatak enzima.

Štaviše, vezikule bi mogle da apsorbuju i čestice montmorilonita i RNK lance sa površine gline.

Zahvaljujući jednostavnom dodavanju gline, protoćelije su na kraju sadržavale i gene i katalizator.

Odluka o dodavanju montmorilonita nije bila bez razloga. Decenije istraživanja su pokazale da su montmorilonit i drugi minerali gline bili veoma važni u nastanku života.

Montmorilonit je uobičajena glina. Danas se naširoko koristi u svakodnevnom životu, na primjer, kao punilo za mačji posip. Nastaje kada se vulkanski pepeo razgradi pod uticajem vremenskih uslova. Budući da je na ranoj Zemlji bilo mnogo vulkana, logično je pretpostaviti da je montmorilonita bilo u izobilju.

Davne 1986. godine, hemičar James Ferris dokazao je da je montmorilonit katalizator koji potiče stvaranje organskih molekula. Kasnije je također otkrio da ovaj mineral ubrzava stvaranje malih RNK.

Ovo je navelo Ferisa da veruje da je neupadljiva glina nekada bila mesto života. Szostak je preuzeo ovu ideju i koristio montmorilonit za stvaranje protoćelija.

Formiranje vezikula uz sudjelovanje gline dogodilo se stotine puta brže.

Razvoj i podjela protoćelija

Godinu dana kasnije, Šostakov tim je otkrio da njihove protoćelije rastu same.

Kako su novi RNA molekuli dodavani u protoćeliju, vanjski zid se spuštao pod sve većim pritiskom. Izgledalo je kao da je protoćelija napunila svoj stomak i da će se rasprsnuti.

Kako bi kompenzirali pritisak, protoćelije su odabrale najviše masnih kiselina i ugradile ih u zid kako bi mogle nastaviti bezbedno da bubre do velikih veličina.

Ali bitno je da su masne kiseline uzete iz drugih protoćelija sa manje RNK, zbog čega su počele da se smanjuju. To je značilo da su se protoćelije takmičile, a pobijedile su one koje su sadržavale najviše RNK.

To je dovelo do impresivnih zaključaka. Kad bi protoćelije mogle rasti, da li bi se mogle podijeliti? Hoće li Šostak moći natjerati protoćelije da se same razmnožavaju?

Šostakovi prvi eksperimenti pokazali su jedan od načina na koji se protoćelije dijele. Kada su protoćelije gurnute kroz male rupice, bile su komprimirane u obliku cijevi, koje su potom podijeljene na "ćerke" protoćelije.

Ovo je bilo cool, jer u proces nisu bili uključeni nikakvi ćelijski mehanizmi, samo običan mehanički pritisak.

Ali bilo je i nedostataka, jer su tokom eksperimenta protoćelije izgubile dio svog sadržaja. Ispostavilo se i da su se prve ćelije mogle podijeliti samo pod pritiskom vanjskih sila koje bi ih gurale kroz uske rupe.

Postoji mnogo načina da se vezikule natjeraju da se podijele: na primjer, dodavanjem jakog mlazu vode. Ali bilo je potrebno pronaći način na koji će se protoćelije podijeliti bez gubitka sadržaja.

Princip luka

2009. Šostak i njegov učenik Ting Zhu pronašli su rješenje. Stvorili su malo složenije protoćelije s više zidova, pomalo poput slojeva luka. Uprkos njihovoj prividnoj složenosti, stvaranje takvih protoćelija bilo je prilično jednostavno.

Kako ih je Zhu hranio masnim kiselinama, protoćelije su rasle i mijenjale oblik, izdužujući se i poprimale oblik nalik na niti. Kada je protoćelija postala dovoljno velika, bila je dovoljna samo mala primjena sile da se razbije na male kćerke protoćelije.

Svaka ćerka protoćelija je sadržavala RNK iz matične protoćelije i praktično nijedan element RNK nije izgubljen. Štaviše, protoćelije su mogle da nastave ovaj ciklus - ćerke protoćelije su rasle i delile se nezavisno.

U daljnjim eksperimentima, Zhu i Szostak su pronašli način da prisile protoćelije da se podijele. Izgleda da je jedan dio problema riješen.

Neophodnost samokopirajuće RNK

Međutim, protoćelije i dalje nisu ispravno funkcionirale. Luisi je vidio protoćelije kao nosioce samoreplicirajućih RNK, ali do sada su RNK bile samo unutra i nisu utjecale ni na što.

Da bi pokazao da su protoćelije zaista bile prvi život na Zemlji, Šostak je morao da prisili RNK da napravi kopije same sebe.

Zadatak nije bio lak, jer decenije eksperimenata naučnika o kojima smo ranije pisali nisu doveli do stvaranja samoreplicirajuće RNK.

Sam Šostak se susreo sa istim problemom tokom svog ranog rada na teoriji RNK svijeta. Od tada, čini se da to niko nije riješio.

Orgel je proveo 70-e i 80-e proučavajući princip kopiranja lanaca RNK.

Njegova suština je jednostavna. Morate uzeti jedan lanac RNK i staviti ga u posudu sa nukleotidima. Zatim koristite ove nukleotide da stvorite drugi lanac RNK koji nadopunjuje prvi.

Na primjer, RNA lanac uzorka "CGC" će formirati dodatni lanac uzorka "GCG". Sljedeća kopija će rekreirati originalno CGC kolo.

Orgel je primijetio da se pod određenim uvjetima RNA lanci kopiraju na ovaj način bez pomoći enzima. Sasvim je moguće da je prvi život kopirao svoje gene na ovaj način.

Do 1987. Orgel je mogao stvoriti dodatne niti od 14 nukleotida u dužini u RNA lancima, koji su također bili dugi 14 nukleotida.

Element koji nedostaje

Adamala i Szostak su otkrili da je za reakciju potreban magnezijum. Ovo je bilo problematično jer je magnezijum uništio protoćelije. Ali postojalo je rješenje: koristite citrat, koji je gotovo identičan limunskoj kiselini koja se nalazi u limunu i naranči, a koja je prisutna u svakoj živoj ćeliji.

U radu objavljenom 2013. Adamala i Szostak opisali su studiju u kojoj je citrat dodan protoćelijama, koji se preklapaju s magnezijem i štite protoćelije bez ometanja kopiranja lanca.

Drugim riječima, postigli su ono o čemu je Luisi govorio 1994. godine. „Omogućili smo RNK da se samoreplicira unutar vezikula masnih kiselina“, kaže Szostak.

U samo deset godina istraživanja Šostakov tim je postigao nevjerovatne rezultate.

• Naučnici su stvorili protoćelije koje zadržavaju svoje gene dok apsorbuju korisne molekule iz svog okruženja.
• Protoćelije mogu rasti i dijeliti se, pa čak i natjecati se jedna s drugom.
• Sadrže RNK koje se samorepliciraju.
• U svakom pogledu, protoćelije stvorene u laboratoriji iznenađujuće podsjećaju na život.

Takođe su bili otporni. Godine 2008. Sostakov tim je otkrio da protoćelije mogu preživjeti temperature do 100 stepeni Celzijusa, temperaturu na kojoj većina modernih ćelija umire. To je samo ojačalo uvjerenje da su protoćelije slične prvom životu, koji je trebao nekako preživjeti u uvjetima stalnih meteorskih kiša.

“Shostakovi uspjesi su impresivni,” kaže Armen Mulkijanyan.

Međutim, na prvi pogled, Šostakov pristup se veoma razlikuje od drugih istraživanja porekla života koja su nastavljena u proteklih 40 godina. Umjesto da se fokusira na "primarnu samoreprodukciju" ili "primarnu kompartmentalizaciju", pronašao je način da kombinuje ove teorije.

To je postalo razlog za stvaranje novog jedinstvenog pristupa proučavanju pitanja porijekla života na Zemlji.

Ovaj pristup implicira da prvi život nije imao karakteristiku koja se pojavila prije ostalih. Ideja o "primarnom skupu karakteristika" već ima mnogo praktičnih dokaza i, hipotetički, može riješiti sve probleme postojećih teorija.

Veliko ujedinjenje

U potrazi za odgovorom na pitanje porijekla života, naučnici 20. stoljeća podijeljeni su u 3 tabora. Svaki se držao samo svojih hipoteza i govorio o radu druge dvojice. Ovaj pristup je svakako bio efikasan, ali se svaki kamp na kraju suočio sa nerešivim problemima. Stoga je ovih dana nekoliko naučnika odlučilo isprobati kombinovani pristup ovom problemu.

Ideja ujedinjenja ima svoje korijene u nedavnom otkriću koje dokazuje tradicionalnu teoriju „primarne samoreprodukcije“ RNK svijeta, ali samo na prvi pogled.

U 2009. godini, zagovornici teorije RNK svijeta suočili su se s velikim problemom. Nisu mogli stvoriti nukleotide, građevne blokove RNK, na način koji su mogli sami stvoriti u ranim zemaljskim uvjetima.

Kao što smo ranije vidjeli, ovo je navelo mnoge istraživače da vjeruju da prvi život uopće nije bio zasnovan na RNK.

John Sutherland razmišlja o tome još od 1980-ih. „Bilo bi sjajno kada bi neko mogao da pokaže kako se RNK sama sastavlja“, kaže on.

Na sreću po Saderlenda, radio je u Kembridž Laboratoriji za molekularnu biologiju (CMB). Većina istraživačkih instituta konstantno gnjavi svoje osoblje u iščekivanju novih otkrića, ali LMB je dozvolio osoblju da ozbiljno radi na problemu. Tako je Sutherland mogao slobodno razmišljati zašto je bilo tako teško napraviti RNK nukleotide, i tokom nekoliko godina razvio je alternativni pristup.

Kao rezultat toga, Sutherland je došao do potpuno novog pogleda na porijeklo života, a to je da su se sve ključne komponente života mogle formirati istovremeno.

Skromna zgrada Cambridge Laboratory of Molecular Biology.

Sretna koincidencija molekula i okolnosti

“Nekoliko ključnih aspekata RNK hemije je pokvareno,” objašnjava Sutherland. Svaki nukleotid RNK sastoji se od šećera, baze i fosfata. Ali u praksi se pokazalo da je nemoguće postići interakciju šećera i baze. Molekuli su jednostavno bili pogrešnog oblika.

Tako je Sutherland počeo eksperimentirati s drugim supstancama. Na kraju je njegov tim stvorio 5 jednostavnih molekula koji se sastoje od druge vrste šećera i cijanamida, koji je, kako samo ime govori, povezan s cijanidom. Ove supstance su prošle kroz niz hemijskih reakcija, koje su na kraju dovele do stvaranja dva od četiri nukleotida.

Bio je to nesumnjivo uspjeh i odmah je podigao Sutherlandovu reputaciju.

Mnogi posmatrači su mislili da je to još jedan dokaz u prilog teorije "RNA svijeta". Ali sam Sutherland je to vidio drugačije.

“Klasična” hipoteza RNK svijeta fokusirala se na činjenicu da je u prvim organizmima RNK bila odgovorna za sve životne funkcije. Ali Sutherland tu tvrdnju naziva "beznadežno optimističnom". On vjeruje da je RNK bila uključena, ali nije bila jedina komponenta važna za održivost.

Sutherland je bio inspiriran nedavnim radom Jacka Szostaka, koji je kombinovao koncept RNA World o "primarnoj samoreplikaciji" s idejama Pier Luigi Luisija o "primarnoj kompartmentalizaciji".

Kako stvoriti živu ćeliju od nule

Sutherlandovu pažnju privukao je neobičan detalj u sintezi nukleotida, koji je u početku izgledao nasumično.

Posljednji korak u Sutherlandovim eksperimentima uvijek je bio dodavanje fosfata nukleotidu. Ali kasnije je shvatio da to treba dodati od samog početka, budući da fosfat ubrzava reakcije u ranim fazama.

Činilo se da je početno dodavanje fosfata povećalo slučajnost reakcije, ali Sutherland je mogao shvatiti da je ova nasumična reakcija bila korisna.

To ga je navelo na to da pomisli mešavine treba da budu haotične. Na ranoj Zemlji, vjerovatno je mnogo hemikalija plutalo u jednom bazenu. Naravno, mješavine ne bi trebale ličiti na močvarnu vodu, jer morate pronaći optimalni nivo slučajnosti.

Stvorene 1950. godine, mješavine Stanleya Millera, o kojima je ranije bilo riječi, bile su mnogo haotičnije od Sutherlandove mješavine. Oni su sadržavali biološke molekule, ali, kako kaže Sutherland, "bili su malobrojni, a pratilo ih je mnogo više nebioloških spojeva".

Sutherland je smatrao da uslovi Millerovog eksperimenta nisu bili dovoljno čisti. Smjesa je bila previše haotična, zbog čega su se potrebne tvari jednostavno izgubile u njoj.

Stoga je Sutherland odlučio pronaći "hemiju Zlatokose": ne toliko preopterećenu raznim supstancama da postane beskorisna, ali i ne toliko jednostavna da je ograničena u svojim mogućnostima.

Bilo je potrebno stvoriti složenu mješavinu u kojoj bi se sve komponente života mogle istovremeno formirati, a zatim sjediniti.

Iskonski ribnjak i formiranje života za nekoliko minuta

Jednostavno, zamislite da je prije 4 milijarde godina na Zemlji postojao mali ribnjak. Tokom mnogo godina u njemu su se formirale potrebne supstance sve dok smeša nije dobila hemijski sastav koji je potreban za pokretanje procesa. A onda se formirala prva ćelija, možda za samo nekoliko minuta.

Ovo može zvučati fantastično, poput izjava srednjovjekovnih alhemičara. Ali Sutherland je počeo da ima dokaze.

Od 2009. godine je pokazao da je korištenjem istih supstanci koje su formirale njegova prva dva RNA nukleotida moguće stvoriti druge molekule važne za svaki živi organizam.

Očigledni sljedeći korak bio je stvaranje drugih RNA nukleotida. Sutherland to još nije savladao, ali je 2010. demonstrirao molekule bliske ovome koji bi se potencijalno mogli pretvoriti u nukleotide.

A 2013. je prikupio prekursore aminokiselina. Ovaj put je dodao bakar cijanid da stvori potrebnu reakciju.

Supstance na bazi cijanida bile su prisutne u mnogim eksperimentima, a Sutherland ih je ponovo koristio 2015. Pokazao je da je sa istim skupom supstanci moguće stvoriti prekursore lipida - molekule koji čine ćelijske zidove. Reakcija se odvijala pod utjecajem ultraljubičastog svjetla i uključivala sumpor i bakar, što je ubrzalo proces.

„Svi gradivni blokovi [nastali] iz zajedničkog jezgra hemijskih reakcija“, objašnjava Šostak.

Ako je Sutherland u pravu, onda je naš pogled na porijeklo života u osnovi pogrešan u posljednjih 40 godina.

Od trenutka kada su naučnici videli koliko je kompleksna ćelijska struktura, svi su bili fokusirani na ideju da se prve ćelije spajaju. postepeno, element po element.

Otkako je Leslie Orgel uveo ideju da je RNK prva, istraživači su "pokušavali da uzmu jedan element, a onda da on napravi ostatak", kaže Sutherland. I sam smatra da je potrebno stvarati sve odjednom.

Haos je neophodan uslov života

"Doveli smo u pitanje ideju da je ćelija previše složena da bi nastala odjednom", kaže Sutherland. “Kao što vidite, možete kreirati blokove za sve sisteme istovremeno.”

Šostak čak sumnja da je većina pokušaja da se stvore molekuli života i sastave ih u žive ćelije propala iz istog razloga: previše sterilnih eksperimentalnih uslova.

Naučnici su uzeli neophodne supstance i potpuno zaboravili na one koje su možda postojale i na ranoj Zemlji. Ali Sutherlandov rad pokazuje da kada se nove tvari dodaju mješavini, nastaju složenija jedinjenja.

Šostak se sa ovim susreo i sam 2005. godine, kada je pokušao da uvede RNA enzim u svoje protoćelije. Enzimu je bio potreban magnezijum, koji je uništio protoćelijsku membranu.

Rješenje je bilo elegantno. Umjesto stvaranja vezikula od samo jedne masne kiseline, stvorite ih od mješavine dvije kiseline. Nastale vezikule bi mogle da se nose sa magnezijumom i stoga mogu delovati kao "nosioci" RNA enzima.

Štaviše, Šostak kaže da su prvi geni verovatno bili nasumični.

Moderni organizmi koriste čistu DNK za prenošenje gena, ali je vjerovatno da čista DNK u početku jednostavno nije postojala. Na njegovom mjestu mogla bi biti mješavina nukleotida RNK i DNK nukleotida.

U 2012. Szostak je pokazao da se takva mješavina može sastaviti u "mozaične" molekule koji izgledaju i ponašaju se kao čista RNK. I to dokazuje da teorija miješanih RNA i DNK molekula ima pravo na postojanje.

Ovi eksperimenti su sugerirali sljedeće: nije važno da li su prvi organizmi mogli imati čistu RNK ili čistu DNK.

„Zapravo sam se vratio ideji da je prvi polimer bio sličan RNK, ali je izgledao malo haotičnije“, kaže Šostak.

Alternative RNK

Moguće je da sada može postojati više alternativa RNK, pored već postojećih TNC-a i PNA-ova o kojima je ranije bilo riječi. Ne znamo da li su postojali na ranoj Zemlji, ali čak i da jesu, možda su ih rani organizmi koristili zajedno sa RNK.

To više nije bio “Svijet RNK”, već “Svijet nečega-nije”.

Pouka koju možemo izvući iz svega ovoga je da samostvaranje prve žive ćelije uopšte nije bilo tako teško kao što smo ranije mislili. Da, ćelije su složene mašine. Ali, kako se ispostavilo, oni će raditi, iako ne savršeno, čak i ako su "napravljeni nasumično" od otpadnog materijala.

Nakon što su se pojavile, činilo se da takve sirove ćelije imaju male šanse da prežive na ranoj Zemlji. S druge strane, nisu imali konkurenciju i nisu im prijetili grabežljivci, tako da je život na iskonskoj Zemlji po mnogo čemu bio jednostavniji nego što je sada.

Ali postoji jedno "ali"

Ali postoji jedan problem koji ni Sutherland ni Szostak nisu mogli riješiti, a on je prilično ozbiljan.

Prvi organizam je morao imati neki oblik metabolizma. Život je od samog početka morao imati sposobnost primanja energije, inače bi taj život propao.

U ovom trenutku, Sutherland se složio sa idejama Mikea Russella, Billa Martina i drugih zagovornika "primalnog metabolizma".

“Pristalice teorija o “svijetu RNK” i “primarnom metabolizmu” uzaludno su se svađale. Obje strane su imale uvjerljive argumente”, objašnjava Sutherland.

„Metabolizam je nekako počeo negde“, piše Šostak. "Ali šta je postalo izvor hemijske energije, veliko je pitanje."

Čak i ako Martin i Russell nisu u pravu u vezi sa idejom da je život počeo u dubokim morskim otvorima, mnogi dijelovi njihove teorije su bliski istini. Prvi je važna uloga metala u nastanku života.

Mnogi enzimi u prirodi imaju atom metala u svojoj jezgri. Obično je to "aktivni" dio enzima, dok je ostatak molekula noseća struktura.

Prvi život nije mogao imati složene enzime, pa je najvjerovatnije koristio gole metale kao katalizatore.

Katalizatori i enzimi

Günther Wachtenshauser je rekao istu stvar kada je sugerirao da je život nastao na željeznom piritu. Russell također naglašava da je voda u hidrotermalnim otvorima bogata metalima koji mogu djelovati kao katalizatori, a Martinovo istraživanje o posljednjem univerzalnom zajedničkom pretku modernih bakterija sugerira prisustvo mnogih enzima na bazi željeza.

Sve ovo sugerira da su se mnoge Satherlandove kemijske reakcije odvijale uspješno samo zahvaljujući bakru (i sumporu, kako je naglasio Wachtershauser), te da je za RNK u Šostakovim protoćelijama potreban magnezij.

Moguće je da su hidrotermalni otvori također važni za stvaranje života.

„Ako pogledate moderni metabolizam, vidite elemente koji govore sami za sebe, poput nakupina gvožđa i sumpora“, objašnjava Šostak. “Ovo se uklapa u ideju da je život nastao u ili blizu otvora gdje je voda bila bogata željezom i sumporom.”

Uz to, postoji samo jedna stvar koju treba dodati. Ako su Sutherland i Szostak na dobrom putu, onda je jedan aspekt teorije o ventilu definitivno pogrešan: život nije mogao započeti u dubinama mora.

„Hemijski procesi koje smo otkrili uvelike zavise od ultraljubičastog zračenja“, kaže Sutherland.

Jedini izvor takvog zračenja je Sunce, pa se reakcije moraju odvijati direktno pod njegovim zracima. Ovo isključuje verziju s dubokim morskim otvorima.

Šostak se slaže da se morske dubine ne mogu smatrati kolijevkom života. “Najgore je to što su izolirani od interakcije s atmosferom, koja je izvor energetski bogatih sirovina poput cijanida.”

Ali svi ovi problemi ne čine teoriju hidrotermalnih otvora beskorisnom. Možda su se ovi otvori nalazili u plitkim vodama gdje su imali pristup sunčevoj svjetlosti i cijanidu.

Život nije nastao u okeanu, već na kopnu

Armen Mulkijanyan je predložio alternativu. Šta ako je život nastao u vodi, ali ne u okeanu, već na kopnu? Naime, u vulkanskom ribnjaku.

Mulkijanyan je skrenuo pažnju na hemijski sastav ćelija: posebno na to koje supstance prihvataju, a šta odbijaju. Pokazalo se da ćelije bilo kojeg organizma sadrže puno fosfata, kalija i drugih metala, osim natrijuma.

Moderne ćelije održavaju ravnotežu metala tako što ih ispumpavaju iz okoline, ali prve ćelije nisu imale tu mogućnost - mehanizam za pumpanje još nije bio razvijen. Stoga je Mulkijanian sugerirao da su se prve ćelije pojavile tamo gdje je postojao približan skup supstanci koje čine trenutne ćelije.

Ovo odmah prelazi okean sa liste potencijalne kolevke života. Žive ćelije imaju mnogo više kalijuma i fosfata i mnogo manje natrijuma nego što se nalazi u okeanu.

Geotermalni izvori u blizini vulkana su pogodniji za ovu teoriju. Ovi ribnjaci sadrže istu mješavinu metala kao i ćelije.

Šostak toplo podržava ideju. „Mislim da bi idealna lokacija bilo plitko jezero ili ribnjak u geotermalno aktivnom području“, potvrđuje on. “Potrebni su nam hidrotermalni otvori, ali ne oni dubokomorski, već slični onima koji se nalaze u vulkanski aktivnim područjima poput Yellowstonea.”

Sutherlandove hemijske reakcije mogle bi se odvijati na takvom mjestu. Izvori sadrže neophodan raspon supstanci, vodostaj varira tako da se neka područja povremeno presušuju, a sunčevih ultraljubičastih zraka ne nedostaje.

Štaviše, Szostak kaže da su takva jezera savršena za njegove protoćelije.

“Protoćelije općenito održavaju nisku temperaturu, što je dobro za kopiranje RNK i drugi jednostavan metabolizam,” kaže Szostak. “Ali s vremena na vrijeme se nakratko zagriju, što pomaže odvajanju lanaca RNK i priprema ih za dalju samoreplikaciju.” Potoci hladne ili tople vode takođe mogu pomoći protoćelijama da se podele.

Geotermalni izvori u blizini vulkana mogli su postati mjesto rođenja života.

Meteoriti su mogli pomoći životu

Na osnovu svih postojećih argumenata, Sutherland nudi i treću opciju – mjesto gdje je pao meteorit.

Zemlja je redovno bila izložena kišama meteora u prvih 500 miliona godina svog postojanja - one padaju i danas, ali mnogo rjeđe. Mjesto pada meteorita pristojne veličine moglo bi stvoriti iste uslove kao i jezera o kojima je Mulkijanyan govorio.

Prvo, meteoriti su uglavnom napravljeni od metala. A mesta na kojima padaju često su bogata metalima kao što su gvožđe i sumpor. I, što je najvažnije, na mjestima gdje pada meteorit dolazi do pritiska zemljine kore, što dovodi do geotermalne aktivnosti i pojave tople vode.

Sutherland opisuje male rijeke i potoke koji teku niz strane novoformiranih kratera koji iz stijena izvlače tvari na bazi cijanida - sve pod utjecajem ultraljubičastih zraka. Svaki tok nosi malo drugačiju mješavinu supstanci od ostalih, tako da se u konačnici javljaju različite reakcije i proizvodi niz organskih tvari.

Na kraju se potoci spajaju i formiraju vulkansko jezero na dnu kratera. Možda su se u takvom ribnjaku odjednom skupile sve potrebne tvari od kojih su nastale prve protoćelije.

"To je vrlo specifičan razvoj događaja", slaže se Satherland. Ali on naginje tome na osnovu pronađenih hemijskih reakcija: "Ovo je jedini tok događaja u kojem bi se mogle odvijati sve reakcije prikazane u mojim eksperimentima."

Šostak još nije sasvim siguran u to, ali se slaže da Sutherlandove ideje zaslužuju veliku pažnju: „Čini mi se da su se ovi događaji mogli dogoditi na mjestu udara meteorita. Ali takođe mi se sviđa ideja o vulkanskim sistemima. Postoje jaki argumenti u prilog obje verzije.”

Kada ćemo dobiti odgovor na pitanje: kako je život počeo?

Debata, čini se, neće uskoro stati, a naučnici neće odmah doći do zajedničkog mišljenja. Odluka će biti donesena na osnovu eksperimenata sa hemijskim reakcijama i protoćelijama. Ako se pokaže da u jednoj od opcija nedostaje ključna supstanca ili se koristi supstanca koja uništava protoćelije, smatrat će se da je to netačno.

To znači da smo prvi put u istoriji na ivici najpotpunijeg objašnjenja kako je život počeo.

„Izazovi više ne izgledaju nemogući“, optimistično kaže Sutherland.

Do sada je takozvani pristup „sve odjednom“ od Šostaka i Saderlenda samo grubi pregled. Ali svaki od argumenata ovog pristupa dokazan je decenijama eksperimenata.

Ovaj koncept se zasniva na svim prethodnim pristupima. Kombinira sve uspješne razvoje, a istovremeno rješava individualne probleme svakog pristupa.

Na primjer, ne opovrgava Russellovu teoriju hidrotermalnih otvora, ali koristi njene najuspješnije elemente.

Šta se desilo prije 4 milijarde godina

Ne znamo sa sigurnošću šta se dogodilo prije 4 milijarde godina.

"Čak i ako napravite reaktor u kojem E. coli iskoči... ne možete reći da je ovo reprodukcija tog prvog života", rekao je Martin.

Najbolje što možemo da uradimo je da zamislimo tok događaja, potkrepljujući našu viziju dokazima: eksperimente u oblasti hemije, sve što znamo o ranoj Zemlji i sve što nam biologija govori o ranim oblicima života.

Na kraju, nakon stoljeća intenzivnog napora, vidjet ćemo da priča o stvarnom toku događaja počinje da se pojavljuje.

To znači da se približavamo najvećoj podjeli u ljudskoj istoriji: podjeli između onih koji znaju priču o nastanku života i onih koji nisu doživjeli ovaj trenutak, pa ga zato nikada neće moći saznati.

Svi oni koji nisu doživjeli Darwinovo Porijeklo vrsta objavljeno 1859. umrli su bez imalo pojma o porijeklu čovjeka, jer nisu znali ništa o evoluciji. Ali danas svi, s izuzetkom nekoliko izolovanih zajednica, mogu saznati istinu o našem srodstvu s drugim predstavnicima životinjskog svijeta.

Na isti način, svi koji su rođeni nakon što je Jurij Gagarin ušao u Zemljinu orbitu postali su članovi društva koje je sposobno da putuje u druge svjetove. I iako nije svaki stanovnik posjetio planetu, svemirska putovanja su već postala moderna stvarnost.

Nova realnost

Ove činjenice suptilno mijenjaju našu percepciju svijeta. Oni nas čine mudrijima. Evolucija nas uči da cijenimo svako živo biće, jer se svi možemo smatrati rođacima, iako udaljenim. Putovanje u svemir nas uči da našu rodnu planetu pogledamo izvana kako bismo shvatili koliko je jedinstvena i krhka.

Neki ljudi koji danas žive uskoro će postati prvi u istoriji koji će moći da pričaju o svom poreklu. Znat će za svog zajedničkog pretka i gdje je živio.

Ovo znanje će nas promijeniti. Sa čisto naučne tačke gledišta, to će nam dati ideju o šansama da se život pojavi u Univerzumu i gde ga možemo tražiti. Takođe će nam otkriti suštinu života.

Ali možemo samo nagađati koja će se mudrost pojaviti pred nama u trenutku kada se otkrije tajna nastanka života. Svaki mjesec i godina sve smo bliži rješavanju velike misterije nastanka života na našoj planeti. Nova otkrića se prave upravo sada dok čitate ove redove.

Pročitajte također:

Podijelite ovaj članak

Kako je nastao život na Zemlji? Čovječanstvu su nepoznati detalji, ali su temeljni principi uspostavljeni. Postoje dvije glavne teorije i mnogo manjih. Dakle, prema glavnoj verziji, organske komponente su došle na Zemlju iz svemira, prema drugoj - sve se dogodilo na Zemlji. Evo nekih od najpopularnijih učenja.

Panspermija

Kako je nastala naša Zemlja? Biografija planete je jedinstvena i ljudi je pokušavaju razotkriti na različite načine. Postoji hipoteza da se život koji postoji u svemiru širi kroz meteoroide (nebeska tijela srednje veličine između međuplanetarne prašine i asteroida), asteroide i planete. Pretpostavlja se da postoje oblici života koji mogu izdržati izloženost (zračenje, vakuum, niske temperature, itd.). Zovu se ekstremofili (uključujući bakterije i mikroorganizme).

Oni padaju u krhotine i prašinu, koji se bacaju u svemir nakon očuvanja, dakle, života nakon smrti malih tijela Sunčevog sistema. Bakterije mogu dugo putovati u stanju mirovanja prije ponovnog slučajnog susreta s drugim planetama.

Takođe se mogu mešati sa protoplanetarnim diskovima (gusti oblak gasa oko mlade planete). Ako se na novom mjestu „postojani, ali pospani vojnici“ nađu u povoljnim uslovima, oni postaju aktivni. Proces evolucije počinje. Priča se razotkriva uz pomoć sondi. Podaci iz instrumenata koji su bili unutar kometa ukazuju na: u ogromnoj većini slučajeva potvrđuje se vjerovatnoća da smo svi „mali vanzemaljci“, jer je kolevka života svemir.

Biopoeza

Evo još jednog mišljenja o tome kako je život počeo. Na Zemlji postoje živa i neživa bića. Neke nauke pozdravljaju abiogenezu (biopoezu), koja objašnjava kako je, kroz prirodnu transformaciju, biološki život nastao iz neorganske materije. Većina aminokiselina (koje se nazivaju i građevni blokovi svih živih organizama) mogu se formirati pomoću prirodnih kemijskih reakcija koje nemaju nikakve veze sa životom.

To potvrđuje Muller-Urey eksperiment. Naučnik je 1953. godine propuštao struju kroz mješavinu plinova i dobio nekoliko aminokiselina u laboratorijskim uvjetima koji su simulirali uslove rane Zemlje. U svim živim bićima aminokiseline se transformišu u proteine ​​pod uticajem čuvara genetske memorije, nukleinskih kiselina.

Potonji se sintetiziraju nezavisno biohemijski, a proteini ubrzavaju (katalizuju) proces. Koji je organski molekul prvi? I kako su međusobno komunicirali? Abiogeneza je u procesu pronalaženja odgovora.

Kosmogonijski trendovi

Ovo je doktrina o svemiru. U specifičnom kontekstu svemirske nauke i astronomije, pojam se odnosi na teoriju stvaranja (i proučavanja) Sunčevog sistema. Pokušaji da se gravitiraju naturalističkoj kosmogoniji ne podnose kritiku. Prvo, postojeće naučne teorije ne mogu objasniti glavnu stvar: kako je nastao sam Univerzum?

Drugo, ne postoji fizički model koji objašnjava najranije trenutke postojanja Univerzuma. Pomenuta teorija ne sadrži koncept kvantne gravitacije. Iako teoretičari struna kažu da elementarne čestice nastaju kao rezultat vibracija i interakcija kvantnih struna, oni koji proučavaju porijeklo i posljedice Velikog praska (kvantna kosmologija petlje) se ne slažu s tim. Oni vjeruju da imaju formule za opisivanje modela u smislu jednačina polja.

Uz pomoć kosmogonijskih hipoteza ljudi su objasnili homogenost kretanja i sastava nebeskih tijela. Mnogo prije nego što se život pojavio na Zemlji, materija je ispunila sav prostor i potom evoluirala.

Endosymbiont

Endosimbiotsku verziju prvi je formulirao ruski botaničar Konstantin Merežkovski 1905. On je vjerovao da su neke organele nastale kao slobodno živeće bakterije i da su usvojene u drugu ćeliju kao endosimbioti. Mitohondrije su evoluirale iz proteobakterija (posebno Rickettsiales ili bliskih srodnika), a hloroplasti iz cijanobakterija.

To sugerira da su višestruki oblici bakterija ušli u simbiozu kako bi formirali eukariotsku ćeliju (eukarioti su ćelije živih organizama koje sadrže jezgro). Horizontalni prijenos genetskog materijala između bakterija također je olakšan simbiotičkim odnosima.

Pojavi raznolikosti u životnim oblicima možda je prethodio posljednji zajednički predak (LUA) modernih organizama.

Spontana generacija

Sve do ranog 19. vijeka, ljudi su općenito odbacivali "iznenadnost" kao objašnjenje kako je nastao život na Zemlji. Neočekivano spontano stvaranje određenih oblika života iz nežive materije činilo im se nevjerovatnim. Ali vjerovali su u postojanje heterogeneze (promjena načina razmnožavanja), kada jedan od oblika života dolazi od druge vrste (na primjer, pčele iz cvijeća). Klasične ideje o spontanom nastanku svode se na sljedeće: neki složeni živi organizmi nastali su razgradnjom organskih tvari.

Prema Aristotelu, ovo je bila lako uočljiva istina: lisne uši nastaju iz rose koja pada na biljke; muhe - od pokvarene hrane, miševi - od prljavog sijena, krokodili - od trulih trupaca na dnu rezervoara i tako dalje. Teorija spontanog nastajanja (pobijena od strane hrišćanstva) je potajno postojala vekovima.

Općenito je prihvaćeno da je teorija konačno opovrgnuta u 19. vijeku eksperimentima Louisa Pasteura. Naučnik nije proučavao porijeklo života, proučavao je nastanak mikroba kako bi se mogao boriti protiv zaraznih bolesti. Međutim, Pasteurov dokaz više nije bio kontroverzan, već strogo naučne prirode.

Teorija gline i sekvencijalna kreacija

Pojava života na bazi gline? Moguće je? Škotski hemičar po imenu A. J. Kearns-Smith sa Univerziteta u Glazgovu 1985. je autor takve teorije. Na osnovu sličnih pretpostavki drugih naučnika, on je tvrdio da su organske čestice, jednom između slojeva gline i u interakciji s njima, usvojile metodu skladištenja informacija i rasta. Stoga je naučnik smatrao da je "gen gline" primarni. U početku su mineral i život u nastajanju postojali zajedno, ali su se u određenoj fazi „rasuli“.

Ideja destrukcije (haosa) u svijetu u nastajanju utrla je put teoriji katastrofizma kao jednoj od prethodnica teorije evolucije. Njegovi zagovornici vjeruju da je Zemlja bila pogođena iznenadnim, kratkotrajnim, nasilnim događajima u prošlosti, a sadašnjost je ključ prošlosti. Svaka uzastopna katastrofa uništavala je postojeći život. Naknadno stvaranje ga je oživjelo već drugačije od prethodnog.

Materijalistička doktrina

A evo još jedne verzije o tome kako je nastao život na Zemlji. To su iznijeli materijalisti. Vjeruju da je život nastao kao rezultat postepenih kemijskih transformacija koje su se širile kroz vrijeme i prostor, a koje su se po svoj prilici dogodile prije skoro 3,8 milijardi godina. Ovaj razvoj se naziva molekularnim i utiče na područje dezoksiribonukleinskih i ribonukleinskih kiselina i proteina (proteina).

Kao naučni pokret, doktrina je nastala 1960-ih, kada su sprovedena aktivna istraživanja koja su uticala na molekularnu i evolucionu biologiju i populacionu genetiku. Naučnici su zatim pokušali razumjeti i potvrditi nedavna otkrića u vezi s nukleinskim kiselinama i proteinima.

Jedna od ključnih tema koja je potaknula razvoj ove oblasti znanja bila je evolucija enzimske funkcije, korištenje divergencije nukleinskih kiselina kao „molekularnog sata“. Njegovo otkrivanje doprinijelo je dubljem proučavanju divergencije (grananja) vrsta.

Organsko porijeklo

Pristalice ove doktrine govore o tome kako se život pojavio na Zemlji na sljedeći način. Formiranje vrsta počelo je davno - prije više od 3,5 milijardi godina (broj označava period u kojem je postojao život). Vjerovatno je u početku postojao spor i postepen proces transformacije, a onda je počela brza (unutar Univerzuma) faza poboljšanja, prijelaz iz jednog statičkog stanja u drugo pod utjecajem postojećih uvjeta.

Evolucija, poznata kao biološka ili organska, je proces promjene tokom vremena u jednoj ili više nasljednih osobina koje se nalaze u populacijama organizama. Nasljedne osobine su posebne karakteristične karakteristike, uključujući anatomske, biohemijske i bihevioralne, koje se prenose s jedne generacije na drugu.

Evolucija je dovela do raznolikosti i diverzifikacije svih živih organizama (diverzifikacija). Charles Darwin opisao je naš šareni svijet kao “beskonačne forme, najljepše i najdivnije”. Stiče se utisak da je nastanak života priča bez početka i kraja.

Posebna kreacija

Prema ovoj teoriji, sve oblike života koji danas postoje na planeti Zemlji stvorio je Bog. Adam i Eva su prvi muškarac i žena koje je stvorio Svemogući. Sa njima je počeo život na Zemlji, vjeruju kršćani, muslimani i jevreji. Tri religije su se složile da je Bog stvorio svemir za sedam dana, čineći šesti dan kulminacijom svog rada: stvorio je Adama od praha zemaljskog i Evu od njegovog rebra.

Sedmog dana Bog se upokojio. Zatim je udahnuo i poslao ga da čuva vrt koji se zove Eden. U centru je raslo Drvo života i Drvo spoznaje dobra. Bog je dao dozvolu da se jedu plodovi sa svih drveća u vrtu osim sa Drveta znanja („jer u dan kada budeš jeo od njega umrijećeš“).

Ali ljudi nisu poslušali. Kuran kaže da je Adam predložio probati jabuku. Bog je oprostio grešnicima i poslao ih obojicu na zemlju kao svoje predstavnike. Pa ipak... Odakle je došao život na Zemlji? Kao što vidite, nema jasnog odgovora. Iako su savremeni naučnici sve skloniji abiogenoj (anorganskoj) teoriji o poreklu svih živih bića.

Već više od jednog veka naučnike muči pitanje koliko je staro čovečanstvo na Zemlji? U različitim vremenima, religije, nauka i filozofija pokušavale su da odgovore. Tako su čak iu najstarijim religijama nužno postojali mitovi o stvaranju ljudi od strane bogova. A često su čak imenovani i konkretni datumi za ovaj događaj.

Pleme Izraela

Kršćanstvo daje prilično tačan odgovor na pitanje koliko je staro čovječanstvo. Prema Bibliji, prvi ljudi su bili Adam i Eva, stvoreni na sliku i priliku Božju.

Zanimljivo je da kršćani nisu bili prvi na ovom polju. Gotovo sve priče uključene u Stari zavjet su prepričavanje drevnih šemitskih mitova. A jevrejska Tora, za razliku od Vatikana, ne krije pravu starost tvorčeve voljene zamisli: otprilike 7.000 godina. 70 stoljeća razvoja od bezbrižnog života u Rajskom vrtu i izuma pluga do prve atomske bombe i svemirskih komunikacijskih satelita.

Od Rjurika do Petra Velikog

Ne morate otvarati Bibliju da biste pronašli odgovore na vječna pitanja. Svi smo navikli, kada govorimo o ruskoj ili svjetskoj istoriji, da koristimo izraze „Roždestvo Hristovo“ ili „naše doba“. 221. pne, 988. ne... Međutim, ova hronologija je usvojena po standardima planete sasvim nedavno. Tek u 4. veku. Rimsko carstvo je zvanično prešlo na novi kalendar vezan za rođenje novog Mesije - Isusa. Rusija je ovu tranziciju izvršila tek 1701. godine, po nalogu Petra Velikog. Kako su označeni datumi prije ovih događaja? Otvorimo najpoznatiju hroniku Drevne Rusije - "Priča o prošlim godinama".

Datum koji je ovdje naveden je zapanjujući: ljeto 6370. Prema hrišćanskom kalendaru, ovo je 861 godina. Ima o čemu razmišljati. Naši preci su računali vrijeme od tačke udaljene od naših dana više od 7 i po hiljada godina. Ovo je vrijeme nastanka drevnih civilizacija. Tačnije, ovo je period o kojem imamo prve manje-više pouzdane informacije. U međuvremenu, datumi na drevnim rukopisima ukazuju da su već u to vrijeme Sloveni imali dovoljno visok nivo razvoja da shvate potrebu brojanja godina i čuvanja podataka o njima.

Evolucija koja će zamijeniti božansku volju

Religija je dugo vremena bila jedan od glavnih izvora ljudskog znanja o svijetu. Božanska intervencija se objašnjavala kao sve, od prirodnih katastrofa i godišnjih poljoprivrednih ciklusa do pobjede Atine nad Perzijancima u bici kod Salamine. Međutim, vremenom su religijske sile postale nedovoljne da objasne sve misterije svijeta. Koliko god godina čovječanstvo živjelo, ono i dalje teži da nauči više nego što je trenutno poznato, da otvori nove horizonte. U srednjem vijeku, ta se žeđ za znanjem očitovala u žestokoj borbi između novih nauka i kršćanske crkve. Kopernik, Galilej, Đordano Bruno - bez ovih imena ne bi bilo moderne astronomije, fizike, hemije i geologije.

Misterija ljudskog porijekla smatrana je jednom od najhitnijih za istraživače širom svijeta. Tokom mnogih vekova, niko u hrišćanskom svetu nije pomislio da ospori verziju stvaranja Adama i Eve. Međutim, u 19. veku, prosvećeno društvo je bukvalno razneto skandaloznom knjigom engleskog prirodnjaka Čarlsa Darvina.

Njegovo “Porijeklo vrsta” nametnulo je potpuno drugačiji pogled na pitanje koliko godina postoji čovječanstvo i zauvijek razdvojilo vjernike i materijaliste u zaraćene logore. Tako je Darwin u svom radu uporedio nekoliko desetina hiljada vrsta životinja, biljaka i ptica. Uspeo je da dokaže da su sličnosti i razlike živih bića u različitim delovima Zemlje povezane sa prirodnom selekcijom, tokom koje su, vek za vekom, preživljavale osobe koje su najprilagođenije uslovima. On je stvorio teoriju evolucije. I razbio je u paramparčad izjavu Starog zavjeta o 7000 godina postojanja svijeta i čovječanstva. Prirodna selekcija, po njegovom mišljenju, traje stotine hiljada godina, što znači da su informacije u Bibliji u osnovi netačne.

Rođaci majmuna

Godine 1974., arheolog Yohannas, tokom iskopavanja u Etiopiji, otkrio je fragmente skeleta koji bi mogao pripadati drevnom pretku modernog čovjeka. Lobanja, nekoliko rebara i pršljenova imali su jasnu sličnost s ljudima, ali je njihov vlasnik očito stajao na nižem stupnju razvoja od modernih stanovnika Zemlje. Naučnici su svoj eksponat nazvali Lucy. Istraživanja su pokazala da je starost ovog nalaza otprilike 3,5 miliona godina! Tako se starost mitske Eve povećala 500 puta.

Otkrivena u Africi, vrsta je nazvana Australopithecus, što znači "južni čovjek". Dugo se vjerovalo da je on najstariji među ljudskim precima. Međutim, 2000. godine uslijedilo je još šokantnije otkriće. U afričkoj državi Čad otkrivena je lobanja humanoidnog tinejdžera čija je starost bila skoro 8 miliona godina. Ova vrsta - Sahelanthropus - dodatno je zakomplikovala debatu o tome koliko je staro čovječanstvo. Ako realnost postojanja čadskog dječaka prihvatimo kao istinu, tada postaje jasno porijeklo slika na stijenama koje prikazuju mamute i smilodone - drevne sabljozube tigrove. Čovečanstvo je zaista živelo pored ovih divova. I pokazalo se da je dovoljno moćan da pobijedi u nadmetanju za opstanak vrste.

Toljaga i kamen ili plug i mač?

Spor oko toga koliko je staro čovječanstvo podijelio je naučni svijet u nekoliko nepomirljivih tabora. Među njima se ističu dvije, koje se slažu oko ideje ​​evolucije naše vrste, ali se razilaze u definiciji početne točke. Ako računamo starost ljudske rase od trenutka kada su drevni majmuni prvi put sišli sa drveća i uzeli štap i kamen, datum je isti. Ako kao trenutak nastanka naše istorije uzmemo pojavu “homo sapiensa”, onda se ukupan broj smanjuje za par stotina puta. U ovom slučaju, nije važno koliko godina čovječanstvo živi na zemlji, važno je kada je počelo aktivno organizirati svoj svijet.

Prvi moderni čovjek, koji ima isti kostur kao i naš, koji umije da loži vatru i koristi alate koji su nam poznati, otkriven je u Francuskoj, u blizini sela Cro-Magnon. Starost ovog nalaza je 40.000 godina. Kromanjonci su šili odjeću od životinjskih koža, pravili igle, koplja i noževe od kamena, imali su prilično razvijene slikarske sposobnosti i vjerovali u zagrobni život. Pojavom ove vrste započeo je paleolit, odnosno staro kameno doba.

Šala iz prirode

Zagovornici anomalne teorije o nastanku čovjeka tvrde da je starost naše vrste oko 15 miliona godina. U to vrijeme došlo je do oštrog skoka u evoluciji mnogih vrsta životinjskog svijeta. Prema entuzijastima, uzrok je bila promjena radioaktivnosti sunca ili uništavanje zemljine kore iznad naslaga uranijuma. Kao rezultat ove katastrofe, drevni stanovnici planete zadobili su radijacijsko oštećenje, što je poguralo evoluciju na put razvoja uspravnog hoda i inteligencije kod majmuna. Na duboko žaljenje ljubitelja ove hipoteze, ona ne podnosi nikakvu naučnu proveru.

Deca druge zvezde

Postoji još jedna teorija koju moderna istorija i arheologija osuđuju, ali koja, ipak, može dobro odgovoriti na pitanje koliko je staro čovječanstvo. Zove se paleovisit i dolazi od dvije latinske riječi: "paleo" - "drevni" i "posjeta" - "advent", "dolazak". Prema njemu, ljudi su potomci vanzemaljaca sa druge planete koji su na Zemlju stigli u davna vremena. Naučnike su na ovu ideju potaknuli hijeroglifi na zidovima drevnih hramova, u kojima se, po želji, mogu vidjeti sasvim moderni helikopteri i svemirski brodovi.

Postoje mnoge varijacije vanzemaljske antropogeneze. Počevši od ideja da smo svi potomci brodolomaca svemiraca, do teorije živototvornog zračenja koje dolazi iz svemira i tjera život na mlade planete da se razvija po strogo definiranom scenariju. Ako posljednju ideju uzmemo kao hipotezu, tada bi starost ljudske rase mogla premašiti stotine miliona godina.

Šta kaže nezvanična nauka?

Ne pojavljuju se sva dostupna arheološka otkrića u školskim udžbenicima. Neka otkrića su toliko šokantna da ih lideri naučnog svijeta radije predaju zaboravu kako ne bi uništili cjelokupnu modernu sliku svijeta. I, ipak, neki arheolozi tvrde da je starost čovječanstva nesrazmjerno veća od ne samo 7 tisuća godina navedenih u Tori, već i službenog datuma pojavljivanja kromanjonskog čovjeka. 40.000 godina, tvrde oni, samo je dio života humanoidne rase, a dio nije najveći. Tako su iskopavanja u Južnoj Americi dala nauci nekoliko jedinstvenih nalaza. Tegle diorita iz izumrlog grada Indijanaca Olmeka su jedna od njih. Radiokarbonsko datiranje je pokazalo da je starost ovih kamenih posuda oko pola miliona godina. Međutim, materijal od kojeg su napravljeni smatra se jednim od najtrajnijih na Zemlji, a čak i moderna tehnologija ima poteškoća u njegovoj obradi. Zaista, prije 500 hiljada godina Indijanci su već bili toliko razvijeni da su savladali ovaj težak zadatak?! U to je teško povjerovati, posebno gledajući indijska sela izgubljena u džungli, od kojih su neka, poput Yanomami, još uvijek na nivou kasnog kamenog doba. Međutim, sa činjenicom se ne može pobijati. A onda su, na kraju krajeva, Indijanci Maja uspjeli stvoriti mape zvijezda bez elektronskih teleskopa prije 5 hiljada godina.

Vječna misterija

Dakle, koliko je stara ljudska istorija? Prava priča, a ne ona iz koje, kako je zgodno rekao Kozma Prutkov, ne možete ukloniti sve laži, inače neće ostati baš ništa. Možda 40 hiljada. Možda 8 miliona. Sasvim je moguće da će ih biti još. Voleo bih da verujem da će naši potomci konačno moći da odgovore na ovo večno pitanje.