प्रसिद्ध रूसी बायोकेमिस्ट शिक्षाविद् ए.आई. ओपरिन (1894-1980) और अंग्रेजी बायोकेमिस्ट जे. हाल्डेन (1892-1964) द्वारा प्रस्तावित पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति की परिकल्पना को 20वीं सदी में सबसे बड़ी मान्यता और वितरण प्राप्त हुआ। उनकी परिकल्पना का सार, 1924-1928 में एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से तैयार किया गया। और बाद के समय में विकसित, बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिकों के एबोजेनिक गठन की लंबी अवधि के पृथ्वी पर अस्तित्व को उबालता है। इन कार्बनिक पदार्थों ने प्राचीन महासागरों को संतृप्त किया, जिससे (जे. हाल्डेन के अनुसार) तथाकथित "प्राथमिक शोरबा" बना। इसके बाद, स्थानीय उथल-पुथल और महासागरों के सूखने की कई प्रक्रियाओं के कारण, "प्राथमिक शोरबा" की सांद्रता दसियों और सैकड़ों गुना बढ़ सकती है। ये प्रक्रियाएँ तीव्र ज्वालामुखीय गतिविधि, वायुमंडल में बार-बार बिजली गिरने और शक्तिशाली ब्रह्मांडीय विकिरण की पृष्ठभूमि में हुईं। इन परिस्थितियों में, कार्बनिक पदार्थों के अणुओं की क्रमिक जटिलता, सरल प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड की उपस्थिति हो सकती है। कई सैकड़ों और हजारों वर्षों में, वे कार्बनिक पदार्थों (कोएसर्वेट्स) के गुच्छों का निर्माण कर सकते हैं। पुनर्प्राप्ति स्थितियों के तहत, कोएसर्वेट्स नष्ट नहीं हुए, वे धीरे-धीरे अधिक जटिल हो गए, और उनके विकास के एक निश्चित बिंदु पर उनसे पहले आदिम जीव (प्रोबियोन्ट्स) बन सकते थे। इस परिकल्पना को विभिन्न देशों के कई वैज्ञानिकों ने स्वीकार किया और आगे विकसित किया और 1947 में अंग्रेजी वैज्ञानिक जॉन बर्नल ने बायोपोइज़िस की परिकल्पना तैयार की। उन्होंने जीवन के निर्माण में तीन मुख्य चरणों की पहचान की: 1) कार्बनिक मोनोमर्स का एबोजेनिक उद्भव; 2) जैविक पॉलिमर का निर्माण; 3) झिल्ली संरचनाओं और पहले जीवों का विकास।

आइए हम बायोपोइज़िस की प्रक्रियाओं और चरणों पर संक्षेप में विचार करें।

बायोपोइज़िस का पहला चरण रासायनिक विकास नामक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला थी, जिसके कारण प्रोबियोन्ट्स की उपस्थिति हुई - पहला जीवित प्राणी। इसकी अवधि विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा 100 से 1000 मिलियन वर्ष तक आंकी गई है। यह हमारे ग्रह पर जीवन का प्रागितिहास है।

कार्बनिक यौगिकों का एबोजेनिक जैवसंश्लेषण

एक ग्रह के रूप में पृथ्वी का उदय लगभग 4.5 अरब वर्ष पहले हुआ था (अन्य स्रोतों के अनुसार - लगभग 13 अरब वर्ष पहले, लेकिन उनके पास अभी तक कोई पुख्ता सबूत नहीं है)। पृथ्वी का ठंडा होना लगभग 4 अरब वर्ष पहले शुरू हुआ और पृथ्वी की परत की आयु लगभग 3.9 अरब वर्ष आंकी गई है। इस बिंदु पर महासागर और पृथ्वी का प्राथमिक वायुमंडल भी बनता है। इस समय पृथ्वी क्रस्टल घटकों के जमने और क्रिस्टलीकरण के दौरान निकलने वाली गर्मी और सक्रिय ज्वालामुखी गतिविधि के कारण काफी गर्म थी। पानी लंबे समय तक वाष्प अवस्था में था, पृथ्वी की सतह से वाष्पित होकर वायुमंडल की ऊपरी परतों में संघनित होता था और फिर से गर्म सतह पर गिरता था। यह सब शक्तिशाली विद्युत निर्वहन के साथ लगभग निरंतर तूफान के साथ था। बाद में, जलाशय और प्राथमिक महासागर बनने लगते हैं। पृथ्वी के प्राचीन वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी और यह ज्वालामुखीय गैसों से संतृप्त था, जिसमें सल्फर, नाइट्रोजन, अमोनिया, कार्बन ऑक्साइड और डाइऑक्साइड, जल वाष्प और कई अन्य घटकों के ऑक्साइड शामिल थे। शक्तिशाली ब्रह्मांडीय विकिरण और सौर विकिरण (वायुमंडल में अभी तक कोई ओजोन परत नहीं थी), बार-बार और मजबूत विद्युत निर्वहन, सक्रिय ज्वालामुखीय गतिविधि, रेडियोधर्मी घटकों के बड़े द्रव्यमान की रिहाई के साथ, फॉर्मेल्डिहाइड जैसे कार्बनिक यौगिकों का निर्माण हुआ। फॉर्मिक एसिड, यूरिया, लैक्टिक एसिड, ग्लिसरीन, ग्लाइसिन, कुछ सरल अमीनो एसिड, आदि। चूंकि वायुमंडल में कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी, इसलिए ये यौगिक ऑक्सीकरण नहीं करते थे और गर्म और यहां तक ​​कि उबलते पानी में जमा हो सकते थे और धीरे-धीरे संरचना में अधिक जटिल हो जाते थे। , तथाकथित "प्राथमिक शोरबा" बनता है। इन प्रक्रियाओं की अवधि कई लाखों और दसियों लाख वर्ष थी। इस प्रकार बायोपोइज़िस का पहला चरण साकार हुआ - कार्बनिक मोनोमर्स का निर्माण और संचय।

कार्बनिक मोनोमर्स के पोलीमराइजेशन का चरण

परिणामी मोनोमर्स का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उच्च तापमान और "प्राथमिक शोरबा" में होने वाली कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के प्रभाव में नष्ट हो गया था। वाष्पशील यौगिक वायुमंडल में चले गए और व्यावहारिक रूप से जल निकायों से गायब हो गए। जल निकायों के समय-समय पर सूखने से घुलनशील कार्बनिक यौगिकों की सांद्रता में कई गुना वृद्धि हुई। पर्यावरण की उच्च रासायनिक गतिविधि की पृष्ठभूमि के खिलाफ, इन यौगिकों की जटिलता की प्रक्रियाएं हुईं, और वे एक दूसरे के साथ यौगिकों में प्रवेश कर सकते थे (संघनन प्रतिक्रियाएं, पोलीमराइजेशन, आदि)। फैटी एसिड, अल्कोहल के साथ मिलकर, लिपिड बना सकते हैं और जल निकायों की सतह पर फैटी फिल्म बना सकते हैं। अमीनो एसिड एक दूसरे के साथ मिलकर तेजी से जटिल पेप्टाइड्स बना सकते हैं। अन्य प्रकार के यौगिक भी बन सकते हैं - न्यूक्लिक एसिड, पॉलीसेकेराइड, आदि। पहले न्यूक्लिक एसिड, जैसा कि आधुनिक जैव रसायनज्ञ मानते हैं, छोटी आरएनए श्रृंखलाएं थीं, क्योंकि वे, ऑलिगोपेप्टाइड्स की तरह, खनिज की उच्च सामग्री वाले वातावरण में अनायास संश्लेषित हो सकते थे। एंजाइमों की भागीदारी के बिना घटक। पॉलिमराइजेशन प्रतिक्रियाओं को घोल की सांद्रता (जलाशय के सूखने) में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ सक्रिय किया जा सकता है और यहां तक ​​कि गीली रेत में भी या जब जलाशय पूरी तरह से सूख जाते हैं (शुष्क अवस्था में होने वाली ऐसी प्रतिक्रियाओं की संभावना) द्वारा दिखाई गई थी अमेरिकी बायोकेमिस्ट एस फॉक्स)। बाद की बारिश ने भूमि पर संश्लेषित अणुओं को भंग कर दिया और उन्हें पानी की धाराओं के साथ जलाशयों में पहुंचा दिया। ऐसी प्रक्रियाएँ प्रकृति में चक्रीय हो सकती हैं, जिससे कार्बनिक पॉलिमर की जटिलता और भी अधिक हो सकती है।

कोएसर्वेट्स का निर्माण

जीवन की उत्पत्ति में अगला चरण कोएसर्वेट्स का निर्माण था, यानी जटिल कार्बनिक पॉलिमर का बड़ा संचय। इस घटना के कारण और तंत्र अभी भी काफी हद तक अस्पष्ट हैं। इस काल के कोअसर्वेट अभी भी कार्बनिक यौगिकों का एक यांत्रिक मिश्रण थे, जिनमें जीवन का कोई लक्षण नहीं था। किसी समय, आरएनए अणुओं और पेप्टाइड्स के बीच संबंध उत्पन्न हुए, जो मैट्रिक्स प्रोटीन संश्लेषण प्रतिक्रियाओं की याद दिलाते हैं। हालाँकि, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि आरएनए पेप्टाइड्स के संश्लेषण को एन्कोड करने के लिए कैसे आया। बाद में, डीएनए अणु दिखाई दिए, जो दो हेलिकॉप्टरों की उपस्थिति और अधिक सटीक (आरएनए की तुलना में) स्व-प्रतिकृति (प्रतिकृति) की संभावना के कारण, पेप्टाइड संश्लेषण के मुख्य वाहक बन गए, इस जानकारी को आरएनए तक पहुंचाए। ऐसी प्रणालियाँ (कोएसर्वेट्स) पहले से ही मिलती-जुलती थीं, लेकिन अभी तक ऐसी नहीं थीं, क्योंकि उनमें जीवित जीवों में निहित व्यवस्थित आंतरिक संरचना नहीं थी और वे प्रजनन करने में सक्षम नहीं थे। आख़िरकार, पेप्टाइड संश्लेषण की कुछ प्रतिक्रियाएँ गैर-सेलुलर होमोजेनेट्स में भी हो सकती हैं।

जैविक झिल्लियों का उद्भव

जैविक झिल्लियों के बिना क्रमबद्ध जैविक संरचनाएँ असंभव हैं। इसलिए, जीवन के निर्माण में अगला चरण ठीक इन संरचनाओं का निर्माण था, पर्यावरण से कोएसर्वेट्स को अलग करना और उनकी रक्षा करना, उन्हें स्वायत्त संरचनाओं में बदलना। ये झिल्लियाँ जल निकायों की सतह पर दिखाई देने वाली लिपिड फिल्मों से बन सकती हैं। बारिश के प्रवाह द्वारा जल निकायों में लाए गए या इन जल निकायों में बनने वाले पेप्टाइड्स लिपिड अणुओं से जुड़े हो सकते हैं। जब जल निकाय उत्तेजित होते थे या उनकी सतह पर वर्षा होती थी, तो झिल्ली जैसे यौगिकों से घिरे बुलबुले दिखाई दे सकते थे। जीवन के उद्भव और विकास के लिए, वे पुटिकाएँ जो प्रोटीन-न्यूक्लियोटाइड परिसरों से कोएसर्वेट्स को घेरे हुए थीं, महत्वपूर्ण थीं। लेकिन ऐसी संरचनाएँ अभी तक जीवित जीव नहीं थीं।

प्रोबियोन्ट्स का उद्भव - पहला स्व-प्रजनन जीव

केवल वे कोअसर्वेट्स जो स्व-नियमन और स्व-प्रजनन में सक्षम थे, जीवित जीवों में बदल सकते थे। ये क्षमताएँ कैसे उत्पन्न हुईं यह भी अभी तक स्पष्ट नहीं है। जैविक झिल्लियों ने कोएसर्वेट्स को स्वायत्तता और सुरक्षा प्रदान की, जिसने इन निकायों में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में महत्वपूर्ण क्रमबद्धता के उद्भव में योगदान दिया। अगला कदम स्व-प्रजनन का उद्भव था, जब न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और/या आरएनए) ने न केवल पेप्टाइड्स के संश्लेषण को सुनिश्चित करना शुरू किया, बल्कि इसकी मदद से स्व-प्रजनन और चयापचय की प्रक्रियाओं को विनियमित करना भी शुरू किया। इस प्रकार चयापचय और स्वयं को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता के साथ एक सेलुलर संरचना उभरी। ये वे रूप थे जिन्हें प्राकृतिक चयन की प्रक्रिया के माध्यम से संरक्षित किया जा सका। इस प्रकार कोअसर्वेट्स पहले जीवित जीवों - प्रोबियोन्ट्स में बदल गए।

रासायनिक विकास का चरण समाप्त हो गया है, और जीवित पदार्थ के जैविक विकास का चरण शुरू हो गया है। यह 3.5-3.8 अरब वर्ष पहले हुआ था। जीवित कोशिका की उपस्थिति जैविक दुनिया के विकास में पहली प्रमुख सुगंध है।

पहले जीवित जीव संरचना में प्रोकैरियोट्स के करीब थे; उनके पास अभी तक एक मजबूत कोशिका दीवार और कोई इंट्रासेल्युलर संरचना नहीं थी (वे एक जैविक झिल्ली से ढके हुए थे, जिसके आंतरिक मोड़ सेलुलर संरचनाओं के रूप में कार्य करते थे)। शायद पहले प्रोबियोन्ट्स में वंशानुगत सामग्री आरएनए द्वारा दर्शाई गई थी, और डीएनए के साथ जीनोम बाद में विकास की प्रक्रिया में दिखाई दिए। एक राय है कि जीवन का आगे का विकास एक सामान्य पूर्वज से हुआ, जिससे पहले प्रोकैरियोट्स की उत्पत्ति हुई। इसी ने सभी प्रोकैरियोट्स और बाद में यूकेरियोट्स की संरचना में महान समानता सुनिश्चित की।

आधुनिक परिस्थितियों में जीवन की सहज उत्पत्ति की असंभवता

यह प्रश्न अक्सर पूछा जाता है: वर्तमान समय में जीवित प्राणियों की सहज उत्पत्ति क्यों नहीं होती है? आख़िरकार, यदि जीवित जीव अब प्रकट नहीं होते हैं, तो हम किस आधार पर सुदूर अतीत में जीवन की उत्पत्ति के बारे में परिकल्पनाएँ बना सकते हैं? इस परिकल्पना की संभावना की कसौटी कहां है? इन प्रश्नों के उत्तर इस प्रकार हो सकते हैं: 1) बायोपोइज़िस की उपरोक्त परिकल्पना कई मायनों में सिर्फ एक तार्किक निर्माण है, यह अभी तक सिद्ध नहीं हुआ है, इसमें कई विरोधाभास और अस्पष्ट बिंदु शामिल हैं (हालांकि बहुत सारे डेटा हैं, दोनों जीवाश्म विज्ञान और प्रयोगात्मक, हमें बायोपोइज़िस के ऐसे विकास को सटीक रूप से मानने की अनुमति देता है); 2) यह परिकल्पना, अपनी सारी अपूर्णता के साथ, फिर भी विशिष्ट सांसारिक स्थितियों के आधार पर जीवन के उद्भव की व्याख्या करने का प्रयास करती है, और यहीं इसका मूल्य निहित है; 3) जीवन विकास के वर्तमान चरण में नए जीवित प्राणियों का स्व-गठन निम्नलिखित कारणों से असंभव है: ए) कार्बनिक यौगिकों को समूहों के रूप में लंबे समय तक मौजूद रहना चाहिए, धीरे-धीरे अधिक जटिल और रूपांतरित होते जाना चाहिए; आधुनिक पृथ्वी के ऑक्सीकरण वातावरण की स्थितियों में यह असंभव है, वे जल्दी से नष्ट हो जाएंगे; बी) आधुनिक परिस्थितियों में ऐसे कई जीव हैं जो अपने पोषण के लिए कार्बनिक पदार्थों के मामूली संचय का भी बहुत जल्दी उपयोग कर सकते हैं।

याद करना!

कौन से रासायनिक तत्व प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड बनाते हैं?

जैविक पॉलिमर क्या हैं?

कौन से जीव स्वपोषी कहलाते हैं? विषमपोषी?

जैव रासायनिक विकास का सिद्धांत. 20वीं सदी में सबसे व्यापक। दो उत्कृष्ट वैज्ञानिकों द्वारा एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से प्रस्तावित जैव रासायनिक विकास का सिद्धांत प्राप्त किया: रूसी रसायनज्ञ ए.आई. ओपरिन (1894-1980) और अंग्रेजी जीवविज्ञानी जॉन हाल्डेन (1892-1964)। यह सिद्धांत इस धारणा पर आधारित है कि पृथ्वी के विकास के प्रारंभिक चरण में एक लंबी अवधि थी जिसके दौरान जैविक यौगिकों का निर्माण हुआ था। इन प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का स्रोत सूर्य का पराबैंगनी विकिरण था, जो उस समय ओजोन परत द्वारा बरकरार नहीं रखा गया था, क्योंकि प्राचीन पृथ्वी के वातावरण में कोई ओजोन या ऑक्सीजन नहीं था। लाखों वर्षों में प्राचीन महासागर में संश्लेषित कार्बनिक यौगिक जमा हुए, जिससे तथाकथित "प्राथमिक शोरबा" का निर्माण हुआ, जिसमें संभवतः पहले आदिम जीवों - प्रोबियोन्ट्स के रूप में जीवन उत्पन्न हुआ।

इस परिकल्पना को विभिन्न देशों के कई वैज्ञानिकों ने स्वीकार किया और इसके आधार पर 1947 में अंग्रेजी शोधकर्ता जॉन डेसमंड बर्नाल (1901-1971) ने पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति का आधुनिक सिद्धांत तैयार किया, जिसे कहा जाता है। बायोपोइज़िस का सिद्धांत.

बर्नाल ने जीवन की उत्पत्ति के तीन मुख्य चरणों की पहचान की: 1) कार्बनिक मोनोमर्स का एबोजेनिक उद्भव; 2) जैविक पॉलिमर का निर्माण; 3) झिल्ली संरचनाओं और प्राथमिक जीवों (प्रोबियोन्ट्स) का निर्माण। आइए इनमें से प्रत्येक चरण में क्या हुआ, इस पर करीब से नज़र डालें।

कार्बनिक मोनोमर्स की एबोजेनिक घटना।हमारे ग्रह की उत्पत्ति लगभग 4.6 अरब वर्ष पहले हुई थी। ग्रह के क्रमिक घनत्व के साथ-साथ भारी मात्रा में गर्मी निकली, रेडियोधर्मी यौगिकों का क्षय हुआ और सूर्य से कठोर पराबैंगनी विकिरण की एक धारा आई। 500 मिलियन वर्षों के बाद, पृथ्वी धीरे-धीरे ठंडी होने लगी। पृथ्वी की पपड़ी का निर्माण सक्रिय ज्वालामुखी गतिविधि के साथ हुआ था। प्राथमिक वायुमंडल में संचित गैसें - पृथ्वी के आंत्र में होने वाली प्रतिक्रियाओं के उत्पाद: कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2), कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ), अमोनिया (एनएच 3), मीथेन (सीएच 4), हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस) गंभीर प्रयास। ऐसी गैसें अभी भी ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान वायुमंडल में छोड़ी जाती हैं।

पानी, पृथ्वी की सतह से लगातार वाष्पित होकर, वायुमंडल की ऊपरी परतों में संघनित होता है और फिर से गर्म पृथ्वी की सतह पर बारिश के रूप में गिरता है। तापमान में धीरे-धीरे कमी के कारण भारी बारिश होने लगी और साथ ही लगातार तूफान भी धरती से टकराने लगे। पृथ्वी की सतह पर जलाशय बनने लगे। वायुमंडलीय गैसें और वे पदार्थ जो पृथ्वी की पपड़ी से बहकर गर्म पानी में घुल गए। वायुमंडल में, सरल कार्बनिक पदार्थ (फॉर्मेल्डिहाइड, ग्लिसरीन, कुछ अमीनो एसिड, यूरिया, लैक्टिक एसिड, आदि) लगातार और मजबूत विद्युत बिजली निर्वहन, शक्तिशाली पराबैंगनी विकिरण और सक्रिय ज्वालामुखीय गतिविधि के प्रभाव में इसके घटकों से बने थे, जो रेडियोधर्मी यौगिकों के उत्सर्जन के साथ था। चूंकि वायुमंडल में अभी तक कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी, इसलिए प्राथमिक महासागर के पानी में प्रवेश करने वाले ये यौगिक ऑक्सीकरण नहीं कर पाए और जमा हो गए, संरचना में और अधिक जटिल हो गए और एक केंद्रित "प्राथमिक शोरबा" बन गए। यह लाखों वर्षों तक जारी रहा (चित्र 135)।

चावल। 135. जीवन के निर्माण के मुख्य चरण

1953 में, अमेरिकी वैज्ञानिक स्टेनली मिलर ने एक प्रयोग किया जिसमें उन्होंने 4 अरब साल पहले पृथ्वी पर मौजूद स्थितियों का अनुकरण किया (चित्र 136)। बिजली के निर्वहन और पराबैंगनी विकिरण के बजाय, वैज्ञानिक ने ऊर्जा स्रोत के रूप में एक उच्च वोल्टेज विद्युत निर्वहन (60 हजार वोल्ट) का उपयोग किया। कई दिनों तक डिस्चार्ज की ऊर्जा की मात्रा प्राचीन पृथ्वी पर 50 मिलियन वर्ष की अवधि के अनुरूप थी। प्रयोग के अंत के बाद, निर्मित स्थापना में कार्बनिक यौगिकों की खोज की गई: यूरिया, लैक्टिक एसिड और कुछ सरल अमीनो एसिड।

जैविक पॉलिमर और कोएसर्वेट का निर्माण।जैव रासायनिक विकास के पहले चरण की पुष्टि कई प्रयोगों द्वारा की गई थी, लेकिन अगले चरण में क्या हुआ, रसायन विज्ञान और आणविक जीव विज्ञान के ज्ञान पर भरोसा करते हुए, वैज्ञानिक केवल अनुमान लगा सकते थे। जाहिर है, परिणामी कार्बनिक पदार्थ एक दूसरे के साथ और जल निकायों में प्रवेश करने वाले अकार्बनिक यौगिकों के साथ बातचीत करते हैं। उनमें से कुछ नष्ट हो गए, अस्थिर यौगिक वायुमंडल में चले गए। उच्च तापमान के कारण प्राथमिक जलाशयों से पानी का लगातार वाष्पीकरण होता रहा, जिससे कार्बनिक यौगिकों की सांद्रता कई गुना बढ़ गई। फैटी एसिड, अल्कोहल के साथ प्रतिक्रिया करके, लिपिड बनाते हैं, जिससे जलाशयों की सतह पर फैटी फिल्में बनती हैं। अमीनो एसिड एक दूसरे के साथ मिलकर पेप्टाइड बनाते हैं। इस चरण की एक महत्वपूर्ण घटना न्यूक्लिक एसिड की उपस्थिति थी - अणु दोहराव में सक्षम। आधुनिक जैव रसायनज्ञों का मानना ​​है कि सबसे पहले छोटी आरएनए श्रृंखलाएं बनीं, जिन्हें विशेष एंजाइमों की भागीदारी के बिना, स्वतंत्र रूप से संश्लेषित किया जा सकता था। न्यूक्लिक एसिड का निर्माण और प्रोटीन के साथ उनकी बातचीत जीवन के उद्भव के लिए एक आवश्यक शर्त बन गई है, जो मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाओं और चयापचय पर आधारित है।

चावल। 136. एस. मिलर का प्रयोग पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल की स्थितियों का अनुकरण करता है

ओपेरिन का मानना ​​था कि निर्जीव चीजों को जीवित चीजों में बदलने में निर्णायक भूमिका गिलहरियों की थी। अपनी संरचनात्मक विशेषताओं के कारण, ये अणु कोलाइडल कॉम्प्लेक्स बनाने में सक्षम होते हैं जो पानी के अणुओं को आकर्षित करते हैं, जो प्रोटीन के चारों ओर एक प्रकार का खोल बनाते हैं। ऐसे संकुल एक-दूसरे में विलीन होकर बनते हैं सहसंयोजी- शेष जल द्रव्यमान से पृथक संरचनाएँ। कोएसर्वेट्स पर्यावरण के साथ पदार्थों का आदान-प्रदान करने और विभिन्न यौगिकों को चुनिंदा रूप से जमा करने में सक्षम थे। कोएसर्वेट्स द्वारा धातु आयनों के अवशोषण से एंजाइमों का निर्माण हुआ। कोएसर्वेट्स में मौजूद प्रोटीन न्यूक्लिक एसिड को पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाते हैं। इस प्रकार की प्रणालियों में पहले से ही जीवन की कुछ विशेषताएं मौजूद थीं, लेकिन उन्हें पहले जीवित जीवों में बदलने के लिए जैविक झिल्ली का अभाव था।

झिल्ली संरचनाओं और प्राथमिक जीवों (प्रोबियोन्ट्स) का निर्माण।जलाशयों की सतह को कवर करने वाली लिपिड फिल्मों से झिल्ली का निर्माण किया जा सकता है, जिसमें पानी में घुले विभिन्न पेप्टाइड जुड़े होते थे। जब हवा के झोंके आते थे या जब जलाशय उत्तेजित होता था, तो सतह की फिल्म झुक जाती थी, और उसमें से बुलबुले टूट सकते थे, हवा में उठते थे और वापस गिर जाते थे, दूसरी लिपिड-पेप्टाइड परत से ढक जाते थे (चित्र 137)। जीवन के आगे के विकास के लिए, वे पुटिकाएँ जिनमें प्रोटीन-न्यूक्लिक एसिड कॉम्प्लेक्स के साथ कोएसर्वेट शामिल थे, महत्वपूर्ण थे। जैविक झिल्लियों ने कोएसर्वेट्स को सुरक्षा और स्वतंत्र अस्तित्व प्रदान किया, जिससे जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में सुव्यवस्था बनी। इसके बाद, केवल वे संरचनाएँ जो स्व-नियमन और स्व-प्रजनन में सक्षम थीं, संरक्षित की गईं और सबसे सरल जीवित जीवों में परिवर्तित हो गईं। इस प्रकार उनका उदय हुआ प्रोबियोन्ट्स- आदिम विषमपोषी जीव जो आदिम शोरबा के कार्बनिक पदार्थों पर भोजन करते थे। ऐसा 3.5-3.8 अरब वर्ष पहले हुआ था। रासायनिक विकास समाप्त हो गया है, समय आ गया है जैविक विकासजीवित पदार्थ (देखें)।

चावल। 137. झिल्ली संरचनाओं का निर्माण (ए.आई. ओपरिन के अनुसार)

प्रथम जीव.पहले जीवित जीव अवायवीय हेटरोट्रॉफ़ थे, उनमें इंट्रासेल्युलर संरचनाएं नहीं थीं और संरचना में आधुनिक प्रोकैरियोट्स के समान थे। उन्हें एबोजेनिक मूल के कार्बनिक पदार्थों से भोजन और ऊर्जा प्राप्त होती थी। लेकिन रासायनिक विकास के दौरान, जो 0.5-1.0 अरब वर्षों तक चला, पृथ्वी पर स्थितियाँ बदल गईं। विकास के प्रारंभिक चरण में संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों के भंडार धीरे-धीरे समाप्त हो गए, और प्राथमिक हेटरोट्रॉफ़ के बीच भयंकर प्रतिस्पर्धा पैदा हुई, जिससे ऑटोट्रॉफ़ के उद्भव में तेजी आई।

सबसे पहले ऑटोट्रॉफ़ प्रकाश संश्लेषण में सक्षम थे, यानी, उन्होंने ऊर्जा स्रोत के रूप में सौर विकिरण का उपयोग किया, लेकिन ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं किया। बाद में ही साइनोबैक्टीरिया प्रकट हुए जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ प्रकाश संश्लेषण करने में सक्षम थे। वायुमंडल में ऑक्सीजन के संचय से ओजोन परत का निर्माण हुआ, जिसने प्राथमिक जीवों को पराबैंगनी विकिरण से बचाया, लेकिन साथ ही कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण बंद हो गया। ऑक्सीजन की उपस्थिति से एरोबिक जीवों का निर्माण हुआ, जो आज अधिकांश जीवित जीवों का गठन करते हैं।

चयापचय प्रक्रियाओं में सुधार के समानांतर, जीवों की आंतरिक संरचना अधिक जटिल हो गई: एक नाभिक, राइबोसोम और झिल्ली अंग का गठन हुआ, यानी, यूकेरियोटिक कोशिकाएं उत्पन्न हुईं (छवि 138)। कुछ प्राथमिक हेटरोट्रॉफ़्स ने एरोबिक बैक्टीरिया के साथ सहजीवी संबंध में प्रवेश किया। उन पर कब्ज़ा करने के बाद, हेटरोट्रॉफ़्स ने उन्हें ऊर्जा स्टेशनों के रूप में उपयोग करना शुरू कर दिया। इस प्रकार आधुनिक माइटोकॉन्ड्रिया का उदय हुआ। इन सहजीवियों ने जानवरों और कवक को जन्म दिया। अन्य हेटरोट्रॉफ़्स ने न केवल एरोबिक हेटरोट्रॉफ़्स पर कब्जा कर लिया, बल्कि प्राथमिक प्रकाश संश्लेषक - सायनोबैक्टीरिया, जो सहजीवन में प्रवेश कर गए, वर्तमान क्लोरोप्लास्ट का निर्माण किया। इस प्रकार पौधों के पूर्ववर्ती प्रकट हुए।

चावल। 138. यूकेरियोटिक जीवों के निर्माण का संभावित मार्ग

वर्तमान में, जीवित जीव केवल प्रजनन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं। आधुनिक परिस्थितियों में जीवन का सहज सृजन कई कारणों से असंभव है। सबसे पहले, पृथ्वी के ऑक्सीजन वातावरण में, कार्बनिक यौगिक जल्दी से नष्ट हो जाते हैं, इसलिए वे जमा नहीं हो पाते हैं और सुधार नहीं कर पाते हैं। और दूसरी बात, वर्तमान में बड़ी संख्या में विषमपोषी जीव हैं जो अपने पोषण के लिए कार्बनिक पदार्थों के किसी भी संचय का उपयोग करते हैं।

प्रश्नों और असाइनमेंट की समीक्षा करें

1. पृथ्वी के विकास के प्रारंभिक चरण में कौन से ब्रह्मांडीय कारक कार्बनिक यौगिकों के उद्भव के लिए आवश्यक शर्तें थे?

2. बायोपोइज़िस सिद्धांत के अनुसार जीवन की उत्पत्ति के मुख्य चरणों का नाम बताइए।

3. कोअसर्वेट्स का निर्माण कैसे हुआ, उनमें क्या गुण थे और वे किस दिशा में विकसित हुए?

4. हमें बताएं कि प्रोबियोन्ट्स की उत्पत्ति कैसे हुई।

5. वर्णन करें कि पहले हेटरोट्रॉफ़्स की आंतरिक संरचना कैसे अधिक जटिल हो सकती है।

6. आधुनिक परिस्थितियों में जीवन की सहज उत्पत्ति असंभव क्यों है?

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कार्बनिक अणुओं का एबोजेनिक संश्लेषण। जीवन की उत्पत्ति पर आधुनिक विचार. क्या आज पृथ्वी पर जीवन का उदय संभव है??			की तारीख: पाठ 47 कक्षा 9
पाठ के अपेक्षित परिणाम
पाठ मकसद		शिक्षात्मक पृथ्वी पर जैविक दुनिया के ऐतिहासिक विकास के रूप में विकास के बारे में सचेत विचारों का निर्माण। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के विभिन्न सिद्धांतों पर विचार करें, पक्ष और विपक्ष में तर्कों का विश्लेषण करें विकास संबंधी सोच का विकास, इसे संज्ञानात्मक और संचार अभ्यास में लागू करने की क्षमता तार्किक तर्क बनाने, अनुमान लगाने और निष्कर्ष निकालने की क्षमता का विकास; प्रस्तावित सामग्री से मुख्य बात का विश्लेषण करें और उस पर प्रकाश डालें। शिक्षात्मक एक वैज्ञानिक विश्वदृष्टि का गठन। असंतुष्टों के प्रति सहिष्णु रवैया को बढ़ावा देना - अन्य दृष्टिकोणों के समर्थक जो आम तौर पर स्वीकृत दृष्टिकोण से भिन्न होते हैं;
पाठ का प्रकार		संयुक्त
पाठ का प्रकार		अध्ययन
कार्य का स्वरूप		समूह व्यक्तिगत
उपकरण		हैंडआउट्स, व्हाटमैन पेपर, मार्कर
“ओह, मेरे लिए जीवन की पहेली सुलझाओ, दर्दनाक प्राचीन पहेली, जिस पर पहले से ही बहुत सारे सिर संघर्ष कर चुके हैं - चित्रलिपि से रंगी टोपी में सिर, पगड़ी और काली टोपी में सिर, विग में सिर और हजारों अन्य गरीब मानव सिर। ..” जी. हेन.
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संगठन क्षण. 3 मिनट ज्ञान को अद्यतन करना	प्रिय मित्रों, मुझे लगता है कि आप सभी ने, बिना किसी अपवाद के, अपने आप से यह प्रश्न पूछा है: "हमारे ग्रह पर जीवन कैसे उत्पन्न हुआ?" आज हम इस शाश्वत "जीवन की पहेली" को सुलझाने का प्रयास करेंगे, जैसा कि हमारे पाठ के पुरालेख से देखा जा सकता है, जिसके बारे में बहुत से स्मार्ट लोगों ने सोचा है। ऐसा करने के लिए, हम समस्याग्रस्त प्रश्न उठाएंगे। पाठ विषय लक्ष्यों का समायोजन पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति कैसे हुई? पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में कौन से आधुनिक विचार और परिकल्पनाएँ मौजूद हैं? इनमें से कौन सबसे अधिक विश्वसनीय हैं? जिंदगी क्या है फ्रेडरिक एंगेल्स: "जीवन प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का एक तरीका है, जिसका आवश्यक बिंदु उनके आस-पास की बाहरी प्रकृति के साथ पदार्थों का निरंतर आदान-प्रदान है, और इस चयापचय की समाप्ति के साथ, जीवन भी समाप्त हो जाता है, जिससे विघटन होता है प्रोटीन।"
डी.जेड की जांच 5 मिनट	परीक्षण "विकासवादी सिद्धांत" 1.विकास कहलाता है: a) जीवों का व्यक्तिगत विकास b) व्यक्तियों में परिवर्तन ग) जैविक दुनिया का ऐतिहासिक अपरिवर्तनीय विकास घ) पौधों और जानवरों के जीवन में परिवर्तन 2. विकास की मुख्य प्रेरक शक्ति है: ए) परिवर्तनशीलता बी) आनुवंशिकता ग) अस्तित्व के लिए संघर्ष घ) प्राकृतिक चयन 3. अस्तित्व के लिए संघर्ष है: क) पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए जीवों के बीच प्रतिस्पर्धा बी) एक प्रजाति के व्यक्तियों का दूसरी प्रजाति के व्यक्तियों द्वारा विनाश ग) कुछ प्रजातियों का दूसरों के साथ सहजीवी संबंध घ) एक प्रजाति का एक नए क्षेत्र में फैलाव 4. यौन चयन है: क) प्रजनन काल के दौरान एक ही लिंग के व्यक्तियों के बीच होने वाला प्राकृतिक चयन बी) प्राकृतिक चयन के कारण: भोजन के लिए एक ही प्रजाति के विभिन्न लिंगों के व्यक्तियों के बीच प्रतिस्पर्धा ग) कृत्रिम चयन का एक रूप जिसका उद्देश्य नर व्यक्तियों को नष्ट करना है (उदाहरण के लिए, मुर्गियों, बत्तखों में) 5. ये प्राकृतिक क्रिया के उदाहरण नहीं हैं। चयन: ए) स्पैनिश मास्टिफ़ की वंशावली। बी) कीड़ों का औद्योगिक मेलानिज़्म ग) एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति जीवाणु प्रतिरोध घ) कीटनाशकों के प्रति घरेलू मक्खियों का प्रतिरोध 6. मिमिक्री है: क) एक या एक से अधिक असंबद्ध प्रजातियों के साथ एक रक्षाहीन और खाद्य प्रजाति की समानता जो अच्छी तरह से संरक्षित हैं और एक चेतावनी रंग है बी) दो संबंधित प्रजातियों के व्यक्तियों के आकार और रंग में समानता। ग) प्रजातियों के व्यक्तियों में विशेष सुरक्षात्मक उपकरणों की उपस्थिति 7.एरोमोर्फोसिस निम्नलिखित विकासवादी घटनाओं में से एक है: ए) पक्षियों के वर्ग का उद्भव बी) कई शिकारी स्तनधारियों के परिवारों की एक बड़ी संख्या की उपस्थिति
नई सामग्री सीखना 7 मिनट	कार्य: 1 एक क्लस्टर बनाएं 2. निष्कर्ष निकालें समूहों द्वारा क्लस्टर बनाना। समूह 1 कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण समूह 2 जीवन की उत्पत्ति पर आधुनिक विचार समूह 3 जीवन की उत्पत्ति के बारे में विचारों का विकास
प्राथमिक समेकन 5 मिनट	चर्चा निबंध लिखने के लिए एल्गोरिदम: जिस विषय (समस्या) पर चर्चा हो रही है। मेरा स्थान। संक्षिप्त तर्क. संभावित आपत्तियाँ जो अन्य लोग उठा सकते हैं। जिस कारण यह स्थिति अभी भी सही है। निष्कर्ष
प्रतिबिंब	मुफ़्त माइक्रोफ़ोन
3 मिनट घर। व्यायाम	पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के लिए एक नई परिकल्पना तैयार करें भूविज्ञानी, जीवविज्ञानी और सभी जीवाश्म विज्ञानी आनुवंशिकीविद् और रसायनज्ञ वे अपना सिर खुजा रहे हैं या शायद आप में से कोई एक अपनी खुद की परिकल्पना बनाएं कैसे, क्यों, कब और कहाँ क्या पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति हुई?

I. कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण - अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण

1. 3.5 अरब वर्ष पहले हुआ था

2. इसे प्राथमिक महासागर में दो चरणों में पूरा किया गया:

पहला चरण कम आणविक भार वाले कार्बनिक यौगिकों का निर्माण है

- प्राथमिक वायुमंडल के हाइड्रोकार्बन (CH4) ने जल वाष्प, NH3, H2, CO2, CO, N2 के साथ प्रतिक्रिया करके मध्यवर्ती कार्बनिक यौगिकों का निर्माण किया: अल्कोहल, एल्डिहाइड, कीटोन, कार्बनिक अम्ल, जो बारिश के साथ समुद्र में गिर गए।

- प्राथमिक महासागर में मध्यवर्ती यौगिकों को मोनोसेकेराइड, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, फॉस्फेट - एटीपी में परिवर्तित किया गया था (संश्लेषण के लिए ऊर्जा स्रोत विद्युत बिजली निर्वहन, पराबैंगनी विकिरण, तापीय ऊर्जा, सदमे तरंगें, ज्वालामुखी विस्फोट की ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा आदि हो सकते हैं)। )

- इस तरह के संश्लेषण की संभावना प्रयोगात्मक रूप से 1953 में एस. मिलर (अमेरिकी) द्वारा सिद्ध की गई थी - उबलते पानी और एक रेफ्रिजरेटर के साथ एक सीलबंद उपकरण में, जो 4 अरब साल पहले पृथ्वी पर मौजूद स्थितियों का अनुकरण करता था, जिसमें सीएच4 का मिश्रण था, NH4 और H2 गैसों को विद्युत निर्वहन से गुजरते समय रखा गया था, कम आणविक भार वाले कार्बनिक यौगिक प्राप्त हुए थे - यूरिया, अल्कोहल, एल्डिहाइड, कार्बनिक अम्ल, मोनोसेकेराइड, फैटी एसिड, विभिन्न अमीनो एसिड (इसके बजाय आयनकारी यूवी विकिरण या गर्मी का उपयोग करने के मामले में) इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज, अन्य अमीनो एसिड, फैटी एसिड, शर्करा 600 तक प्राप्त किए गए - राइबोस, डीऑक्सीराइबोज, नाइट्रोजनस बेस - न्यूक्लियोटाइड्स)

- कार्बनिक यौगिकों के एबोजेनिक संश्लेषण की संभावना की पुष्टि इस तथ्य से होती है कि वे अंतरिक्ष में पाए जाते हैं (फॉर्मेल्डिहाइड, फॉर्मिक एसिड, एथिल अल्कोहल, आदि)

दूसरा चरण सरल कार्बनिक यौगिकों से उच्च आणविक भार वाले कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण है - बायोपॉलिमर: प्रोटीन, लिपिड, पॉलीसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड (आरएनए)

1. आदिकालीन महासागर में हुआ

2. यह पॉलीकंडेनसेशन प्रतिक्रियाओं (पॉलीमराइजेशन) के परिणामस्वरूप किया गया था; आवश्यक ऊर्जा लगभग 100 C के तापमान या मुक्त पानी को हटाकर आयनकारी विकिरण द्वारा प्राप्त की गई थी (एस. फॉक्स, अमेरिकन, 1997)

3. प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक कम आणविक भार वाले पदार्थों की सांद्रता निचली मिट्टी के तलछट या छिद्रपूर्ण ज्वालामुखीय टफ में उनके सोखने के परिणामस्वरूप प्राप्त की गई थी।

(यह प्रयोगात्मक रूप से दिखाया गया है कि एल्यूमिना और एटीपी की उपस्थिति में अमीनो एसिड का एक जलीय घोल पॉलिमर श्रृंखला - पॉलीपेप्टाइड्स का उत्पादन कर सकता है)

4. समुद्रों और महासागरों का पानी एबोजेनिक मूल के बायोपॉलिमर से संतृप्त था, जिससे तथाकथित का निर्माण हुआ। "प्राचीन शोरबा"

जीवन की उत्पत्ति पर आधुनिक विचार

ए. आई. ओपरिन की परिकल्पना। ए.आई. ओपरिन की परिकल्पना की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता जीवित जीवों के रास्ते पर जीवन के अग्रदूतों (प्रोबियोन्ट्स) की रासायनिक संरचना और रूपात्मक उपस्थिति की क्रमिक जटिलता है।

बड़ी मात्रा में सबूत बताते हैं कि जीवन की उत्पत्ति का वातावरण समुद्र और महासागरों के तटीय क्षेत्र रहे होंगे। यहां, समुद्र, भूमि और वायु के जंक्शन पर, जटिल कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाई गईं। उदाहरण के लिए, कुछ कार्बनिक पदार्थों (शर्करा, अल्कोहल) के घोल अत्यधिक स्थिर होते हैं और अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकते हैं। प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के संकेंद्रित घोल में, जलीय घोल में जिलेटिन के थक्के के समान थक्के बन सकते हैं। ऐसे थक्कों को कोएसर्वेट ड्रॉप्स या कोएसर्वेट कहते हैं (चित्र 70)। कोएसर्वेट विभिन्न पदार्थों को सोखने में सक्षम हैं। रासायनिक यौगिक उनमें घोल से प्रवेश करते हैं, जो कोएसर्वेट बूंदों में होने वाली प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप परिवर्तित हो जाते हैं और पर्यावरण में छोड़ दिए जाते हैं।

Coacervantes अभी तक जीवित प्राणी नहीं हैं। वे पर्यावरण के साथ विकास और चयापचय जैसी जीवित जीवों की विशेषताओं के साथ केवल बाहरी समानता दिखाते हैं। इसलिए, कोएसर्वेट्स की उपस्थिति को पूर्वजीवन विकास का एक चरण माना जाता है।

संरचनात्मक स्थिरता के लिए कोएसर्वेट्स को बहुत लंबी चयन प्रक्रिया से गुजरना पड़ा है। कुछ यौगिकों के संश्लेषण को नियंत्रित करने वाले एंजाइमों के निर्माण के कारण स्थिरता प्राप्त हुई। जीवन की उत्पत्ति में सबसे महत्वपूर्ण चरण अपनी तरह के पुनरुत्पादन और पिछली पीढ़ियों के गुणों को विरासत में प्राप्त करने के लिए एक तंत्र का उद्भव था। यह न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के जटिल परिसरों के निर्माण के कारण संभव हुआ। स्व-प्रजनन में सक्षम न्यूक्लिक एसिड ने प्रोटीन के संश्लेषण को नियंत्रित करना शुरू कर दिया, जिससे उनमें अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित हो गया। और एंजाइम प्रोटीन ने न्यूक्लिक एसिड की नई प्रतियां बनाने की प्रक्रिया को अंजाम दिया। इस प्रकार जीवन की मुख्य विशेषता उत्पन्न हुई - अपने समान अणुओं को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता।

जीवित प्राणी तथाकथित खुली प्रणालियाँ हैं, अर्थात् ऐसी प्रणालियाँ जिनमें ऊर्जा बाहर से आती है। ऊर्जा आपूर्ति के बिना जीवन का अस्तित्व नहीं हो सकता। जैसा कि आप जानते हैं, ऊर्जा खपत के तरीकों (अध्याय III देखें) के अनुसार, जीवों को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जाता है: ऑटोट्रॉफ़िक और हेटरोट्रॉफ़िक। स्वपोषी जीव प्रकाश संश्लेषण (हरे पौधे) की प्रक्रिया में सीधे सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं, विषमपोषी जीव उस ऊर्जा का उपयोग करते हैं जो कार्बनिक पदार्थों के टूटने के दौरान निकलती है।

जाहिर है, पहले जीव हेटरोट्रॉफ़ थे, जो कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीजन मुक्त टूटने के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करते थे। जीवन की शुरुआत में, पृथ्वी के वायुमंडल में कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी। आधुनिक रासायनिक संरचना वाले वातावरण के उद्भव का जीवन के विकास से गहरा संबंध है। प्रकाश संश्लेषण में सक्षम जीवों के उद्भव से वायुमंडल और पानी में ऑक्सीजन की रिहाई हुई। इसकी उपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीजन अपघटन संभव हो सका, जिससे ऑक्सीजन की अनुपस्थिति की तुलना में कई गुना अधिक ऊर्जा उत्पन्न होती है।

अपनी उत्पत्ति के क्षण से, जीवन एक एकल जैविक प्रणाली बनाता है - जीवमंडल (अध्याय XVI देखें)। दूसरे शब्दों में, जीवन की उत्पत्ति व्यक्तिगत पृथक जीवों के रूप में नहीं, बल्कि तुरंत समुदायों के रूप में हुई। समग्र रूप से जीवमंडल का विकास निरंतर जटिलता, यानी अधिक से अधिक जटिल संरचनाओं के उद्भव की विशेषता है।

क्या अब पृथ्वी पर जीवन का उदय संभव है? पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में हम जो जानते हैं, उससे यह स्पष्ट है कि सरल कार्बनिक यौगिकों से जीवित जीवों के उद्भव की प्रक्रिया बेहद लंबी थी। पृथ्वी पर जीवन उत्पन्न होने के लिए, एक विकासवादी प्रक्रिया हुई जो कई लाखों वर्षों तक चली, जिसके दौरान जटिल आणविक संरचनाओं, मुख्य रूप से न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन को स्थिरता के लिए, अपनी तरह का पुनरुत्पादन करने की क्षमता के लिए चुना गया।

यदि आज पृथ्वी पर, कहीं तीव्र ज्वालामुखी गतिविधि वाले क्षेत्रों में, काफी जटिल कार्बनिक यौगिक उत्पन्न हो सकते हैं, तो इन यौगिकों के किसी भी लम्बाई तक मौजूद रहने की संभावना नगण्य है। वे तुरंत ऑक्सीकृत हो जाएंगे या विषमपोषी जीवों द्वारा उपयोग किए जाएंगे। चार्ल्स डार्विन इस बात को अच्छी तरह समझते थे। 1871 में, उन्होंने लिखा: "लेकिन अगर अब... सभी आवश्यक अमोनियम और फास्फोरस लवण युक्त और प्रकाश, गर्मी, बिजली, आदि के प्रभाव के लिए सुलभ पानी के कुछ गर्म शरीर में, एक प्रोटीन रासायनिक रूप से बनाया गया था जो सक्षम है आगे, अधिक से अधिक जटिल परिवर्तनों के बाद, यह पदार्थ तुरंत नष्ट हो जाएगा या अवशोषित हो जाएगा, जो जीवित प्राणियों के उद्भव से पहले की अवधि में असंभव था।

पृथ्वी पर जीवन जैवजनित रूप से उत्पन्न हुआ। वर्तमान में, जीवित चीजें केवल जीवित चीजों (बायोजेनिक मूल) से आती हैं। पृथ्वी पर जीवन के दोबारा उभरने की संभावना को खारिज कर दिया गया है।

जीवन की उत्पत्ति के बारे में विचारों का विकास

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति का सिद्धांत.प्राचीन काल से लेकर हमारे समय तक, पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में अनगिनत परिकल्पनाएँ सामने रखी गई हैं। उनकी सारी विविधता दो परस्पर अनन्य दृष्टिकोणों पर आधारित है।

जैवजनन के सिद्धांत के समर्थकों (ग्रीक से "बायोस" - जीवन और "उत्पत्ति" - उत्पत्ति) का मानना ​​था कि सभी जीवित चीजें केवल जीवित चीजों से आती हैं। उनके विरोधियों ने जीवोत्पत्ति के सिद्धांत का बचाव किया ("ए" - लैटिन, नकारात्मक उपसर्ग); उनका मानना ​​था कि निर्जीव वस्तुओं से जीवित वस्तुओं की उत्पत्ति संभव है।

मध्य युग के कई वैज्ञानिकों ने जीवन की सहज उत्पत्ति की संभावना का अनुमान लगाया। उनकी राय में, मछली गाद से, कीड़े मिट्टी से, चूहे कीचड़ से, मक्खियाँ मांस से आदि पैदा हो सकती हैं।

17वीं शताब्दी में स्वतःस्फूर्त पीढ़ी के सिद्धांत के विरुद्ध। फ्लोरेंटाइन डॉक्टर फ्रांसेस्को रेडी ने बात की। मांस को एक बंद बर्तन में रखकर, रेडी ने दिखाया कि ब्लोफ्लाई लार्वा सड़े हुए मांस में स्वचालित रूप से अंकुरित नहीं होते हैं। सहज पीढ़ी के सिद्धांत के समर्थकों ने हार नहीं मानी; उन्होंने तर्क दिया कि लार्वा की सहज पीढ़ी केवल इस कारण से नहीं हुई कि हवा बंद बर्तन में प्रवेश नहीं करती थी। फिर रेडी ने मांस के टुकड़ों को कई गहरे बर्तनों में रख दिया। उसने उनमें से कुछ को खुला छोड़ दिया और कुछ को मलमल से ढक दिया। कुछ समय बाद, खुले बर्तनों में मांस मक्खी के लार्वा से भरा हुआ था, जबकि मलमल से ढके बर्तनों में, सड़े हुए मांस में कोई लार्वा नहीं था।

माइक्रोस्कोप ने लोगों के सामने सूक्ष्म जगत का खुलासा किया। अवलोकनों से पता चला है कि मांस शोरबा या घास जलसेक के साथ कसकर बंद फ्लास्क में कुछ समय बाद सूक्ष्मजीवों का पता लगाया जाता है। लेकिन जैसे ही मांस शोरबा को एक घंटे तक उबाला गया और गर्दन को सील कर दिया गया, सीलबंद फ्लास्क में कुछ भी दिखाई नहीं दिया। जीवनवादियों ने सुझाव दिया कि लंबे समय तक उबालने से "महत्वपूर्ण शक्ति" नष्ट हो जाती है, जो सीलबंद फ्लास्क में प्रवेश नहीं कर पाती है।

जैवजनन और जैवजनन के समर्थकों के बीच विवाद 19वीं सदी तक जारी रहा। यहां तक ​​कि लैमार्क ने भी 1809 में कवक की सहज उत्पत्ति की संभावना के बारे में लिखा था।

पाश्चर का प्रयोग.डार्विन की पुस्तक "द ओरिजिन ऑफ़ स्पीशीज़" के आने के साथ ही एक बार फिर यह प्रश्न उठा कि पृथ्वी पर जीवन कैसे उत्पन्न हुआ। 1859 में फ्रांसीसी विज्ञान अकादमी ने सहज पीढ़ी के प्रश्न पर नई रोशनी डालने के प्रयास के लिए एक विशेष पुरस्कार नियुक्त किया। यह पुरस्कार 1862 में प्रसिद्ध फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई पाश्चर को मिला था।

लुईस पास्टर (1822-1895) - फ्रांसीसी सूक्ष्म जीवविज्ञानी और रसायनज्ञ। सूक्ष्म जीव विज्ञान के संस्थापक. अवायवीय जीवाणु की खोज की। किण्वन का ऊर्जा मूल्य दिखाया। जीवन की उत्पत्ति की संभावना की समस्या की जाँच की। उन्होंने भोजन को संरक्षित करने के लिए जीवित जीवाणुओं (लेकिन उनके बीजाणुओं को नहीं) को नष्ट करने के एक तरीके के रूप में रेबीज, एंथ्रेक्स और पाश्चुरीकरण (70 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना) के खिलाफ टीकाकरण का प्रस्ताव रखा।

एल. पाश्चर ने एक प्रयोग किया जिसने सरलता में रेडी के प्रसिद्ध प्रयोग को टक्कर दी। उन्होंने विभिन्न पोषक माध्यमों को एक फ्लास्क में उबाला, जिसमें सूक्ष्मजीव विकसित हो सकें। फ्लास्क में लंबे समय तक उबालने के दौरान न केवल सूक्ष्मजीव मर गए, बल्कि उनके बीजाणु भी मर गए। जीवनवादी दावे को याद करते हुए कि पौराणिक "जीवन शक्ति" एक सीलबंद फ्लास्क में प्रवेश नहीं कर सकती है, पाश्चर ने इसमें एक एस-आकार की ट्यूब को एक मुक्त सिरे के साथ जोड़ा (चित्र 68)। सूक्ष्मजीव बीजाणु एक पतली घुमावदार ट्यूब की सतह पर बस गए और पोषक माध्यम में प्रवेश नहीं कर सके। एक अच्छी तरह से उबला हुआ पोषक माध्यम बाँझ रहा; इसमें सूक्ष्मजीवों की सहज पीढ़ी नहीं देखी गई, हालाँकि हवा (और इसके साथ कुख्यात "महत्वपूर्ण शक्ति") तक पहुंच सुनिश्चित की गई थी।

चावल। 68. एस-आकार की गर्दन वाले फ्लास्क में एल. पाश्चर के प्रयोग की योजना।
ए - एस-आकार की गर्दन वाले फ्लास्क में, पोषक माध्यम उबालने के बाद लंबे समय तक बाँझ रहता है; बी - यदि आप एस आकार के गले को हटाते हैं, तो पर्यावरण में सूक्ष्मजीव तेजी से विकसित होते हैं

पाश्चर के प्रयोगों ने जीवन की सहज उत्पत्ति की असंभवता को साबित कर दिया। "जीवन शक्ति" - जीवनवाद - की अवधारणा को करारा झटका लगा।

कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक संश्लेषण।पाश्चर के प्रयोग ने वर्तमान समय में जीवन की सहज उत्पत्ति की असंभवता को प्रदर्शित किया। हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति का प्रश्न लंबे समय तक खुला रहा।

1924 में, प्रसिद्ध जैव रसायनज्ञ ए.आई. ओपरिन ने सुझाव दिया कि पृथ्वी के वायुमंडल में शक्तिशाली विद्युत निर्वहन के साथ, जिसमें 4-4.5 अरब साल पहले अमोनिया, मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प शामिल थे, सबसे सरल कार्बनिक यौगिक उत्पन्न हो सकते हैं, जो उद्भव के लिए आवश्यक हैं। ज़िंदगी। शिक्षाविद् ओपरिन की भविष्यवाणी की पुष्टि हुई। 1955 में, अमेरिकी शोधकर्ता एस. मिलर ने 80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कई पास्कल के दबाव में सीएच 4, एनएच 3, एच 2 और एच 2 0 वाष्प के मिश्रण के माध्यम से 60,000 वी तक के वोल्टेज के साथ विद्युत निर्वहन पारित किया। सबसे सरल फैटी एसिड, यूरिया, एसिटिक और फॉर्मिक एसिड और ग्लाइसिन और एलेनिन सहित कई अमीनो एसिड प्राप्त किए (चित्र 69)।

चावल। 69. एस. मिलर के उपकरण की योजना जिसमें अमीनो एसिड संश्लेषित होते हैं

जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, अमीनो एसिड "बिल्डिंग ब्लॉक्स" हैं जिनसे प्रोटीन अणु बनते हैं। इसलिए, अकार्बनिक यौगिकों से अमीनो एसिड के निर्माण की संभावना का प्रायोगिक साक्ष्य एक अत्यंत महत्वपूर्ण संकेत है कि पृथ्वी पर जीवन के उद्भव की दिशा में पहला कदम कार्बनिक पदार्थों का एबोजेनिक (गैर-जैविक) संश्लेषण था (फ्रंट फ्लाईलीफ देखें)।

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पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति प्राकृतिक विज्ञान में एक महत्वपूर्ण और अनसुलझी समस्या है, जो अक्सर विज्ञान और धर्म के बीच टकराव का आधार बनती है। यदि जीवित पदार्थ के विकास की प्रकृति में उपस्थिति को सिद्ध माना जा सकता है, क्योंकि इसके तंत्र का पता चला है, पुरातत्वविदों ने प्राचीन, अधिक सरल रूप से संरचित जीवों की खोज की है, तो जीवन की उत्पत्ति की एक भी परिकल्पना के पास इतना व्यापक साक्ष्य आधार नहीं है। हम विकास को अपनी आँखों से देख सकते हैं, कम से कम चयन में। निर्जीव वस्तुओं से जीवित वस्तुएँ बनाने में कोई भी सफल नहीं हुआ है।

जीवन की उत्पत्ति के बारे में बड़ी संख्या में परिकल्पनाओं के बावजूद, उनमें से केवल एक के पास स्वीकार्य वैज्ञानिक व्याख्या है। यह एक परिकल्पना है जीवोत्पत्ति- दीर्घकालिक रासायनिक विकास, जो प्राचीन पृथ्वी की विशेष परिस्थितियों में हुआ और जैविक विकास से पहले हुआ। उसी समय, पहले अकार्बनिक पदार्थों से सरल कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित किया गया, फिर अधिक जटिल, फिर बायोपॉलिमर दिखाई दिए, अगले चरण अधिक काल्पनिक और शायद ही सिद्ध करने योग्य हैं। जीवोत्पत्ति परिकल्पना में कई अनसुलझी समस्याएं हैं और रासायनिक विकास के कुछ चरणों पर अलग-अलग विचार हैं। हालाँकि, इसके कुछ बिंदुओं की पुष्टि प्रयोगात्मक रूप से की गई है।

जीवन की उत्पत्ति के लिए अन्य परिकल्पनाएँ - पैन्सपर्मिया(अंतरिक्ष से जीवन लाना), सृष्टिवाद(निर्माता द्वारा रचना), सहज पीढ़ी(जीवित जीव अचानक निर्जीव पदार्थ में प्रकट हो जाते हैं), स्थिर अवस्था(जीवन सदैव अस्तित्व में है)। निर्जीव वस्तुओं में जीवन की सहज उत्पत्ति की असंभवता को लुई पाश्चर (19वीं सदी) और उनसे पहले के कई वैज्ञानिकों ने सिद्ध किया था, लेकिन इतने स्पष्ट रूप से नहीं (एफ. रेडी - 17वीं सदी)। पैनस्पर्मिया परिकल्पना जीवन की उत्पत्ति की समस्या का समाधान नहीं करती है, बल्कि इसे पृथ्वी से बाहरी अंतरिक्ष या अन्य ग्रहों पर स्थानांतरित करती है। हालाँकि, इस परिकल्पना का खंडन करना कठिन है, विशेष रूप से इसके प्रतिनिधियों का जो दावा करते हैं कि जीवन पृथ्वी पर उल्कापिंडों द्वारा नहीं लाया गया था (इस मामले में, जीवित चीजें वायुमंडल की परतों में जल सकती हैं, ब्रह्मांडीय के विनाशकारी प्रभावों के अधीन हो सकती हैं) विकिरण, आदि), लेकिन बुद्धिमान प्राणियों द्वारा। लेकिन वे पृथ्वी पर कैसे आये? भौतिकी के दृष्टिकोण से (ब्रह्मांड का विशाल आकार और प्रकाश की गति पर काबू पाने की असंभवता), यह शायद ही संभव है।

पहली बार संभव जैवजनन की पुष्टि ए.आई. द्वारा की गई। ओपरिन (1923-1924), बाद में इस परिकल्पना को जे. हाल्डेन (1928) ने विकसित किया। हालाँकि, यह विचार कि पृथ्वी पर जीवन कार्बनिक यौगिकों के एबोजेनिक गठन से पहले हो सकता था, डार्विन द्वारा पहले ही व्यक्त किया गया था। जैवजनन के सिद्धांत को परिष्कृत किया गया है और आज तक अन्य वैज्ञानिकों द्वारा इसे परिष्कृत किया जा रहा है। इसकी मुख्य अनसुलझी समस्या जटिल निर्जीव प्रणालियों से सरल जीवित जीवों में संक्रमण का विवरण है।

1947 में, जे. बर्नाल ने ओपरिन और हाल्डेन के विकास के आधार पर बायोपोइज़िस का सिद्धांत तैयार किया, जिसमें जीवोत्पत्ति में तीन चरणों की पहचान की गई: 1) जैविक मोनोमर्स का एबोजेनिक उद्भव; 2) बायोपॉलिमर का निर्माण; 3) झिल्लियों का निर्माण और प्राथमिक जीवों (प्रोटोबियोन्ट्स) का निर्माण।

जीवोत्पत्ति

जैवजनन के सिद्धांत के अनुसार जीवन की उत्पत्ति के लिए काल्पनिक परिदृश्य का सामान्य शब्दों में नीचे वर्णन किया गया है।

पृथ्वी की आयु लगभग 4.5 अरब वर्ष है। वैज्ञानिकों के अनुसार, ग्रह पर तरल पानी, जो जीवन के लिए बहुत आवश्यक है, 4 अरब वर्ष पहले प्रकट हुआ था। वहीं, 3.5 अरब साल पहले, पृथ्वी पर जीवन पहले से ही मौजूद था, जो सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के निशान के साथ ऐसे युग की चट्टानों की खोज से साबित होता है। इस प्रकार, पहला सरलतम जीव अपेक्षाकृत तेजी से उत्पन्न हुआ - 500 मिलियन से भी कम वर्षों में।

जब पृथ्वी पहली बार बनी, तो इसका तापमान 8000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता था। जैसे ही ग्रह ठंडा हुआ, धातु और कार्बन, सबसे भारी तत्व, संघनित हुए और पृथ्वी की परत का निर्माण हुआ। उसी समय, ज्वालामुखी गतिविधि हुई, पपड़ी हिल गई और संकुचित हो गई, उस पर सिलवटें और दरारें बन गईं। गुरुत्वाकर्षण बलों के कारण भूपर्पटी का संघनन हुआ, जिससे ऊष्मा के रूप में ऊर्जा मुक्त हुई।

हल्की गैसें (हाइड्रोजन, हीलियम, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आदि) ग्रह द्वारा बरकरार नहीं रखी गईं और अंतरिक्ष में चली गईं। लेकिन ये तत्व अन्य पदार्थों की संरचना में बने रहे। जब तक पृथ्वी पर तापमान 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे नहीं चला गया, तब तक सारा पानी वाष्प अवस्था में था। तापमान गिरने के बाद, वाष्पीकरण और संघनन कई बार दोहराया गया, और भारी बारिश और तूफान आए। गर्म लावा और ज्वालामुखीय राख ने, एक बार पानी में, विभिन्न पर्यावरणीय स्थितियाँ पैदा कीं। कुछ में, कुछ प्रतिक्रियाएँ हो सकती हैं।

इस प्रकार, प्रारंभिक पृथ्वी पर भौतिक और रासायनिक परिस्थितियाँ कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए अनुकूल थीं। वायुमंडल अपचायक प्रकार का था, इसमें न तो मुक्त ऑक्सीजन थी और न ही ओजोन परत थी। इसलिए, पराबैंगनी और ब्रह्मांडीय विकिरण ने पृथ्वी में प्रवेश किया। ऊर्जा के अन्य स्रोत पृथ्वी की पपड़ी की गर्मी थी, जो अभी तक ठंडी नहीं हुई थी, विस्फोटित ज्वालामुखी, तूफान और रेडियोधर्मी क्षय थे।

वायुमंडल में मीथेन, कार्बन ऑक्साइड, अमोनिया, हाइड्रोजन सल्फाइड, साइनाइड यौगिक और जल वाष्प थे। उनसे अनेक सरल कार्बनिक पदार्थ संश्लेषित किये गये। इसके बाद, अमीनो एसिड, शर्करा, नाइट्रोजनस आधार, न्यूक्लियोटाइड और अन्य अधिक जटिल कार्बनिक यौगिक बन सकते हैं। उनमें से कई ने भविष्य के जैविक पॉलिमर के लिए मोनोमर्स के रूप में काम किया। वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन की अनुपस्थिति ने प्रतिक्रियाओं की घटना को बढ़ावा दिया।

प्राचीन पृथ्वी की स्थितियों का अनुकरण करते हुए रासायनिक प्रयोगों (पहली बार 1953 में एस. मिलर और जी. उरी द्वारा) ने अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के एबोजेनिक संश्लेषण की संभावना को साबित किया। जल वाष्प की उपस्थिति में, आदिम वातावरण का अनुकरण करने वाले गैस मिश्रण के माध्यम से विद्युत निर्वहन पारित करके, अमीनो एसिड, कार्बनिक अम्ल, नाइट्रोजनस आधार, एटीपी, आदि प्राप्त किए गए थे।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पृथ्वी के प्राचीन वातावरण में, सबसे सरल कार्बनिक पदार्थ न केवल जैवजनित रूप से बन सकते थे। वे भी अंतरिक्ष से लाए गए थे और ज्वालामुखीय धूल में समाहित थे। इसके अलावा, ये काफी बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ हो सकते हैं।

कम आणविक भार वाले कार्बनिक यौगिक समुद्र में जमा हो गए, जिससे तथाकथित प्राइमर्डियल सूप का निर्माण हुआ। पदार्थ मिट्टी के जमाव की सतह पर सोख लिए गए, जिससे उनकी सांद्रता बढ़ गई।

प्राचीन पृथ्वी की कुछ शर्तों के तहत (उदाहरण के लिए, मिट्टी पर, ठंडा करने वाले ज्वालामुखियों की ढलानें), मोनोमर्स का पोलीमराइजेशन हो सकता है। इस प्रकार प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड - बायोपॉलिमर का निर्माण हुआ, जो बाद में जीवन का रासायनिक आधार बन गया। जलीय वातावरण में, पोलीमराइज़ेशन की संभावना नहीं है, क्योंकि डीपोलीमराइज़ेशन आमतौर पर पानी में होता है। प्रयोगों ने गर्म लावा के टुकड़ों के संपर्क में अमीनो एसिड से पॉलीपेप्टाइड को संश्लेषित करने की संभावना साबित कर दी है।

जीवन की उत्पत्ति की राह पर अगला महत्वपूर्ण कदम पानी में कोअसेर्वेट बूंदों का बनना है ( सहसंयोजी) पॉलीपेप्टाइड्स, पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स और अन्य कार्बनिक यौगिकों से। ऐसे परिसरों में बाहर की तरफ एक परत हो सकती है जो एक झिल्ली की नकल करती है और उनकी स्थिरता बनाए रखती है। कोलाइडल विलयनों में कोएसर्वेट्स प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किए गए थे।

प्रोटीन अणु उभयधर्मी होते हैं। वे पानी के अणुओं को अपनी ओर आकर्षित करते हैं जिससे उनके चारों ओर एक खोल बन जाता है। परिणामस्वरूप कोलाइडल हाइड्रोफिलिक कॉम्प्लेक्स पानी के द्रव्यमान से अलग हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, पानी में एक इमल्शन बनता है। इसके बाद, कोलाइड्स एक दूसरे के साथ विलीन हो जाते हैं और कोएसर्वेट बनते हैं (इस प्रक्रिया को कोएसर्वेशन कहा जाता है)। कोएसर्वेट की कोलाइडल संरचना उस माध्यम की संरचना पर निर्भर करती है जिसमें इसका गठन किया गया था। प्राचीन पृथ्वी के विभिन्न जलाशयों में, विभिन्न रासायनिक संरचना वाले सहसंयोजकों का निर्माण हुआ था। उनमें से कुछ अधिक स्थिर थे और कुछ हद तक, पर्यावरण के साथ चयनात्मक चयापचय कर सकते थे। एक प्रकार का जैव रासायनिक प्राकृतिक चयन हुआ।

कोएसर्वेट्स पर्यावरण से कुछ पदार्थों को चुनिंदा रूप से अवशोषित करने और उनमें होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कुछ उत्पादों को इसमें जारी करने में सक्षम हैं। यह मेटाबोलिज्म की तरह है। जैसे-जैसे पदार्थ जमा होते गए, कोएसर्वेट्स बढ़ते गए, और जब वे महत्वपूर्ण आकार तक पहुँच गए, तो वे भागों में विघटित हो गए, जिनमें से प्रत्येक ने मूल संगठन की विशेषताओं को बरकरार रखा।

रासायनिक प्रतिक्रियाएँ कोअसर्वेट्स के भीतर ही हो सकती हैं। जब धातु आयनों को कोएसर्वेट्स द्वारा अवशोषित किया जाता है तो एंजाइम बन सकते हैं।

विकास की प्रक्रिया में, केवल वही प्रणालियाँ बची रहीं जो स्व-नियमन और स्व-प्रजनन में सक्षम थीं। इसने जीवन की उत्पत्ति में अगले चरण की शुरुआत को चिह्नित किया - उद्भव protobionts(कुछ स्रोतों के अनुसार, यह कोअसर्वेट्स के समान है) - ऐसे शरीर जिनमें एक जटिल रासायनिक संरचना और जीवित प्राणियों के कई गुण होते हैं। प्रोटोबियोन्ट्स को सबसे स्थिर और सफलतापूर्वक प्राप्त कोएसर्वेट्स माना जा सकता है।

झिल्ली का निर्माण निम्न प्रकार से किया जा सकता है। फैटी एसिड अल्कोहल के साथ मिलकर लिपिड बनाते हैं। लिपिड ने जलाशयों की सतह पर फिल्में बनाईं। उनके आवेशित सिर पानी की ओर हैं, और उनके गैर-ध्रुवीय सिरे बाहर की ओर हैं। पानी में तैरते प्रोटीन अणु लिपिड हेड्स की ओर आकर्षित हुए, जिसके परिणामस्वरूप डबल लिपोप्रोटीन फिल्मों का निर्माण हुआ। हवा ऐसी फिल्म को मोड़ सकती है और बुलबुले बन सकते हैं। हो सकता है कि कोएसर्वेट्स गलती से इन पुटिकाओं में फंस गए हों। जब ऐसे कॉम्प्लेक्स फिर से पानी की सतह पर दिखाई दिए, तो उन्हें दूसरी लिपोप्रोटीन परत से ढक दिया गया (एक दूसरे के सामने लिपिड के गैर-ध्रुवीय सिरों के साथ हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के कारण)। आज के जीवित जीवों की झिल्ली का सामान्य लेआउट अंदर लिपिड की दो परतें और किनारों पर स्थित प्रोटीन की दो परतें हैं। लेकिन विकास के लाखों वर्षों में, लिपिड परत में डूबे प्रोटीन के शामिल होने और उसमें प्रवेश करने, झिल्ली के अलग-अलग हिस्सों के उभार और आक्रमण आदि के कारण झिल्ली अधिक जटिल हो गई है।

कोएसर्वेट्स (या प्रोटोबियोन्ट्स) में पहले से मौजूद न्यूक्लिक एसिड अणु शामिल हो सकते हैं जो स्व-प्रजनन में सक्षम हैं। इसके अलावा, कुछ प्रोटोबियोन्ट्स में ऐसा पुनर्गठन हो सकता है कि न्यूक्लिक एसिड एक प्रोटीन को एनकोड करना शुरू कर दे।

प्रोटोबियोन्ट्स का विकास अब रासायनिक नहीं, बल्कि प्रीबायोलॉजिकल विकास है। इससे प्रोटीन के उत्प्रेरक कार्य में सुधार हुआ (उन्होंने एंजाइम के रूप में कार्य करना शुरू कर दिया), झिल्ली और उनकी चयनात्मक पारगम्यता (जो प्रोटोबियोन्ट को पॉलिमर का एक स्थिर सेट बनाती है), और टेम्पलेट संश्लेषण (न्यूक्लिक एसिड से जानकारी का हस्तांतरण) के उद्भव में सुधार हुआ न्यूक्लिक एसिड से और न्यूक्लिक एसिड से प्रोटीन तक)।

जीवन की उत्पत्ति और विकास के चरण

	विकास	परिणाम
1	रासायनिक विकास - यौगिकों का संश्लेषण	सरल कार्बनिक पदार्थ बायोपॉलिमरों
2	प्रीबायोलॉजिकल इवोल्यूशन - रासायनिक चयन: स्व-प्रजनन में सक्षम सबसे स्थिर प्रोटोबियंट रहते हैं	कोएसर्वेट्स और प्रोटोबियोन्ट्स एंजाइम कटैलिसीस मैट्रिक्स संश्लेषण झिल्ली
3	जैविक विकास - जैविक चयन: अस्तित्व के लिए संघर्ष, पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए सबसे अधिक अनुकूलित लोगों का अस्तित्व	विशिष्ट पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए जीवों का अनुकूलन जीवित जीवों की विविधता

जीवन की उत्पत्ति के सबसे बड़े रहस्यों में से एक यह सवाल बना हुआ है कि आरएनए ने प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम को कैसे एनकोड किया। प्रश्न में आरएनए शामिल है, डीएनए नहीं, क्योंकि ऐसा माना जाता है कि सबसे पहले राइबोन्यूक्लिक एसिड ने न केवल वंशानुगत जानकारी के कार्यान्वयन में भूमिका निभाई, बल्कि इसके भंडारण के लिए भी जिम्मेदार था। बाद में रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन द्वारा आरएनए से उत्पन्न होकर डीएनए ने इसकी जगह ले ली। डीएनए जानकारी संग्रहीत करने के लिए बेहतर अनुकूल है और अधिक स्थिर (प्रतिक्रियाओं की संभावना कम) है। इसलिए, विकास की प्रक्रिया में, वह वह थी जिसे सूचना के रक्षक के रूप में छोड़ दिया गया था।

1982 में, टी. चेक ने आरएनए की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज की। इसके अलावा, आरएनए को कुछ शर्तों के तहत, एंजाइमों की अनुपस्थिति में भी संश्लेषित किया जा सकता है, और स्वयं की प्रतियां भी बना सकता है। इसलिए, यह माना जा सकता है कि आरएनए पहले बायोपॉलिमर (आरएनए-विश्व परिकल्पना) थे। आरएनए के कुछ खंड गलती से प्रोटोबियोन्ट के लिए उपयोगी पेप्टाइड्स को एनकोड कर सकते हैं; आरएनए के अन्य खंड विकास की प्रक्रिया में एक्साइज इंट्रॉन बन गए।

प्रोटोबियोन्ट्स में एक फीडबैक लूप उत्पन्न हुआ है - आरएनए एंजाइम प्रोटीन को एनकोड करता है, एंजाइम प्रोटीन न्यूक्लिक एसिड की मात्रा बढ़ाता है।

जैविक विकास की शुरुआत

रासायनिक विकास और प्रोटोबियोन्ट्स का विकास 1 अरब वर्षों से अधिक समय तक चला। जीवन का उदय हुआ और उसका जैविक विकास शुरू हुआ।

कुछ प्रोटोबियोन्ट्स से आदिम कोशिकाएं उभरीं, जिनमें जीवित चीजों के गुणों का पूरा सेट शामिल था जिसे हम आज देखते हैं। उन्होंने वंशानुगत जानकारी के भंडारण और प्रसारण, संरचनाओं के निर्माण और चयापचय के लिए इसके उपयोग को लागू किया। महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा एटीपी अणुओं द्वारा प्रदान की गई, और कोशिकाओं की विशिष्ट झिल्ली दिखाई दी।

पहले जीव अवायवीय विषमपोषी थे। उन्होंने किण्वन के माध्यम से एटीपी में संग्रहीत ऊर्जा प्राप्त की। एक उदाहरण ग्लाइकोलाइसिस है - शर्करा का ऑक्सीजन मुक्त टूटना। ये जीव आदिम शोरबा से कार्बनिक पदार्थ खाते थे।

लेकिन जैसे-जैसे पृथ्वी पर स्थितियाँ बदलती गईं, कार्बनिक अणुओं का भंडार धीरे-धीरे समाप्त होता गया और नए कार्बनिक पदार्थ लगभग अब जैवजनित रूप से संश्लेषित नहीं होने लगे। खाद्य संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा की स्थितियों में, हेटरोट्रॉफ़्स के विकास में तेजी आई।

जो बैक्टीरिया कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के साथ कार्बन डाइऑक्साइड को ठीक करने में सक्षम थे, उन्हें लाभ मिला। पोषक तत्वों का स्वपोषी संश्लेषण, विषमपोषी पोषण की तुलना में अधिक जटिल है, इसलिए यह जीवन के प्रारंभिक रूपों में उत्पन्न नहीं हो सकता था। कुछ पदार्थों से, सौर विकिरण ऊर्जा के प्रभाव में, कोशिका के लिए आवश्यक यौगिकों का निर्माण हुआ।

पहले प्रकाश संश्लेषक जीव ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं करते थे। इसकी रिहाई के साथ प्रकाश संश्लेषण संभवतः आधुनिक नीले-हरे शैवाल के समान जीवों में बाद में दिखाई दिया।

वायुमंडल में ऑक्सीजन के संचय, ओजोन स्क्रीन की उपस्थिति और पराबैंगनी विकिरण की मात्रा में कमी के कारण जटिल कार्बनिक पदार्थों के एबोजेनिक संश्लेषण की लगभग असंभवता हो गई है। दूसरी ओर, जीवन के उभरते रूप ऐसी परिस्थितियों में अधिक स्थिर हो गए।

पृथ्वी पर ऑक्सीजन श्वास का प्रसार हो गया है। अवायवीय जीव केवल कुछ स्थानों पर ही बचे हैं (उदाहरण के लिए, गर्म भूमिगत झरनों में अवायवीय जीवाणु रहते हैं)।