Երկրի վրա կյանքի ծագման վարկածը, որն առաջարկվել է հայտնի ռուս կենսաքիմիկոս ակադեմիկոս Ա. Ի. Օպարինի (1894-1980) և անգլիացի կենսաքիմիկոս Ջ. Նրանց կողմից միմյանցից անկախ ձեւակերպված իրենց վարկածի էությունը 1924-1928 թթ. և զարգացել հետագա ժամանակներում, հանգում է նրան, որ Երկրի վրա գոյություն ունի մեծ թվով օրգանական միացությունների աբիոգեն ձևավորման երկար ժամանակաշրջան: Այս օրգանական նյութերը հագեցրել են հին օվկիանոսները՝ ձևավորելով (ըստ Ջ. Հալդեյնի) այսպես կոչված «առաջնային արգանակ»։ Հետագայում, օվկիանոսների տեղային ծանծաղացման և չորացման բազմաթիվ գործընթացների պատճառով «առաջնային արգանակի» կոնցենտրացիան կարող է աճել տասնյակ և հարյուրավոր անգամներ: Այս գործընթացները տեղի են ունեցել ինտենսիվ հրաբխային ակտիվության, մթնոլորտում հաճախակի կայծակնային արտանետումների և տիեզերական հզոր ճառագայթման ֆոնին։ Այս պայմաններում կարող է առաջանալ օրգանական նյութերի մոլեկուլների աստիճանական բարդացում՝ պարզ սպիտակուցների, պոլիսախարիդների, լիպիդների և նուկլեինաթթուների առաջացում։ Շատ հարյուրավոր և հազարավոր տարիների ընթացքում նրանք կարող էին ձևավորել օրգանական նյութերի կուտակումներ (coacervates): Վերականգնման պայմաններում կոացերվատները չէին ոչնչացվում, աստիճանաբար բարդանում էին, և դրանց զարգացման որոշակի պահին դրանցից կարող էին առաջանալ առաջին պարզունակ օրգանիզմները (պրոբիոնտները)։ Այս վարկածն ընդունվեց և հետագայում մշակվեց տարբեր երկրների բազմաթիվ գիտնականների կողմից, իսկ 1947 թվականին անգլիացի գիտնական Ջոն Բերնալը ձևակերպեց կենսաբանության վարկածը։ Նա առանձնացրել է կյանքի ձևավորման երեք հիմնական փուլեր. 1) օրգանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացում. 2) կենսաբանական պոլիմերների առաջացում. 3) թաղանթային կառուցվածքների և առաջին օրգանիզմների զարգացումը.

Եկեք համառոտ դիտարկենք կենսաբանության գործընթացները և փուլերը:

Կենսաստեղծման առաջին փուլը քիմիական էվոլյուցիա կոչվող պրոցեսների մի շարք էր, որը հանգեցրեց պրոբիոնտների՝ առաջին կենդանի էակների առաջացմանը: Նրա տեւողությունը տարբեր գիտնականների կողմից գնահատվում է 100-ից 1000 միլիոն տարի։ Սա մեր մոլորակի կյանքի նախապատմությունն է։

Օրգանական միացությունների բիոգեն կենսասինթեզ

Երկիրը որպես մոլորակ առաջացել է մոտ 4,5 միլիարդ տարի առաջ (ըստ այլ աղբյուրների՝ մոտ 13 միլիարդ տարի առաջ, բայց դեռևս հիմնավոր ապացույցներ չունեն)։ Երկրի սառեցումը սկսվել է մոտ 4 միլիարդ տարի առաջ, իսկ երկրակեղևի տարիքը գնահատվում է մոտ 3,9 միլիարդ տարի: Այս պահին ձևավորվում է նաև օվկիանոսը և Երկրի առաջնային մթնոլորտը։ Երկիրն այս պահին բավականին տաք էր՝ կեղևի բաղադրիչների ամրացման և բյուրեղացման և ակտիվ հրաբխային ակտիվության ընթացքում ջերմության արտանետման պատճառով: Ջուրը երկար ժամանակ գոլորշի վիճակում էր՝ գոլորշիանալով Երկրի մակերևույթից, խտանալով մթնոլորտի վերին շերտերում և նորից թափվելով տաք մակերեսի վրա։ Այս ամենն ուղեկցվում էր գրեթե մշտական ​​ամպրոպներով՝ հզոր էլեկտրական լիցքաթափումներով։ Ավելի ուշ սկսում են ձևավորվել ջրամբարներ և առաջնային օվկիանոսներ։ Երկրի հնագույն մթնոլորտը չէր պարունակում ազատ թթվածին և հագեցած էր հրաբխային գազերով, որոնք ներառում էին ծծմբի, ազոտի, ամոնիակի օքսիդներ, ածխածնի օքսիդներ և երկօքսիդներ, ջրային գոլորշիներ և մի շարք այլ բաղադրիչներ։ Հզոր տիեզերական ճառագայթումը և արևի ճառագայթումը (մթնոլորտում դեռ չկար օզոնային շերտ), հաճախակի և ուժեղ էլեկտրական լիցքաթափումները, ակտիվ հրաբխային ակտիվությունը, որն ուղեկցվում է ռադիոակտիվ բաղադրիչների մեծ զանգվածների արտազատմամբ, հանգեցրել է օրգանական միացությունների ձևավորմանը, ինչպիսիք են ֆորմալդեհիդը, մկանաթթու, միզանյութ, կաթնաթթու, գլիցերին, գլիցին, որոշ պարզ ամինաթթուներ և այլն: Քանի որ մթնոլորտում ազատ թթվածին չկար, այդ միացությունները չէին օքսիդանում և կարող էին կուտակվել տաք և նույնիսկ եռացող ջրերում և աստիճանաբար ավելի բարդ կառուցվածքով: , ձևավորելով այսպես կոչված «առաջնային արգանակը»։ Այս գործընթացների տեւողությունը շատ միլիոնավոր եւ տասնյակ միլիոնավոր տարիներ էր։ Այսպես է իրականացվել կենսաբանության առաջին փուլը՝ օրգանական մոնոմերների առաջացումն ու կուտակումը։

Օրգանական մոնոմերների պոլիմերացման փուլ

Ստացված մոնոմերների զգալի մասը ոչնչացվել է բարձր ջերմաստիճանի և բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաների ազդեցության տակ, որոնք տեղի են ունեցել «առաջնային արգանակում»։ Ցնդող միացությունները անցել են մթնոլորտ և գործնականում անհետացել ջրային մարմիններից: Ջրային մարմինների պարբերական չորացումը հանգեցրեց լուծված օրգանական միացությունների կոնցենտրացիայի բազմակի աճին: Շրջակա միջավայրի բարձր քիմիական ակտիվության ֆոնին տեղի են ունեցել այդ միացությունների բարդացման գործընթացներ, և դրանք կարող էին մտնել միացությունների մեջ միմյանց հետ (խտացման ռեակցիաներ, պոլիմերացում և այլն)։ Ճարպաթթուները, զուգակցվելով սպիրտների հետ, կարող են ձևավորել լիպիդներ և ճարպային թաղանթներ ստեղծել ջրային մարմինների մակերեսին: Ամինաթթուները կարող են միավորվել միմյանց հետ և ձևավորել ավելի բարդ պեպտիդներ: Կարող են ձևավորվել նաև միացությունների այլ տեսակներ՝ նուկլեինաթթուներ, պոլիսախարիդներ և այլն: Առաջին նուկլեինաթթուները, ինչպես կարծում են ժամանակակից կենսաքիմիկոսները, եղել են փոքր ՌՆԹ շղթաներ, քանի որ դրանք, ինչպես օլիգոպեպտիդները, կարող են ինքնաբերաբար սինթեզվել հանքանյութերի բարձր պարունակությամբ միջավայրում։ բաղադրիչներ՝ առանց ֆերմենտների մասնակցության։ Պոլիմերացման ռեակցիաները կարող են նկատելիորեն ակտիվանալ լուծույթի կոնցենտրացիայի զգալի աճով (ջրամբարից չորանալով) և նույնիսկ թաց ավազի մեջ կամ երբ ջրամբարները ամբողջությամբ չորացել են (չոր վիճակում նման ռեակցիաների առաջացման հավանականությունը ցույց է տրվել՝ Ամերիկացի կենսաքիմիկոս Ս. Ֆոքս): Հետագա անձրևները լուծարեցին ցամաքում սինթեզված մոլեկուլները և դրանք ջրային հոսանքներով տեղափոխեցին ջրամբարներ։ Նման գործընթացները կարող են ցիկլային բնույթ ունենալ՝ հանգեցնելով օրգանական պոլիմերների էլ ավելի բարդության:

Կոացերվատների ձևավորում

Կյանքի ծագման հաջորդ փուլը կոացերվատների, այսինքն՝ բարդ օրգանական պոլիմերների մեծ կուտակումների առաջացումն էր։ Այս երևույթի պատճառներն ու մեխանիզմները դեռևս հիմնականում պարզ չեն: Այս ժամանակաշրջանի կոասերվատները դեռևս օրգանական միացությունների մեխանիկական խառնուրդ էին` զուրկ կյանքի նշաններից: Ժամանակի ինչ-որ պահի կապեր են առաջացել ՌՆԹ մոլեկուլների և պեպտիդների միջև, որոնք հիշեցնում են մատրիցային սպիտակուցի սինթեզի ռեակցիաները։ Այնուամենայնիվ, դեռևս պարզ չէ, թե ինչպես է ՌՆԹ-ն կոդավորում պեպտիդների սինթեզը: Հետագայում հայտնվեցին ԴՆԹ-ի մոլեկուլներ, որոնք երկու պարույրների առկայության և ավելի ճշգրիտ (ՌՆԹ-ի համեմատ) ինքնապատճենման (կրկնօրինակման) հնարավորության շնորհիվ դարձան պեպտիդների սինթեզի հիմնական կրողներ՝ այդ տեղեկատվությունը փոխանցելով ՌՆԹ-ին։ Նման համակարգերը (coacervates) արդեն նման էին, բայց դեռ այդպիսին չէին, քանի որ նրանք չունեին կենդանի օրգանիզմներին բնորոշ կարգավորված ներքին կառուցվածք և ի վիճակի չէին վերարտադրվել: Ի վերջո, պեպտիդների սինթեզի որոշակի ռեակցիաներ կարող են առաջանալ նաև ոչ բջջային հոմոգենատներում:

Կենսաբանական թաղանթների առաջացումը

Կարգավորված կենսաբանական կառույցներն անհնար են առանց կենսաբանական թաղանթների: Հետևաբար, կյանքի ձևավորման հաջորդ փուլը հենց այս կառույցների ձևավորումն էր՝ մեկուսացնելով և պաշտպանելով կոացերվատներին շրջակա միջավայրից, վերածելով դրանք ինքնավար կազմավորումների: Թաղանթները կարող էին առաջանալ ջրային մարմինների մակերեսին հայտնված լիպիդային թաղանթներից։ Անձրևի հետևանքով առաջացած պեպտիդները ջրային մարմիններ են հոսում կամ ձևավորվում այդ ջրային մարմիններում, կարող են կցվել լիպիդային մոլեկուլներին: Երբ ջրային մարմինները խառնվում էին կամ տեղումները ընկնում էին դրանց մակերեսին, կարող էին հայտնվել թաղանթանման միացություններով շրջապատված փուչիկներ։ Կյանքի առաջացման և էվոլյուցիայի համար կարևոր էին այն վեզիկուլները, որոնք շրջապատում էին կոացերվատները սպիտակուց-նուկլեոտիդային բարդույթներով: Բայց այդպիսի կազմավորումները դեռ կենդանի օրգանիզմներ չէին։

Պրոբիոնների առաջացումը՝ առաջին ինքնավերարտադրվող օրգանիզմները

Կենդանի օրգանիզմների կարող էին վերածվել միայն այն կոացերվատները, որոնք ընդունակ էին ինքնակարգավորման և ինքնավերարտադրման։ Թե ինչպես են առաջացել այդ ունակությունները, նույնպես դեռ պարզ չէ։ Կենսաբանական թաղանթները ապահովում էին ինքնավարություն և պաշտպանություն կոացերվատներին, ինչը նպաստեց այս մարմիններում տեղի ունեցող կենսաքիմիական ռեակցիաների զգալի կարգուկանոնի առաջացմանը: Հաջորդ քայլը ինքնավերարտադրման առաջացումն էր, երբ նուկլեինաթթուները (ԴՆԹ և/կամ ՌՆԹ) սկսեցին ոչ միայն ապահովել պեպտիդների սինթեզը, այլև դրա օգնությամբ կարգավորել ինքնավերարտադրման և նյութափոխանակության գործընթացները։ Ահա թե ինչպես է առաջացել բջջային կառուցվածքը՝ նյութափոխանակության և ինքն իրեն վերարտադրվելու ունակությամբ: Հենց այս ձևերն են կարողացել պահպանվել բնական ընտրության գործընթացի միջոցով։ Այսպես կոացերվատները վերածվեցին առաջին կենդանի օրգանիզմների՝ պրոբիոնների։

Ավարտվել է քիմիական էվոլյուցիայի փուլը, և սկսվել է կենդանի նյութի կենսաբանական էվոլյուցիայի փուլը։ Դա տեղի է ունեցել 3,5-3,8 միլիարդ տարի առաջ։ Կենդանի բջիջի հայտնվելը օրգանական աշխարհի էվոլյուցիայի առաջին հիմնական արոմորֆոզն է:

Առաջին կենդանի օրգանիզմները կառուցվածքով մոտ էին պրոկարիոտներին, նրանք դեռ չունեին ամուր բջջային պատ և որևէ ներբջջային կառուցվածք (նրանք ծածկված էին կենսաբանական թաղանթով, որի ներքին թեքությունները ծառայում էին որպես բջջային կառուցվածքներ). Հավանաբար, առաջին պրոբիոններն ունեցել են ժառանգական նյութ, որը ներկայացված է ՌՆԹ-ով, և ԴՆԹ-ով գենոմները հայտնվել են ավելի ուշ՝ էվոլյուցիայի գործընթացում: Կարծիք կա, որ կյանքի հետագա էվոլյուցիան առաջացել է ընդհանուր նախնուց, որից էլ առաջացել են առաջին պրոկարիոտները։ Սա այն է, ինչ ապահովել է բոլոր պրոկարիոտների և հետագայում էուկարիոտների կառուցվածքի մեծ նմանությունը։

Կյանքի ինքնաբուխ գեներացման անհնարինությունը ժամանակակից պայմաններում

Հաճախ հարց է տրվում. ինչո՞ւ կենդանի էակների ինքնաբուխ սերունդը չի առաջանում ներկա պահին: Ի վերջո, եթե կենդանի օրգանիզմները հիմա չեն հայտնվում, ապա ինչի՞ հիման վրա կարող ենք վարկածներ ստեղծել հեռավոր անցյալում կյանքի ծագման մասին։ Որտե՞ղ է այս վարկածի հավանականության չափանիշը: Այս հարցերի պատասխանները կարող են լինել հետևյալը. 1) բիոպոեզիայի վերոնշյալ վարկածը շատ առումներով պարզապես տրամաբանական կառուցում է, այն դեռ ապացուցված չէ, պարունակում է բազմաթիվ հակասություններ և անհասկանալի կետեր (չնայած կան բազմաթիվ տվյալներ, այնպես էլ պալեոնտոլոգիական. և փորձարարական, որը թույլ է տալիս մեզ ենթադրել կենսաբանության հենց այդպիսի զարգացում); 2) այս վարկածն իր ողջ անավարտությամբ, այնուամենայնիվ, փորձում է բացատրել կյանքի առաջացումը՝ հիմնվելով կոնկրետ երկրային պայմանների վրա, և հենց այստեղ է դրա արժեքը. 3) նոր կենդանի էակների ինքնակազմակերպումը կյանքի զարգացման ներկա փուլում անհնար է հետևյալ պատճառներով. ժամանակակից Երկրի օքսիդացնող մթնոլորտի պայմաններում դա անհնար է, դրանք արագ կկործանվեն. բ) ժամանակակից պայմաններում կան բազմաթիվ օրգանիզմներ, որոնք կարող են շատ արագ օգտագործել օրգանական նյութերի նույնիսկ աննշան կուտակումները իրենց սնուցման համար։

Հիշիր.

Ո՞ր քիմիական տարրերն են կազմում սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները:

Որոնք են կենսաբանական պոլիմերները:

Ո՞ր օրգանիզմներն են կոչվում ավտոտրոֆներ: Հետերոտրոֆներ.

Կենսաքիմիական էվոլյուցիայի տեսություն.Առավել տարածված է 20-րդ դարում։ ստացել է կենսաքիմիական էվոլյուցիայի տեսությունը, որն առաջարկվել է միմյանցից անկախ երկու նշանավոր գիտնականների կողմից՝ ռուս քիմիկոս Ա. Ի. Օպարինը (1894–1980) և անգլիացի կենսաբան Ջոն Հալդեյնը (1892–1964): Այս տեսությունը հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ Երկրի զարգացման վաղ փուլերում եղել է երկար ժամանակաշրջան, որի ընթացքում օրգանական միացություններ են առաջացել աբիոգեն ճանապարհով։ Այս գործընթացների էներգիայի աղբյուրը Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումն էր, որն այն ժամանակ չէր պահպանվում օզոնային շերտի կողմից, քանի որ հին Երկրի մթնոլորտում օզոն կամ թթվածին չկար: Սինթեզված օրգանական միացությունները կուտակվել են հին օվկիանոսում տասնյակ միլիոնավոր տարիների ընթացքում՝ ձևավորելով այսպես կոչված «առաջնային արգանակը», որում կյանքը հավանաբար առաջացել է առաջին պարզունակ օրգանիզմների՝ պրոբիոնտների տեսքով:

Այս վարկածն ընդունվել է տարբեր երկրների բազմաթիվ գիտնականների կողմից, և դրա հիման վրա 1947 թվականին անգլիացի հետազոտող Ջոն Դեզմոնդ Բերնալը (1901–1971) ձևակերպել է Երկրի վրա կյանքի ծագման ժամանակակից տեսությունը, որը կոչվում է. կենսաբանության տեսությունը։

Բերնալը առանձնացրել է կյանքի ծագման երեք հիմնական փուլեր. 1) օրգանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացում. 2) կենսաբանական պոլիմերների առաջացում. 3) թաղանթային կառուցվածքների և առաջնային օրգանիզմների (պրոբիոնների) ձևավորում. Եկեք մանրամասն նայենք, թե ինչ է տեղի ունեցել այս փուլերից յուրաքանչյուրում:

Օրգանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացումը:Մեր մոլորակը առաջացել է մոտ 4,6 միլիարդ տարի առաջ։ Մոլորակի աստիճանական խտացումն ուղեկցվել է հսկայական քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ, ռադիոակտիվ միացությունները քայքայվել են, և Արեգակից եկել է կոշտ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման հոսք: 500 միլիոն տարի անց Երկիրը սկսեց դանդաղ սառչել: Երկրակեղեւի առաջացումը ուղեկցվել է ակտիվ հրաբխային ակտիվությամբ։ Առաջնային մթնոլորտում կուտակված գազեր. և շատ ուրիշներ։ Նման գազերը դեռևս մթնոլորտ են արտանետվում հրաբխային ժայթքման ժամանակ:

Ջուրը, անընդհատ գոլորշիանալով Երկրի մակերևույթից, խտացել է մթնոլորտի վերին շերտերում և կրկին անձրեւի տեսքով թափվել է տաք երկրի մակերեսին։ Ջերմաստիճանի աստիճանական նվազումը հանգեցրել է անձրևների, որոնք ուղեկցվում են շարունակական ամպրոպներով՝ հարվածելով Երկրին։ Երկրի մակերեսին սկսեցին ջրամբարներ գոյանալ։ Մթնոլորտային գազերը և այն նյութերը, որոնք դուրս են բերվել երկրի ընդերքից, լուծվել են տաք ջրում։ Մթնոլորտում նրա բաղադրիչներից առաջացել են պարզ օրգանական նյութեր (ֆորմալդեհիդ, գլիցերին, որոշ ամինաթթուներ, միզանյութ, կաթնաթթու և այլն) հաճախակի և ուժեղ էլեկտրական կայծակնային արտանետումների, հզոր ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և ակտիվ հրաբխային ակտիվության ազդեցության տակ, որոնք։ ուղեկցվել է ռադիոակտիվ միացությունների արտանետումներով։ Քանի որ մթնոլորտում դեռ ազատ թթվածին չկար, այդ միացությունները, մտնելով առաջնային օվկիանոսի ջրերը, չէին օքսիդացել և կարող էին կուտակվել՝ դառնալով ավելի բարդ կառուցվածքով և ձևավորելով կենտրոնացված «առաջնային արգանակ»։ Դա շարունակվել է տասնյակ միլիոնավոր տարիներ (նկ. 135):

Բրինձ. 135. Կյանքի ձեւավորման հիմնական փուլերը

1953 թվականին ամերիկացի գիտնական Սթենլի Միլլերը փորձարկում է իրականացրել, որտեղ նա մոդելավորել է 4 միլիարդ տարի առաջ Երկրի վրա գոյություն ունեցող պայմանները (նկ. 136): Կայծակնային արտանետումների և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման փոխարեն գիտնականը որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործել է բարձր լարման էլեկտրական լիցքաթափումը (60 հազար վոլտ)։ Մի քանի օրվա ընթացքում արտանետումների արտանետումը էներգիայի քանակով համապատասխանում էր հին Երկրի վրա 50 միլիոն տարվա ժամանակահատվածին: Փորձի ավարտից հետո կառուցված ինստալացիայի մեջ հայտնաբերվել են օրգանական միացություններ՝ միզանյութ, կաթնաթթու և որոշ պարզ ամինաթթուներ։

Կենսաբանական պոլիմերների և կոացերվատների առաջացում:Կենսաքիմիական էվոլյուցիայի առաջին փուլը հաստատվել է բազմաթիվ փորձերով, սակայն այն, ինչ տեղի ունեցավ հաջորդ փուլում, գիտնականները կարող էին միայն կռահել՝ հենվելով քիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության գիտելիքների վրա: Ըստ երևույթին, ստացված օրգանական նյութերը փոխազդում են միմյանց և ջրային մարմիններ մտնող անօրգանական միացությունների հետ։ Դրանց մի մասը ոչնչացվել է, ցնդող միացությունները անցել են մթնոլորտ։ Բարձր ջերմաստիճանը առաջացրել է ջրի մշտական ​​գոլորշիացում առաջնային ջրամբարներից, ինչը հանգեցրել է օրգանական միացությունների բազմաթիվ կոնցենտրացիաների: Ճարպաթթուները, արձագանքելով սպիրտների հետ, առաջացրել են լիպիդներ, որոնք ջրամբարների մակերեսին առաջացրել են ճարպային թաղանթներ։ Ամինաթթուները միանում են միմյանց՝ առաջացնելով պեպտիդներ։ Այս փուլի կարևոր իրադարձությունը նուկլեինաթթուների՝ կրկնօրինակման ունակ մոլեկուլների ի հայտ գալն էր: Ժամանակակից կենսաքիմիկոսները կարծում են, որ առաջինը ձևավորվել են կարճ ՌՆԹ շղթաներ, որոնք կարող են սինթեզվել ինքնուրույն՝ առանց հատուկ ֆերմենտների մասնակցության։ Նուկլեինաթթուների առաջացումը և դրանց փոխազդեցությունը սպիտակուցների հետ դարձել է կյանքի առաջացման անհրաժեշտ նախադրյալ, որը հիմնված է մատրիցային սինթեզի ռեակցիաների և նյութափոխանակության վրա։

Բրինձ. 136. Ս. Միլլերի փորձը, որը մոդելավորում է Երկրի առաջնային մթնոլորտի պայմանները

Օպարինը կարծում էր, որ ոչ կենդանի էակների կենդանի էակների վերածելու որոշիչ դերը պատկանում է սկյուռներին։ Իրենց կառուցվածքային առանձնահատկությունների շնորհիվ այս մոլեկուլները կարողանում են ձևավորել կոլոիդային բարդույթներ, որոնք ձգում են ջրի մոլեկուլները, որոնք սպիտակուցների շուրջ ձևավորում են մի տեսակ թաղանթ։ Նման բարդույթներ, միաձուլվելով միմյանց, ձևավորվեցին կոակերվացնում է– մնացած ջրային զանգվածից մեկուսացված կառույցներ. Կոասերվատները կարողացել են նյութեր փոխանակել շրջակա միջավայրի հետ և ընտրողաբար կուտակել տարբեր միացություններ։ Մետաղների իոնների կլանումը կոացերվատների կողմից հանգեցրեց ֆերմենտների առաջացմանը։ Կոացերվատներում առկա սպիտակուցները պաշտպանում էին նուկլեինաթթուները ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման վնասակար ազդեցությունից: Նման համակարգերն արդեն ունեին կյանքի որոշ առանձնահատկություններ, սակայն նրանց բացակայում էին կենսաբանական թաղանթները՝ դրանք վերածելու առաջին կենդանի օրգանիզմների:

Թաղանթային կառուցվածքների և առաջնային օրգանիզմների (պրոբիոնների) ձևավորում։Ջրամբարների մակերեսը ծածկող լիպիդային թաղանթներից կարող էին թաղանթներ առաջանալ, որոնց կցվում էին ջրում լուծված տարբեր պեպտիդներ։ Քամու պոռթկումների ժամանակ կամ երբ ջրամբարը շարժվում էր, մակերևույթի թաղանթը թեքվում էր, և փուչիկները կարող էին պոկվել դրանից, բարձրանալ օդ և ետ ընկնել՝ ծածկվելով լիպիդ-պեպտիդային երկրորդ շերտով (նկ. 137): Կյանքի հետագա էվոլյուցիայի համար կարևոր էին այն վեզիկուլները, որոնք պարունակում էին կոացերվատներ՝ սպիտակուց-նուկլեինաթթու կոմպլեքսներով: Կենսաբանական մեմբրանները ապահովում էին կոացերվատների պաշտպանություն և անկախ գոյություն՝ ստեղծելով կարգուկանոն կենսաքիմիական գործընթացներում: Հետագայում պահպանվեցին և վերափոխվեցին ամենապարզ կենդանի օրգանիզմների միայն այն կառույցները, որոնք ընդունակ էին ինքնակարգավորման և ինքնավերարտադրման։ Ահա թե ինչպես են նրանք առաջացել պրոբիոնտներ- պարզունակ հետերոտրոֆ օրգանիզմներ, որոնք սնվում էին սկզբնական արգանակի օրգանական նյութերով: Դա տեղի է ունեցել 3,5–3,8 միլիարդ տարի առաջ։ Քիմիական էվոլյուցիան ավարտվել է, ժամանակը եկել է կենսաբանական էվոլյուցիակենդանի նյութ (տես):

Բրինձ. 137. Թաղանթային կառուցվածքների առաջացում (ըստ Ա.Ի. Օպարինի)

Առաջին օրգանիզմները.Առաջին կենդանի օրգանիզմները եղել են անաէրոբ հետերոտրոֆներ, չունեին ներբջջային կառուցվածքներ և կառուցվածքով նման էին ժամանակակից պրոկարիոտներին։ Նրանք սնունդ և էներգիա էին ստանում աբիոգեն ծագման օրգանական նյութերից։ Սակայն քիմիական էվոլյուցիայի ընթացքում, որը տևեց 0,5–1,0 միլիարդ տարի, Երկրի վրա պայմանները փոխվեցին։ Օրգանական նյութերի պաշարները, որոնք սինթեզվում էին էվոլյուցիայի վաղ փուլերում, աստիճանաբար սպառվում էին, և առաջանում էր կատաղի մրցակցություն առաջնային հետերոտրոֆների միջև, ինչը արագացնում էր ավտոտրոֆների առաջացումը։

Հենց առաջին ավտոտրոֆներն ունակ էին ֆոտոսինթեզ, այսինքն՝ նրանք օգտագործում էին արեգակնային ճառագայթումը որպես էներգիայի աղբյուր, բայց թթվածին չէին արտադրում։ Միայն ավելի ուշ հայտնվեցին ցիանոբակտերիաներ, որոնք ունակ էին ֆոտոսինթեզ՝ թթվածնի արտազատմամբ։ Մթնոլորտում թթվածնի կուտակումը հանգեցրեց օզոնային շերտի ձևավորմանը, որը պաշտպանում էր առաջնային օրգանիզմները ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից, բայց միևնույն ժամանակ օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզը դադարեց։ Թթվածնի առկայությունը հանգեցրեց աերոբ օրգանիզմների առաջացմանը, որոնք այսօր կազմում են կենդանի օրգանիզմների մեծամասնությունը։

Նյութափոխանակության պրոցեսների բարելավմանը զուգահեռ օրգանիզմների ներքին կառուցվածքը բարդացավ՝ առաջացան միջուկ, ռիբոսոմներ, թաղանթային օրգանելներ, այսինքն՝ առաջացան էուկարիոտային բջիջներ (նկ. 138)։ Որոշ առաջնային հետերոտրոֆներ մտել են սիմբիոտիկ հարաբերություններ աերոբ բակտերիաների հետ: Նրանց գրավելով՝ հետերոտրոֆները սկսեցին դրանք օգտագործել որպես էներգետիկ կայաններ։ Ահա թե ինչպես են առաջացել ժամանակակից միտոքոնդրիաները։ Այս սիմբիոնները առաջացրել են կենդանիներ և սնկեր։ Այլ հետերոտրոֆներ գրավել են ոչ միայն աերոբ հետերոտրոֆներ, այլև առաջնային ֆոտոսինթետիկներ՝ ցիանոբակտերիաներ, որոնք մտել են սիմբիոզ՝ ձևավորելով ներկայիս քլորոպլաստները։ Այսպես հայտնվեցին բույսերի նախորդները։

Բրինձ. 138. Էուկարիոտ օրգանիզմների առաջացման հնարավոր ուղին

Ներկայումս կենդանի օրգանիզմները առաջանում են միայն բազմացման արդյունքում։ Կյանքի ինքնաբուխ սերունդը ժամանակակից պայմաններում անհնար է մի քանի պատճառներով. Նախ, Երկրի թթվածնային մթնոլորտում օրգանական միացությունները արագորեն ոչնչացվում են, ուստի դրանք չեն կարող կուտակվել և բարելավվել: Եվ երկրորդը, ներկայումս կա հսկայական քանակությամբ հետերոտրոֆ օրգանիզմներ, որոնք իրենց սնուցման համար օգտագործում են օրգանական նյութերի ցանկացած կուտակում։

Վերանայեք հարցերն ու առաջադրանքները

1. Ո՞ր տիեզերական գործոններն էին Երկրի զարգացման վաղ փուլերում օրգանական միացությունների առաջացման նախադրյալները:

2. Անվանե՛ք կյանքի ծագման հիմնական փուլերը՝ ըստ կենսաբանության տեսության:

3. Ինչպե՞ս են առաջացել կոացերվատները, ի՞նչ հատկություններ ունեին և ի՞նչ ուղղությամբ են զարգացել:

4. Պատմիր մեզ, թե ինչպես են առաջացել պրոբիոնները:

5. Նկարագրեք, թե ինչպես կարող է ավելի բարդ դառնալ առաջին հետերոտրոֆների ներքին կառուցվածքը:

6. Ինչու՞ է կյանքի ինքնաբուխ սերունդն անհնարին ժամանակակից պայմաններում։

<<< Назад

Առաջ >>>

Օրգանական մոլեկուլների աբիոգեն սինթեզ. Ժամանակակից տեսակետներ կյանքի ծագման մասին. Հնարավո՞ր է, որ այսօր կյանք առաջանա Երկրի վրա:?			Ամսաթիվը: Դաս 47 Դաս 9
Դասի ակնկալվող արդյունքները
Դասի նպատակները		Ուսումնական Էվոլյուցիայի՝ որպես Երկրի վրա օրգանական աշխարհի պատմական զարգացման մասին գիտակից պատկերացումների ձևավորում։ Դիտարկեք Երկրի վրա կյանքի ծագման տարբեր տեսություններ, վերլուծեք կողմ և դեմ փաստարկները Զարգացնող Մտածողության զարգացում, այն ճանաչողական և հաղորդակցական պրակտիկայում կիրառելու կարողություն Տրամաբանական դատողություն կառուցելու, եզրակացություններ անելու և եզրակացություններ անելու ունակության զարգացում. վերլուծել և ընդգծել հիմնականը առաջարկվող նյութից. Ուսումնական Գիտական ​​աշխարհայացքի ձևավորում. Այլախոհների նկատմամբ հանդուրժողական վերաբերմունքի ձևավորում՝ ընդհանուր ընդունված տեսակետներից տարբերվող այլ տեսակետների կողմնակիցներ.
Դասի տեսակը		համակցված
Դասի տեսակը		ուսումնասիրություն
Աշխատանքի ձևը		Խմբային անհատական
Սարքավորումներ		Ձեռնարկներ, Whatman թուղթ, մարկերներ
«Օ՜, լուծիր ինձ համար կյանքի հանելուկը, ցավալի հնագույն հանելուկը, որի շուրջ այդքան գլուխներ արդեն պայքարել են՝ հիերոգլիֆներով ներկված գլխարկներով գլուխներ, չալմայով և սև բերետավոր գլուխներ, պարիկներով գլուխներ և հազարավոր այլ խեղճ մարդկային գլուխներ: ..» G. Heine.
ժամանակ	Բեմ/գործունեություն			ռեսուրսներ
Օրգ պահը. 3 րոպե Գիտելիքների թարմացում	Հարգելի ընկերներ, կարծում եմ, բոլորդ, առանց բացառության, ինքներդ ձեզ հարց եք տվել. «Ինչպե՞ս է կյանքը առաջացել մեր մոլորակի վրա»: Այսօր մենք կփորձենք լուծել այս հավերժական «կյանքի հանելուկը», որի մասին, ինչպես երևում է մեր դասի էպիգրաֆից, շատ խելացի մարդիկ են մտածել։ Դա անելու համար մենք կդնենք խնդրահարույց հարցեր: Դասի թեմա Նպատակներ դնելը Ինչպե՞ս է կյանքը ծագել Երկրի վրա: Ի՞նչ ժամանակակից տեսակետներ և վարկածներ կան Երկրի վրա կյանքի ծագման վերաբերյալ: Որո՞նք են ամենահամոզիչները: ԻՆՉ Է ԿՅԱՆՔԸ Ֆրիդրիխ Էնգելս. «Կյանքը սպիտակուցային մարմինների գոյության միջոց է, որի էական կետը նյութերի մշտական ​​փոխանակումն է նրանց շրջապատող արտաքին բնության հետ, և այդ նյութափոխանակության դադարեցմամբ դադարում է նաև կյանքը, ինչը հանգեցնում է տարրալուծման։ սպիտակուցը»:
Ստուգելով դ.զ. 5 րոպե	Թեստ «Էվոլյուցիոն դոկտրինա» 1. Էվոլյուցիան կոչվում է. ա) օրգանիզմների անհատական ​​զարգացումը բ) անհատների փոփոխություն գ) օրգանական աշխարհի պատմական անշրջելի զարգացումը դ) փոփոխություններ բույսերի և կենդանիների կյանքում 2. Էվոլյուցիայի հիմնական շարժիչ ուժն է. ա) փոփոխականություն բ) ժառանգականություն գ) գոյության պայքար դ) բնական ընտրություն 3. Գոյության պայքարն է. ա) օրգանիզմների միջև մրցակցություն շրջակա միջավայրի պայմանների համար բ) մեկ տեսակի անհատների ոչնչացում մեկ այլ տեսակի անհատների կողմից գ) որոշ տեսակների սիմբիոտիկ հարաբերությունները մյուսների հետ դ) տեսակի ցրումը նոր տարածք 4. Սեռական ընտրությունն է. ա) բնական ընտրություն, որը տեղի է ունենում նույն սեռի անհատների միջև բազմացման շրջանում բ) բնական ընտրություն, որն առաջացել է գ) արհեստական ​​ընտրության ձև, որն ուղղված է արու անհատների (օրինակ՝ հավի, բադերի) ոչնչացմանը. 5. Դրանք բնական գործողության օրինակներ չեն: ընտրություն. ա) իսպանական մաստիֆի ծագումը. բ) միջատների արդյունաբերական մելանիզմ գ) բակտերիաների դիմադրություն հակաբիոտիկների նկատմամբ դ) տնային ճանճերի դիմադրություն թունաքիմիկատներին 6. Միմիկրիան հետևյալն է. ա) անպաշտպան և ուտելի տեսակների նմանությունը մեկ կամ մի քանի անկապ տեսակների հետ, որոնք լավ պաշտպանված են և ունեն նախազգուշական գունավորում. բ) երկու հարակից տեսակների անհատների ձևի և գույնի նմանությունը: գ) հատուկ պաշտպանիչ սարքավորումների առկայությունը տեսակի անհատների մոտ 7. Արոմորֆոզը հետևյալ էվոլյուցիոն իրադարձություններից է. ա) թռչունների դասի առաջացումը. բ) մի շարք գիշատիչ կաթնասունների մեծ թվով ընտանիքների հայտնվելը
Նոր նյութ սովորելը 7 րոպե	Առաջադրանքներ. 1 ստեղծել կլաստեր 2. եզրակացություններ անել Կլաստերների կազմում ըստ խմբերի: Խումբ 1 Օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզ Խումբ 2 Ժամանակակից հայացքներ կյանքի ծագման վերաբերյալ Խումբ 3 Կյանքի ծագման մասին պատկերացումների զարգացում
Առաջնային համախմբում 5 րոպե	Քննարկման էսսե գրելու ալգորիթմ. Քննարկվող թեման (խնդիրը). Իմ դիրքորոշումը. Համառոտ հիմնավորում. Հնարավոր առարկություններ, որոնք ուրիշները կարող են բարձրացնել: Պատճառը, թե ինչու է այս դիրքորոշումը դեռ ճիշտ. Եզրակացություն
Արտացոլում	Անվճար խոսափող
3 րոպե Տուն. վարժություն	Ձևակերպեք Երկրի վրա կյանքի ծագման նոր վարկած Երկրաբաններ, կենսաբաններ և բոլոր պալեոնտոլոգները Գենետիկներ և քիմիկոսներ Գլուխները քորում են Կամ գուցե ձեզանից մեկը Ստեղծեք ձեր սեփական վարկածը Ինչպես, ինչու, երբ և որտեղ Արդյո՞ք կյանքը ծագել է Երկրի վրա:

I. Օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզ - օրգանական նյութերի առաջացում անօրգանականից

1. Տեղի է ունեցել 3,5 միլիարդ տարի առաջ

2. Այն իրականացվել է երկու փուլով առաջնային օվկիանոսում.

Առաջին փուլը ցածր մոլեկուլային քաշի օրգանական միացությունների առաջացումն է

- առաջնային մթնոլորտի ածխաջրածինները (CH4) արձագանքել են ջրային գոլորշիների, NH3, H2, CO2, CO, N2 միջանկյալ օրգանական միացությունների ձևավորմամբ՝ սպիրտներ, ալդեհիդներ, կետոններ, օրգանական թթուներ, որոնք անձրևի հետ ընկել են օվկիանոս։

- առաջնային օվկիանոսում միջանկյալ միացությունները վերածվել են մոնոսաքարիդների, ամինաթթուների, նուկլեոտիդների, ֆոսֆատների - ATP (սինթեզի էներգիայի աղբյուրները կարող են լինել էլեկտրական կայծակնային արտանետումները, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը, ջերմային էներգիան, հարվածային ալիքները, ժայթքող հրաբուխների էներգիան, մակընթացային էներգիան և այլն: )

- նման սինթեզի հնարավորությունը փորձնականորեն ապացուցվել է 1953 թվականին Ս. Միլլերի կողմից (ամերիկացի) - եռացող ջրով և սառնարանով փակ ապարատում, որը նմանակում է 4 միլիարդ տարի առաջ Երկրի վրա գոյություն ունեցող պայմանները, որոնցում CH4-ի խառնուրդ, NH4 և H2 գազեր տեղադրվել են էլեկտրական լիցքաթափումների միջով անցնելիս, ստացվել են ցածր մոլեկուլային օրգանական միացություններ՝ միզանյութ, սպիրտներ, ալդեհիդներ, օրգանական թթուներ, մոնոսաքարիդներ, ճարպաթթուներ, տարբեր ամինաթթուներ (իոնացնող ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կամ ջերմության փոխարեն օգտագործելու դեպքում. ստացվել են էլեկտրական լիցքաթափումներ, այլ ամինաթթուներ, ճարպաթթուներ, շաքարներ՝ մինչև 600՝ ռիբոզ, դեզօքսիրիբոզ, ազոտային հիմքեր՝ նուկլեոտիդներ)

- օրգանական միացությունների աբիոգեն սինթեզի հնարավորությունը հաստատվում է այն փաստով, որ դրանք գտնվում են տիեզերքում (ֆորմալդեհիդ, մածուցիկ թթու, էթիլային սպիրտ և այլն):

Երկրորդ փուլը բարձր մոլեկուլային օրգանական նյութերի սինթեզն է պարզ օրգանական միացություններից՝ կենսապոլիմերներից՝ սպիտակուցներ, լիպիդներ, պոլիսախարիդներ, նուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ)

1. Տեղի է ունեցել նախնադարյան օվկիանոսում

2. Իրականացվել է պոլիկոնդենսացիոն ռեակցիաների (պոլիմերացման) արդյունքում; պահանջվող էներգիան ձեռք է բերվել մոտ 100 C ջերմաստիճանի կամ իոնացնող ճառագայթման միջոցով՝ ազատ ջրի հեռացմամբ (S. Fox, American, 1997 թ.)

3. Ռեակցիան սկսելու համար պահանջվող ցածր մոլեկուլային զանգվածի նյութերի կոնցենտրացիան ձեռք է բերվել դրանց կլանման արդյունքում հատակային կավե նստվածքներում կամ ծակոտկեն հրաբխային տուֆերում։

(Փորձնականորեն ցույց է տրվել, որ ամինաթթուների ջրային լուծույթը կավահողի և ATP-ի առկայության դեպքում կարող է առաջացնել պոլիմերային շղթաներ՝ պոլիպեպտիդներ)

4. Ծովերի եւ օվկիանոսների ջուրը հագեցած էր աբիոգեն ծագման կենսապոլիմերներով՝ առաջացնելով այսպես կոչված. «նախնական արգանակ»

Ժամանակակից տեսակետներ կյանքի ծագման մասին

A. I. Oparin- ի վարկածը. Օպարինի վարկածի ամենակարևոր առանձնահատկությունը կյանքի պրեկուրսորների (պրոբիոնտների) քիմիական կառուցվածքի և ձևաբանական տեսքի աստիճանական բարդացումն է դեպի կենդանի օրգանիզմներ:

Մեծ քանակությամբ ապացույցներ ցույց են տալիս, որ կյանքի ծագման միջավայրը կարող էր լինել ծովերի և օվկիանոսների ափամերձ տարածքները: Այստեղ՝ ծովի, ցամաքի և օդի միացման վայրում, բարենպաստ պայմաններ են ստեղծվել բարդ օրգանական միացությունների առաջացման համար։ Օրինակ՝ որոշ օրգանական նյութերի (շաքարներ, սպիրտներ) լուծույթները խիստ կայուն են և կարող են գոյություն ունենալ անորոշ երկար ժամանակ։ Սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների խտացված լուծույթներում կարող են առաջանալ ջրային լուծույթներում ժելատինային թրոմբների նման թրոմբներ։ Նման թրոմբները կոչվում են կոացերվատ կաթիլներ կամ կոացերվատներ (նկ. 70): Կոացերվատները ունակ են կլանելու տարբեր նյութեր: Քիմիական միացությունները դրանք ներթափանցում են լուծույթից, որոնք փոխակերպվում են կոացերվատ կաթիլներով տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքում և արտանետվում շրջակա միջավայր։

Կոասերվատները դեռ կենդանի էակներ չեն: Նրանք ցույց են տալիս միայն արտաքին նմանություն կենդանի օրգանիզմների այնպիսի հատկանիշների, ինչպիսիք են աճը և նյութափոխանակությունը շրջակա միջավայրի հետ: Հետևաբար, կոացերվատների առաջացումը համարվում է նախակյանքային զարգացման փուլ։

Կոասերվատները կառուցվածքային կայունության համար անցել են շատ երկար ընտրության գործընթաց: Կայունությունը ձեռք է բերվել որոշ միացությունների սինթեզը վերահսկող ֆերմենտների ստեղծման շնորհիվ։ Կյանքի ծագման ամենակարևոր փուլը սեփական տեսակի վերարտադրման և նախորդ սերունդների հատկությունները ժառանգելու մեխանիզմի առաջացումն էր: Դա հնարավոր դարձավ նուկլեինաթթուների և սպիտակուցների բարդ համալիրների առաջացման շնորհիվ։ Նուկլեինաթթուները, որոնք ընդունակ են ինքնուրույն վերարտադրվել, սկսեցին վերահսկել սպիտակուցների սինթեզը՝ որոշելով դրանցում ամինաթթուների կարգը։ Իսկ ֆերմենտային սպիտակուցներն իրականացրել են նուկլեինաթթուների նոր կրկնօրինակների ստեղծման գործընթացը։ Ահա թե ինչպես է առաջացել կյանքին բնորոշ հիմնական հատկությունը՝ իրենց նման մոլեկուլները վերարտադրելու ունակությունը։

Կենդանի էակները այսպես կոչված բաց համակարգեր են, այսինքն համակարգեր, որոնց մեջ էներգիան գալիս է դրսից: Առանց էներգիայի մատակարարման, կյանքը չի կարող գոյություն ունենալ: Ինչպես գիտեք, ըստ էներգիայի սպառման մեթոդների (տե՛ս Գլուխ III) օրգանիզմները բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ ավտոտրոֆ և հետերոտրոֆ։ Ավտոտրոֆ օրգանիզմներն ուղղակիորեն օգտագործում են արևի էներգիան ֆոտոսինթեզի գործընթացում (կանաչ բույսեր), հետերոտրոֆ օրգանիզմներն օգտագործում են այն էներգիան, որն ազատվում է օրգանական նյութերի քայքայման ժամանակ։

Ակնհայտ է, որ առաջին օրգանիզմները եղել են հետերոտրոֆներ, որոնք էներգիա են ստանում օրգանական միացությունների առանց թթվածնի քայքայման միջոցով։ Կյանքի արշալույսին Երկրի մթնոլորտում ազատ թթվածին չկար: Ժամանակակից քիմիական կազմի մթնոլորտի առաջացումը սերտորեն կապված է կյանքի զարգացման հետ։ Ֆոտոսինթեզ կատարելու ընդունակ օրգանիզմների առաջացումը հանգեցրեց թթվածնի արտազատմանը մթնոլորտ և ջուր։ Նրա ներկայությամբ հնարավոր է դարձել օրգանական նյութերի թթվածնային տարրալուծումը, որն արտադրում է շատ անգամ ավելի շատ էներգիա, քան թթվածնի բացակայության դեպքում։

Իր ծագման պահից կյանքը կազմում է մեկ կենսաբանական համակարգ՝ կենսոլորտը (տե՛ս Գլուխ XVI): Այսինքն՝ կյանքն առաջացել է ոչ թե առանձին մեկուսացված օրգանիզմների, այլ անմիջապես համայնքների տեսքով։ Կենսոլորտի էվոլյուցիան որպես ամբողջություն բնութագրվում է մշտական ​​բարդությամբ, այսինքն՝ ավելի ու ավելի բարդ կառուցվածքների առաջացմամբ։

Հնարավո՞ր է, որ հիմա կյանք առաջանա Երկրի վրա: Այն, ինչ մենք գիտենք Երկրի վրա կյանքի ծագման մասին, պարզ է դառնում, որ պարզ օրգանական միացություններից կենդանի օրգանիզմների առաջացման գործընթացը չափազանց երկար է եղել: Որպեսզի կյանք առաջանա Երկրի վրա, պահանջվեց էվոլյուցիոն գործընթաց, որը տևեց միլիոնավոր տարիներ, որի ընթացքում ընտրվեցին բարդ մոլեկուլային կառուցվածքները, հիմնականում նուկլեինաթթուները և սպիտակուցները կայունության համար, իրենց տեսակը վերարտադրելու ունակության համար:

Եթե ​​այսօր Երկրի վրա, ինչ-որ տեղ ինտենսիվ հրաբխային ակտիվության տարածքներում, կարող են առաջանալ բավականին բարդ օրգանական միացություններ, ապա այդ միացությունների գոյության հավանականությունը ցանկացած երկար ժամանակ աննշան է: Դրանք անմիջապես կօքսիդացվեն կամ կօգտագործվեն հետերոտրոֆ օրգանիզմների կողմից։ Չարլզ Դարվինը դա շատ լավ հասկանում էր։ 1871 թվականին նա գրել է. «Բայց եթե այժմ... ինչ-որ տաք ջրում, որը պարունակում է բոլոր անհրաժեշտ ամոնիումի և ֆոսֆորի աղերը և հասանելի է լույսի, ջերմության, էլեկտրականության և այլնի ազդեցությանը, քիմիապես ձևավորվել է մի սպիտակուց, որը կարող է. հետագա, գնալով ավելի բարդ փոխակերպումների դեպքում այս նյութը անմիջապես կկործանվեր կամ կլանվեր, ինչը անհնար էր կենդանի էակների առաջացման ժամանակաշրջանում»:

Կյանքը Երկրի վրա առաջացել է աբիոգեն կերպով: Ներկայումս կենդանի էակները գալիս են միայն կենդանի էակներից (բիոգեն ծագում): Երկրի վրա կյանքի վերսկսման հավանականությունը բացառվում է։

Կյանքի ծագման մասին պատկերացումների զարգացում

Երկրի վրա կյանքի ծագման տեսությունը.Հնագույն ժամանակներից մինչև մեր ժամանակները անթիվ վարկածներ են առաջ քաշվել Երկրի վրա կյանքի ծագման մասին։ Նրանց ողջ բազմազանությունը հանգում է երկու միմյանց բացառող տեսակետների։

Բիոգենեզի տեսության կողմնակիցները (հունարեն «bios» - կյանք և «ծննդոց» - ծագում) կարծում էին, որ բոլոր կենդանի արարածները գալիս են միայն կենդանի էակներից: Նրանց հակառակորդները պաշտպանում էին աբիոգենեզի տեսությունը («ա» - լատիներեն, բացասական նախածանց); նրանք կարծում էին, որ հնարավոր է կենդանի էակների ծագումը ոչ կենդանիներից:

Միջնադարի շատ գիտնականներ ենթադրում էին կյանքի ինքնաբուխ գեներացման հնարավորությունը: Նրանց կարծիքով՝ ձուկը կարող էր ծնվել տիղմից, որդերը՝ հողից, մկները՝ ցեխից, ճանճերը՝ մսից և այլն։

Ինքնաբուխ առաջացման տեսության դեմ 17-րդ դարում. Խոսեց ֆլորենցիացի բժիշկ Ֆրանչեսկո Ռեդին. Միսը փակ կաթսայի մեջ դնելով՝ Ռեդին ցույց է տվել, որ փչող թրթուրները ինքնաբերաբար չեն բողբոջում փտած մսի մեջ։ Ինքնաբուխ առաջացման տեսության կողմնակիցները պնդում էին, որ թրթուրների ինքնաբուխ սերունդը չի առաջացել միայն այն պատճառով, որ օդը չի մտել փակ կաթսա: Հետո Ռեդին մսի կտորները դրեց մի քանի խորը անոթների մեջ։ Դրանցից մի քանիսը բաց թողեց, իսկ մի մասը մուսլինով ծածկեց։ Որոշ ժամանակ անց բաց անոթների միսը լցվում էր ճանճերի թրթուրներով, մինչդեռ մուսլինով ծածկված անոթներում փտած մսի մեջ թրթուր չկար։

Մանրադիտակը մարդկանց բացահայտեց միկրոաշխարհը. Դիտարկումները ցույց են տվել, որ միկրոօրգանիզմները որոշ ժամանակ անց հայտնաբերվում են ամուր փակ կոլբայի մեջ մսի արգանակով կամ խոտի թուրմով: Բայց հենց որ մսի արգանակը եփվեց մեկ ժամ ու պարանոցը փակվեց, փակ կոլբայի մեջ ոչինչ չհայտնվեց։ Վիտալիստները ենթադրում էին, որ երկարատև եռումը սպանում է «կենսական ուժը», որը չի կարող թափանցել փակ կոլբայի մեջ:

Բիոգենեզի և բիոգենեզի կողմնակիցների միջև վեճերը շարունակվել են մինչև 19-րդ դարը։ Նույնիսկ Լամարկը 1809 թվականին գրել է սնկերի ինքնաբուխ առաջացման հնարավորության մասին։

Պաստերի փորձը.Դարվինի «Տեսակների ծագումը» գրքի հայտնվելով ևս մեկ անգամ առաջացավ հարց, թե ինչպես է կյանքը առաջացել Երկրի վրա: Ֆրանսիական գիտությունների ակադեմիան 1859 թվականին հատուկ մրցանակ նշանակեց ինքնաբուխ սերնդի խնդրի վրա նոր լույս սփռելու փորձի համար։ Այս մրցանակը 1862 թվականին ստացել է ֆրանսիացի հայտնի գիտնական Լուի Պաստերը։

ԼՈՒԻ ՊԱՍՏԵՐ (1822-1895) - ֆրանսիացի մանրէաբան և քիմիկոս։ Մանրէաբանության հիմնադիր։ Հայտնաբերվել է անաէրոբ բակտերիաներ. Ցույց է տվել խմորման էներգետիկ արժեքը: Ուսումնասիրել է կյանքի ծագման հնարավորության խնդիրը։ Նա առաջարկեց պատվաստումներ կատաղության, սիբիրյան խոցի և պաստերիզացիայի դեմ (տաքացում մինչև 70 ° C), որպես կենդանի բակտերիաների (բայց ոչ դրանց սպորների) ոչնչացման միջոց՝ սնունդը պահպանելու համար։

Լ. Պաստերը մի փորձ կատարեց, որը մրցակցում էր Ռեդիի հայտնի փորձի պարզության մեջ: Նա եփում էր տարբեր սննդանյութեր մի կոլբայի մեջ, որտեղ միկրոօրգանիզմները կարող էին աճել: Կոլբայի մեջ երկար եռալու ժամանակ մահանում էին ոչ միայն միկրոօրգանիզմները, այլև դրանց սպորները։ Հիշելով վիտալիստական ​​պնդումը, որ առասպելական «կյանքի ուժը» չի կարող թափանցել կնքված կոլբայի մեջ, Պաստերը դրան կցել է S-աձև խողովակ՝ ազատ ծայրով (նկ. 68): Միկրոօրգանիզմների սպորները նստել են բարակ կոր խողովակի մակերեսին և չեն կարողացել ներթափանցել սննդարար միջավայր: Լավ եփած սննդարար միջավայրը մնաց ստերիլ;

Բրինձ. 68. L. Pasteur-ի փորձի սխեման S-աձեւ պարանոցով կոլբայի մեջ:
A - S-աձև պարանոցով կոլբայի մեջ սննդային միջավայրը եռալուց հետո երկար ժամանակ մնում է ստերիլ. B - եթե դուք հեռացնում եք S-ի կոկորդը, ապա միկրոօրգանիզմները արագ զարգանում են շրջակա միջավայրում

Պաստերն իր փորձերի միջոցով ապացուցեց կյանքի ինքնաբուխ գեներացման անհնարինությունը։ Ջախջախիչ հարված ստացավ «կյանքի ուժ» հասկացությունը՝ վիտալիզմը։

Օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզ.Պաստերի փորձը ցույց տվեց ներկայում կյանքի ինքնաբուխ առաջացման անհնարինությունը։ Մեր մոլորակի վրա կյանքի ծագման հարցը երկար ժամանակ բաց մնաց։

1924 թվականին հայտնի կենսաքիմիկոս Ա. կյանքը։ Ակադեմիկոս Օպարինի կանխատեսումը հաստատվեց. 1955 թվականին ամերիկացի հետազոտող Ս. Միլլերը, մինչև 60,000 Վ լարումներով էլեկտրական լիցքաթափումներ անցկացնելով CH 4, NH 3, H 2 և H 2 0 գոլորշիների խառնուրդի միջոցով, մի քանի պասկալների ճնշման տակ 80 ° C ջերմաստիճանում, ստացվել են ամենապարզ ճարպաթթուները, միզանյութը, քացախաթթուները և մրջնաթթուները և մի քանի ամինաթթուներ, այդ թվում՝ գլիցինը և ալանինը (նկ. 69):

Բրինձ. 69. Ս. Միլլերի սարքի սխեման, որում սինթեզվում են ամինաթթուները

Ինչպես արդեն գիտենք, ամինաթթուներն այն «շինանյութերն» են, որոնցից կառուցվում են սպիտակուցի մոլեկուլները: Հետևաբար, անօրգանական միացություններից ամինաթթուների ձևավորման հնարավորության փորձարարական ապացույցը չափազանց կարևոր ցուցում է, որ Երկրի վրա կյանքի առաջացման առաջին քայլը օրգանական նյութերի աբիոգեն (ոչ կենսաբանական) սինթեզն էր (տես առջևի թռչնակ):

Այն մարդկանց համար, ովքեր ցանկանում են անընդհատ կատարելագործվել, ինչ-որ բան սովորել և անընդհատ նոր բան սովորել, մենք հատուկ պատրաստել ենք այս կատեգորիան: Այն պարունակում է բացառապես կրթական, օգտակար բովանդակություն, որը դուք, անշուշտ, կվայելեք: Մեծ թվով տեսանյութեր կարող են մրցակցել նույնիսկ այն կրթությանը, որը մեզ տրվում է դպրոցում, քոլեջում կամ համալսարանում: Վերապատրաստման տեսանյութերի ամենամեծ բանն այն է, որ նրանք փորձում են տալ ամենավերջին, ամենաարդիական տեղեկատվությունը: Մեզ շրջապատող աշխարհը տեխնոլոգիաների դարաշրջանում անընդհատ փոխվում է, և տպագիր կրթական հրատարակությունները պարզապես ժամանակ չունեն տրամադրելու ամենավերջին տեղեկատվությունը:

Տեսանյութերի շարքում կարելի է գտնել նաև ուսուցողական տեսանյութեր նախադպրոցական տարիքի երեխաների համար։ Այնտեղ ձեր երեխային կսովորեցնեն տառեր, թվեր, հաշվել, կարդալ և այլն: Համաձայն եմ, դա շատ լավ այլընտրանք է մուլտֆիլմերին: Տարրական դասարանների աշակերտների համար կարող եք նաև գտնել անգլերեն լեզվի ուսուցում և օգնություն դպրոցական առարկաների ուսումնասիրության հարցում: Ավագ ուսանողների համար ստեղծվել են ուսումնական տեսանյութեր, որոնք կօգնեն ձեզ պատրաստվել թեստերին, քննություններին կամ պարզապես խորացնել ձեր գիտելիքները կոնկրետ առարկայից: Ձեռք բերված գիտելիքները կարող են որակական ազդեցություն ունենալ նրանց մտավոր ներուժի վրա, ինչպես նաև գոհացնել ձեզ գերազանց գնահատականներով։

Երիտասարդների համար, ովքեր արդեն ավարտել են դպրոցը, սովորում են կամ չեն սովորում համալսարանում, կան բազմաթիվ հետաքրքրաշարժ ուսումնական տեսանյութեր։ Նրանք կարող են օգնել նրանց խորացնել իրենց գիտելիքները այն մասնագիտության մասին, որի համար նրանք սովորում են: Կամ ձեռք բերեք այնպիսի մասնագիտություն, ինչպիսին է ծրագրավորող, վեբ դիզայներ, SEO օպտիմիզատոր և այլն: Այս մասնագիտությունը դեռ չի դասավանդվում բուհերում, ուստի այս առաջադեմ և համապատասխան ոլորտի մասնագետ կարող եք դառնալ միայն ինքնակրթությամբ, ինչում մենք փորձում ենք օգնել՝ հավաքելով ամենաօգտակար տեսանյութերը։

Մեծահասակների համար այս թեման նույնպես տեղին է, քանի որ հաճախ է պատահում, որ տարիներ շարունակ մասնագիտությամբ աշխատելուց հետո հասկանում ես, որ դա քո բանը չէ և ուզում ես քեզ համար ավելի հարմար և միևնույն ժամանակ շահավետ բան սովորել։ Նաև այս կատեգորիայի մարդկանց մեջ հաճախ հանդիպում են տեսանյութեր ինքնակատարելագործման, ժամանակ և գումար խնայելու, իրենց կյանքը օպտիմալացնելու մասին, որտեղ նրանք գտնում են շատ ավելի լավ և երջանիկ կյանքով ապրելու ուղիներ: Նույնիսկ մեծահասակների համար սեփական բիզնես ստեղծելու և զարգացնելու թեման շատ հարմար է։

Ուսումնական տեսահոլովակների շարքում կան նաև ընդհանուր ուղղվածություն ունեցող տեսանյութեր, որոնք հարմար են գրեթե ցանկացած տարիքի, որոնցում դուք կարող եք իմանալ, թե ինչպես է սկսվել կյանքը, էվոլյուցիայի ինչ տեսություններ կան, փաստեր պատմությունից և այլն: Դրանք կատարելապես ընդլայնում են մարդու մտահորիզոնը՝ նրան դարձնելով շատ ավելի գրագետ և հաճելի ինտելեկտուալ զրուցակից։ Նման ուսումնական տեսանյութերը իսկապես օգտակար են դիտելու բոլորին, առանց բացառության, քանի որ գիտելիքը ուժ է: Մաղթում ենք հաճելի և օգտակար դիտում:

Մեր օրերում պարզապես անհրաժեշտ է լինել այն, ինչ կոչվում է «ալիքի վրա»։ Սա վերաբերում է ոչ միայն նորություններին, այլև սեփական մտքի զարգացմանը։ Եթե ​​ցանկանում եք զարգանալ, ուսումնասիրել աշխարհը, լինել պահանջված հասարակության մեջ և լինել հետաքրքիր, ապա այս բաժինը հենց ձեզ համար է։

Երկրի վրա կյանքի ծագումը բնական գիտության առանցքային և չլուծված խնդիր է, որը հաճախ հիմք է հանդիսանում գիտության և կրոնի միջև բախման համար: Եթե ​​կենդանի նյութի էվոլյուցիայի առկայությունը կարելի է ապացուցված համարել, քանի որ դրա մեխանիզմները բացահայտվել են, հնագետները հայտնաբերել են հնագույն, ավելի պարզ կառուցվածքային օրգանիզմներ, ապա կյանքի ծագման ոչ մի վարկած չունի նման ընդարձակ ապացույցների բազա: Մենք կարող ենք դիտարկել էվոլյուցիան մեր սեփական աչքերով, գոնե ընտրության հարցում: Ոչ ոքի չի հաջողվել կենդանի էակներ ստեղծել ոչ կենդանիներից։

Չնայած կյանքի ծագման մասին վարկածների մեծ թվին, դրանցից միայն մեկն ունի ընդունելի գիտական ​​բացատրություն։ Սա վարկած է աբիոգենեզ- երկարաժամկետ քիմիական էվոլյուցիա, որը տեղի է ունեցել հին Երկրի հատուկ պայմաններում և նախորդել է կենսաբանական էվոլյուցիային։ Ընդ որում, պարզ օրգանական նյութերը սկզբում սինթեզվել են անօրգանական նյութերից, հետո ավելի բարդ, հետո ի հայտ են եկել կենսապոլիմերներ, հաջորդ փուլերն ավելի ենթադրական են և դժվար թե ապացուցելի։ Աբիոգենեզի վարկածն ունի բազմաթիվ չլուծված խնդիրներ և տարբեր տեսակետներ քիմիական էվոլյուցիայի որոշակի փուլերի վերաբերյալ։ Այնուամենայնիվ, դրա որոշ կետեր փորձարարականորեն հաստատվել են:

Կյանքի ծագման այլ վարկածներ. պանսպերմիա(կյանք բերելով տիեզերքից), կրեացիոնիզմ(ստեղծագործողի կողմից), ինքնաբուխ սերունդ(կենդանի օրգանիզմները հանկարծակի հայտնվում են անշունչ նյութի մեջ), կայուն վիճակ(կյանքը միշտ եղել է): Ոչ կենդանի էակների մեջ կյանքի ինքնաբուխ գեներացման անհնարինությունը ապացուցվել է Լուի Պաստերի (19-րդ դար) և նրանից առաջ մի շարք գիտնականների կողմից, բայց ոչ այնքան կատեգորիկ (Ֆ. Ռեդի - XVII դ.)։ Պանսպերմիայի վարկածը չի լուծում կյանքի ծագման խնդիրը, այլ այն տեղափոխում է Երկրից արտաքին տիեզերք կամ այլ մոլորակներ։ Այնուամենայնիվ, դժվար է հերքել այս վարկածը, հատկապես նրա ներկայացուցիչների, ովքեր պնդում են, որ կյանքը Երկիր է բերվել ոչ երկնաքարերի միջոցով (այս դեպքում կենդանի էակները կարող են այրվել մթնոլորտի շերտերում, ենթարկվել տիեզերքի կործանարար ազդեցությանը. ճառագայթում և այլն), բայց բանական էակների կողմից։ Բայց ինչպե՞ս նրանք հասան Երկիր: Ֆիզիկայի տեսանկյունից (Տիեզերքի հսկայական չափերը և լույսի արագությունը հաղթահարելու անհնարինությունը) դա դժվար թե հնարավոր լինի։

Առաջին անգամ հնարավոր աբիոգենեզը հիմնավորել է Ա.Ի. Օպարին (1923-1924), հետագայում այս վարկածը մշակել է Ջ. Հալդեյնը (1928): Այնուամենայնիվ, այն միտքը, որ Երկրի վրա կյանքին կարող էր նախորդել օրգանական միացությունների աբիոգեն ձևավորումը, արդեն արտահայտվել էր Դարվինի կողմից: Բիոգենեզի տեսությունը կատարելագործվել և կատարելագործվում է այլ գիտնականների կողմից մինչ օրս: Նրա հիմնական չլուծված խնդիրը բարդ ոչ կենդանի համակարգերից պարզ կենդանի օրգանիզմների անցման մանրամասներն են։

1947 թվականին Ջ. Բերնալը, հիմնվելով Օպարինի և Հալդեյնի զարգացումների վրա, ձևակերպեց կենսաբանության տեսությունը՝ առանձնացնելով աբիոգենեզի երեք փուլերը. 1) կենսաբանական մոնոմերների աբիոգեն առաջացումը. 2) կենսապոլիմերների առաջացում. 3) թաղանթների և առաջնային օրգանիզմների (պրոտոբիոնտների) առաջացումը.

Աբիոգենեզ

Կյանքի ծագման հիպոթետիկ սցենարը ըստ աբիոգենեզի տեսության նկարագրված է ստորև՝ ընդհանուր գծերով։

Երկրի տարիքը մոտ 4,5 միլիարդ տարի է։ Գիտնականների կարծիքով՝ կյանքի համար այդքան անհրաժեշտ հեղուկ ջուրը մոլորակի վրա հայտնվել է ոչ շուտ, քան 4 միլիարդ տարի առաջ։ Միևնույն ժամանակ, 3,5 միլիարդ տարի առաջ Երկրի վրա արդեն գոյություն է ունեցել կյանք, ինչն ապացուցվում է մանրէաբանական ակտիվության հետքերով նման դարերի ժայռերի հայտնաբերմամբ։ Այսպիսով, առաջին ամենապարզ օրգանիզմները առաջացել են համեմատաբար արագ՝ 500 միլիոն տարուց պակաս:

Երբ Երկիրը առաջին անգամ ձևավորվեց, նրա ջերմաստիճանը կարող էր հասնել 8000 °C: Երբ մոլորակը սառչում էր, մետաղներն ու ածխածինը` ամենածանր տարրերը, խտացան և ձևավորեցին երկրակեղևը: Միևնույն ժամանակ տեղի է ունեցել հրաբխային ակտիվություն, ընդերքը շարժվել և սեղմվել է, դրա վրա առաջացել են ծալքեր և ճեղքեր։ Գրավիտացիոն ուժերը հանգեցրել են կեղևի խտացմանը, որն ազատում է էներգիան ջերմության տեսքով։

Թեթև գազերը (ջրածին, հելիում, ազոտ, թթվածին և այլն) չեն պահպանվել մոլորակի կողմից և գնացել են տիեզերք։ Բայց այս տարրերը մնացին այլ նյութերի բաղադրության մեջ։ Մինչև Երկրի վրա ջերմաստիճանը իջավ 100 °C-ից, ամբողջ ջուրը գոլորշի վիճակում էր: Ջերմաստիճանի անկումից հետո գոլորշիացումն ու խտացումը կրկնվել են բազմիցս, տեղացել են հորդառատ անձրևներ և ամպրոպներ։ Ջրի մեջ հայտնվելով տաք լավան և հրաբխային մոխիրը շրջակա միջավայրի տարբեր պայմաններ են ստեղծել։ Որոշ դեպքերում կարող են առաջանալ որոշակի ռեակցիաներ:

Այսպիսով, վաղ Երկրի ֆիզիկական և քիմիական պայմանները բարենպաստ են եղել օրգանական և անօրգանական նյութերի առաջացման համար։ Մթնոլորտը նվազեցնող տիպի էր, այնտեղ չկար ազատ թթվածին և օզոնային շերտ։ Ուստի ուլտրամանուշակագույն և տիեզերական ճառագայթումը թափանցեց Երկիր: Էներգիայի այլ աղբյուրներ էին երկրակեղևի ջերմությունը, որը դեռ չէր սառչել, հրաբուխների ժայթքումը, ամպրոպը և ռադիոակտիվ քայքայումը։

Մթնոլորտը պարունակում էր մեթան, ածխածնի օքսիդներ, ամոնիակ, ջրածնի սուլֆիդ, ցիանիդային միացություններ և ջրային գոլորշիներ։ Դրանցից սինթեզվել են մի շարք պարզ օրգանական նյութեր։ Այնուհետև կարող են ձևավորվել ամինաթթուներ, շաքարներ, ազոտային հիմքեր, նուկլեոտիդներ և այլ ավելի բարդ օրգանական միացություններ։ Նրանցից շատերը ծառայել են որպես մոնոմեր ապագա կենսաբանական պոլիմերների համար։ Մթնոլորտում ազատ թթվածնի բացակայությունը նպաստեց ռեակցիաների առաջացմանը։

Քիմիական փորձերը (առաջին անգամ՝ 1953 թ. Ս. Միլլերի և Գ. Ուրիի կողմից), որոնք նմանակում էին հին Երկրի պայմանները, ապացուցեցին անօրգանականներից օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզի հնարավորությունը։ Պարզունակ մթնոլորտը նմանակող գազային խառնուրդի միջով էլեկտրական արտանետումներ անցկացնելով՝ ջրային գոլորշիների առկայությամբ ստացվել են ամինաթթուներ, օրգանական թթուներ, ազոտային հիմքեր, ATP և այլն։

Հարկ է նշել, որ Երկրի հնագույն մթնոլորտում ամենապարզ օրգանական նյութերը կարող էին առաջանալ ոչ միայն աբիոգեն ճանապարհով։ Դրանք նույնպես բերվել են տիեզերքից և պարունակվել հրաբխային փոշու մեջ։ Ավելին, դրանք կարող են լինել բավականին մեծ քանակությամբ օրգանական նյութեր:

Ցածր մոլեկուլային քաշի օրգանական միացությունները կուտակվել են օվկիանոսում՝ ստեղծելով այսպես կոչված նախնադարյան ապուր։ Նյութերը ներծծվել են կավե հանքավայրերի մակերեսին, ինչը մեծացրել է դրանց կոնցենտրացիան։

Հին Երկրի որոշակի պայմաններում (օրինակ՝ կավի վրա, սառեցնող հրաբուխների լանջերին) կարող էր տեղի ունենալ մոնոմերների պոլիմերացում։ Այսպես են ձևավորվել սպիտակուցներն ու նուկլեինաթթուները՝ կենսապոլիմերները, որոնք հետագայում դարձել են կյանքի քիմիական հիմքը։ Ջրային միջավայրում պոլիմերացումը քիչ հավանական է, քանի որ ապապոլիմերացումը սովորաբար տեղի է ունենում ջրի մեջ: Փորձերն ապացուցել են տաք լավայի կտորների հետ շփվող ամինաթթուներից պոլիպեպտիդ սինթեզելու հնարավորությունը։

Կյանքի սկզբնավորման ճանապարհին հաջորդ կարևոր քայլը ջրի մեջ միացվող կաթիլների ձևավորումն է ( կոակերվացնում է) պոլիպեպտիդներից, պոլինուկլեոտիդներից և այլ օրգանական միացություններից։ Նման համալիրները արտաքինից կարող են ունենալ շերտ, որը նմանակում է թաղանթին և պահպանում դրանց կայունությունը։ Կոացերվատները փորձնականորեն ստացվել են կոլոիդային լուծույթներում։

Սպիտակուցի մոլեկուլները ամֆոտեր են: Նրանք դեպի իրենց ձգում են ջրի մոլեկուլներ, այնպես որ դրանց շուրջ պատյան է գոյանում։ Ստացված կոլոիդային հիդրոֆիլ կոմպլեքսները մեկուսացված են ջրային զանգվածից։ Արդյունքում ջրի մեջ էմուլսիա է գոյանում։ Այնուհետև կոլոիդները միաձուլվում են միմյանց հետ և առաջանում են կոացերվատներ (գործընթացը կոչվում է կոացերվացիա)։ Կոացերվատի կոլոիդային բաղադրությունը կախված էր այն միջավայրի բաղադրությունից, որում այն ​​առաջացել է։ Հին Երկրի տարբեր ջրամբարներում առաջացել են տարբեր քիմիական բաղադրությամբ կոացերվատներ։ Նրանցից ոմանք ավելի կայուն էին և կարող էին որոշակի չափով իրականացնել ընտրովի նյութափոխանակություն շրջակա միջավայրի հետ: Տեղի ունեցավ մի տեսակ կենսաքիմիական բնական ընտրություն։

Կոացերվատներն ունակ են ընտրողաբար կլանել որոշակի նյութեր շրջակա միջավայրից և դրա մեջ բաց թողնել դրանցում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների որոշակի արտադրանքներ: Դա նման է նյութափոխանակության: Երբ նյութերը կուտակվեցին, կոացերվատները աճեցին, և երբ նրանք հասան կրիտիկական չափերի, դրանք քայքայվեցին մասերի, որոնցից յուրաքանչյուրը պահպանեց սկզբնական կազմակերպության առանձնահատկությունները:

Քիմիական ռեակցիաները կարող են առաջանալ հենց կոացերվատների ներսում: Ֆերմենտներ կարող էին առաջանալ, երբ մետաղական իոնները կլանվում էին կոացերվատներով:

Էվոլյուցիայի գործընթացում մնացին միայն այն համակարգերը, որոնք ընդունակ էին ինքնակարգավորման և ինքնավերարտադրման։ Սա նշանավորեց կյանքի ծագման հաջորդ փուլի սկիզբը՝ առաջացումը պրոբիոնտներ(ըստ որոշ աղբյուրների, սա նույնն է, ինչ կոասերվատները) - մարմիններ, որոնք ունեն բարդ քիմիական կազմ և կենդանի էակների մի շարք հատկություններ: Պրոտոբիոնները կարելի է համարել ամենակայուն և հաջողությամբ ստացված կոացերվատները։

Թաղանթը կարող է ձևավորվել հետևյալ կերպ. Ճարպաթթուները զուգակցվում են սպիրտների հետ՝ առաջացնելով լիպիդներ: Ջրամբարների մակերեսին լիպիդները թաղանթներ են գոյացրել։ Նրանց լիցքավորված գլուխները նայում են ջրին, իսկ ոչ բևեռ ծայրերը՝ դեպի դուրս: Ջրի մեջ լողացող սպիտակուցի մոլեկուլները ձգվել են դեպի լիպիդային գլուխները, ինչի արդյունքում առաջացել են կրկնակի լիպոպրոտեինային թաղանթներ։ Քամին կարող էր թեքել նման թաղանթը, և պղպջակներ առաջանան: Հնարավոր է, որ կոացերվատները պատահաբար արգելափակվել են այս վեզիկուլների մեջ: Երբ նման բարդույթները նորից հայտնվեցին ջրի երեսին, դրանք ծածկվեցին երկրորդ լիպոպրոտեինային շերտով (հիդրոֆոբ փոխազդեցության պատճառով լիպիդների ոչ բևեռային ծայրերի հետ, որոնք կանգնած են միմյանց դեմ): Այսօրվա կենդանի օրգանիզմների թաղանթի ընդհանուր դասավորությունը ներսում լիպիդների երկու շերտ է և եզրերին տեղակայված սպիտակուցների երկու շերտ: Բայց միլիոնավոր տարիների էվոլյուցիայի ընթացքում թաղանթն ավելի բարդ է դարձել՝ կապված լիպիդային շերտի մեջ ընկղմված և այն ներթափանցող սպիտակուցների, մեմբրանի առանձին հատվածների ելուստի և ներխուժման և այլնի պատճառով:

Կոացերվատները (կամ պրոբիոնտները) կարող են պարունակել արդեն գոյություն ունեցող նուկլեինաթթվի մոլեկուլներ, որոնք կարող են ինքնուրույն վերարտադրվել: Ավելին, որոշ նախաբիոնտներում այնպիսի վերակազմավորում կարող էր տեղի ունենալ, որ նուկլեինաթթուն սկսեց կոդավորել սպիտակուցը:

Պրոբիոնների էվոլյուցիան այլևս քիմիական չէ, այլ նախակենսաբանական էվոլյուցիա։ Դա հանգեցրեց սպիտակուցների կատալիտիկ ֆունկցիայի բարելավմանը (նրանք սկսեցին գործել որպես ֆերմենտներ), թաղանթների և դրանց ընտրովի թափանցելիության (որը պրոտոբիոնտը դարձնում է պոլիմերների կայուն հավաքածու) և ձևանմուշների սինթեզի առաջացմանը (տեղեկատվության փոխանցում նուկլեինաթթվից): դեպի նուկլեինաթթու և նուկլեինաթթվից մինչև սպիտակուց):

Կյանքի ծագման և էվոլյուցիայի փուլերը

	Էվոլյուցիա	արդյունքները
1	Քիմիական էվոլյուցիա - միացությունների սինթեզ	Պարզ օրգանական նյութեր Կենսապոլիմերներ
2	Նախակենսաբանական էվոլյուցիա – քիմիական ընտրություն. մնում են ամենակայուն պրոբիոնները, որոնք կարող են ինքնուրույն վերարտադրվել	Կոացերվատներ և պրոտոբիոններ Ֆերմենտային կատալիզ Մատրիցային սինթեզ Թաղանթ
3	Կենսաբանական էվոլյուցիա - կենսաբանական ընտրություն. գոյության պայքար, շրջակա միջավայրի պայմաններին առավել հարմարվողների գոյատևումը	Օրգանիզմների հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրի հատուկ պայմաններին Կենդանի օրգանիզմների բազմազանություն

Կյանքի ծագման ամենամեծ առեղծվածներից մեկը մնում է այն հարցը, թե ինչպես է ՌՆԹ-ն ծածկագրել սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականությունը: Հարցը վերաբերում է ոչ թե ԴՆԹ-ին, այլ ՌՆԹ-ին, քանի որ ենթադրվում է, որ սկզբում ռիբոնուկլեինաթթուն ոչ միայն դեր է խաղացել ժառանգական տեղեկատվության իրականացման գործում, այլև պատասխանատու է դրա պահպանման համար: ԴՆԹ-ն փոխարինեց այն ավելի ուշ՝ առաջանալով ՌՆԹ-ից՝ հակադարձ տրանսկրիպցիայով։ ԴՆԹ-ն ավելի հարմար է տեղեկատվության պահպանման համար և ավելի կայուն է (ավելի քիչ հակված ռեակցիաների): Հետևաբար, էվոլյուցիայի գործընթացում հենց նա մնաց որպես տեղեկատվության պահակ:

1982 թվականին Թ.Չեկը հայտնաբերեց ՌՆԹ-ի կատալիտիկ ակտիվությունը։ Բացի այդ, ՌՆԹ-ն կարող է սինթեզվել որոշակի պայմաններում, նույնիսկ ֆերմենտների բացակայության դեպքում, ինչպես նաև ձևավորել իր կրկնօրինակները: Ուստի կարելի է ենթադրել, որ ՌՆԹ-ն առաջին կենսապոլիմերներն էին (ՌՆԹ-աշխարհի հիպոթեզ)։ ՌՆԹ-ի որոշ հատվածներ կարող են պատահաբար կոդավորել պրոտոբիոնտի համար օգտակար պեպտիդներ, որոնք էվոլյուցիայի ընթացքում դարձել են հեռացված ինտրոններ:

Պրոբիոնտներում առաջացել է հետադարձ կապ. ՌՆԹ-ն կոդավորում է ֆերմենտային սպիտակուցները, ֆերմենտային սպիտակուցները մեծացնում են նուկլեինաթթուների քանակը:

Կենսաբանական էվոլյուցիայի սկիզբը

Քիմիական էվոլյուցիան և պրոբիոնների էվոլյուցիան տևել են ավելի քան 1 միլիարդ տարի: Կյանքը ծագեց և սկսվեց նրա կենսաբանական էվոլյուցիան:

Որոշ նախաբիոններից առաջացել են պարզունակ բջիջներ, որոնք ներառում էին կենդանի էակների հատկությունների ամբողջ շարքը, որոնք մենք այսօր դիտարկում ենք: Իրականացրել են ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը, դրա օգտագործումը կառուցվածքների ստեղծման և նյութափոխանակության համար։ Կենսական գործընթացների էներգիան ապահովում էին ATP մոլեկուլները, և առաջացան բջիջներին բնորոշ թաղանթներ։

Առաջին օրգանիզմները եղել են անաէրոբ հետերոտրոֆները։ Նրանք ATP-ում կուտակված էներգիան ստանում էին խմորման միջոցով։ Օրինակ՝ գլիկոլիզը՝ շաքարների թթվածնազուրկ քայքայումը: Այս օրգանիզմները սնվում էին սկզբնական արգանակի օրգանական նյութերով։

Սակայն օրգանական մոլեկուլների պաշարները աստիճանաբար սպառվեցին, քանի որ Երկրի վրա պայմանները փոխվեցին, և նոր օրգանական նյութերը գրեթե այլևս աբիոգեն կերպով չէին սինթեզվում: Պարենային ռեսուրսների համար մրցակցության պայմաններում հետերոտրոֆների էվոլյուցիան արագացել է։

Առավելությունը ստացել են բակտերիաները, որոնք կարողացել են ֆիքսել ածխաթթու գազը օրգանական նյութերի առաջացմամբ։ Սննդանյութերի ավտոտրոֆ սինթեզն ավելի բարդ է, քան հետերոտրոֆիկ սնուցումը, ուստի այն չէր կարող առաջանալ կյանքի վաղ ձևերում: Որոշ նյութերից արեգակնային ճառագայթման էներգիայի ազդեցությամբ առաջացել են բջջի համար անհրաժեշտ միացություններ։

Առաջին ֆոտոսինթետիկ օրգանիզմները թթվածին չեն արտադրել։ Ֆոտոսինթեզն իր արձակմամբ, ամենայն հավանականությամբ, ավելի ուշ է հայտնվել ժամանակակից կապտականաչ ջրիմուռների նման օրգանիզմներում։

Մթնոլորտում թթվածնի կուտակումը, օզոնային էկրանի հայտնվելը և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման քանակի նվազումը հանգեցրել են բարդ օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզի գրեթե անհնարինությանը։ Մյուս կողմից, կյանքի ձևավորվող ձևերը նման պայմաններում ավելի կայուն են դարձել։

Երկրի վրա տարածվել է թթվածնային շնչառությունը։ Անաէրոբ օրգանիզմները գոյատևել են միայն որոշակի վայրերում (օրինակ, ստորգետնյա տաք աղբյուրներում ապրում են անաէրոբ բակտերիաներ)։