Yerdagi hayot qaerdan paydo bo'lgan? Er yuzida hayot qanday paydo bo'lgan. Sizga material yoqdimi? elektron pochta xabarnomamizga obuna bo'ling

Muammo Yerdagi hayotning kelib chiqishi odamlarni uzoq vaqtdan beri qiziqtiradi va tashvishlantiradi. Sayyoramizda hayotning kelib chiqishi haqida bir nechta farazlar mavjud:

hayot Xudo tomonidan yaratilgan;
Yerdagi hayot tashqaridan keltirildi;
sayyoradagi tirik mavjudotlar qayta-qayta jonsiz narsalardan o'z-o'zidan paydo bo'lgan;
hayot doimo mavjud bo'lgan;
hayot biokimyoviy inqilob natijasida paydo bo'lgan.

Turli xil gipotezalarning xilma-xilligi ikkita bir-birini istisno qiladigan nuqtai nazarga to'g'ri keladi. Biogenez nazariyasi tarafdorlari barcha tirik mavjudotlar faqat tirik mavjudotlardan paydo bo'ladi, deb hisoblashgan. Ularning muxoliflari abiogenez nazariyasini himoya qildilar - ular tirik mavjudotlarning jonsiz mavjudotlardan kelib chiqishi mumkinligiga ishonishdi.

Ko'pgina olimlar hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi mumkinligini taxmin qilishdi. Hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishining mumkin emasligi Lui Paster tomonidan isbotlangan.

Ikkinchi bosqich - birlamchi okean suvlarida oddiy organik birikmalardan oqsillar, yog'lar, uglevodlar va nuklein kislotalarning hosil bo'lishi. Ushbu birikmalarning ajratilgan molekulalari kontsentratsiyalangan va koaservatlarni hosil qilgan, ular atrof-muhit va o'sish bilan moddalar almashinuviga qodir ochiq tizimlar sifatida ishlaydi.

Uchinchi bosqich - koaservatlarning nuklein kislotalar bilan o'zaro ta'siri natijasida o'sish va metabolizmdan tashqari, o'z-o'zini ko'paytirishga qodir bo'lgan birinchi tirik mavjudotlar - probiontlar hosil bo'ldi.

Ko'rsatmalar

Hozirgi vaqtda hayotning kelib chiqishi haqidagi biokimyoviy nazariya qabul qilingan deb hisoblanadi. U 1924 yilda sovet olimi Aleksandr Oparin tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu nazariyaga ko'ra, tirik mavjudotlarning paydo bo'lishi va keyingi rivojlanishi organik molekulalarning paydo bo'lishi va rivojlanishidan iborat bo'lgan oldingi uzoq kimyoviy evolyutsiyasiz mumkin emas.

Taxminan 4 milliard yil oldin, Yerning qattiq qobig'i va atmosferasi hozirgisidan sezilarli darajada farq qiladi; unda deyarli kislorod yo'q edi, ammo vodorod, metan, azot va suv bug'lari ko'p edi. Zamonaviy hayotni tasavvur qilib bo'lmaydigan kislorodning yo'qligi kimyoviy evolyutsiyaning birinchi bosqichida baraka edi, chunki kislorod kuchli oksidlovchi vositadir va uning ko'p miqdori bilan organik molekulalar hosil bo'lolmaydi.

Yer yetarli darajada soviganidan keyin uning atmosferasida organik molekulalarning sintez jarayonlari sodir bo'la boshladi va bu jarayonlar abiogen tarzda sodir bo'ldi, ya'ni sintez hali mavjud bo'lmagan yordamida emas, balki tasodifiy reaktsiyalar tufayli sodir bo'ldi. kimyoviy moddalar orasida. Sintez uchun energiya chaqmoq, kosmik nurlanish va birinchi navbatda Quyoshdan qattiq ultrabinafsha nurlanish bilan ta'minlangan. Abiogen sintezning imkoniyati to'liq isbotlangan, chunki uni laboratoriyada osongina takrorlash mumkin, bundan tashqari, u hozir vulqon faolligi paytida kuzatiladi.

Asta-sekin birlamchi atmosferaning harorati pasaydi, ba'zi moddalar gazsimon holatdan suyuq holatga o'ta boshladi, yomg'ir boshlandi va oddiy organik birikmalar bilan to'yingan birinchi okeanlar paydo bo'ldi, ular faol o'zaro ta'sir qila boshladi va tobora murakkab birikmalar hosil qildi. .

1986 yilda RNK dunyosi nazariyasi shakllantirildi, unga ko'ra o'xshash molekulalarni ko'paytirishga qodir bo'lgan birinchi birikmalar ribonuklein kislotasi molekulalari edi. RNK molekulalarini tirik organizmlar deb atash mumkin emas, chunki ularni atrof-muhitdan ajratib turadigan qobiq yo'q edi.

Chig'anoqlar birinchi RNKlarda yog 'kislotalari sferalariga tasodifiy tushganda paydo bo'lgan deb taxmin qilinadi. Chig'anoqlar ichida murakkab biokimyoviy metabolik jarayonlar mumkin bo'ldi. Evolyutsiya jarayonida ko'proq hayotiy birikmalar qoldi va oxir-oqibat birinchi eng oddiy tirik organizmlar paydo bo'ldi.

Erdagi hayotning kelib chiqishi haqida yana bir qancha nazariyalar mavjud:
- hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi nazariyasi qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lib, tirik organizmlar jonsiz moddalardan tasodifiy paydo bo'ladi, deb taxmin qilingan, masalan, chirigan go'shtdan chivinlar, qushlar barglardan va boshqalar;
- kreatsionizm nazariyasi tirik mavjudotlarni o'ta aql - begona tsivilizatsiya, Xudo, mutlaq g'oya tomonidan yaratilganligini ta'kidlaydi;
- sayyoramizga kosmosdan hayot olib kelingan nazariya mavjud, ammo bu nazariya hayotning kelib chiqishini boshqa joyga o'tkazadi va uning mexanizmini tushuntirmaydi.

Mavzu bo'yicha video

Olam organizmlarning mavjudligi uchun juda mos bo'lishi mumkin bo'lgan sayyora tizimlariga ega son-sanoqsiz galaktikalar va yulduzlardan iborat. Bu tirik materiya uchquni Quyosh tizimidan tashqarida yonib, keyin Yer sayyorasiga olib kelinganligini anglatadimi? Hayotning kelib chiqishi bilan bog'liq savollar bir necha avlod olimlarini tashvishga solib kelgan.

Ko'rsatmalar

Bir necha yil muqaddam Amerika matbuoti Kopengagen universitetining bir guruh olimlari koinotda hayot taxminan 13 milliard yil avval, yaʼni taxminiy Katta portlashdan deyarli darhol paydo boʻlganini aniqlagani haqida xabar bergan edi. Fiziklar uzoq galaktikalarni sinchkovlik bilan o'rganishdi, yorug'lik nurlanishi bu uzoq vaqt haqida ma'lumot olib boradi. Biroq, barcha mutaxassislar evropalik olimlarning xulosalarini asosli deb hisoblamaydilar.

Kopengagenlik fiziklarning shov-shuvli kashfiyotidan oldin, eng oddiy hayot shakllari koinot fazosida nisbatan yaqinda - uch-to'rt milliard yil oldin paydo bo'lishi mumkinligiga ishonishgan. Ammo bu vaqt masofasi ham zamonaviy inson uchun ulkan ko'rinadi, hatto Yer sayyorasi taxminan 4,5 milliard yil oldin paydo bo'lganini hisobga olsak ham.

O'sha uzoq davrda koinotning tuzilishida og'ir kimyoviy elementlar allaqachon paydo bo'lgan, ular koinot paydo bo'lgan paytda mavjud bo'lmagan. Kelajakdagi hayotning asosi, oldingi xulosalarga ko'ra, faqat birinchi yulduzlarning chuqurligida sodir bo'lgan termoyadro reaktsiyalari bo'lishi mumkin. Ularni ishga tushirish uchun bir necha milliard yil kerak bo'ldi.

Ammo zamonaviy tadqiqotchilarni nafaqat hayot mavjudligining mumkin bo'lgan yoshi, balki uning paydo bo'lgan joyi ham qiziqtiradi. Zamonaviy tadqiqotchilar bu borada ikkita lagerga bo'lingan. Ba'zi olimlar hayotning koinotdagi noyob hodisa ekanligini ta'kidlaydilar. Va u Yerda paydo bo'lgan, uning shartlari qadimgi kimyoviy "bulyon" dan paydo bo'lgan eng oddiy oqsil tizimlarini shakllantirish uchun maqbul edi.

Hayotning asosiy shakllari keng koinot bo'ylab tarqalgan deb hisoblaydiganlar bor. Taxminan "protolife" deb atash mumkin bo'lgan kosmik jismlar, mikroorganizmlar bilan sayohat Yer sayyorasiga etib bordi. Quyosh tizimining bu burchagida mikroorganizmlarning yanada murakkab hayot shakllariga aylanishiga imkon beruvchi sharoitlar mavjud edi. Tirik materiya evolyutsiyasining bu jarayonlari milliardlab yillar davom etgan.

Qanday bo'lmasin, olimlar koinot miqyosida hayotning paydo bo'lishini tasodifiy emas, balki tabiiy jarayon deb bilishadi. Materiya paydo bo'lganidan beri doimo oddiy shakldan murakkab shaklga o'tib bordi. Atomlar va molekulalar asta-sekin materiyaga birlashdi, kichik va juda katta kosmik jismlar paydo bo'ldi. Materialistik tushuntirishga hali to'liq mos kelmaydigan materiyaning rivojlanish mantig'i materiyaning murakkablashishiga va hayotning "birinchi qurilish bloklari" - aminokislotalardan murakkab tuzilmalarning paydo bo'lishiga olib keldi.

Koinotda hayotning paydo bo'lishi va shakllanishining bevosita jarayoni bugungi kungacha olimlar uchun sir bo'lib qolmoqda. Bugun biz faqat ehtiyotkorlik bilan tekshirishni talab qiladigan ko'proq yoki kamroq adolatli taxminlar haqida gapirishimiz mumkin. Bunga milliardlab yillar davom etgan materiyaning evolyutsiyasi jarayoni haqida dastlabki ma'lumotlarni olib keladigan kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishini o'rganish muhim yordam berishi mumkin.

Mavzu bo'yicha video

Manbalar:

• 2019 yilda hayotning buyuk siri

Albatta, odamlar koinotda yolg'iz emaslar. Shunchaki, insoniyat hali quyosh tizimidan tashqarida aqlli hayot mavjudligi faktini qabul qilishga tayyor emas. Xudbinlik va dunyoning odatiy manzarasi bizni kundalik shovqin-suronda o'tkir ko'zdan yashiringan narsalarni ko'rishga to'sqinlik qiladi.

Kamdan-kam odam koinotda erdagi hayotdan boshqa hayot bor-yo'qligi haqida o'ylamagan. Faqat Yer sayyorasida aqlli hayot borligiga ishonish sodda va hatto xudbinlik bo'lardi. Dunyoning turli burchaklarida NUJlarning paydo bo'lishi faktlari, tarixiy qo'lyozmalar, arxeologik qazishmalar odamlar koinotda yolg'iz emasligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, boshqa tsivilizatsiya vakillari bilan muloqot qiladigan "kontaktlar" mavjud. Hech bo'lmaganda ular buni da'vo qilishadi.

Ikki tomonlama standart

Afsuski, hukumat homiyligida qilingan kashfiyotlarning aksariyati "O'ta maxfiy" deb tasniflanadi, bu esa oddiy odamlardan koinotda boshqa hayot shakllari mavjudligi haqidagi ko'plab faktlarni yashiradi. Masalan, Mars yuzasidan olingan, kanallar, noodatiy binolar va piramidalarni aks ettiruvchi bir necha ming fotosuratlar g‘oyib bo‘ldi.

Quyosh tizimida va undan tashqarida mumkin bo'lgan hayot haqida uzoq vaqt gaplashishingiz mumkin, ammo ilmiy dunyoga teginish va ko'rish mumkin bo'lgan dalillar kerak.

Eng so'nggi qiziqarli kashfiyot

Bir necha avlodlar davomida olimlar koinotda aqlli hayot mavjudligiga dalil topishga harakat qilmoqdalar. Yaqinda Amerika Astronomiya Jamiyatining navbatdagi yig'ilishi bo'lib o'tdi, uning davomida muhim voqea e'lon qilindi: Kepler rasadxonasi uskunasidan foydalanib, parametrlari va astronomik holati bo'yicha Yerga juda o'xshash sayyorani topish mumkin edi.

Ko'rinib turibdiki, buning nimasi yomon? Ma’lum bo‘lishicha, kashf etilgan sayyora atmosferasida suvdan hosil bo‘lgan bulutlar bor ekan! Albatta, bulutlarning mavjudligi sayyorada hayot mavjudligi haqidagi savolni ko'rib chiqsak, hech narsani anglatmaydi. Garchi o'ttiz yil oldin olimlar sayyorada suv mavjudligi unda hayot borligini anglatadi, deb ishontirishgan. Bulutlar suv mavjudligining bevosita dalilidir.

Venerada ham bulutlar borligi uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lsa-da, ular sulfat kislotadan iborat. Bunday sharoitda sayyora yuzasida hayot rivojlana olmaydi.

Bir qator savollarga javob berish uchun NASA homiyligidagi olimlar 2017-yilda Quyosh tizimidan tashqariga chiqadigan sun’iy yo‘ldosh yuborishga qaror qilishdi. U chegaradan tashqarida aqlli hayotning dalillarini topishi kerak bo'ladi.

Yoki Yerdan tashqariga qarashga arziydimi?

Ko'pgina tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, bizning Yerga vaqti-vaqti bilan boshqa tsivilizatsiya vakillari tashrif buyurishadi. Aynan ular Kerch katakombalarini, Ural tog'lari ostidagi er osti kodlarini, Peruda, Antarktidada, bugungi kunda ham foydalanilayotganini qoldirganlar. Ular G. Sidorovning "Inson sivilizatsiyasi rivojlanishining xronologik-ezoterik tahlili" kitoblarida juda yaxshi yozilgan. Uning sahifalarida quyosh tizimidan tashqarida aqlli hayot mavjudligini tasdiqlovchi ko'plab faktlar mavjud.

Misr, Meksika va Peruda piramidalar qanday qurilgani haqidagi savolga mutaxassislar hozirgacha javob bera olmaydi. Ular vakillar tomonidan qurilgan deb taxmin qilish juda o'rinli

Erda hayot qanday boshlanganiga hayron bo'lmaydigan odamni topish qiyin. Bu borada Injil va Darvindan tortib, olimlarning so'nggi kashfiyotlariga muvofiq doimiy ravishda o'zgarishlarga uchragan zamonaviy evolyutsiya nazariyasiga qadar juda ko'p g'oyalar mavjud.

Tabiiyki, hamma dinozavrlar haqida eshitgan, ularni filmlar va muzeylarda ko'rgan va ularning tarixiy mavjudligi haqida kam odam bahslashadi.

1842 yilgacha insoniyat sayyoramizning turli joylarida topilgan bahaybat hayvonlarning suyaklari bir xil turga tegishli ekanligini, ularni "ajdarlar" deb atagan yoki qoldiqlarini Troya urushida qatnashgan titanlar bilan bog'lashini hatto anglamagan. Bu ma'lumotlarni taqqoslagan va g'alati qoldiqlarga: dinozavrlar nomini bergan olimlarning tushunchasini talab qildi. Va bugungi kunda biz millionlab yillar oldin yo'q bo'lib ketgan bu ulkan kaltakesaklar qanday ko'rinishga ega bo'lganini juda yaxshi bilamiz, ularning ko'plab turlari tasvirlangan va har bir bola kimligini biladi.

Bu gigant sudralib yuruvchilar 225-250 million yil oldin Yerda paydo bo'lganligi va bizning xronologiyamizdan taxminan 66 million yil oldin butunlay yo'q bo'lib ketganligi fan tafsilotlariga qiziqmaydigan ko'pchilik oddiy odamlarni hayratda qoldirmaydi. Tabiiyki, biz dinozavrlar bilan bog'liq timsohlarni ham eslaymiz, ular o'zlarining kelib chiqishini 83 million yil oldin tur sifatida kuzatadilar va o'sha paytdan beri omon qolishga muvaffaq bo'lishadi. Ammo bu raqamlarning barchasi bizning ongimizda kamdan-kam hollarda miqyosda bog'lanadi.

Insoniyat necha yoshda?

Homo sapiensning zamonaviy turlarining yoshini ko'pchilik bilmaydi, ya'ni olimlar buni atigi 200 ming yil deb hisoblashadi. Ya'ni, insoniyatning tur sifatidagi yoshi dinozavrlar mansub bo'lgan sudralib yuruvchilar sinfining yoshidan 1250 marta kichikdir.

Agar biz hayotning sayyoramizda qanday paydo bo'lganini tushunmoqchi bo'lsak, bu ma'lumotlarni ongga moslashtirish va uni tartibga solish kerak. Va bugun bu hayotni tushunishga harakat qilayotgan odamlarning o'zi qayerdan keladi?

Bugungi kunda olimlarning maxfiy materiallari ommaga ochiq bo'ldi. So'nggi yillarda evolyutsiya nazariyasini qayta yozgan va sayyoramizda hayot qanday boshlanganiga oydinlik kiritgan tajribalarning hayratlanarli hikoyasi o'nlab yillar davomida o'rnatilgan aqidalarni puchga chiqardi. Odatda faqat tor doiradagi "boshlovchilar" uchun ochiq bo'lgan genetika sirlari Darvinning taxminiga aniq javob berdi.

Homo Sapiens (aqlli odam) turi atigi 200 ming yil. Va bizning sayyoramiz 4,5 milliard!

Yashirin materiallar

Bir necha asr oldin, bunday g'oyalar xavf ostida ijro etilishini anglatishi mumkin edi. Giordano Bruno bid'at uchun 400 yil oldin, 1600 yil fevral oyida yoqib yuborilgan. Ammo bugungi kunda jasur kashshoflarning yashirin izlanishlari jamoatchilikka ma'lum bo'ldi.

Hatto 50 yil oldin, otalar johilliklari tufayli ko'pincha boshqa erkaklarning bolalarini tarbiyalashgan, hatto onaning o'zi ham har doim ham haqiqatni bilmas edi. Bugungi kunda otalikni belgilash muntazam tahlil hisoblanadi. Har birimiz DNK testini buyurtma qilishimiz va uning ajdodlari kim bo'lganligini, uning tomirlarida qon oqayotganini bilishimiz mumkin. Avlodlar izi genetik kodda abadiy muhrlangan.

Aynan mana shu kod insoniyat ongida turgan eng dolzarb savolga javobni o'z ichiga oladi: hayot qanday boshlangan?

Olimlarning maxfiy fayllari yagona to'g'ri javobni topishga intilish tarixini ochib beradi. Bu zamonaviy ilm-fanning eng buyuk kashfiyotlarini qamrab olgan qat'iyatlilik, qat'iyatlilik va ajoyib ijodkorlik hikoyasidir.

Hayot qanday boshlanganini tushunish uchun odamlar sayyoramizning eng olis burchaklarini kashf etishga kirishdilar. Ushbu izlanishlar davomida ba'zi olimlar o'zlarining tajribalari uchun "yirtqich hayvonlar" deb nomlanishgan, boshqalari esa ularni totalitar tuzumning qattiq nazorati ostida o'tkazishlari kerak edi.

Yerda hayot qanday boshlangan?

Bu, ehtimol, barcha mavjud savollarning eng qiyini. Ming yillar davomida odamlarning aksariyati buni bitta tezis bilan izohladilar - "hayot xudolar tomonidan yaratilgan". Boshqa tushuntirishlar shunchaki aqlga sig'mas edi. Ammo vaqt o'tishi bilan vaziyat o'zgardi. O‘tgan asr davomida olimlar sayyoradagi birinchi hayot qanday paydo bo‘lganini aniqlab olishga harakat qilishdi, deb yozadi BBC uchun Maykl Marshall.

Hayotning kelib chiqishini o'rganayotgan zamonaviy olimlarning aksariyati ular to'g'ri yo'nalishda harakat qilishlariga ishonchlari komil - va o'tkazilayotgan tajribalar ularning ishonchini kuchaytiradi. Nyutonning genetika bo'yicha kashfiyotlari bilim kitobini birinchi sahifadan oxirgi sahifasigacha qayta yozadi.

• Yaqinda olimlar sayyorada taxminan 540 million yil avval yashagan eng qadimgi inson ajdodini topdilar. Tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, barcha umurtqali hayvonlar ushbu "tish sumkasi" dan kelib chiqqan. Umumiy ajdodning o'lchami faqat millimetr edi.
• Zamonaviy tadqiqotchilar hatto DNKdagi fundamental o'zgarishlar bilan birinchi yarim sintetik organizmni yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Biz allaqachon yangi oqsillar sinteziga, ya'ni butunlay sun'iy hayotga juda yaqinmiz. Bir necha asrlar ichida insoniyat yangi turdagi tirik organizmlarni yaratishni o'zlashtira oldi.
• Biz nafaqat yangi organizmlarni yaratamiz, balki mavjudlarini ham ishonchli tarzda tahrirlaymiz. Olimlar hatto uyali vositalar yordamida DNK zanjirini tahrirlash imkonini beruvchi "dasturiy ta'minot"ni ham yaratdilar. Aytgancha, DNKning atigi 1 foizi genetik ma'lumotni o'z ichiga oladi, deydi tadqiqotchilar. Qolgan 99% nima uchun kerak?
• DNK shunchalik ko'p qirraliki, u qattiq disk kabi ma'lumotlarni saqlashi mumkin. Ular allaqachon DNKga film yozib olishgan va xuddi floppi diskdan fayllarni olganidek, ma'lumotni muammosiz qaytarib olishga muvaffaq bo'lishdi.

O'zingizni bilimli va zamonaviy inson deb hisoblaysizmi? Shunda siz shunchaki bilishingiz kerak.

DNKning kashf etilishi 1869 yilga to‘g‘ri kelgan bo‘lsa-da, faqat 1986 yilga kelib bu bilimlar sud-tibbiyotda birinchi marta qo‘llanila boshlandi.

Mana, Yerdagi hayotning paydo bo'lishi haqidagi hikoya

Hayot eski. Dinozavrlar, ehtimol, yo'q bo'lib ketgan barcha mavjudotlarning eng mashhuri, ammo ular bundan atigi 250 million yil oldin paydo bo'lgan. Sayyoradagi birinchi hayot ancha oldin paydo bo'lgan.

Eng qadimgi qoldiqlarning yoshi taxminan 3,5 milliard yil ekanligi taxmin qilinmoqda. Boshqacha aytganda, ular birinchi dinozavrlardan 14 marta katta!

Biroq, bu chegara emas. Masalan, 2016-yil avgust oyida yoshi 3,7 milliard yil bo‘lgan fotoalbom bakteriyalar topilgan. Bu dinozavrlardan 15 ming marta katta!

Yerning o'zi bu bakteriyalardan unchalik katta emas - bizning sayyoramiz nihoyat taxminan 4,5 milliard yil oldin shakllangan. Ya'ni, Yerdagi birinchi hayot juda "tezda" paydo bo'ldi; taxminan 800 million yil o'tgach, sayyorada bakteriyalar - tirik organizmlar mavjud bo'lib, olimlarning fikriga ko'ra, vaqt o'tishi bilan murakkablasha oldi va birinchi navbatda oddiy organizmlarni paydo bo'ldi. okean va oxir-oqibat - tugaydi va insoniyatning o'ziga.

Kanadadan yaqinda e'lon qilingan hisobot bu ma'lumotni tasdiqlaydi: eng qadimgi bakteriyalarning yoshi 3,770 va 4,300 milliard yil orasida bo'lishi taxmin qilinmoqda. Ya'ni, sayyoramizdagi hayot, ehtimol, uning paydo bo'lishidan 200 million yil o'tgach paydo bo'lgan. Topilgan mikroorganizmlar temir ustida yashagan. Ularning qoldiqlari kvarts jinslarida topilgan.

Agar hayot Yerda paydo bo'lgan deb faraz qilsak - bu mantiqiy tuyuladi, chunki biz uni boshqa kosmik jismlarda ham, boshqa sayyoralarda ham, koinotdan olib kelingan meteoritlarning parchalarida ham topmaganmiz - demak, bu o'sha vaqt oralig'ida sodir bo'lishi kerak edi , Bu sayyora nihoyat paydo bo'lgan vaqt va bugungi kunda topilgan qazilmalarning sanasi o'rtasidagi milliard yilni o'z ichiga oladi.

Shunday qilib, bizni qiziqtirgan vaqt oralig'ini qisqartirib, so'nggi tadqiqotlarga asoslanib, biz Yerdagi birinchi hayot qanday bo'lganligini taxmin qilishimiz mumkin.

Olimlar qazishmalar paytida topilgan skeletlar yordamida tarixdan oldingi devlarning qiyofasini tikladilar.

Har bir tirik organizm hujayralardan iborat (siz ham shunday)

19-asrda biologlar barcha tirik organizmlar "hujayralar" - turli shakl va o'lchamdagi organik moddalarning mayda bo'laklaridan iborat ekanligini aniqladilar.

Hujayralar birinchi marta 17-asrda, nisbatan kuchli mikroskoplar ixtirosi bilan bir vaqtda kashf etilgan, ammo atigi bir yarim asr o'tgach, olimlar umumiy xulosaga kelishdi: hujayralar sayyoradagi barcha hayotning asosidir.

Albatta, odam tashqi ko'rinishida na baliqlarga, na dinozavrlarga o'xshamaydi, lekin odamlar hayvonlar dunyosi vakillari bilan deyarli bir xil hujayralardan iborat ekanligiga ishonch hosil qilish uchun siz mikroskopga qarashingiz kerak. Bundan tashqari, xuddi shu hujayralar o'simliklar va zamburug'lar ostida joylashgan.

Barcha organizmlar hujayralardan, shu jumladan sizdan iborat.

Hayotning eng ko'p shakli bir hujayrali bakteriyalardir.

Bugungi kunda hayotning eng ko'p shakllarini ishonchli tarzda mikroorganizmlar deb atash mumkin, ularning har biri faqat bitta hujayradan iborat.

Bunday hayotning eng mashhur turi bu yer sharining istalgan nuqtasida yashaydigan bakteriyalardir.

2016-yil aprel oyida olimlar “hayot daraxti”ning yangilangan versiyasini taqdim etdilar: tirik organizmning har bir turi uchun o‘ziga xos shajara. Ushbu daraxtning "novdalari" ning aksariyat qismini bakteriyalar egallaydi. Bundan tashqari, daraxtning shakli Yerdagi barcha hayotning ajdodi bakteriya bo'lganligini ko'rsatadi. Boshqacha qilib aytganda, tirik organizmlarning barcha xilma-xilligi (shu jumladan siz ham) bitta bakteriyadan kelib chiqqan.

Shunday qilib, biz hayotning kelib chiqishi haqidagi savolga aniqroq yondashishimiz mumkin. O'sha birinchi hujayrani qayta yaratish uchun sayyorada 3,5 milliard yil avval hukmronlik qilgan sharoitlarni iloji boricha aniqroq qayta tiklash kerak.

Xo'sh, bu qanchalik qiyin?

Bir hujayrali bakteriyalar Yerdagi hayotning eng keng tarqalgan shaklidir.

Tajribalarning boshlanishi

Ko'p asrlar davomida "hayot qaerdan boshlangan?" Degan savol. deyarli hech qachon jiddiy so'ramagan. Axir, biz boshida eslaganimizdek, javob ma'lum edi: hayotni Yaratgan yaratgan.

19-asrgacha ko'pchilik "vitalizm"ga ishongan. Bu ta’limot barcha tirik mavjudotlarni jonsiz narsalardan ajratib turuvchi maxsus, g‘ayritabiiy kuchga ega, degan g‘oyaga asoslanadi.

Vitalizm g'oyalari ko'pincha diniy postulatlar bilan mos keladi. Muqaddas Kitobda aytilishicha, Xudo birinchi odamlarni tiriltirish uchun "hayot nafasi" dan foydalangan va o'lmas ruh vitalizmning ko'rinishlaridan biridir.

Lekin bitta muammo bor. Vitalizm g'oyalari tubdan noto'g'ri.

19-asr boshlarida olimlar faqat tirik mavjudotlarda topilgan bir qancha moddalarni kashf etdilar. Ushbu moddalardan biri siydik tarkibidagi karbamid bo'lib, u 1799 yilda olingan.

Biroq, bu kashfiyot vitalizm kontseptsiyasiga zid emas edi. Karbamid faqat tirik organizmlarda paydo bo'lgan, shuning uchun, ehtimol, ular o'ziga xos bo'lgan maxsus hayotiy energiya bilan ta'minlangan.

Vitalizmning o'limi

Ammo 1828 yilda nemis kimyogari Fridrix Wöhler tirik mavjudotlarga hech qanday aloqasi bo'lmagan noorganik birikma - ammoniy siyanatdan karbamid sintez qila oldi. Boshqa olimlar uning tajribasini takrorlashga muvaffaq bo'lishdi va tez orada barcha organik birikmalarni oddiyroqlardan - noorganiklardan olish mumkinligi ma'lum bo'ldi.

Bu vitalizmning ilmiy tushuncha sifatida tugatilishini belgilab berdi.

Ammo odamlarga o'z e'tiqodlaridan xalos bo'lish juda qiyin edi. Tirik mavjudotlarga xos bo‘lgan organik birikmalarda aslida hech qanday alohida narsa yo‘qligi ko‘pchilik uchun hayotdan sehr elementini olib tashlagandek, odamlarni ilohiy mavjudotlardan deyarli mashinaga aylantirgandek tuyuldi. Albatta, bu Bibliyaga juda zid edi.

Hatto ba'zi olimlar vitalizm uchun kurashni davom ettirdilar. 1913 yilda ingliz biokimyogari Benjamin Mur o'zining "biotik energiya" nazariyasini ishtiyoq bilan targ'ib qildi, bu aslida bir xil vitalizm edi, lekin boshqa qopqoqda. Vitalizm g'oyasi hissiy darajada inson qalbida juda kuchli ildizlarni topdi.

Bugungi kunda uning aksini eng kutilmagan joylarda topish mumkin. Misol uchun, qahramonning "hayot energiyasi" to'ldirilishi yoki quritilishi mumkin bo'lgan bir qancha ilmiy-fantastik hikoyalarni olaylik. Doctor Who'dan Time Lords tomonidan qo'llaniladigan "regeneratsiya energiyasi" haqida o'ylab ko'ring. Agar u tugasa, bu energiya to'ldirilishi mumkin edi. Garchi g‘oya futuristik ko‘rinishga ega bo‘lsa-da, aslida u eskirgan nazariyalarning aksidir.

Shunday qilib, 1828 yildan keyin olimlar hayotning kelib chiqishiga yangi tushuntirish izlash uchun jiddiy sabablarga ega bo'lishdi, bu safar ilohiy aralashuv haqidagi taxminlardan voz kechishdi.

Ammo ular qidirishni boshlamadilar. Tadqiqot mavzusi o'zini o'zi taklif qilgandek tuyuladi, lekin aslida hayotning kelib chiqishi siriga yana bir necha o'n yillar davomida yaqinlashmagan. Ehtimol, hamma harakat qilish uchun hali ham vitalizmga juda bog'langan edi.

Kimyogar Fridrix Voler noorganik moddalardan karbamid - organik birikmani sintez qila oldi.

Darvin va evolyutsiya nazariyasi

19-asrda biologik tadqiqotlardagi asosiy yutuq Charlz Darvin tomonidan ishlab chiqilgan va boshqa olimlar tomonidan davom ettirilgan evolyutsiya nazariyasi edi.

Darvinning 1859 yildagi "Turlarning kelib chiqishi to'g'risida" asarida bayon etilgan nazariyasi hayvonot olamining barcha xilma-xilligi qanday qilib bitta ajdoddan kelib chiqqanligini tushuntirdi.

Darvin, Xudo tirik mavjudotlarning har bir turini alohida-alohida yaratmaganligini, balki bu turlarning barchasi millionlab yillar oldin paydo bo'lgan ibtidoiy organizmdan kelib chiqqanligini, uni oxirgi universal umumiy ajdod deb ham ataydi.

Bu g'oya nihoyatda munozarali bo'lib chiqdi, chunki u Injil postulatlarini rad etdi. Darvin nazariyasi, ayniqsa, xafa bo'lgan xristianlar tomonidan qattiq tanqid qilindi.

Ammo evolyutsiya nazariyasi birinchi organizm qanday paydo bo'lganligi haqida bir og'iz so'z aytmadi.

Birinchi hayot qanday paydo bo'lgan?

Darvin bu asosiy savol ekanligini tushundi, lekin (ehtimol, ruhoniylar bilan boshqa to'qnashuvga kirishni istamagan) u buni faqat 1871 yilgi maktubida ko'tardi. Xatning hissiy ohangi olimning bu masalaning chuqur ahamiyatini anglaganini ko‘rsatdi:

“...Ammo hozir bo'lsa [Ah, qanday katta bo'lsa!] Barcha kerakli ammoniy va fosfor tuzlarini o'z ichiga olgan va yorug'lik, issiqlik, elektr energiyasi va boshqalar uchun mavjud bo'lgan ba'zi bir iliq suv havzasida kimyoviy jihatdan yanada murakkab o'zgarishlarga qodir bo'lgan oqsil hosil bo'ldi ... "

Boshqacha qilib aytganda: oddiy organik birikmalar bilan to'ldirilgan va quyosh ostida joylashgan kichik suv havzasini tasavvur qiling. Ba'zi birikmalar o'zaro ta'sir qila boshlaydi va oqsillar kabi murakkabroq moddalarni hosil qiladi, ular o'z navbatida o'zaro ta'sir qiladi va rivojlanadi.

Fikr ancha yuzaki edi. Ammo, shunga qaramay, u hayotning kelib chiqishi haqidagi birinchi farazlarning asosini tashkil etdi.

Darvin nafaqat evolyutsiya nazariyasini yaratdi, balki hayot zarur noorganik birikmalar bilan to'yingan iliq suvda paydo bo'lishini ham taklif qildi.

Aleksandr Oparinning inqilobiy g'oyalari

Va bu yo'nalishdagi birinchi qadamlar siz kutgan joyda emas edi. Fikr erkinligini nazarda tutuvchi bunday tadqiqotlar, masalan, Buyuk Britaniya yoki AQShda o'tkazilishi kerak edi, deb o'ylashingiz mumkin. Ammo, aslida, hayotning paydo bo'lishi haqidagi birinchi farazlar Stalin davridagi SSSRning mahalliy kengliklarida, siz ismini hech qachon eshitmagan olim tomonidan ilgari surilgan.

Ma'lumki, Stalin genetika sohasidagi ko'plab tadqiqotlarni to'xtatdi. Buning o‘rniga u agronom Trofim Lisenkoning kommunistik mafkuraga ko‘proq mos keladigan g‘oyalarini ilgari surdi. Genetika sohasida tadqiqot olib borayotgan olimlar Lisenkoning g'oyalarini omma oldida qo'llab-quvvatlashlari shart edi, aks holda ular lagerlarda qolish xavfiga duch kelishdi.

Aynan shunday keskin muhitda biokimyogar Aleksandr Ivanovich Oparin o'z tajribalarini o'tkazishi kerak edi. Bu o'zini ishonchli kommunist ekanligini isbotlagani uchun mumkin edi: u Lisenkoning g'oyalarini qo'llab-quvvatladi va hatto Lenin ordeni bilan taqdirlandi - o'sha paytda mavjud bo'lgan eng sharafli mukofot.

Sovet biokimyogari Aleksandr Oparin birinchi tirik organizmlar koaservatlar shaklida paydo bo'lishini taklif qildi.

Erdagi birinchi hayotning paydo bo'lishining yangi nazariyasi

Oparin Yer paydo bo'lganidan keyingi dastlabki kunlarda qanday bo'lganini tasvirlab berdi. Sayyora qaynoq issiq sirtga ega edi va kichik meteoritlarni o'ziga tortdi. Atrofda faqat yarim erigan jinslar bor edi, ularda juda ko'p kimyoviy moddalar mavjud, ularning aksariyati uglerodga asoslangan.

Oxir-oqibat Yer etarlicha sovib ketdi, bug'lanish birinchi marta suyuq suvga aylandi va shu tariqa birinchi yomg'ir paydo bo'ldi. Bir muncha vaqt o'tgach, sayyorada uglerod asosidagi kimyoviy moddalarga boy issiq okeanlar paydo bo'ldi. Keyingi voqealar ikkita stsenariy bo'yicha rivojlanishi mumkin.

Birinchisi, murakkabroq birikmalar paydo bo'ladigan moddalarning o'zaro ta'sirini nazarda tutgan. Oparin tirik organizmlar uchun muhim bo'lgan shakar va aminokislotalar sayyoramizning suv havzasida paydo bo'lishi mumkinligini aytdi.

Ikkinchi stsenariyda ba'zi moddalar o'zaro ta'sirlashganda mikroskopik tuzilmalar hosil qila boshladi. Ma'lumki, ko'pgina organik birikmalar suvda erimaydi: masalan, neft suv yuzasida qatlam hosil qiladi. Ammo ba'zi moddalar suv bilan aloqa qilganda diametri 0,01 sm (yoki 0,004 dyuym) gacha bo'lgan sferik globulalar yoki "koaservatlar" hosil qiladi.

Mikroskop ostida koaservatlarni kuzatish orqali ularning tirik hujayralarga o'xshashligini sezish mumkin. Ular o'sadi, shakli o'zgaradi va ba'zan ikki qismga bo'linadi. Ular, shuningdek, atrofdagi birikmalar bilan o'zaro ta'sir qiladi, shuning uchun ular ichida boshqa moddalar to'planishi mumkin. Oparin koaservatlar zamonaviy hujayralarning ajdodlari ekanligini taxmin qildi.

Jon Xeldenning birinchi hayot nazariyasi

Besh yil o'tgach, 1929 yilda ingliz biologi Jon Burdon Sanderson Xelden mustaqil ravishda xuddi shunday g'oyalar bilan o'z nazariyasini ilgari surdi, u Rationalist Annual jurnalida chop etilgan.

Xelden allaqachon evolyutsiya nazariyasining rivojlanishiga katta hissa qo'shgan, Darvin g'oyalarini genetika faniga integratsiyalashuviga hissa qo'shgan.

Va u juda unutilmas inson edi. Bir marta, dekompressiya kamerasida o'tkazilgan tajriba paytida u quloq pardasining yorilishini boshdan kechirdi va u haqida keyinroq shunday deb yozgan edi: "Quloq pardasi allaqachon davolanmoqda va hatto unda teshik qolsa ham, karlikka qaramay, bu mumkin bo'ladi. U yerdan tamaki tutunining halqalarini o'ylab puflash, men buni muhim yutuq deb bilaman."

Oparin singari, Haldane ham organik birikmalar suvda qanday o'zaro ta'sir qilishini aniq taklif qildi: "(ilgari) birinchi okeanlar issiq sho'rvaning mustahkamligiga erishdi." Bu "birinchi tirik yoki yarim tirik organizmlar" paydo bo'lishi uchun sharoit yaratdi. Xuddi shu sharoitda, eng oddiy organizmlar o'zlarini "moy plyonkasi" ichida topishlari mumkin edi.

Jon Xelden, Oparindan mustaqil ravishda, birinchi organizmlarning kelib chiqishi haqida shunga o'xshash g'oyalarni ilgari surdi.

Oparin-Xaldan gipotezasi

Shunday qilib, bu nazariyani birinchi bo'lib ilgari surgan biologlar Oparin va Haldan edi. Ammo tirik organizmlarning paydo bo'lishida Xudo yoki hatto biron bir mavhum "hayot kuchi" ishtirok etmagan degan g'oya radikal edi. Darvinning evolyutsiya nazariyasi singari, bu g'oya ham nasroniylikka zarba bo'ldi.

SSSR hukumati bu haqiqatdan to'liq qoniqdi. Sovet tuzumi davrida mamlakatda dahriylik hukm surar edi va hokimiyat hayot kabi murakkab hodisalarning materialistik tushuntirishlarini mamnuniyat bilan qo'llab-quvvatladi. Aytgancha, Haldane ham ateist va kommunist edi.

Germaniyaning Osnabryuk universitetining hayotning kelib chiqishi bo‘yicha eksperti Armen Mulkijanyan: “O‘sha paytlarda bu g‘oyaga faqat o‘z e’tiqodlari prizmasi orqali qaralar edi: dindorlar uni kommunistik g‘oyalar tarafdorlaridan farqli ravishda dushmanlik bilan qabul qilishardi. . "Sovet Ittifoqida bu g'oya quvonch bilan qabul qilindi, chunki ular Xudoga muhtoj emas edilar. G'arbda esa xuddi shu so'l qarashlar tarafdorlari, kommunistlar va boshqalar tomonidan baham ko'rilgan."

Organik birikmalarning "birlamchi sho'rvasida" hayot hosil bo'lgan tushuncha deyiladi Oparin-Xaldan gipotezasi. U etarlicha ishonarli ko'rinardi, lekin bitta muammo bor edi. O'sha paytda bu farazning to'g'riligini isbotlaydigan birorta ham amaliy tajriba o'tkazilmagan edi.

Bunday tajribalar deyarli chorak asrdan keyin boshlandi.

"in vitro" hayotni yaratish bo'yicha birinchi tajribalar

1934 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofotini olgan va hatto atom bombasini yaratishda ishtirok etgan taniqli olim Garold Urey hayotning kelib chiqishi masalasi bilan qiziqdi.

Ikkinchi jahon urushi paytida Urey bomba yadrosi uchun zarur bo'lgan beqaror uran-235 ni yig'ib, Manxetten loyihasida ishtirok etdi. Urush tugagandan so'ng, Urey yadroviy texnologiya ustidan fuqarolik nazoratini qo'llab-quvvatladi.

Yuriy kosmosda sodir bo'ladigan kimyoviy hodisalar bilan qiziqdi. Quyosh tizimining shakllanishi paytida sodir bo'lgan jarayonlar uni eng katta qiziqish uyg'otdi. Ma'ruzalaridan birida u dastlab Yerda kislorod yo'qligini ta'kidladi. Va bu sharoitlar Oparin va Haldane aytgan "birlamchi sho'rva" ning shakllanishi uchun ideal edi, chunki ba'zi zarur moddalar juda zaif bo'lib, ular kislorod bilan aloqa qilganda eriydi.

Ma'ruzada Stenli Miller ismli doktorant ishtirok etdi, u Ureyga ushbu g'oya asosida eksperiment o'tkazish taklifi bilan murojaat qildi. Avvaliga Yuriy bu g'oyaga shubha bilan qaradi, ammo keyinroq Miller uni ishontirishga muvaffaq bo'ldi.

1952 yilda Miller Yerdagi hayotning kelib chiqishini tushuntirish uchun eng mashhur tajribani o'tkazdi.

Stenli Millerning tajribasi sayyoramizdagi tirik organizmlarning kelib chiqishini o'rganish tarixidagi eng mashhur bo'ldi.

Erdagi hayotning kelib chiqishi bo'yicha eng mashhur tajriba

Tayyorgarlik ko'p vaqt talab qilmadi. Miller bir qator shisha idishlarni bog'ladi, ular orqali erta Yerda mavjud bo'lgan to'rtta modda aylanib yurgan: qaynoq suv, vodorod, ammiak va metan. Gazlar muntazam ravishda uchqun oqimlariga duchor bo'lgan - bu erta Yerda odatiy hodisa bo'lgan chaqmoq urishlarining simulyatsiyasi edi.

Miller "kolbadagi suv birinchi kundan keyin sezilarli pushti rangga aylanganini va birinchi haftadan so'ng eritma loyqa va to'q qizil rangga ega bo'lganini" aniqladi. Yangi kimyoviy birikmalarning paydo bo'lishi aniq edi.

Miller eritmaning tarkibini tahlil qilganda, u ikkita aminokislota: glitsin va alanin borligini aniqladi. Ma'lumki, aminokislotalar ko'pincha hayotning qurilish bloklari sifatida tavsiflanadi. Ushbu aminokislotalar tanamizdagi ko'pgina biokimyoviy jarayonlarni boshqaradigan oqsillarni hosil qilishda ishlatiladi. Miller tom ma'noda tirik organizmning eng muhim ikkita komponentini noldan yaratdi.

1953 yilda tajriba natijalari nufuzli Science jurnalida chop etildi. Yuriy olijanob jest bilan, garchi o'z yoshidagi olimlarga xos bo'lmasa ham, butun shon-sharafni Millerga qoldirib, ismini unvondan olib tashladi. Shunga qaramay, tadqiqot odatda "Miller-Urey tajribasi" deb nomlanadi.

Miller-Urey tajribasining ahamiyati

“Miller-Urey tajribasining ahamiyati shundaki, u oddiy atmosferada ham ko‘plab biologik molekulalar hosil bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi”, deydi Kembrij molekulyar biologiya laboratoriyasi olimi Jon Sazerlend.

Keyinchalik ma'lum bo'lganidek, tajribaning barcha tafsilotlari aniq emas edi. Darhaqiqat, tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Er atmosferasida boshqa gazlar ham bo'lgan. Ammo bu hech qanday tarzda tajribaning ahamiyatini kamaytirmaydi.

"Bu ko'pchilikning tasavvurini o'ziga tortgan muhim tajriba edi, shuning uchun ham bugungi kunda unga murojaat qilinmoqda", deydi Sazerlend.

Miller tajribasini hisobga olgan holda, ko'plab olimlar noldan oddiy biologik molekulalarni yaratish yo'llarini izlay boshladilar. “Yerda hayot qanday boshlangan?” degan savolga javob juda yaqin tuyuldi.

Ammo keyin ma'lum bo'ldiki, hayot inson tasavvur qilgandan ham murakkabroq. Ma'lum bo'lishicha, tirik hujayralar nafaqat kimyoviy birikmalar to'plami, balki murakkab kichik mexanizmlardir. To'satdan tirik hujayralarni noldan yaratish olimlar kutganidan ham kattaroq muammoga aylandi.

Genlar va DNKni o'rganish

20-asrning 50-yillari boshlariga kelib, olimlar hayot xudolarning sovg'asi degan g'oyadan allaqachon uzoqlashgan edi.

Buning o'rniga ular erta Yerda hayotning o'z-o'zidan va tabiiy paydo bo'lish imkoniyatlarini o'rganishni boshladilar - va Stenli Millerning muhim tajribasi tufayli bu g'oyaning dalillari paydo bo'la boshladi.

Miller hayotni noldan yaratishga harakat qilar ekan, boshqa olimlar genlar nimadan iboratligini aniqlashdi.

Bu vaqtga kelib, ko'pgina biologik molekulalar allaqachon o'rganilgan. Bularga shakar, yog'lar, oqsillar va nuklein kislotalar kiradi, masalan, "deoksiribonuklein kislotasi" - DNK.

Bugun hamma biladi, DNK bizning genlarimizni o'z ichiga oladi, ammo 1950-yillarda biologlar uchun bu haqiqiy zarba edi.

Proteinlar murakkabroq tuzilishga ega edi, shuning uchun olimlar genetik ma'lumotlar ularda mavjud deb hisoblashgan.

Nazariya 1952 yilda Karnegi instituti olimlari - Alfred Xershi va Marta Cheyz tomonidan rad etilgan. Ular boshqa bakteriyalarni yuqtirish orqali ko'payadigan oqsil va DNKdan iborat oddiy viruslarni o'rganishdi. Olimlar bakteriyalarga oqsil emas, balki virusli DNK ekanligini aniqladilar. Bundan DNK genetik material degan xulosaga keldi.

Hershey va Cheyzning kashfiyoti DNK tuzilishi va uning qanday ishlashini tushunish uchun poygani boshladi.

Marta Cheyz va Alfred Xershi DNK genetik ma'lumotni o'z ichiga olishini aniqladilar.

DNKning spiral tuzilishi 20-asrning eng muhim kashfiyotlaridan biridir.

Muammoni birinchi bo'lib Kembrij universitetidan Frensis Krik va Jeyms Uotson hal qilishdi, lekin ularning hamkasbi Rozalind Franklinning yordamisiz ham. Bu Hershey va Chase tajribalaridan bir yil o'tgach sodir bo'ldi.

Ularning kashfiyoti XX asrning eng muhimlaridan biriga aylandi. Bu kashfiyot hayotning kelib chiqishini izlash usulini o'zgartirib, tirik hujayralarning nihoyatda murakkab tuzilishini ochib berdi.

Uotson va Krik DNKning egri zinapoyaga o'xshash qo'sh spiral (ikkita spiral) ekanligini aniqladilar. Ushbu narvonning ikkita "qutbi" ning har biri nukleotidlar deb ataladigan molekulalardan iborat.

Ushbu tuzilma hujayralar DNKni qanday nusxalashi haqida tushuncha beradi. Boshqacha qilib aytganda, ota-onalar o'z genlarining nusxalarini farzandlariga qanday topshirishlari aniq bo'ladi.

Ikki tomonlama spiralni "echish" mumkinligini tushunish muhimdir. Bu odatda DNK zinapoyasining "pog'onalari" ichida joylashgan genetik asoslar (A, T, C va G) ketma-ketligidan iborat genetik kodga kirishni ta'minlaydi. Keyin har bir ip boshqasining nusxasini yaratish uchun shablon sifatida ishlatiladi.

Bu mexanizm hayotning boshidan beri genlarni avlodlarga o'tkazishga imkon berdi. Sizning genlaringiz oxir-oqibat qadimgi bakteriyadan kelib chiqadi va ular har safar o'tkazilganda, ular Krik va Uotson kashf etgan mexanizmdan foydalanishgan.

Birinchi marta hayotning eng chuqur sirlaridan biri ommaga oshkor bo'ldi.

DNK tuzilishi: 2 ta orqa miya (antiparallel zanjirlar) va juft nukleotidlar.

DNK muammosi

Ma'lum bo'lishicha, DNKning faqat bitta vazifasi bor. Sizning DNKingiz tanangizdagi hujayralarga ko'plab muhim vazifalarni bajaradigan oqsillarni, molekulalarni qanday qilish kerakligini aytadi.

Proteinsiz ovqat hazm qila olmaysiz, yurak urishi to'xtab, nafas olish to'xtab qolardi.

Ammo DNK yordamida oqsillarni hosil qilish jarayonini qayta yaratish hayratlanarli darajada qiyin vazifa ekanligi isbotlandi. Hayotning kelib chiqishini tushuntirishga harakat qilgan har bir kishi, bu qadar murakkab narsa qanday qilib mustaqil ravishda paydo bo'lishi va rivojlanishi mumkinligini tushuna olmadi.

Har bir oqsil mohiyatan ma'lum bir tartibda to'qilgan aminokislotalarning uzun zanjiridir. Bu tartib oqsilning uch o'lchamli shaklini va shuning uchun uning maqsadini belgilaydi.

Ushbu ma'lumot DNK asoslari ketma-ketligida kodlangan. Shunday qilib, hujayra ma'lum bir oqsilni yaratishi kerak bo'lganda, u DNKdagi tegishli genni o'qiydi va keyin belgilangan aminokislotalar ketma-ketligini yaratadi.

RNK nima?

Hujayralar tomonidan DNKdan foydalanish jarayonida bitta nuance mavjud.

• DNK hujayraning eng qimmatli manbaidir. Shuning uchun hujayralar har bir harakat uchun DNKga murojaat qilmaslikni afzal ko'radi.
• Buning o'rniga hujayralar DNKdan ma'lumotni boshqa moddaning kichik molekulalariga ko'chiradi RNK (ribonuklein kislotasi).
• RNK DNKga o'xshaydi, lekin u faqat bitta zanjirga ega.

Agar biz DNK va kutubxona kitobi o'rtasida o'xshashlik keltirsak, bu erda RNK kitobning qisqacha mazmuni bilan sahifaga o'xshaydi.

RNK zanjiri orqali ma'lumotni oqsilga aylantirish jarayoni ribosoma deb ataladigan juda murakkab molekula tomonidan yakunlanadi.

Bu jarayon har bir tirik hujayrada, hatto eng oddiy bakteriyalarda ham sodir bo'ladi. Hayotni saqlab qolish uchun ovqatlanish va nafas olish kabi muhimdir.

Shunday qilib, hayotning paydo bo'lishining har qanday tushuntirishi murakkab trio qanday paydo bo'lganini va ishlay boshlaganini ko'rsatishi kerak, jumladan DNK, RNK va ribosomalar.

DNK va RNK o'rtasidagi farq.

Hamma narsa ancha murakkab

Oparin va Haldane nazariyalari endi sodda va sodda bo'lib tuyuldi va Millerning oqsil hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan bir nechta aminokislotalarni yaratgan tajribasi havaskor ko'rinishga ega edi. Hayot yaratish yo‘lidagi uzoq yo‘lda uning izlanishlari samarali bo‘lsada, birinchi qadam bo‘lgani aniq.

"DNK RNKga oqsil ishlab chiqarishni buyuradi, hammasi yopiq kimyoviy moddalar solingan sumkada", - deydi Jon Sazerlend. “Siz unga qaraysiz va bu qanchalik qiyin ekaniga hayron qolasiz. Bularning barchasini bir vaqtning o'zida bajaradigan organik birikmani topish uchun nima qilishimiz kerak?

Balki hayot RNK bilan boshlangandir?

Bu savolga birinchi bo'lib ingliz kimyogari Lesli Orgel javob berishga harakat qildi. U Krik va Uotson tomonidan yaratilgan DNK modelini birinchilardan bo‘lib ko‘rgan va keyinchalik NASAga Marsga qo‘nuvchilarni yuboruvchi Viking dasturida yordam bergan.

Orgel narsalarni soddalashtirishni maqsad qilgan. 1968 yilda Krik ko'magida u birinchi tirik hujayralar tarkibida na oqsil, na DNK bo'lishini taklif qildi. Aksincha, ular deyarli butunlay RNK dan iborat edi. Bunday holda, birlamchi RNK molekulalari universal bo'lishi kerak edi. Misol uchun, ular o'zlarining nusxalarini yaratishlari kerak edi, ehtimol DNK bilan bir xil juftlik mexanizmidan foydalangan holda.

Hayotning RNK bilan boshlangani haqidagi g'oya keyingi barcha tadqiqotlarga ajoyib ta'sir ko'rsatdi. Va bu bugungi kungacha davom etayotgan ilmiy hamjamiyatda qizg'in munozaralarga sabab bo'ldi.

Hayot RNK va yana bir elementdan boshlangan deb faraz qilgan Orgel hayotning eng muhim jihatlaridan biri - o'zini ko'paytirish qobiliyati boshqalardan oldin paydo bo'lishini taklif qildi. Aytishimiz mumkinki, u nafaqat hayotning qanday paydo bo'lganligi haqida fikr yuritgan, balki hayotning mohiyati haqida gapirgan.

Ko'pgina biologlar Orgelning "ko'payish birinchi o'rinda turadi" degan fikriga qo'shilishdi. Darvinning evolyutsiya nazariyasida nasl berish qobiliyati birinchi o'rinda turadi: bu organizmning ushbu poygada "g'alaba qozonishi" ning yagona yo'li - ya'ni ko'plab bolalarni qoldirishi.

Lesli Orgel birinchi hujayralar RNK asosida ishlagan degan g'oyani ilgari surdi.

3 ta lagerga bo'linish

Ammo hayotda bir xil darajada muhim bo'lgan boshqa xususiyatlar mavjud.

Ulardan eng yorqini metabolizm: atrof-muhit energiyasini o'zlashtirish va undan tirik qolish uchun foydalanish qobiliyati.

Ko'pgina biologlar uchun metabolizm hayotning o'ziga xos xususiyati bo'lib, ko'payish bir soniyadan keyin sodir bo'ladi.

Shunday qilib, 1960-yillardan boshlab hayotning kelib chiqishi sirlari bilan kurashayotgan olimlar 2 lagerga bo'linishni boshladilar.

"Birinchisi metabolizm genetikadan oldin sodir bo'lganligini ta'kidladi, ikkinchisi esa qarama-qarshi fikrda edi", deb tushuntiradi Sazerlend.

Uchinchi guruh bo'lib, ular avvalo asosiy molekulalar uchun ularning parchalanishiga yo'l qo'ymaydigan qandaydir idish bo'lishi kerakligini ta'kidladilar.

"Bo'linish birinchi o'rinda turishi kerak edi, chunki usiz hujayra metabolizmi ma'nosiz bo'lib qoladi", deb tushuntiradi Sazerlend.

Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, hayotning kelib chiqishi hujayra bo'lishi kerak, chunki Oparin va Halden bundan o'n yillar oldin ta'kidlagan edi va ehtimol bu hujayra oddiy yog'lar va lipidlar bilan qoplangan bo'lishi kerak.

Uch g'oyaning har biri o'z tarafdorlariga ega bo'ldi va bugungi kungacha saqlanib qoldi. Olimlar ba'zan sovuqqonlik bilan professionallikni unutib, uchta g'oyadan birini ko'r-ko'rona qo'llab-quvvatladilar.

Natijada, bu masala bo'yicha ilmiy konferentsiyalar ko'pincha janjallar bilan birga bo'ldi va bu voqealarni yorituvchi jurnalistlar ko'pincha bir lager olimlarining boshqa ikkita hamkasblarining ishi haqida nomaqbul sharhlarini eshitdilar.

Orgel tufayli hayot RNK bilan boshlangan degan fikr jamoatchilikni yechimga bir qadam yaqinlashtiradi.

1980-yillarda esa Orgelning gipotezasini tasdiqlagan ajoyib kashfiyot yuz berdi.

Birinchi bo'lib nima keldi: konteyner, metabolizm yoki genetika?

Shunday qilib, 1960-yillarning oxirida sayyoradagi hayotning kelib chiqishi siriga javob izlash uchun olimlar 3 ta lagerga bo'lingan.

1. Birinchisi, hayot biologik hujayralarning ibtidoiy versiyalarining shakllanishi bilan boshlanganiga amin edi.
2. Ikkinchisi birinchi va asosiy qadam metabolik tizim ekanligiga ishonishdi.
3. Yana boshqalar genetika va ko'payishning ahamiyatiga e'tibor qaratdilar.

Ushbu uchinchi lager replikator RNKdan iborat bo'lishi kerak degan fikrni yodda tutib, birinchi replikator qanday ko'rinishini tushunishga harakat qildi.

RNKning ko'p yuzlari

1960-yillarga kelib, olimlar RNK butun hayotning manbai ekanligiga ishonish uchun etarli asoslarga ega edi.

Bu sabablar RNK DNK qila olmaydigan narsalarni qila olishini o'z ichiga oladi.

Bir zanjirli molekula sifatida RNK qattiq, ikki zanjirli DNK qila olmaydigan turli shakllarga egilishi mumkin edi.

Origami kabi buklangan RNK o'z xatti-harakatlarida oqsillarga juda o'xshardi. Axir, oqsillar asosan bir xil uzun zanjirlardir, ammo nukleotidlardan ko'ra aminokislotalardan iborat bo'lib, ular yanada murakkab tuzilmalarni yaratishga imkon beradi.

Bu proteinning eng ajoyib qobiliyatining kalitidir. Ba'zi oqsillar kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtirishi yoki "katalizlashi" mumkin. Bu oqsillar fermentlar deb ataladi.

Masalan, inson ichaklarida murakkab oziq-ovqat molekulalarini oddiylarga (masalan, shakar) parchalaydigan ko'plab fermentlar mavjud - ya'ni keyinchalik bizning hujayralarimiz tomonidan qo'llaniladi. Fermentlarsiz yashash imkonsiz bo'lar edi. Misol uchun, yaqinda Koreya rahbarining o'gay ukasi Malayziya aeroportida vafot etishiga uning organizmida VX nerv reaktivi tomonidan bostiriladigan ferment (ferment) faoliyatini to'xtatgani sabab bo'lgan. Natijada, nafas olish tizimi falaj bo'lib, odam bir necha daqiqada vafot etadi. Fermentlar tanamizning ishlashi uchun juda muhimdir.

Lesli Orgel va Frensis Krik yana bir farazni ilgari surdilar. Agar RNK oqsillar kabi katlana olsa, u ham fermentlarni hosil qilishi mumkinmi?

Agar shunday bo'lsa, RNK ba'zi oqsillarga xos bo'lgan ma'lumotni saqlaydigan (DNK kabi) va reaktsiyalarni katalizlovchi original va juda ko'p qirrali tirik molekula bo'lishi mumkin.

Bu g'oya qiziqarli edi, ammo keyingi 10 yil ichida uni tasdiqlovchi hech qanday dalil topilmadi.

RNK fermentlari

Tomas Chek Ayovada tug'ilib o'sgan. Bolaligida ham uning ishtiyoqi toshlar va minerallar edi. Va o'rta maktabda u mahalliy universitetda geologlarning doimiy mehmoni bo'lib, unga mineral tuzilmalarning modellarini ko'rsatdi. Oxir-oqibat u biokimyogar bo'lib, RNKni o'rganishga e'tibor qaratdi.

1980-yillar boshida Chek va uning Kolorado Boulder universitetidagi hamkasblari Tetrahymena termofil deb nomlangan bir hujayrali organizmni o‘rganishdi. Ushbu hujayrali organizmning bir qismi RNK zanjirlarini o'z ichiga oladi. Tekshirish RNK ​​segmentlaridan biri ba'zan qaychi bilan ajratilgandek, boshqalardan ajralib turishini payqadi.

Uning jamoasi molekulyar qaychi vazifasini bajara oladigan barcha fermentlar va boshqa molekulalarni yo'q qilganda, RNK segmentni ajratishda davom etdi. Shu bilan birga, birinchi RNK fermenti topildi: RNKning kichik segmenti, u biriktirilgan katta zanjirdan mustaqil ravishda ajralib turadi.

Ikki RNK fermenti nisbatan tez topilganligi sababli, olimlar haqiqatan ham ko'p bo'lishi mumkinligini taxmin qilishdi. Endi hayot RNK bilan boshlangan degan fikrni tobora ko'proq dalillar tasdiqladi.

Tomas Chek birinchi RNK fermentini kashf etdi.

RNK dunyosi

Ushbu kontseptsiyani birinchi bo'lib Valter Gilbert deb atagan.

Birdan molekulyar biologiyaga qiziqib qolgan fizik sifatida Gilbert birinchilardan bo'lib inson genomini ketma-ketlik nazariyasini himoya qildi.

1986 yilda Nature jurnalidagi maqolasida Gilbert hayot RNK dunyosi deb ataladigan joyda boshlanganini taklif qildi.

Gilbertning so'zlariga ko'ra, evolyutsiyaning birinchi bosqichi "RNK molekulalari katalizator bo'lib, nukleotidlar sho'rvasiga to'plangan jarayon" dan iborat edi.

RNKning turli qismlarini umumiy zanjirga nusxalash va joylashtirish orqali RNK molekulalari mavjud bo'lganlardan ko'proq foydali zanjirlarni yaratdi. Oxir-oqibat, ular RNK versiyalaridan ko'ra foydaliroq bo'lgan oqsillar va oqsil fermentlarini yaratishni o'rgangan payt keldi, ular asosan ularni almashtirib, bugungi kunda biz ko'rayotgan hayotni keltirib chiqardi.

RNK World - bu noldan murakkab tirik organizmlarni yaratishning juda oqlangan usuli.

Ushbu kontseptsiyada "birlamchi sho'rva" da o'nlab biologik molekulalarning bir vaqtning o'zida shakllanishiga ishonishning hojati yo'q, barchasi boshlangan bitta molekula etarli bo'ladi.

Isbot

2000 yilda RNK World gipotezasi ishonchli dalillarga ega bo'ldi.

Tomas Steitz 30 yil davomida tirik hujayralardagi molekulalarning tuzilishini o'rgandi. 90-yillarda u hayotining asosiy tadqiqotini boshladi: ribosoma tuzilishini o'rganish.

Har bir tirik hujayrada ribosoma mavjud. Bu katta molekula RNK ko'rsatmalarini o'qiydi va oqsillarni yaratish uchun aminokislotalarni birlashtiradi. Inson hujayralaridagi ribosomalar tananing deyarli har bir bo'lagida joylashgan.

O'sha vaqtga kelib, ribosomada RNK borligi allaqachon ma'lum edi. Ammo 2000 yilda Steitz jamoasi ribosoma tuzilishining batafsil modelini taqdim etdi, unda RNK ribosomaning katalitik yadrosi sifatida paydo bo'ldi.

Bu kashfiyot, ayniqsa, ribosomaning hayot uchun qanchalik qadimiy va fundamental ahamiyatga ega ekanligi hisobga olinsa, ahamiyatli edi. Bunday muhim mexanizmning RNKga asoslanganligi RNK dunyosi nazariyasini ilmiy doiralarda ancha ishonchli qildi. "RNK dunyosi" kontseptsiyasi tarafdorlari kashfiyotdan juda xursand bo'lishdi va Steitz 2009 yilda Nobel mukofotini oldi.

Ammo bundan keyin olimlar shubhalana boshladilar.

“RNK olami” nazariyasi muammolari

RNK dunyosi nazariyasi bilan dastlab ikkita muammo bor edi.

Birinchidan, RNK haqiqatan ham barcha hayotiy funktsiyalarni bajara oladimi? Va u erta Yer sharoitida paydo bo'lishi mumkinmi?

Gilbert RNK dunyosi nazariyasini yaratganidan beri 30 yil o'tdi va bizda RNK aslida nazariya tasvirlagan hamma narsaga qodir ekanligi haqida ishonchli dalillar yo'q. Ha, bu hayratlanarli darajada funktsional molekula, lekin unga tegishli barcha funktsiyalar uchun RNK etarlimi?

Bitta nomuvofiqlik e'tiborimni tortdi. Agar hayot RNK molekulasi bilan boshlangan bo'lsa, u holda RNK o'zining nusxalarini yoki replikalarini yaratishi mumkin.

Ammo ma'lum bo'lgan RNKlarning hech biri bunday qobiliyatga ega emas. RNK yoki DNK parchasining aniq nusxasini yaratish uchun ko'plab fermentlar va boshqa molekulalar kerak bo'ladi.

Shu sababli, 80-yillarning oxirida bir guruh biologlar juda umidsiz tadqiqotlarni boshladilar. Ular o'zini replikatsiya qila oladigan RNK yaratishga kirishdilar.

O'z-o'zidan ko'payadigan RNK yaratishga urinishlar

Garvard tibbiyot fakultetidan Jek Szostak bu tadqiqotchilarning birinchisi edi. Bolaligidan u kimyoga shunchalik ishtiyoqi baland ediki, u hatto yerto'lasini laboratoriyaga aylantirdi. U o'z xavfsizligiga e'tibor bermadi, bu bir marta portlash sodir bo'lib, shisha idishni shiftga mahkamladi.

1980-yillarning boshlarida Shostak inson genlari o'zini qarish jarayonidan qanday himoya qilishini aniq ko'rsatdi. Ushbu dastlabki tadqiqot keyinchalik uni Nobel mukofoti sovrindori bo'lishiga olib keladi.

Ammo u tez orada Chekning RNK fermentlari haqidagi tadqiqotlariga qiziqib qoldi. "Menimcha, bu aql bovar qilmaydigan asar", deydi Szostak. "Aslida, RNK o'z nusxalarini yaratish uchun katalizator bo'lib xizmat qilishi mumkin."

1988 yilda Chex 10 nukleotid uzunlikdagi kichik RNK molekulasini hosil qila oladigan RNK fermentini topdi.

Shostak oldinga borishga va laboratoriyada yangi RNK fermentlarini yaratishga qaror qildi. Uning jamoasi tasodifiy ketma-ketliklar to'plamini yaratdi va ularning har birini kamida katalitik qobiliyatga ega bo'lgan birini topish uchun sinab ko'rdi. Keyin ketma-ketliklar o'zgartirildi va sinov davom etdi.

10 ta urinishdan so'ng Szostak RNK fermentini yaratishga muvaffaq bo'ldi, u katalizator sifatida reaktsiyani tabiiy muhitda sodir bo'lganidan 7 million marta tezlashtirdi.

Shostak jamoasi RNK fermentlari nihoyatda kuchli bo‘lishi mumkinligini isbotladi. Ammo ularning fermenti o'z replikalarini yarata olmadi. Bu Shostak uchun boshi berk ko'cha edi.

R18 fermenti

2001 yilda Shostakning sobiq shogirdi, Kembrijdagi Massachusets texnologiya institutidan Devid Bartel navbatdagi yutuqni amalga oshirdi.

Bartel R18 deb nomlangan RNK fermentini yaratdi, u mavjud bo'lganlar asosida RNK zanjiriga yangi nukleotidlar qo'shishi mumkin edi.

Boshqacha qilib aytganda, ferment oddiygina tasodifiy nukleotidlarni qo'shmagan, balki ketma-ketlikni aniq nusxalagan.

O'z-o'zidan ko'payadigan molekulalar hali ham uzoqda edi, ammo yo'nalish to'g'ri edi.

R18 fermenti 189 ta nukleotidni o'z ichiga olgan zanjirdan iborat bo'lib, unga yana 11 ta - ya'ni uzunligining 6 foizini qo'shishi mumkin edi. Tadqiqotchilar yana bir nechta tajribalardan so'ng bu 6% ni 100% ga aylantirish mumkinligiga umid qilishdi.

Bu sohada eng muvaffaqiyatlisi Kembrijdagi molekulyar biologiya laboratoriyasidan Filipp Xolliger edi. 2011 yilda uning jamoasi 95 tagacha nukleotidlar ketma-ketligini nusxalashi mumkin bo'lgan tC19Z fermentini yaratish uchun R18 fermentini o'zgartirdi. Bu uning uzunligining 48% ni tashkil etdi - R18 dan ko'proq, lekin aniq 100% zarur emas.

La Jolladagi Skripps tadqiqot institutidan Jerald Joys va Treysi Linkoln bu savolga muqobil yondashuvni taqdim etishdi. 2009 yilda ular bilvosita o'z replikasini yaratadigan RNK fermentini yaratdilar.

Ularning fermenti RNKning ikkita qisqa qismini birlashtiradi va boshqa fermentni hosil qiladi. Bu, o'z navbatida, asl fermentni qayta yaratish uchun RNKning ikkita boshqa qismini birlashtiradi.

Boshlang'ich materiallarni hisobga olgan holda, bu oddiy tsikl cheksiz davom etishi mumkin. Ammo fermentlar faqat Joys va Linkoln tomonidan yaratilgan to'g'ri RNK zanjirlari mavjud bo'lganda to'g'ri ishlaydi.

RNK dunyosi g'oyasiga shubha bilan qaraydigan ko'plab olimlar uchun RNKning o'z-o'zini ko'paytirishning yo'qligi shubhalanishning asosiy sababidir. RNK oddiygina butun hayotning yaratuvchisi rolini bajara olmaydi.

Kimyogarlarning noldan RNK yaratishdagi muvaffaqiyatsizliklari optimizmni kuchaytirmaydi. Va RNK DNKga qaraganda ancha sodda molekula bo'lsa-da, uni yaratish aql bovar qilmaydigan qiyinchilik ekanligini isbotladi.

Birinchi hujayralar, ehtimol, bo'linish orqali ko'payadi.

Muammo shakar

Bu har bir nukleotidda mavjud bo'lgan shakar va nukleotidning asosi haqida. Ularni alohida yaratish mumkin, lekin ularni bir-biriga bog'lash mumkin emas.

90-yillarning boshlariga kelib, bu muammo allaqachon aniq edi. U ko'plab biologlarni "RNK dunyosi" gipotezasi qanchalik jozibali ko'rinmasin, baribir faqat gipoteza bo'lib qolishiga ishontirdi.

• Ehtimol, erta Yerda dastlab boshqa molekula mavjud bo'lgan: RNKdan oddiyroq, u o'zini "birlamchi sho'rva" dan yig'ishga muvaffaq bo'lgan va keyinchalik o'zini ko'paytira boshlagan.
• Ehtimol, bu maxsus molekula birinchi bo'lib, undan keyin RNK, DNK va boshqalar paydo bo'lgan.

Poliamid nuklein kislotasi (PNA)

1991 yilda Daniyadagi Kopengagen universitetidan Piter Nilsen bosh replikator roliga munosib nomzod topib olgandek tuyuldi.

Aslida, bu DNKning ancha takomillashtirilgan versiyasi edi. Nilsen bazani bir xil - standart A, T, C va G ni saqlab qoldi, ammo shakar molekulalari o'rniga u poliamidlar deb ataladigan molekulalardan foydalangan.

U hosil bo'lgan molekulani poliamid nuklein kislotasi yoki PNA deb atadi. Biroq, vaqt o'tishi bilan qisqartmaning dekodlanishi negadir "peptid nuklein kislotasi" ga aylandi.

PNA tabiatda uchramaydi. Ammo uning xatti-harakati DNKga juda o'xshaydi. PNA zanjiri hatto DNK molekulasidagi ipni almashtirishi mumkin va asoslar odatdagidek juftlashadi. Bundan tashqari, PNA DNK kabi qo'sh spiralga aylanishi mumkin.

Stenli Miller qiziqib qoldi. "RNK dunyosi" kontseptsiyasiga chuqur shubha bilan qaragan holda, u PNA birinchi genetik material roliga ko'proq mos keladi, deb hisobladi.

2000 yilda u o'z fikrini dalillar bilan tasdiqladi. Bu vaqtga kelib, u 70 yoshda edi va bir necha marta insultni boshdan kechirgan edi, shundan so'ng u qariyalar uyiga tushishi mumkin edi, lekin u taslim bo'lmoqchi emas edi.

Miller ilgari tasvirlangan klassik tajribasini bu safar metan, azot, ammiak va suvdan foydalangan holda takrorladi va oxir-oqibat PNA ning poliamid asosini oldi.

Bundan kelib chiqadiki, erta Erda RNKdan farqli o'laroq, PNA paydo bo'lishi uchun sharoitlar bo'lishi mumkin edi.

PNA o'zini DNK kabi tutadi.

Troz nuklein kislotasi (TNA)

Shu bilan birga, boshqa kimyogarlar o'zlarining nuklein kislotalarini yaratdilar.

2000 yilda Albert Eschenmoser treoz nuklein kislotasini (TNK) yaratdi.

Bu aslida bir xil DNK edi, lekin bazasida boshqa turdagi shakar bor edi. TNK zanjirlari qo'sh spiral hosil qilishi mumkin va ma'lumot RNKdan TNKga va orqaga o'tkazilishi mumkin.

Bundan tashqari, TNC murakkab shakllarni, shu jumladan oqsil shaklini hosil qilishi mumkin. Bu TNK xuddi RNK kabi ferment sifatida harakat qilishi mumkinligini ko'rsatdi.

Glikol nuklein kislotasi (GNK)

2005 yilda Erik Meggers glikol nuklein kislotasini yaratdi, u ham spiral hosil qilishi mumkin.

Ushbu nuklein kislotalarning har biri o'z tarafdorlariga ega edi: odatda kislotalarning yaratuvchilari.

Ammo tabiatda bunday nuklein kislotalardan asar ham qolmagan, shuning uchun birinchi hayot ularni ishlatgan deb hisoblasak ham, u qaysidir bosqichda RNK va DNK foydasiga ulardan voz kechishi kerak edi.

To'g'ri tuyuladi, ammo dalillar bilan tasdiqlanmaydi.

Bu yaxshi tushuncha edi, lekin ...

Shunday qilib, 21-asrning birinchi o'n yilligining o'rtalariga kelib, RNK dunyosi kontseptsiyasi tarafdorlari qiyin ahvolga tushib qolishdi.

Bir tomondan, RNK fermentlari tabiatda mavjud bo'lib, biologik mexanizmlarning eng muhim qismlaridan biri - ribosomani o'z ichiga olgan. Bu yomon emas.

Ammo, boshqa tomondan, tabiatda o'z-o'zini ko'paytiruvchi RNK topilmadi va hech kim "birlamchi sho'rva" da RNK qanday shakllanganligini aniq tushuntira olmadi. Ikkinchisini muqobil nuklein kislotalar bilan izohlash mumkin edi, lekin ular tabiatda endi (yoki hech qachon) mavjud emas edi. Bu yomon.

Butun RNK dunyosi kontseptsiyasi bo'yicha hukm aniq edi: kontseptsiya yaxshi edi, lekin keng qamrovli emas edi.

Ayni paytda, 80-yillarning o'rtalaridan boshlab, yana bir nazariya asta-sekin rivojlanmoqda. Uning tarafdorlari hayot RNK, DNK yoki boshqa genetik moddadan boshlanmaganligini ta'kidladilar. Ularning fikricha, hayot energiyadan foydalanish mexanizmi sifatida boshlangan.

Avval energiya?

Shunday qilib, yillar davomida hayotning kelib chiqishini o'rganuvchi olimlar 3 lagerga bo'lingan.

Birinchilari hayot RNK molekulasidan boshlanganiga amin edilar, lekin ular RNK yoki RNKga o'xshash molekulalar qanday qilib erta Yerda o'z-o'zidan paydo bo'lib, o'zlarini ko'paytirishni boshlaganini aniqlay olmadilar. Olimlarning muvaffaqiyatlari dastlab hayratda qoldi, ammo oxir-oqibat tadqiqotchilar boshi berk ko'chaga kirib qoldi. Biroq, bu tadqiqotlar qizg'in pallada bo'lganida ham, hayot butunlay boshqacha tarzda paydo bo'lganiga amin bo'lganlar allaqachon mavjud edi.

RNK dunyosi nazariyasi oddiy fikrga asoslanadi: organizmning eng muhim vazifasi ko'payish qobiliyatidir. Aksariyat biologlar bunga qo'shiladilar. Barcha tirik mavjudotlar - bakteriyalardan tortib ko'k kitlarga qadar - nasl qoldirishga intiladi.

Biroq, bu masala bo'yicha ko'plab tadqiqotchilar reproduktiv funktsiya birinchi o'rinda turishiga rozi emaslar. Ularning aytishicha, ko'payish boshlanishidan oldin organizm o'zini o'zi ta'minlashi kerak. U o'z ichida hayotni saqlab qolishi kerak. Axir, avval o‘lsang, farzandli bo‘lolmaysan.

Biz oziq-ovqat orqali hayotni ta'minlaymiz, o'simliklar esa quyosh nuridan energiya oladi.

Ha, suvli pirzolani xursandchilik bilan yutib yuboradigan yigit bir asrlik eman daraxtiga o'xshamaydi, lekin aslida ikkalasi ham energiyani o'zlashtiradi.

Energiyani yutish hayotning asosidir.

Metabolizm

Tirik mavjudotlarning energiyasi haqida gapirganda, biz metabolizm bilan shug'ullanamiz.

1. Birinchi bosqich - energiya olish, masalan, energiyaga boy moddalardan (masalan, shakar).
2. Ikkinchisi - tanadagi foydali hujayralarni qurish uchun energiyadan foydalanish.

Energiyadan foydalanish jarayoni o'ta muhim va ko'plab tadqiqotchilar hayot shu erda boshlangan deb hisoblashadi.

Ammo faqat bitta metabolik funktsiyaga ega bo'lgan organizmlar qanday ko'rinishga ega bo'lishi mumkin?

Birinchi va eng ta'sirli taklif 1980-yillarning oxirida Gyunter Vaxtershauzer tomonidan kiritilgan. U kasbi bo'yicha patent yuristi edi, ammo kimyo bo'yicha munosib bilimga ega edi.

Vaxtershauzer birinchi organizmlar "biz bilgan har qanday narsadan hayratlanarli darajada farq qiladi" deb taxmin qildi. Ular hujayralardan iborat emas edi. Ularda fermentlar, DNK yoki RNK yo'q edi.

Aniqlik uchun Vaxtershauzer vulqondan oqayotgan issiq suv oqimini tasvirlab berdi. Suv ammiak kabi vulqon gazlari bilan to'yingan va vulqon markazidan minerallarning zarralarini o'z ichiga olgan.

Oqim toshlar ustida oqib o'tadigan joylarda kimyoviy reaktsiyalar boshlandi. Suv tarkibidagi metallar oddiyroqlardan yirik organik birikmalar hosil bo'lishiga yordam berdi.

Metabolik tsikl

Burilish nuqtasi birinchi metabolik tsiklning yaratilishi edi.

Bu jarayon davomida bitta kimyoviy modda bir nechta boshqa moddalarga aylanadi va oxir-oqibat hamma narsa birinchi moddani qayta yaratmaguncha davom etadi.

Jarayon davomida metabolizmda ishtirok etadigan butun tizim energiya to'playdi, bu tsiklni qayta boshlash yoki yangi jarayonni boshlash uchun ishlatilishi mumkin.

Zamonaviy organizmlar bilan ta'minlangan boshqa barcha narsalar (DNK, hujayralar, miya) keyinroq va ushbu kimyoviy tsikllar asosida paydo bo'ldi.

Metabolik davrlar hayotga unchalik o'xshamaydi. Shuning uchun Vaxtershauzer o'z ixtirolarini "prekursor organizmlar" deb atadi va ularni "tirik deb atash qiyin" deb yozadi.

Ammo Wachtershauser tomonidan tasvirlangan metabolik davrlar har doim har qanday tirik organizmning markazida bo'ladi.

Sizning hujayralaringiz aslida mikroskopik zavodlar bo'lib, doimo ba'zi moddalarni parchalab, ularni boshqalarga aylantiradi.

Metabolik tsikllar, garchi mexanik bo'lsa ham, hayot uchun asosiy ahamiyatga ega.

Vaxtershauzer 20-asrning so'nggi yigirma yilini o'z nazariyasiga bag'ishladi va uni batafsil ishlab chiqdi. U qaysi minerallar boshqalarga qaraganda yaxshiroq mos kelishini va qanday kimyoviy tsikllar sodir bo'lishi mumkinligini tasvirlab berdi. Uning mulohazalari tarafdorlarini topa boshladi.

Eksperimental tasdiqlash

1977 yilda Oregon shtat universitetidan Jek Korliss jamoasi Tinch okeanining sharqiy qismida 2,5 kilometr (1,5 milya) chuqurlikka sho'ng'idi. Olimlar Galapagos issiq buloqini tubdan qoyalar tizmalari ko'tarilgan joyda o'rganishdi. Tillar dastlab vulqon faol ekanligi ma'lum edi.

Korlis tizmalari amalda issiq buloqlar bilan qoplanganligini aniqladi. Issiq, kimyoviy yuklangan suv dengiz tubidan ko'tarilib, toshlarning teshiklaridan oqib chiqdi.

Ajablanarlisi shundaki, bu "gidrotermal teshiklar" g'alati mavjudotlar tomonidan zich joylashgan edi. Bular bir necha turdagi yirik mollyuskalar, midiya va annelidlar edi.

Suv ham bakteriyalarga to'la edi. Bu organizmlarning barchasi gidrotermal teshiklardan energiya olib yashagan.

Gidrotermal teshiklarning kashf etilishi Korlisga ajoyib obro'-e'tibor berdi. Bu ham uni o'ylashga majbur qildi.

Okeandagi gidrotermik teshiklar bugungi kunda organizmlarni qo'llab-quvvatlaydi. Balki ular uning asosiy manbasiga aylangandir?

Gidrotermik teshiklar

1981 yilda Jek Korliss 4 milliard yil oldin Yerda shunga o'xshash teshiklar mavjud bo'lgan va ular atrofida hayot boshlangan deb taxmin qildi. U butun faoliyatini shu g‘oyani rivojlantirishga bag‘ishladi.

Korliss gidrotermal teshiklar kimyoviy moddalar aralashmasini yaratishi mumkinligini aytdi. Uning ta'kidlashicha, har bir teshik "birlamchi bulon" tarqatuvchiga o'xshaydi.

• Issiq suv toshlar orasidan oqib o'tayotganda, issiqlik va bosim eng oddiy organik birikmalarni aminokislotalar, nukleotidlar va shakar kabi murakkabroqlarga aylantirishga majbur qildi.
• Suv endi unchalik issiq bo'lmagan okeanga chiqishga yaqinroq, ular DNK kabi uglevodlar, oqsillar va nukleotidlarni hosil qilib, zanjirlar hosil qila boshladilar.
• Keyin, okeanning o'zida, suv sezilarli darajada soviydi, bu molekulalar oddiy hujayralarga to'plandi.

Nazariya mantiqiy tuyuldi va diqqatni tortdi.

Ammo tajribasi ilgari muhokama qilingan Stenli Miller ishtiyoqni baham ko'rmadi. 1988 yilda u shamollatish teshiklari hayotni ushlab turish uchun juda issiq ekanligini yozgan.

Korliss nazariyasi ekstremal harorat aminokislotalar kabi moddalarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin edi, ammo Millerning tajribalari ularni ham yo'q qilishi mumkinligini ko'rsatdi.

Shakar kabi asosiy birikmalar ko'pi bilan bir necha soniya davom etishi mumkin.

Bundan tashqari, bu oddiy molekulalar zanjir hosil qila olmaydi, chunki atrofdagi suv ularni deyarli bir zumda buzadi.

Issiq, hatto issiqroq ...

Shu nuqtada geolog Mayk Rassell munozaraga kirishdi. U shamollatish nazariyasi Vaxtershauzerning kashshof organizmlar haqidagi taxminlariga juda mos keladi, deb hisobladi. Bu fikrlar uni hayotning kelib chiqishi haqidagi eng mashhur nazariyalardan birini yaratishga undadi.

Rassellning yoshligi aspirin yaratish va qimmatbaho minerallarni o'rganish bilan o'tdi. Va 1960-yillarda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan vulqon otilishi paytida, u hech qanday tajribasiz javob rejasini muvaffaqiyatli muvofiqlashtirdi. Ammo u turli davrlarda Yer yuzasi qanday o‘zgarganini o‘rganishga qiziqdi. Tarixga geolog nuqtai nazaridan qarash imkoniyati uning hayotning kelib chiqishi haqidagi nazariyasini shakllantirdi.

1980-yillarda u qadim zamonlarda harorat 150 darajadan oshmaydigan gidrotermal teshiklar mavjudligini ko'rsatadigan tosh qoldiqlarni topdi. Bu mo''tadil haroratlar, uning ta'kidlashicha, molekulalarning Miller o'ylaganidan ancha uzoq davom etishiga imkon berishi mumkin.

Bundan tashqari, bu kamroq issiq teshiklarning fotoalbomlari qiziqarli narsani ochib berdi. Temir va oltingugurtdan tashkil topgan, 1 millimetr uzunlikdagi naychalar ko'rinishidagi pirit deb ataladigan mineral.

Rassel o'z laboratoriyasida piritning sharsimon tomchilarni ham hosil qilishi mumkinligini aniqladi. U birinchi murakkab organik molekulalar pirit tuzilmalarida hosil bo'lishini taklif qildi.

Taxminan bir vaqtning o'zida Vaxtershauzer kimyoviy moddalarga boy suv oqimining ma'lum bir mineral bilan o'zaro ta'siriga asoslangan nazariyalarini nashr eta boshladi. U hatto mineralning pirit bo'lishi mumkinligini aytdi.

2+2=?

Rassell 2 va 2 ni qo'yishi kerak edi.

U Wachtershauser kashshof organizmlari chuqur dengizdagi issiq gidrotermal teshiklar ichida shakllangan, bu erda pirit tuzilmalari paydo bo'lishi mumkin, deb taxmin qildi. Agar Rassell xato qilmagan bo'lsa, unda hayot dengiz tubida paydo bo'lgan va metabolizm birinchi bo'lib paydo bo'lgan.

Bularning barchasi Millerning klassik tajribasidan 40 yil o'tib, 1993 yilda nashr etilgan Rassellning maqolasida bayon etilgan.

Matbuotda rezonans kamroq bo'ldi, ammo bu kashfiyotning ahamiyatini kamaytirmaydi. Rassell ikkita turli g'oyalarni (Vaxtershauzerning metabolik tsikllari va Korlis gidrotermal ventilyatorlari) birlashtirib, juda jozibali kontseptsiyaga aylantirdi.

Rassell ilk organizmlar energiyani qanday o'zlashtirgani haqidagi g'oyalarini baham ko'rganida, kontseptsiya yanada ta'sirchan bo'ldi. Boshqacha qilib aytganda, u ularning metabolizmi qanday ishlashini tushuntirdi. Uning g‘oyasi zamonaviy ilm-fanning unutilgan daholaridan birining ijodiga asoslangan edi.

Mitchellning "kulgili" tajribalari

60-yillarda biokimyogar Piter Mitchell kasallik tufayli Edinburg universitetini tark etishga majbur bo'ldi.

U Kornuolldagi uyni shaxsiy laboratoriyasiga aylantirdi. Ilmiy hamjamiyatdan uzilib qolgan u o'z ishini uy sigirlarining sutini sotish orqali moliyalashtirdi. Ko'pgina biokimyogarlar, shu jumladan, RNK bo'yicha tadqiqotlari ilgari muhokama qilingan Lesli Orgel Mitchellning ishini o'ta bema'nilik deb hisoblashgan.

Deyarli yigirma yil o'tgach, Mitchell g'alaba qozondi va 1978 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofotini qo'lga kiritdi. U hech qachon mashhur bo'lmagan, lekin uning g'oyalarini har qanday biologiya darsligida ko'rish mumkin.

Mitchell o'z hayotini organizmlar oziq-ovqatdan oladigan energiyani qanday sarflashini o'rganishga bag'ishladi. Boshqacha qilib aytganda, u ikkinchidan ikkinchigacha qanday tirik qolishimiz bilan qiziqdi.

Britaniyalik biokimyogari Piter Mitchell ATP sintezi mexanizmini kashf etgani uchun kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Tana energiyani qanday saqlaydi

Mitchell barcha hujayralar energiyani adenozin trifosfat (ATP) deb ataladigan maxsus molekulada saqlashini bilar edi. Muhimi shundaki, adenozinga uchta fosfat zanjiri biriktirilgan. Uchinchi fosfat qo'shilishi ko'p energiya oladi, keyinchalik u ATPda saqlanadi.

Hujayra energiyaga muhtoj bo'lganda (masalan, mushaklarning qisqarishi paytida), u ATP dan uchinchi fosfatni kesib tashlaydi. Bu ATPni adenozid fosfatga (ADP) aylantiradi va saqlangan energiyani chiqaradi.

Mitchell birinchi navbatda hujayralar qanday qilib ATP yaratishga muvaffaq bo'lganini tushunishni xohladi. Uchinchi fosfat qo'shilishi uchun ular qanday qilib ADPga etarli energiyani jamladilar?

Mitchell ATP hosil qiluvchi ferment membranada joylashganligini bilar edi. Uning xulosasiga ko'ra, hujayra protonlar deb ataladigan zaryadlangan zarralarni membrana bo'ylab pompalaydi, shuning uchun bir tomondan ko'plab protonlar ko'rinadi, boshqa tomondan deyarli hech kim ko'rinmaydi.

Keyin protonlar har tomondan muvozanatni saqlash uchun membranaga qaytishga harakat qiladilar, lekin ular faqat fermentga kirishlari mumkin. Atrofda aylanib yuradigan protonlar oqimi fermentga ATP hosil qilish uchun zarur energiya beradi.

Mitchell bu g'oyani birinchi marta 1961 yilda taklif qilgan. Keyingi 15 yil davomida u juda ko'p dalillarga qaramay, o'z nazariyasini hujumga qarshi himoya qildi.

Bugungi kunda Mitchell tomonidan tasvirlangan jarayon sayyoradagi har bir tirik mavjudotga xos ekanligi ma'lum. Bu sizning hujayralaringizda hozir sodir bo'lmoqda. DNK singari, u biz bilgan hayotning asosiy qismidir.

Protonlarning tabiiy ajralishi hayot uchun zarur edi

Rassell o'zining hayot nazariyasini yaratishda Mitchell tomonidan ko'rsatilgan protonlarning bo'linishiga e'tibor berdi: membrananing bir tomonida ko'p proton va boshqa tomonida faqat bir nechta.

Barcha hujayralar energiyani saqlash uchun proton almashinuviga muhtoj.

Zamonaviy hujayralar protonlarni membranadan chiqarish orqali bu bo'linishni hosil qiladi, ammo murakkab molekulyar mexanika mavjud bo'lib, ular bir kechada sodir bo'lmaydi.

Shunday qilib, Rassell yana bir mantiqiy xulosaga keldi: hayot protonlarning tabiiy ajralishi bo'lgan joyda paydo bo'ldi.

Gidrotermal teshiklarga yaqin joyda. Lekin shamollatish ma'lum bir turdagi bo'lishi kerak.

Erta Erning kislotali dengizlari bor edi va kislotali suv shunchaki protonlar bilan to'yingan. Protonlarni ajratish uchun gidrotermal teshiklardagi suv protonlarda kambag'al bo'lishi kerak: boshqacha qilib aytganda, u gidroksidi bo'lishi kerak.

Korlisning gidrotermal teshiklari bu shartga javob bermadi. Ular nafaqat juda issiq, balki ular juda kislotali edi.

Ammo 2000 yilda Vashington universitetidan Debora Kelli birinchi gidrotermal ventilyatorlarni topdi.

Doktor Debora Kelli.

Ishqoriy va sovuq gidrotermik teshiklar

Kelli juda qiyinchilik bilan olim bo'lishga muvaffaq bo'ldi. U o'rta maktabda o'qib yurganida otasi vafot etdi va u universitetga pul to'lash uchun ma'ruzalardan keyin ishlashga majbur bo'ldi.

Ammo u muvaffaqiyatga erishdi va keyinchalik suv osti vulqonlari va issiq gidrotermal buloqlarni o'rganish g'oyasini oldi. Uning vulqonlarni va suv ostidagi issiq shamollarni o'rganishga bo'lgan ishtiyoqi uni Atlantika okeanining yuragiga olib keldi. Aynan shu yerning tubida okean tubidan ko‘tarilgan mahobatli tog‘ tizmasi bor edi.

Kelli bu tizmada butun gidrotermal teshiklar tarmog'ini topdi va uni "Yo'qolgan shahar" deb ataydi. Ular Korlis topib olganlarga o'xshamasdi.

Ulardan 40-75 daraja haroratda va oz miqdorda gidroksidi bo'lgan suv oqardi. Bunday suvdan karbonatli minerallar tutun ustunlariga o'xshash va organ quvurlari kabi tubdan ko'tarilgan tik oq ustunlar hosil qilgan. O'zining dahshatli va "arvoh" ko'rinishiga qaramay, bu ustunlar aslida iliq suvda yashovchi mikroorganizmlar koloniyalari uchun uy edi.

Bu gidroksidi teshiklari Rassell nazariyasiga juda mos keladi. U hayot yo'qolgan shahardagiga o'xshash teshiklarda boshlanganiga amin edi.

Ammo bitta muammo bor edi. Geolog sifatida Rassell o'z nazariyasini iloji boricha ishonchli qilish uchun biologik hujayralar haqida etarli ma'lumotga ega emas edi.

Yerdagi hayotning kelib chiqishi haqidagi eng keng qamrovli nazariya

O'zining cheklangan bilimlari bilan bog'liq muammolarni bartaraf etish uchun Rassell amerikalik biolog Uilyam Martin bilan hamkorlik qildi. Munozarali odam Martin o'z karerasining ko'p qismini Germaniyada ishlagan.

2003 yilda ular Rassellning oldingi kontseptsiyasining takomillashtirilgan versiyasini taqdim etdilar. Va, ehtimol, Yerdagi hayotning kelib chiqishi haqidagi bu nazariyani mavjud bo'lganlarning eng keng qamrovi deb atash mumkin.

Kellyga rahmat, ular gidroksidi teshiklarning jinslari g'ovakli ekanligini bilishgan: ular suv bilan to'ldirilgan kichik teshiklar bilan qoplangan. Olimlar bu teshiklar "hujayra" vazifasini bajarishini taxmin qilishdi. Ularning har birida muhim moddalar, masalan, pirit kabi minerallar mavjud edi. Bunga protonlarning tabiiy bo'linishini qo'shing, shunda siz metabolizmning tug'ilishi uchun ideal joyni olasiz.

Rassell va Martinning nazariyasiga ko'ra, hayot shamollatuvchi suvning kimyoviy energiyasidan foydalana boshlaganida, u RNK kabi molekulalarni yarata boshladi. Oxir-oqibat, u o'zining membranasini yaratdi va haqiqiy hujayraga aylandi va g'ovakli toshni tashlab, ochiq suvlarga yo'l oldi.

Bugungi kunda bu hayotning kelib chiqishi haqidagi asosiy farazlardan biridir.

Eng so'nggi kashfiyotlar

Ushbu nazariya 2016 yil iyul oyida Martin "so'nggi universal umumiy ajdod" (LUCA) ning ba'zi xususiyatlarini qayta tiklagan tadqiqotlarni nashr etganida katta qo'llab-quvvatlandi. Bu milliardlab yillar oldin mavjud bo'lgan organizmning an'anaviy nomi bo'lib, zamonaviy hayotning barcha xilma-xilligini keltirib chiqardi.

Biz bu organizmning fotoalbomlarini hech qachon topa olmaymiz, ammo mavjud bo'lgan barcha ma'lumotlarga asoslanib, zamonaviy mikroorganizmlarni o'rganish orqali uning qanday ko'rinishi va qanday xususiyatlarga ega ekanligini taxmin qilishimiz mumkin.

Martin aynan shunday qildi. U 1930 ta zamonaviy mikroorganizmlarning DNKsini o‘rgandi va ularning deyarli barchasida mavjud bo‘lgan 355 ta genni aniqladi.

Taxmin qilish mumkinki, bu 355 gen avloddan-avlodga o'tdi, chunki bu 1930 mikrobning barchasi umumiy ajdodga ega edi - ehtimol PUOP mavjud bo'lgan vaqtdan beri.

Bu genlar orasida proton bo'linishidan foydalanish uchun mas'ul bo'lganlar bor edi, lekin bu bo'linishni yaratish uchun mas'ul bo'lmaganlar - xuddi Rassell va Martin nazariyasidagi kabi.

Bundan tashqari, PUOP metan kabi moddalarga moslasha oladigandek tuyuldi, bu uning atrofida vulqon faol muhit mavjudligini anglatadi. Ya'ni, gidrotermik shamollatish.

Juda oddiy emas

Biroq, RNK World g'oyasi tarafdorlari Rassel-Martin kontseptsiyasida ikkita muammo topdilar. Birini potentsial ravishda tuzatish mumkin, ammo ikkinchisi butun nazariyaning qulashini anglatishi mumkin.

Birinchi muammo - Rassell va Martin tomonidan tasvirlangan jarayonlar haqiqatda sodir bo'lganligi haqida eksperimental dalillarning yo'qligi.

Ha, olimlar nazariyani bosqichma-bosqich qurdilar, ammo laboratoriyada hali bir qadam ham takrorlanmadi.

"Birlamchi ko'rinish g'oyasi tarafdorlari replikatsiya muntazam ravishda tajribalar natijalarini taqdim etadi, - deydi hayotning kelib chiqishi bo'yicha ekspert Armen Mulkijanyan. "Birlamchi ko'rinish g'oyasi tarafdorlari metabolizm ular buni qilmaydilar."

Ammo Martinning hamkasbi, London Universitet kolleji xodimi Nik Leyn tufayli bu tez orada o'zgarishi mumkin. Leyn ishqoriy ventilyatsiya ichidagi sharoitlarni taqlid qiladigan "hayotning kelib chiqishi" reaktorini yaratdi. U metabolik tsikllarni va, ehtimol, RNKni qayta tiklashga umid qiladi. Ammo bu haqda gapirishga hali erta.

Ikkinchi muammo shundaki, shamollatish teshiklari chuqur suv ostida joylashgan. 1988 yilda Miller ta'kidlaganidek, RNK va oqsillar kabi uzun zanjirli molekulalar fermentlarsiz suvda ularning parchalanishiga yo'l qo'ymaydi.

Ko'pgina tadqiqotchilar uchun bu dalil hal qiluvchi bo'ldi.

"Kimyo fanidan ma'lumotga ega bo'lsangiz, siz dengiz tubidagi havo oqimi nazariyasiga ishona olmaysiz, chunki siz kimyoni bilasiz va bu molekulalarning barchasi suv bilan mos kelmasligini tushunasiz", deydi Mulkijanian.

Biroq, Rassel va uning tarafdorlari o'z g'oyalaridan voz kechishga shoshilmayaptilar.

Ammo so'nggi o'n yillikda bir qator juda qiziqarli tajribalar bilan birga uchinchi yondashuv paydo bo'ldi.

RNK dunyosi va gidrotermal teshiklari haqidagi nazariyalardan farqli o'laroq, bu yondashuv muvaffaqiyatli bo'lsa, aql bovar qilmaydigan narsani - noldan tirik hujayra yaratishni va'da qildi.

Hujayra qanday yaratiladi?

21-asrning boshlariga kelib, hayotning paydo bo'lishining ikkita etakchi tushunchasi mavjud edi.

1. Qo'llab-quvvatlovchilar "RNK dunyosi" hayot o'z-o'zidan ko'payadigan molekula bilan boshlanganini ta'kidladi.
2. "Haqida nazariya tarafdorlari. asosiy metabolizm" chuqur dengiz gidrotermal teshiklarida hayot qanday paydo bo'lishi mumkinligi haqida batafsil rasm yaratdilar.

Biroq, uchinchi nazariya oldinga chiqdi.

Erdagi har bir tirik mavjudot hujayralardan iborat. Har bir hujayra aslida qattiq devor yoki "membrana" bo'lgan yumshoq to'pdir.

Hujayraning vazifasi ichidagi barcha muhim elementlarni o'z ichiga olishdir. Agar tashqi devor yorilib ketsa, ichi to'kiladi va hujayra mohiyatan nobud bo'ladi - ichi chiqarilgan odam kabi.

Tashqi hujayra devori shunchalik muhimki, ba'zi olimlar u birinchi bo'lib kelgan bo'lishi kerak deb hisoblashadi. Ular "birlamchi genetika" nazariyasi va "birlamchi metabolizm" nazariyasi tubdan noto'g'ri ekanligiga ishonchlari komil.

Ularning muqobili, "asosiy bo'linmalar" birinchi navbatda Rimdagi Roma Tre universitetidan Pier Luidji Luisining ishiga asoslanadi.

Protocell nazariyasi

Luisining dalillari sodda va ishonchli. Molekulalar xavfsiz bo'lgan idish bo'lmasa, bir joyda juda ko'p moddalarni talab qiladigan metabolik jarayon yoki o'z-o'zidan ko'payadigan RNKni qanday tasavvur qilish mumkin?

Bundan xulosa: hayotning kelib chiqishi uchun faqat bitta variant bor.

Qanday bo'lmasin, erta Yerning issiqligi va bo'ronlari o'rtasida ma'lum xom ashyolar ibtidoiy hujayralar yoki "protocelllar" ni hosil qilgan.

Ushbu nazariyani isbotlash uchun laboratoriyada tajribalar o'tkazish - oddiy tirik hujayra yaratishga harakat qilish kerak.

Luisi g'oyalari avvalroq muhokama qilingan sovet olimi Aleksandr Oparinning asarlaridan kelib chiqqan. Oparin ba'zi moddalar deb ataladigan pufakchalar hosil qilishini ta'kidladi koaservatlar, ularning markazida boshqa moddalarni ushlab turishi mumkin.

Luisi bu koaservatlar birinchi protocelllar ekanligini aytdi.

Koaservatlar birinchi protoxujayralar bo'lishi mumkin.

Lipidlar dunyosi

Har qanday yog'li yoki yog'li moddalar suvda pufakchalar yoki plyonka hosil qiladi. Ushbu moddalar guruhi lipidlar deb ataladi va ularning hayotga asos bo'lgan nazariyasi "Lipidlar olami" deb ataladi.

Ammo pufakchalar shakllanishining o'zi etarli emas. Ular barqaror bo'lishi kerak, "qizi" pufakchalarini yaratish uchun bo'linishi va ulardagi va tashqaridagi moddalar oqimini kamida bir oz nazorat qilishlari kerak - bularning barchasi zamonaviy hujayralardagi bu funktsiyalar uchun javobgar bo'lgan oqsillarsiz.

Bu shuni anglatadiki, kerakli materiallardan protoxujayralarni yaratish kerak edi. Luisi bir necha o'n yillar davomida aynan shunday qilgan, ammo u hech qachon ishonarli narsa keltirmagan.

RNK bilan protoxujayra

Keyin 1994 yilda Luisi dadil taklif bilan chiqdi. Uning fikricha, birinchi protoxujayralarda RNK bo'lishi kerak. Bundan tashqari, bu RNK protocell ichida o'zini ko'paytirishga qodir bo'lishi kerak.

Bu taxmin sof "birlamchi bo'linish" ni rad etishni anglatardi, ammo Luining buning uchun yaxshi sabablari bor edi.

Tashqi devori bo'lgan, lekin ichida genlar bo'lmagan hujayra ko'p funktsiyalardan mahrum edi. U qiz hujayralariga bo'linish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak edi, lekin o'zi haqida ma'lumotni avlodlariga etkaza olmadi. Hujayra faqat bir nechta genlarga ega bo'lgan taqdirdagina rivojlanishi va murakkablashishi mumkin edi.

Tez orada bu nazariya Jek Szostakda kuchli tarafdorga ega bo'ldi, uning RNK World gipotezasi bo'yicha ishi ilgari muhokama qilingan. Ko'p yillar davomida bu olimlar ilmiy hamjamiyatning qarama-qarshi tomonlarida edilar - Luisi "birlamchi qismlarga ajratish" g'oyasini qo'llab-quvvatladi va Shostak - "birlamchi genetika".

"Hayotning kelib chiqishi bo'yicha konferentsiyalarda biz har doim qaysi biri muhimroq va qaysi biri birinchi o'rinda ekanligi haqida uzoq bahslarga kirishganmiz", deb eslaydi Szostak. “Oxir-oqibat biz hujayralar ikkalasiga ham kerakligini angladik. Biz kompartmentalizatsiyasiz va genetik tizimsiz birinchi hayot paydo bo'lishi mumkin emas degan xulosaga keldik.

2001 yilda Szostak va Luisi kuchlarini birlashtirib, tadqiqotlarini davom ettirdilar. Nature jurnalidagi maqolada ular noldan tirik hujayra yaratish uchun oddiy yog' tomchisiga o'z-o'zidan ko'payadigan RNKni qo'yish kerakligini ta'kidladilar.

G'oya jasur edi va tez orada Shostak o'zini butunlay uni amalga oshirishga bag'ishladi. "Amaliy dalillarsiz nazariyani tasvirlab bo'lmaydi" degan adolatli hukm qilib, u protoxujayralar bilan tajriba boshlashga qaror qildi.

Vesikulalar

Ikki yil o'tgach, Shostak va ikki hamkasbi katta ilmiy yutuqni e'lon qilishdi.

Tajribalar pufakchalar ustida o'tkazildi: tashqi tomondan ikki qatlamli yog' kislotalari va ichida suyuq yadro bo'lgan sharsimon tomchilar.

Vesikulalarning paydo bo'lishini tezlashtirish uchun olimlar montmorillonit deb nomlangan loy mineralining zarralarini qo'shdilar. Bu vesikulalarning shakllanishini 100 marta tezlashtirdi. Loyning yuzasi katalizator bo'lib xizmat qildi, asosan ferment vazifasini bajardi.

Bundan tashqari, pufakchalar loy yuzasidan ham montmorillonit zarralarini, ham RNK zanjirlarini o'zlashtira oladi.

Oddiy loy qo'shilishi tufayli protoxujayralar oxir-oqibatda genlarni ham, katalizatorni ham o'z ichiga olgan.

Montmorillonitni qo'shish to'g'risidagi qaror sababsiz emas edi. Oʻnlab yillar davomida olib borilgan tadqiqotlar shuni koʻrsatdiki, montmorillonit va boshqa gil minerallar hayotning paydo boʻlishida katta ahamiyatga ega boʻlgan.

Montmorillonit keng tarqalgan loydir. Hozirgi kunda u kundalik hayotda keng qo'llaniladi, masalan, mushuk axlati uchun to'ldiruvchi sifatida. Vulkan kulining ob-havo sharoiti ta'sirida parchalanishi natijasida hosil bo'ladi. Er yuzida ko'plab vulqonlar bo'lganligi sababli, montmorillonit ko'p bo'lgan deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri.

1986 yilda kimyogar Jeyms Ferris montmorillonit organik molekulalarning shakllanishiga yordam beruvchi katalizator ekanligini isbotladi. Keyinchalik u bu mineral kichik RNKlarning shakllanishini tezlashtirishini ham aniqladi.

Bu Ferrisni ko'zga ko'rinmas loy bir vaqtlar hayot joyi bo'lganiga ishonishiga olib keldi. Szostak bu g'oyani oldi va protocelllarni yaratish uchun montmorillonitdan foydalangan.

Loy ishtirokida vesikulalarning shakllanishi yuzlab marta tezroq sodir bo'ldi.

Protoxujayralarning rivojlanishi va bo'linishi

Bir yil o'tgach, Shostak jamoasi ularning protocelllari o'z-o'zidan o'sib borayotganini aniqladilar.

Protoxujayraga yangi RNK molekulalari qo'shilgach, tashqi devor ortib borayotgan bosim ostida cho'kib ketdi. Protocell qornini to‘ldirib, yorilib ketmoqchi bo‘lganga o‘xshardi.

Bosimning o'rnini qoplash uchun protocelllar eng ko'p yog 'kislotalarini tanlab oldilar va ularni devorga o'rnatdilar, shunda ular katta o'lchamlarga xavfsiz tarzda shishib ketishda davom etishlari mumkin.

Ammo muhimi shundaki, yog 'kislotalari boshqa protoxujayralardan kamroq RNKga ega, shuning uchun ular qisqara boshladi. Bu shuni anglatadiki, protocelllar raqobatlashdi va eng ko'p RNKga ega bo'lganlar g'alaba qozondi.

Bu ta'sirchan xulosalarga olib keldi. Agar protoxujayralar o'sishi mumkin bo'lsa, ular bo'linishi mumkinmi? Shostak protocelllarni o'z-o'zidan ko'paytirishga majburlay oladimi?

Shostakning birinchi tajribalari protoxujayralarning bo'linish usullaridan birini ko'rsatdi. Protoxujayralar kichik teshiklardan surilganda, ular naychalar shakliga siqilib, keyinchalik "qizi" protocelllarga bo'lingan.

Bu juda zo'r edi, chunki jarayonda hech qanday hujayra mexanizmlari ishtirok etmagan, faqat oddiy mexanik bosim.

Ammo kamchiliklar ham bor edi, chunki tajriba davomida protoxujayralar tarkibining bir qismini yo'qotdi. Bundan tashqari, birinchi hujayralar faqat ularni tor teshiklardan itarib yuboradigan tashqi kuchlar bosimi ostida bo'linishi mumkinligi ma'lum bo'ldi.

Vesikulalarni bo'linishga majburlashning ko'plab usullari mavjud: masalan, kuchli suv oqimi qo'shilishi. Ammo protoxujayralar tarkibini yo'qotmasdan bo'linadigan usulni topish kerak edi.

Piyoz printsipi

2009 yilda Shostak va uning shogirdi Ting Chju yechim topdilar. Ular bir oz piyoz qatlamlariga o'xshash bir nechta devorlarga ega bo'lgan biroz murakkabroq protocelllarni yaratdilar. Ko'rinib turgan murakkabligiga qaramay, bunday protoxujayralarni yaratish juda oddiy edi.

Chju ularni yog 'kislotalari bilan oziqlantirganda, protocelllar o'sib, shakli o'zgarib, cho'zilgan va ipga o'xshash shaklga ega bo'lgan. Proto-hujayra etarlicha kattalashganda, uning kichik qizi proto-hujayralarga bo'linishi uchun ozgina kuch qo'llash kifoya edi.

Har bir qiz protoxujayra ona protoxujayrasidan RNKni o'z ichiga olgan va deyarli hech qanday RNK elementi yo'qolmagan. Bundan tashqari, protoxujayralar bu tsiklni davom ettirishi mumkin edi - qiz protoxujayralari mustaqil ravishda o'sib, bo'lindi.

Keyingi tajribalarda Chju va Szostak protoxujayralarni bo'linishga majbur qilish usulini topdilar. Muammoning bir qismi hal qilinganga o'xshaydi.

O'z-o'zidan nusxa ko'chiradigan RNKning zarurati

Biroq, protocelllar hali ham to'g'ri ishlamadi. Luisi protoxujayralarni o'z-o'zidan ko'payadigan RNK tashuvchisi sifatida ko'rdi, ammo hozirgacha RNKlar faqat ichkarida edi va hech narsaga ta'sir qilmadi.

Protoxujayralar haqiqatan ham Yerdagi birinchi hayot ekanligini ko'rsatish uchun Shostak RNKni o'zidan nusxa olishga majburlashi kerak edi.

Vazifa oson emas edi, chunki biz ilgari yozgan olimlarning o'nlab yillar davomida olib borgan tajribalari o'z-o'zidan ko'payadigan RNKni yaratishga olib kelmadi.

Shostakning o'zi ham xuddi shunday muammoga RNK dunyosi nazariyasi ustida ishlaganda duch kelgan. O'shandan beri hech kim buni hal qilmaganga o'xshaydi.

Orgel 70-80-yillarni RNK zanjirlarini nusxalash tamoyilini o'rganish bilan shug'ullangan.

Uning mohiyati oddiy. Siz RNKning bir ipini olishingiz va uni nukleotidli idishga joylashtirishingiz kerak. Keyin ushbu nukleotidlardan birinchisini to'ldiradigan ikkinchi RNK zanjirini yaratish uchun foydalaning.

Masalan, "CGC" namunasining RNK zanjiri "GCG" namunasining qo'shimcha zanjirini hosil qiladi. Keyingi nusxa asl CGC sxemasini qayta yaratadi.

Orgel ma'lum sharoitlarda RNK zanjirlari fermentlar yordamisiz shu tarzda ko'chirilishini payqadi. Birinchi hayot o'z genlarini shu tarzda ko'chirgan bo'lishi mumkin.

1987 yilga kelib, Orgel RNK zanjirlarida uzunligi 14 nukleotiddan iborat qo'shimcha iplarni yaratishi mumkin edi, ular ham uzunligi 14 nukleotid edi.

Yo'qolgan element

Adamala va Szostak reaksiya uchun magniy zarurligini aniqladilar. Bu muammoli edi, chunki magniy protocelllarni yo'q qildi. Ammo yechim bor edi: limon va apelsin tarkibidagi limon kislotasi bilan deyarli bir xil bo'lgan va har bir tirik hujayrada mavjud bo'lgan sitratdan foydalaning.

2013-yilda chop etilgan maqolada Adamala va Szostak sitrat protoxujayralarga qo'shilgan, magniy bilan qoplangan va zanjirli nusxa ko'chirishga xalaqit bermasdan protoxujayralarni himoya qilgan tadqiqotni tasvirlab berdi.

Boshqacha aytganda, ular 1994 yilda Luisi aytgan narsaga erishdilar. "Biz RNKni yog 'kislotasi pufakchalari ichida o'z-o'zini ko'paytirishga imkon berdik", deydi Szostak.

Shostak jamoasi bor-yoʻgʻi oʻn yillik tadqiqot davomida aql bovar qilmaydigan natijalarga erishdi.

• Olimlar atrof-muhitdan foydali molekulalarni o'zlashtirib, genlarini saqlaydigan protoxujayralarni yaratdilar.
• Protoxujayralar o'sishi va bo'linishi va hatto bir-biri bilan raqobatlashishi mumkin.
• Ular o'z-o'zidan ko'payadigan RNKlarni o'z ichiga oladi.
• Laboratoriyada yaratilgan protoxujayralar har jihatdan hayratlanarli darajada hayotga o'xshaydi.

Ular ham chidamli edi. 2008-yilda Szostak jamoasi protoxujayralar 100 daraja Selsiygacha bo‘lgan haroratda, ya’ni zamonaviy hujayralarning aksariyati nobud bo‘ladigan haroratda omon qolishi mumkinligini aniqladi. Bu protoxujayralar doimiy meteor yomg'irlari sharoitida qandaydir tarzda omon qolishlari kerak bo'lgan birinchi hayotga o'xshash ekanligi haqidagi ishonchni kuchaytirdi.

"Shostakning muvaffaqiyatlari ta'sirli", deydi Armen Mulkijanyan.

Biroq, bir qarashda, Shostakning yondashuvi hayotning kelib chiqishiga oid so‘nggi 40 yil davomida davom etgan boshqa tadqiqotlardan keskin farq qiladi. "Birlamchi o'z-o'zini ko'paytirish" yoki "birlamchi bo'linish" ga e'tibor berish o'rniga, u bu nazariyalarni birlashtirish yo'lini topdi.

Bu Yerdagi hayotning kelib chiqishi masalasini o'rganishga yangi yagona yondashuvni yaratishga sabab bo'ldi.

Bu yondashuv birinchi hayotning boshqalardan oldin paydo bo'lgan xususiyatga ega emasligini anglatadi. "Birlamchi xususiyatlar to'plami" g'oyasi allaqachon ko'plab amaliy dalillarga ega va faraziy ravishda mavjud nazariyalarning barcha muammolarini hal qilishi mumkin.

Katta birlashtirish

Hayotning kelib chiqishi haqidagi savolga javob izlash uchun 20-asr olimlari 3 ta lagerga bo'lingan. Har biri faqat o'z farazlariga amal qildi va qolgan ikkitasining ishi haqida gapirdi. Bu yondashuv, albatta, samarali edi, lekin har bir lager oxir-oqibat hal qilib bo'lmaydigan muammolarga duch keldi. Shu sababli, bugungi kunda bir nechta olimlar ushbu muammoga birgalikda yondashuvni sinab ko'rishga qaror qilishdi.

Birlashtirish g'oyasi RNK dunyosining "birlamchi o'z-o'zini ko'paytirish" an'anaviy nazariyasini isbotlaydigan yaqinda kashfiyotga asoslanadi, lekin faqat birinchi qarashda.

2009 yilda RNK dunyosi nazariyasi tarafdorlari katta muammoga duch kelishdi. Ular RNKning qurilish bloklari bo'lgan nukleotidlarni erta Yer sharoitida o'zlari yaratishi mumkin bo'lgan tarzda yarata olmadilar.

Yuqorida ko'rganimizdek, bu ko'plab tadqiqotchilarni birinchi hayot umuman RNKga asoslanmagan degan fikrga olib keldi.

Jon Sazerlend bu haqda 1980-yillardan beri o'ylaydi. "Kimdir RNK o'zini qanday yig'ishini ko'rsatsa, juda yaxshi bo'lardi", deydi u.

Sazerlendning baxtiga u Kembrij molekulyar biologiya laboratoriyasida (CMB) ishlagan. Aksariyat ilmiy-tadqiqot institutlari doimiy ravishda o'z xodimlarini yangi kashfiyotlar kutmoqda, ammo LMB xodimlarga muammo ustida jiddiy ishlashga ruxsat berdi. Shunday qilib, Sazerlend RNK nukleotidlarini yaratish nima uchun bunchalik qiyinligi haqida o'ylashda erkin edi va bir necha yil davomida u muqobil yondashuvni ishlab chiqdi.

Natijada, Sazerlend hayotning kelib chiqishiga mutlaqo yangi nuqtai nazarga ega bo'ldi, ya'ni hayotning barcha asosiy tarkibiy qismlari bir vaqtning o'zida paydo bo'lishi mumkin edi.

Kembrij molekulyar biologiya laboratoriyasining oddiy binosi.

Molekulalar va vaziyatlarning baxtli tasodifi

"RNK kimyosining bir qancha asosiy jihatlari buzilgan", deb tushuntiradi Sazerlend. Har bir RNK nukleotidi shakar, asos va fosfatdan iborat. Ammo amalda shakar va bazani o'zaro ta'sir qilish imkonsiz bo'lib chiqdi. Molekulalar shunchaki noto'g'ri shaklda edi.

Shunday qilib, Sazerlend boshqa moddalar bilan tajriba o'tkaza boshladi. Oxir-oqibat, uning jamoasi boshqa turdagi shakar va siyanamiddan tashkil topgan 5 ta oddiy molekula yaratdi, ular nomidan ko'rinib turibdiki, siyanid bilan bog'liq. Ushbu moddalar bir qator kimyoviy reaktsiyalardan o'tdi, natijada to'rtta nukleotiddan ikkitasi paydo bo'ldi.

Bu, shubhasiz, muvaffaqiyat edi va bir zumda Sazerlendning obro'sini oshirdi.

Ko'pgina kuzatuvchilar bu "RNK dunyosi" nazariyasi foydasiga yana bir dalil deb o'ylashdi. Ammo Sazerlendning o'zi buni boshqacha ko'rdi.

"Klassik" RNK World gipotezasi birinchi organizmlarda RNK barcha hayot funktsiyalari uchun javobgar bo'lganiga qaratilgan. Ammo Sazerlend bu da'voni "umidsiz optimistik" deb ataydi. Uning fikricha, RNK ishtirok etgan, ammo tiriklik uchun muhim bo'lgan yagona komponent emas edi.

Sazerlend Jek Szostakning so'nggi ishidan ilhomlangan bo'lib, u "birlamchi o'z-o'zini ko'paytirish" RNK dunyosi kontseptsiyasini Pier Luidji Luisining "birlamchi bo'linish" g'oyalari bilan birlashtirgan.

Qanday qilib noldan tirik hujayra yaratish mumkin

Sazerlendning e'tiborini nukleotidlar sintezidagi qiziq bir detal jalb qildi, bu esa dastlab tasodifiy tuyuldi.

Sazerlend tajribalarining yakuniy bosqichi har doim nukleotidga fosfatlarning qo'shilishi edi. Ammo keyinroq u qo'shish kerakligini tushundi boshidan boshlab, chunki fosfat dastlabki bosqichlarda reaktsiyalarni tezlashtiradi.

Fosfatning dastlabki qo'shilishi reaktsiyaning tasodifiyligini oshirgandek tuyuldi, ammo Sazerlend bu tasodifiylik foydali ekanligini tushuna oldi.

Bu uni shunday o'ylashga majbur qildi aralashmalar xaotik bo'lishi kerak. Er yuzida, ehtimol, bir hovuzda juda ko'p kimyoviy moddalar suzayotgan edi. Albatta, aralashmalar botqoq suviga o'xshamasligi kerak, chunki siz tasodifiylikning optimal darajasini topishingiz kerak.

1950 yilda yaratilgan Stenli Millerning yuqorida muhokama qilingan aralashmalari Sazerlend aralashmasiga qaraganda ancha tartibsizroq edi. Ular biologik molekulalarni o'z ichiga olgan, ammo Sazerlend aytganidek, ular "oz edi va ular juda ko'p biologik bo'lmagan birikmalar bilan birga edi".

Sazerlend Miller tajribasining shartlari etarlicha toza emasligini his qildi. Aralash juda xaotik edi, shuning uchun unda kerakli moddalar shunchaki yo'qolgan.

Shunday qilib, Sazerlend "Goldilocks kimyosi" ni topishga qaror qildi: u turli xil moddalar bilan haddan tashqari yuklanmagan, shuning uchun u foydasiz bo'lib qoladi, lekin u qadar oddiy emaski, uning imkoniyatlari cheklangan.

Hayotning barcha tarkibiy qismlari bir vaqtning o'zida hosil bo'lishi va keyin birlashishi mumkin bo'lgan murakkab aralashmani yaratish kerak edi.

Bir necha daqiqada ibtidoiy hovuz va hayotning shakllanishi

Oddiy qilib aytganda, 4 milliard yil oldin Yerda kichik bir hovuz borligini tasavvur qiling. Ko'p yillar davomida aralashma jarayonni boshlash uchun zarur bo'lgan kimyoviy tarkibga ega bo'lgunga qadar unda kerakli moddalar hosil bo'ldi. Va keyin birinchi hujayra, ehtimol, bir necha daqiqada paydo bo'ldi.

Bu o'rta asr alkimyogarlarining bayonotlari kabi fantastik tuyulishi mumkin. Ammo Sazerlendda dalillar bo'la boshladi.

2009 yildan beri u o'zining dastlabki ikkita RNK nukleotidini hosil qilgan bir xil moddalardan foydalanib, har qanday tirik organizm uchun muhim bo'lgan boshqa molekulalarni yaratish mumkinligini ko'rsatdi.

Keyingi aniq qadam boshqa RNK nukleotidlarini yaratish edi. Sazerlend buni hali o'zlashtirmagan, ammo 2010 yilda u nukleotidlarga aylanishi mumkin bo'lgan shunga yaqin molekulalarni namoyish etdi.

Va 2013 yilda u aminokislotalar prekursorlarini to'pladi. Bu safar u kerakli reaksiyani yaratish uchun mis siyanidi qo'shdi.

Ko'pgina tajribalarda siyanidga asoslangan moddalar mavjud edi va Sazerlend ularni 2015 yilda yana ishlatgan. U bir xil moddalar to'plami bilan lipidlarning prekursorlarini - hujayra devorlarini tashkil etuvchi molekulalarni yaratish mumkinligini ko'rsatdi. Reaktsiya ultrabinafsha nurlar ta'sirida sodir bo'ldi va oltingugurt va misni o'z ichiga oldi, bu jarayonni tezlashtirishga yordam berdi.

"Barcha qurilish bloklari kimyoviy reaktsiyalarning umumiy yadrosidan [hosil bo'lgan]", deb tushuntiradi Szostak.

Agar Sazerlend to'g'ri bo'lsa, so'nggi 40 yil davomida hayotning kelib chiqishi haqidagi qarashimiz tubdan noto'g'ri edi.

Olimlar hujayra tuzilishi qanchalik murakkab ekanligini ko'rgan paytdan boshlab, hamma birinchi hujayralar birlashayotgani haqidagi fikrga e'tibor qaratdi. asta-sekin, elementma-element.

Lesli Orgel RNK birinchi bo'lib kelgan degan g'oyani ilgari surganidan beri tadqiqotchilar "bir elementni olib, qolganini yaratishga harakat qilishdi", deydi Sazerlend. Uning o'zi yaratish kerak, deb hisoblaydi hammasi birdan.

Xaos hayotning zaruriy shartidir

"Biz hujayraning bir vaqtning o'zida paydo bo'lishi uchun juda murakkab degan fikrga shubha qildik", deydi Sazerlend. "Ko'rib turganingizdek, siz bir vaqtning o'zida barcha tizimlar uchun qurilish bloklarini yaratishingiz mumkin."

Shostak hatto hayot molekulalarini yaratish va ularni tirik hujayralarga yig'ish bo'yicha ko'plab urinishlar xuddi shu sababga ko'ra muvaffaqiyatsizlikka uchraganidan shubhalanadi: juda steril eksperimental sharoitlar.

Olimlar kerakli moddalarni olib, erta Yerda mavjud bo'lgan moddalarni butunlay unutishdi. Ammo Sazerlendning ishi shuni ko'rsatadiki, aralashmaga yangi moddalar qo'shilsa, yanada murakkab birikmalar paydo bo'ladi.

Shostakning o'zi 2005 yilda RNK fermentini o'z protoxujayralariga kiritmoqchi bo'lganida duch kelgan. Fermentga protocell membranasini yo'q qiladigan magniy kerak edi.

Yechim oqlangan edi. Faqat bitta yog 'kislotasidan pufakchalar hosil qilish o'rniga ularni ikkita kislota aralashmasidan yarating. Olingan pufakchalar magniy bilan bardosh bera oladi va shuning uchun RNK fermentlarining "tashuvchisi" sifatida ishlaydi.

Bundan tashqari, Szostakning aytishicha, birinchi genlar tasodifiy bo'lgan.

Zamonaviy organizmlar genlarni o'tkazish uchun sof DNKdan foydalanadi, ammo sof DNK boshida oddiygina mavjud bo'lmagan bo'lishi mumkin. Uning o'rnida RNK nukleotidlari va DNK nukleotidlari aralashmasi bo'lishi mumkin.

2012 yilda Szostak bunday aralashmaning ko'rinishi va sof RNK kabi o'zini tutadigan "mozaik" molekulalarga to'planishi mumkinligini ko'rsatdi. Va bu aralash RNK ​​va DNK molekulalari nazariyasi mavjud bo'lish huquqiga ega ekanligini isbotlaydi.

Bu tajribalar quyidagilarni taklif qildi: birinchi organizmlar sof RNK yoki sof DNKga ega bo'lishi muhim emas.

"Men aslida birinchi polimer RNKga o'xshash degan fikrga qaytdim, lekin biroz xaotikroq ko'rinardi", deydi Szostak.

RNKga muqobillar

Yuqorida muhokama qilingan mavjud TNC va PNA larga qo'shimcha ravishda, endi RNKga ko'proq alternativalar bo'lishi mumkin. Biz ular erta Yerda mavjud bo'lgan yoki yo'qligini bilmaymiz, lekin ular mavjud bo'lgan taqdirda ham, dastlabki organizmlar ularni RNK bilan birga ishlatgan bo'lishi mumkin.

Bu endi "RNK dunyosi" emas, balki "bir narsaning dunyosi - yo'q" edi.

Bularning barchasidan biz olishimiz mumkin bo'lgan saboq shundaki, birinchi tirik hujayrani o'z-o'zini yaratish biz ilgari o'ylagandek qiyin emas edi. Ha, hujayralar murakkab mashinalardir. Ammo, ma'lum bo'lishicha, ular hurda materiallardan "tasodifiy qilingan" bo'lsa ham, mukammal bo'lmasa ham ishlaydi.

Bunday qo'pol hujayralar paydo bo'lgandan so'ng, erta Yerda omon qolish imkoniyati kamdek tuyuladi. Boshqa tomondan, ularda raqobat yo'q edi va hech qanday yirtqichlar tomonidan tahdid qilinmadi, shuning uchun ko'p jihatdan ibtidoiy Yerdagi hayot hozirgidan ko'ra sodda edi.

Ammo bitta "lekin" bor

Ammo Sazerlend ham, Shostak ham hal qila olmaydigan bitta muammo bor va u juda jiddiy.

Birinchi organizmda qandaydir metabolizm bo'lishi kerak. Hayot boshidanoq energiya olish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak edi, aks holda bu hayot nobud bo'ladi.

Shu nuqtada Sazerlend Mayk Rassell, Bill Martin va boshqa "birlamchi metabolizm" tarafdorlarining g'oyalariga qo'shildi.

“RNK dunyosi” va “birlamchi metabolizm” haqidagi nazariya tarafdorlari bir-birlari bilan behuda bahslashdilar. Har ikki tomonning jiddiy dalillari bor edi”, deb tushuntiradi Sazerlend.

"Metabolizm qandaydir tarzda boshlangan", deb yozadi Shostak. "Ammo kimyoviy energiya manbai bo'lgan narsa katta savol."

Hatto Martin va Rassell hayotning dengiz chuqurliklarida boshlangan degan fikrda noto'g'ri bo'lsa ham, ularning nazariyasining ko'p qismlari haqiqatga yaqin. Birinchisi, hayotning paydo bo'lishida metallarning muhim roli.

Tabiatdagi ko'pgina fermentlarning yadrosida metall atomi mavjud. Odatda bu fermentning "faol" qismi, molekulaning qolgan qismi esa qo'llab-quvvatlovchi tuzilmadir.

Birinchi hayotda murakkab fermentlar bo'lishi mumkin emas edi, shuning uchun u katalizator sifatida yalang'och metallardan foydalangan.

Katalizatorlar va fermentlar

Gyunter Vaxtensxauzer hayotning temir piritida paydo bo'lishini taklif qilganda ham xuddi shunday degan. Rassell, shuningdek, gidrotermal teshiklardagi suv katalizator vazifasini bajaradigan metallarga boy ekanligini ta'kidlaydi va Martinning zamonaviy bakteriyalarning oxirgi universal umumiy ajdodi bo'yicha tadqiqotlari ko'plab temirga asoslangan fermentlar mavjudligini ko'rsatadi.

Bularning barchasi Sazerlendning ko'pgina kimyoviy reaktsiyalari faqat mis (va Vaxtershauzer ta'kidlaganidek, oltingugurt) tufayli muvaffaqiyatli kechganligini va Shostak protocellalaridagi RNK magniyga muhtojligini ko'rsatadi.

Ehtimol, gidrotermal teshiklar ham hayotni yaratish uchun muhim ahamiyatga ega.

"Agar siz zamonaviy metabolizmga qarasangiz, temir va oltingugurt klasterlari kabi o'zlari uchun gapiradigan elementlarni ko'rasiz", deb tushuntiradi Szostak. "Bu hayot suvda temir va oltingugurtga boy bo'lgan teshikda yoki uning yonida paydo bo'lgan degan fikrga mos keladi."

Shu bilan birga, faqat bitta narsani qo'shish kerak. Agar Sazerlend va Szostak to'g'ri yo'lda bo'lsa, demak, ventilyatsiya nazariyasining bir jihati, albatta, noto'g'ri: hayot dengiz tubida boshlanishi mumkin emas edi.

"Biz kashf etgan kimyoviy jarayonlar ultrabinafsha nurlanishiga juda bog'liq", deydi Sazerlend.

Bunday nurlanishning yagona manbai Quyoshdir, shuning uchun reaktsiyalar bevosita uning nurlari ostida sodir bo'lishi kerak. Bu chuqur dengiz teshiklari bo'lgan versiyani istisno qiladi.

Shostakning fikricha, dengiz tubini hayot beshigi deb hisoblash mumkin emas. "Eng yomoni shundaki, ular siyanid kabi energiyaga boy xom ashyo manbai bo'lgan atmosfera bilan o'zaro ta'sir qilishdan ajratilgan."

Ammo bu muammolarning barchasi gidrotermal shamollatish nazariyasini foydasiz qilmaydi. Ehtimol, bu teshiklar sayoz suvlarda joylashgan bo'lib, ular quyosh nuri va siyanidga kirishlari mumkin edi.

Hayot okeanda emas, balki quruqlikda paydo bo'lgan

Armen Mulkijanyan muqobil variantni taklif qildi. Agar hayot suvda paydo bo'lgan bo'lsa-chi, lekin okeanda emas, balki quruqlikda? Ya'ni, vulqon hovuzida.

Mulkijanyan hujayralarning kimyoviy tarkibiga e'tibor qaratdi: xususan, ular qanday moddalarni qabul qiladi va nimani rad etadi. Ma'lum bo'lishicha, har qanday organizmning hujayralarida natriydan tashqari juda ko'p fosfat, kaliy va boshqa metallar mavjud.

Zamonaviy hujayralar metallarni atrof-muhitdan haydash orqali muvozanatni saqlaydi, lekin birinchi hujayralar bunday imkoniyatga ega emas edi - nasos mexanizmi hali ishlab chiqilmagan edi. Shuning uchun Mulkijanian birinchi hujayralar hozirgi hujayralarni tashkil etuvchi moddalarning taxminiy to'plami mavjud bo'lgan joyda paydo bo'lishini taklif qildi.

Bu hayotning potentsial beshigi ro'yxatidan darhol okeanni kesib o'tadi. Tirik hujayralar okeandagiga qaraganda ancha ko'p kaliy va fosfat va ancha kam natriyga ega.

Vulkanlar yaqinidagi geotermal manbalar bu nazariyaga ko'proq mos keladi. Bu hovuzlar hujayralar bilan bir xil metallar aralashmasini o'z ichiga oladi.

Shostak bu fikrni qizg'in qo'llab-quvvatlaydi. "Menimcha, ideal joy geotermal jihatdan faol hududdagi sayoz ko'l yoki hovuz bo'ladi", deb tasdiqlaydi u. "Bizga gidrotermal teshiklar kerak, ammo chuqur dengizdagilar emas, balki Yelloustoun kabi vulqon faol hududlarida topilganlarga o'xshash."

Sazerlendning kimyoviy reaktsiyalari shunday joyda sodir bo'lishi mumkin. Buloqlarda kerakli miqdordagi moddalar mavjud, suv sathi shunday o'zgarib turadiki, ba'zi joylar vaqti-vaqti bilan quriydi va quyosh ultrabinafsha nurlari etishmovchiligi yo'q.

Bundan tashqari, Szostakning aytishicha, bunday hovuzlar uning protocelllari uchun juda mos keladi.

"Protocelllar odatda past haroratni saqlaydi, bu RNKni nusxalash va boshqa oddiy metabolizm uchun yaxshi", deydi Szostak. "Ammo vaqti-vaqti bilan ular qisqa vaqt isitiladi, bu RNK zanjirlarini ajratishga yordam beradi va ularni keyingi o'z-o'zini ko'paytirishga tayyorlaydi." Sovuq yoki issiq suv oqimlari ham protocelllarning bo'linishiga yordam beradi.

Vulkanlar yaqinidagi geotermal buloqlar hayotning tug'ilgan joyiga aylanishi mumkin edi.

Meteoritlar hayotga yordam berishi mumkin edi

Mavjud barcha dalillarga asoslanib, Sazerlend uchinchi variantni ham taklif qiladi - meteorit tushgan joy.

Yer mavjudligining dastlabki 500 million yilida muntazam ravishda meteor yomg'irlariga duchor bo'lgan - ular bugungi kunda ham tushadi, lekin kamroq tez-tez. Yaxshi o'lchamdagi meteorit qulash joyi Mulkijanyan aytgan hovuzlar kabi sharoit yaratishi mumkin.

Birinchidan, meteoritlar asosan metalldan yasalgan. Va ular tushgan joylar ko'pincha temir va oltingugurt kabi metallarga boy. Va, eng muhimi, meteorit tushgan joylarda er qobig'i bosiladi, bu esa geotermal faollikka va issiq suvning paydo bo'lishiga olib keladi.

Sazerlend yangi paydo bo'lgan kraterlarning yonbag'irlaridan oqib o'tadigan kichik daryolar va oqimlarni tasvirlaydi, ular tog 'jinslaridan siyanid asosidagi moddalarni tortadi - barchasi ultrabinafsha nurlar ta'sirida. Har bir oqim boshqalardan bir oz farq qiladigan moddalar aralashmasini olib yuradi, natijada turli xil reaktsiyalar sodir bo'ladi va bir qator organik moddalar hosil bo'ladi.

Oxir-oqibat, oqimlar krater tubida vulqon hovuzini hosil qilish uchun birlashadi. Ehtimol, aynan shunday hovuzda birinchi protoxujayralar hosil bo'lgan barcha kerakli moddalar bir vaqtning o'zida to'plangan.

"Bu juda o'ziga xos rivojlanish", deydi Sazerlend. Ammo u topilgan kimyoviy reaktsiyalar asosida unga intiladi: "Bu mening tajribalarimda ko'rsatilgan barcha reaktsiyalar sodir bo'lishi mumkin bo'lgan voqealarning yagona yo'nalishi."

Shostak bunga hali to‘liq amin emas, lekin u Sazerlendning g‘oyalari diqqat bilan e’tiborga loyiq ekanligiga qo‘shiladi: “Menimcha, bu voqealar meteorit qulagan joyda sodir bo‘lishi mumkin edi. Ammo menga vulqon tizimlari g'oyasi ham yoqadi. Ikkala versiyani qo‘llab-quvvatlovchi kuchli dalillar bor”.

Savolga qachon javob olamiz: hayot qanday boshlangan?

Ko'rinishidan, munozaralar tez orada to'xtamaydi va olimlar darhol umumiy fikrga kelishmaydi. Qaror kimyoviy reaksiyalar va protoxujayralar bilan tajribalar asosida qabul qilinadi. Agar variantlardan birida asosiy modda yo'qligi yoki protoxujayralarni yo'q qiladigan modda ishlatilsa, u noto'g'ri deb hisoblanadi.

Bu shuni anglatadiki, biz tarixda birinchi marta hayot qanday boshlanganini eng to'liq tushuntirish yoqasida turibmiz.

"Qiyinchiliklar endi imkonsizdek tuyuladi", deydi Sazerlend optimistik tarzda.

Hozircha Shostak va Sazerlendning "bir vaqtning o'zida" deb ataladigan yondashuvi shunchaki taxminiy rejadir. Ammo bu yondashuvning argumentlarining har biri o'nlab yillar davomida o'tkazilgan tajribalar davomida isbotlangan.

Ushbu kontseptsiya ilgari mavjud bo'lgan barcha yondashuvlarga asoslanadi. U barcha muvaffaqiyatli ishlanmalarni birlashtiradi, shu bilan birga har bir yondashuvning individual muammolarini hal qiladi.

Misol uchun, u Rassellning gidrotermal teshiklari nazariyasini rad etmaydi, lekin uning eng muvaffaqiyatli elementlaridan foydalanadi.

4 milliard yil oldin sodir bo'lgan voqea

Biz 4 milliard yil oldin nima sodir bo'lganini aniq bilmaymiz.

"Agar siz E. coli sakrab chiqadigan reaktor yaratsangiz ham ... bu o'sha birinchi hayotning takrorlanishi deb ayta olmaysiz", dedi Martin.

Biz qila oladigan eng yaxshi narsa bu voqealar rivojini tasavvur qilish va tasavvurimizni dalillar bilan qo'llab-quvvatlashdir: kimyo sohasidagi tajribalar, erta Yer haqida biz bilgan hamma narsa va biologiya bizga erta hayot shakllari haqida aytadigan barcha narsalar.

Oxir-oqibat, ko'p asrlik shiddatli sa'y-harakatlardan so'ng, voqealarning asl rivoji haqida hikoya paydo bo'la boshlaganini ko'ramiz.

Bu shuni anglatadiki, biz insoniyat tarixidagi eng katta bo'linishga yaqinlashmoqdamiz: hayotning kelib chiqishi tarixini biladiganlar va bu lahzani ko'rmaganlar va shuning uchun uni hech qachon bilib bo'lmaydiganlar o'rtasidagi bo'linish.

Darvinning 1859 yilda nashr etilgan "Turlarning kelib chiqishi" kitobini ko'rishgacha yashamaganlarning barchasi insonning kelib chiqishi haqida zarracha tasavvurga ega bo'lmasdan vafot etdilar, chunki ular evolyutsiya haqida hech narsa bilishmagan. Ammo bugungi kunda hamma, bir nechta izolyatsiya qilingan jamoalar bundan mustasno, hayvonlar dunyosining boshqa vakillari bilan qarindoshligimiz haqidagi haqiqatni bilib olishi mumkin.

Xuddi shunday, Yuriy Gagarin Yer orbitasiga chiqqandan keyin dunyoga kelgan har bir kishi boshqa olamlarga sayohat qilishga qodir jamiyatning a’zosi bo‘ldi. Va har bir aholi sayyoraga tashrif buyurmagan bo'lsa ham, kosmik sayohat allaqachon zamonaviy haqiqatga aylandi.

Yangi haqiqat

Bu faktlar bizning dunyo haqidagi tasavvurimizni sezilarli darajada o'zgartiradi. Ular bizni aqlli qiladi. Evolyutsiya bizni har qanday tirik mavjudotni qadrlashni o'rgatadi, chunki bizni uzoq bo'lsa-da, qarindosh deb hisoblash mumkin. Kosmik sayohat bizga o'z sayyoramizning naqadar noyob va nozik ekanligini tushunish uchun unga tashqi tomondan qarashga o'rgatadi.

Bugungi kunda yashayotgan ba'zi odamlar tarixda birinchi bo'lib o'zlarining kelib chiqishi haqida gapira oladilar. Ular o'zlarining umumiy ajdodlari va qaerda yashaganligi haqida bilib olishadi.

Bu bilim bizni o'zgartiradi. Sof ilmiy nuqtai nazardan, bu bizga koinotda hayotning paydo bo'lish imkoniyatlari va uni qaerdan izlashimiz mumkinligi haqida tasavvur beradi. U bizga hayotning mohiyatini ham ochib beradi.

Ammo hayotning paydo bo'lishining siri ochilgan paytda oldimizda qanday hikmat paydo bo'lishini taxmin qilishimiz mumkin. Har oy va har yili biz sayyoramizdagi hayotning kelib chiqishi haqidagi buyuk sirni echishga yaqinroqmiz. Hozir bu satrlarni o‘qiyotganingizda yangi kashfiyotlar qilinmoqda.

Shuningdek o'qing:

Ushbu maqolani baham ko'ring

Yerda hayot qanday paydo bo'lgan? Tafsilotlar insoniyatga noma'lum, ammo asosiy tamoyillar o'rnatildi. Ikkita asosiy va ko'plab kichik nazariyalar mavjud. Shunday qilib, asosiy versiyaga ko'ra, organik komponentlar Yerga kosmosdan kelgan, boshqasiga ko'ra - hamma narsa Yerda sodir bo'lgan. Bu erda eng mashhur ta'limotlardan ba'zilari.

Panspermiya

Bizning Yerimiz qanday paydo bo'lgan? Sayyoramizning tarjimai holi noyobdir va odamlar uni turli yo'llar bilan ochishga harakat qilmoqdalar. Koinotda mavjud bo'lgan hayot meteoroidlar (sayyoralararo chang va asteroid orasidagi oraliqdagi samoviy jismlar), asteroidlar va sayyoralar orqali tarqaladi degan faraz mavjud. Ta'sirga (radiatsiya, vakuum, past harorat va boshqalar) bardosh bera oladigan hayot shakllari mavjud deb taxmin qilinadi. Ular ekstremofillar (shu jumladan bakteriya va mikroorganizmlar) deb ataladi.

Ular quyosh tizimidagi kichik jismlarning o'limidan keyin hayotni saqlab qolgandan keyin kosmosga tashlanadigan vayronalar va changga tushadilar. Bakteriyalar boshqa sayyoralar bilan tasodifiy uchrashgunga qadar uzoq vaqt davomida harakatsiz holatda sayohat qilishlari mumkin.

Ular protoplanetar disklar (yosh sayyora atrofidagi zich gaz buluti) bilan ham aralashishi mumkin. Agar yangi joyda "qat'iy, ammo uyqusirab askarlar" o'zlarini qulay sharoitlarda topsalar, ular faollashadi. Evolyutsiya jarayoni boshlanadi. Hikoya zondlar yordamida ochiladi. Kometalarning ichida bo'lgan asboblardan olingan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, aksariyat hollarda biz hammamiz "bir oz musofir" ekanligimiz tasdiqlanadi, chunki hayot beshigi kosmosdir.

Biopoez

Mana hayot qanday boshlangani haqida yana bir fikr. Yerda tirik va jonsiz mavjudotlar mavjud. Ba'zi fanlar abiogenezni (biopoezni) mamnuniyat bilan qabul qiladi, bu tabiiy o'zgarishlar orqali biologik hayotning noorganik moddalardan qanday paydo bo'lganligini tushuntiradi. Aksariyat aminokislotalar (barcha tirik organizmlarning qurilish bloklari deb ham ataladi) hayotga hech qanday aloqasi bo'lmagan tabiiy kimyoviy reaktsiyalar yordamida hosil bo'lishi mumkin.

Buni Myuller-Urey tajribasi tasdiqlaydi. 1953 yilda olim gazlar aralashmasi orqali elektr tokini o'tkazdi va laboratoriya sharoitida erta Yer sharoitlarini taqlid qiluvchi bir nechta aminokislotalarni oldi. Barcha tirik mavjudotlarda aminokislotalar genetik xotira saqlovchilari, nuklein kislotalar ta'sirida oqsillarga aylanadi.

Ikkinchisi biokimyoviy ravishda mustaqil ravishda sintezlanadi va oqsillar jarayonni tezlashtiradi (kataliz qiladi). Qaysi organik molekula birinchi? Va ular qanday munosabatda bo'lishdi? Abiogenez javob topish jarayonida.

Kosmogonik tendentsiyalar

Bu kosmos haqidagi ta'limot. Koinot fani va astronomiyaning o'ziga xos kontekstida bu atama quyosh tizimini yaratish (va o'rganish) nazariyasiga ishora qiladi. Tabiiy kosmogoniyaga intilish urinishlari tanqidga dosh berolmaydi. Birinchidan, mavjud ilmiy nazariyalar asosiy narsani tushuntira olmaydi: koinotning o'zi qanday paydo bo'lgan?

Ikkinchidan, koinot mavjudligining eng dastlabki daqiqalarini tushuntiradigan jismoniy model yo'q. Qayd etilgan nazariya kvant tortishish tushunchasini o'z ichiga olmaydi. Garchi tor nazariyotchilari elementar zarralar kvant satrlarining tebranishlari va oʻzaro taʼsiri natijasida paydo boʻladi, deyishsa-da, Katta portlashning (loop kvant kosmologiyasi) kelib chiqishi va oqibatlarini oʻrganuvchilar bunga qoʻshilmaydi. Ular modelni maydon tenglamalari nuqtai nazaridan tasvirlash uchun formulalari borligiga ishonishadi.

Kosmogonik farazlar yordamida odamlar osmon jismlarining harakati va tarkibining bir xilligini tushuntirdilar. Erda hayot paydo bo'lishidan ancha oldin materiya butun fazoni to'ldirdi va keyin evolyutsiyaga aylandi.

Endosimbiont

Endosimbiotik versiya birinchi marta 1905 yilda rus botaniki Konstantin Merejkovskiy tomonidan ishlab chiqilgan. U ba'zi organellalar erkin yashovchi bakteriyalar sifatida paydo bo'lib, boshqa hujayraga endosimbiontlar sifatida qabul qilingan deb hisoblagan. Mitoxondriyalar proteobakteriyalardan (xususan Rickettsiales yoki yaqin qarindoshlar) va siyanobakteriyalardan xloroplastlardan rivojlangan.

Bu shuni ko'rsatadiki, bakteriyalarning ko'p shakllari simbiozga kirgan eukaryotik hujayra (eukariotlar - yadrosi bo'lgan tirik organizmlarning hujayralari). Bakteriyalar o'rtasida genetik materialning gorizontal o'tkazilishi simbiotik munosabatlar bilan ham osonlashadi.

Hayot shakllarida xilma-xillikning paydo bo'lishidan oldin zamonaviy organizmlarning oxirgi umumiy ajdodi (LUA) bo'lishi mumkin.

Spontan avlod

19-asr boshlariga qadar odamlar Yerda hayot qanday boshlanganini tushuntirish uchun "to'satdan" ni rad etishgan. Jonsiz materiyadan hayotning ma'lum shakllarining kutilmagan o'z-o'zidan paydo bo'lishi ular uchun aql bovar qilmaydigan bo'lib tuyuldi. Ammo ular hayot shakllaridan biri boshqa turdan (masalan, gullardan asalarilar) kelganda, geterogenez (ko'payish usulining o'zgarishi) mavjudligiga ishonishgan. O'z-o'zidan paydo bo'lish haqidagi klassik g'oyalar quyidagilarga bo'linadi: organik moddalarning parchalanishi natijasida ba'zi murakkab tirik organizmlar paydo bo'ldi.

Aristotelning so'zlariga ko'ra, bu osonlik bilan kuzatilgan haqiqat edi: shira o'simliklarga tushgan shudringdan paydo bo'ladi; chivinlar - buzilgan ovqatdan, sichqonlar - iflos pichanlardan, timsohlar - suv omborlari tubidagi chirigan jurnallardan va boshqalar. O'z-o'zidan paydo bo'lish nazariyasi (xristianlik tomonidan rad etilgan) asrlar davomida yashirincha mavjud edi.

Umuman olganda, nazariya nihoyat 19-asrda Lui Pasterning tajribalari bilan rad etilgan. Olim hayotning kelib chiqishini o‘rganmagan, yuqumli kasalliklarga qarshi kurasha olish uchun mikroblarning paydo bo‘lishini o‘rgangan. Biroq, Pasterning dalillari endi bahsli emas, balki qat'iy ilmiy xususiyatga ega edi.

Loy nazariyasi va ketma-ket yaratilish

Loyga asoslangan hayotning paydo bo'lishi? Buni iloji bormi? 1985 yilda Glazgo universitetidan A.J.Kirns-Smit ismli shotland kimyogari shunday nazariyaning muallifi hisoblanadi. Boshqa olimlarning shunga o'xshash taxminlariga asoslanib, u organik zarralar, bir vaqtlar loy qatlamlari orasida va ular bilan o'zaro ta'sirlashganda, ma'lumotni saqlash va o'stirish usulini qo'llaganligini ta'kidladi. Shunday qilib, olim "gil genini" asosiy deb hisobladi. Dastlab, mineral va yangi paydo bo'lgan hayot birga mavjud edi, ammo ma'lum bir bosqichda ular "tarqalib ketishdi".

Rivojlanayotgan dunyoda vayronagarchilik (tartibsizlik) g'oyasi evolyutsiya nazariyasining o'tmishdoshlaridan biri sifatida falokat nazariyasiga yo'l ochdi. Uning tarafdorlari, Yer o'tmishda to'satdan, qisqa muddatli, zo'ravon voqealar ta'sirida bo'lgan va hozirgi kun o'tmishning kalitidir, deb hisoblashadi. Har bir keyingi falokat mavjud hayotni yo'q qildi. Keyingi yaratilish uni avvalgisidan farqli ravishda jonlantirdi.

Materialistik ta'limot

Mana, Yerda hayot qanday boshlanganiga oid yana bir versiya. Bu materialistlar tomonidan ilgari surilgan. Ularning fikriga ko'ra, hayot vaqt va makon bo'ylab cho'zilgan bosqichma-bosqich kimyoviy o'zgarishlar natijasida paydo bo'lgan, bu, ehtimol, deyarli 3,8 milliard yil oldin sodir bo'lgan. Ushbu rivojlanish molekulyar deb ataladi, u deoksiribonuklein va ribonuklein kislotalar va oqsillar (oqsillar) maydoniga ta'sir qiladi.

Ilmiy harakat sifatida ta'limot 1960-yillarda molekulyar va evolyutsion biologiya va populyatsiya genetikasiga ta'sir qiluvchi faol tadqiqotlar olib borilganda paydo bo'ldi. Keyin olimlar nuklein kislotalar va oqsillar haqidagi so'nggi kashfiyotlarni tushunishga va tasdiqlashga harakat qilishdi.

Ushbu bilim sohasining rivojlanishiga turtki bo'lgan asosiy mavzulardan biri fermentativ funktsiyaning evolyutsiyasi, nuklein kislotalarning divergentsiyasidan "molekulyar soat" sifatida foydalanish edi. Uning ochilishi turlarning divergensiyasini (tarmoqlanishini) chuqurroq o'rganishga yordam berdi.

Organik kelib chiqishi

Ushbu ta'limot tarafdorlari hayotning Yerda qanday paydo bo'lganligi haqida quyidagicha gapirishadi. Turlarning shakllanishi uzoq vaqt oldin boshlangan - 3,5 milliard yil oldin (raqam hayot mavjud bo'lgan davrni ko'rsatadi). Ehtimol, dastlab sekin va bosqichma-bosqich transformatsiya jarayoni sodir bo'lgan, keyin esa tez (Koinot ichida) takomillashtirish bosqichi, mavjud sharoitlar ta'sirida bir statik holatdan ikkinchisiga o'tish boshlangan.

Biologik yoki organik deb nomlanuvchi evolyutsiya organizmlar populyatsiyalarida topilgan bir yoki bir nechta irsiy belgilarning vaqt o'tishi bilan o'zgarishi jarayonidir. Irsiy belgilar avloddan-avlodga o'tadigan anatomik, biokimyoviy va xulq-atvorni o'z ichiga olgan maxsus o'ziga xos xususiyatlardir.

Evolyutsiya barcha tirik organizmlarning xilma-xilligi va xilma-xilligiga olib keldi (diversifikatsiya). Charlz Darvin bizning rang-barang dunyomizni "cheksiz shakllar, eng go'zal va eng ajoyib" deb ta'riflagan. Inson hayotning kelib chiqishi boshi ham, oxiri ham bo‘lmagan hikoya ekan, degan taassurot paydo bo‘ladi.

Maxsus yaratish

Ushbu nazariyaga ko'ra, bugungi kunda Yer sayyorasida mavjud bo'lgan barcha hayot shakllari Xudo tomonidan yaratilgan. Odam Ato va Momo Havo Qodir Tangri tomonidan yaratilgan birinchi erkak va ayoldir. Erdagi hayot ular bilan boshlangan, xristianlar, musulmonlar va yahudiylarga ishoning. Uchta din Olloh olamni yetti kunda yaratib, oltinchi kunni o‘z ishining cho‘qqisiga aylantirdi: U Odam Atoni tuproqdan, Momo Havoni qovurg‘asidan yaratdi, degan fikrga kelishdi.

Ettinchi kuni Xudo dam oldi. Keyin u nafas oldi va uni Adan bog'ini parvarish qilish uchun yubordi. Markazda Hayot daraxti va Yaxshilikni bilish daraxti o'sdi. Xudo bog'dagi bilim daraxtidan tashqari barcha daraxtlarning mevalarini eyishga ruxsat berdi (“chunki undan yegan kuningda o'lasan”).

Ammo odamlar itoatsizlik qilishdi. Qur'onda aytilishicha, Odam Ato olmani sinab ko'rishni taklif qilgan. Xudo gunohkorlarni kechirdi va ikkalasini ham O'zining vakillari sifatida erga yubordi. Va shunga qaramay... Yerda hayot qaerdan paydo bo'lgan? Ko'rib turganingizdek, aniq javob yo'q. Garchi zamonaviy olimlar barcha tirik mavjudotlarning kelib chiqishi haqidagi abiogen (noorganik) nazariyaga tobora ko'proq moyil bo'lishsa-da.

Bir asrdan ko'proq vaqt davomida olimlar Yer yuzida insoniyat necha yoshda ekanligi haqidagi savol bilan qiynalmoqda. Turli davrlarda dinlar, fan va falsafa bunga javob berishga harakat qilgan. Shunday qilib, hatto eng qadimgi dinlarda ham har doim xudolar tomonidan odamlarning yaratilishi haqida afsonalar mavjud edi. Va ko'pincha bu voqea uchun aniq sanalar ham nomlanadi.

Isroil qabilasi

Xristianlik insoniyat necha yoshda ekanligi haqidagi savolga juda aniq javob beradi. Muqaddas Kitobga ko'ra, birinchi odamlar Odam Ato va Momo Havo bo'lib, ular Xudoning suratida va o'xshashida yaratilgan.

Qizig'i shundaki, xristianlar bu sohada birinchi bo'lmagan. Eski Ahdga kiritilgan deyarli barcha hikoyalar qadimgi shemit miflarining qayta hikoyalaridir. Va yahudiy Tavroti, Vatikandan farqli o'laroq, yaratuvchining sevimli aqlining haqiqiy yoshini yashirmaydi: taxminan 7000 yil. Adan bog'idagi betashvish hayotdan va omochning ixtiro qilinishidan birinchi atom bombasi va kosmik aloqa sun'iy yo'ldoshlarigacha bo'lgan 70 asrlik rivojlanish.

Rurikdan Buyuk Pyotrgacha

Abadiy savollarga javob topish uchun Muqaddas Kitobni ochish shart emas. Biz hammamiz rus yoki jahon tarixi haqida gapirganda, "Masihning tug'ilgan kuni" yoki "bizning davrimiz" atamalarini ishlatishga odatlanganmiz. Miloddan avvalgi 221-yil, 988-yil... Biroq, bu xronologiya sayyoramiz standartlari bilan yaqinda qabul qilingan. Faqat IV asrda. Rim imperiyasi rasman yangi Masih - Isoning tug'ilishi munosabati bilan yangi taqvimga o'tdi. Rossiya bu o'tishni faqat 1701 yilda Buyuk Pyotrning buyrug'i bilan amalga oshirdi. Ushbu voqealardan oldingi sanalar qanday belgilangan edi? Keling, Qadimgi Rusning eng mashhur yilnomasini - "O'tgan yillar haqidagi ertak" ni ochaylik.

Bu erda berilgan sana hayratlanarli: yoz 6370 yil. Xristian kalendariga ko'ra, bu 861 yil. O'ylash kerak bo'lgan narsa bor. Ota-bobolarimiz vaqtni bizning kunlarimizdan uzoqroqda 7 yarim ming yildan ko'proq vaqt bilan hisoblagan. Bu qadimgi sivilizatsiyalarning paydo bo'lish davri. Aniqrog'i, bu bizda birinchi ko'p yoki kamroq ishonchli ma'lumotlarga ega bo'lgan davr. Shu bilan birga, qadimiy qo'lyozmalardagi sanalar shuni ko'rsatadiki, o'sha paytda slavyanlar yillarni raqamlash va ular haqidagi ma'lumotlarni saqlash zarurligini tushunish uchun etarlicha yuqori rivojlanish darajasiga ega edi.

Ilohiy irodani almashtirish uchun evolyutsiya

Uzoq vaqt davomida din insoniyatning dunyo haqidagi bilimlarining asosiy manbalaridan biri bo'lib kelgan. Ilohiy aralashuv tabiiy ofatlar va yillik qishloq xo'jaligi tsikllaridan tortib, Salamis jangida Afinaning forslar ustidan qozongan g'alabasigacha tushuntirilgan. Biroq, vaqt o'tishi bilan din kuchlari dunyoning barcha sirlarini tushuntirish uchun etarli bo'lmadi. Insoniyat qancha yil yashamasin, baribir hozir ma'lum bo'lganidan ko'proq narsani o'rganishga, yangi ufqlarni ochishga intiladi. O'rta asrlarda bilimga bo'lgan bu tashnalik rivojlanayotgan fanlar va xristian cherkovi o'rtasidagi keskin kurashda namoyon bo'ldi. Kopernik, Galiley, Giordano Bruno - bu nomlarsiz zamonaviy astronomiya, fizika, kimyo va geologiya bo'lmaydi.

Inson kelib chiqishi siri butun dunyodagi tadqiqotchilar uchun eng dolzarb masalalardan biri hisoblangan. Ko'p asrlar davomida xristian olamida hech kim Odam Ato va Momo Havoning yaratilishiga qarshi chiqishni o'ylamagan. Biroq, 19-asrda ingliz tabiatshunosi Charlz Darvinning shov-shuvli kitobi ma'rifatli jamiyatni tom ma'noda portlatib yubordi.

Uning "Turlarning kelib chiqishi" insoniyat necha yillardan beri mavjud bo'lganligi haqidagi savolga butunlay boshqacha qarashga majbur qildi va imonlilar va materialistlarni urush lagerlariga abadiy ajratdi. Shunday qilib, Darvin o'z asarida hayvonlar, o'simliklar va qushlarning bir necha o'n minglab turlarini taqqosladi. U Yerning turli qismlaridagi tirik mavjudotlarning o'xshash va farqli tomonlari tabiiy tanlanish bilan bog'liqligini isbotlay oldi, bu davrda asrlar osha sharoitga eng moslashgan individlar saqlanib qolgan. U evolyutsiya nazariyasini yaratdi. Va u Eski Ahdning dunyo va insoniyatning 7000 yillik mavjudligi haqidagi bayonotini sindirib tashladi. Tabiiy tanlanish, uning fikricha, yuz minglab yillar davom etadi, ya'ni Bibliyadagi ma'lumotlar tubdan noto'g'ri.

Maymun qarindoshlari

1974 yilda arxeolog Yoxannas Efiopiyada olib borilgan qazishmalar paytida zamonaviy insonning qadimgi ajdodiga tegishli bo'lishi mumkin bo'lgan skelet parchalarini topdi. Bosh suyagi, bir nechta qovurg'alar va umurtqalar odamlarga aniq o'xshash edi, ammo ularning egasi Yerning zamonaviy aholisiga qaraganda rivojlanishning past bosqichida turgani aniq. Olimlar o'zlarining ko'rgazmalariga Lyusi deb nom berishdi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu topilmaning yoshi taxminan 3,5 million yil! Shunday qilib, afsonaviy Momo Havoning yoshi 500 marta oshdi.

Afrikada kashf etilgan turga avstralopitek nomi berildi, bu "janubiy odam" degan ma'noni anglatadi. Uzoq vaqt davomida u inson ajdodlari orasida eng qadimiy ekanligiga ishonishgan. Biroq, 2000 yilda yanada hayratlanarli kashfiyot sodir bo'ldi. Afrikaning Chad davlatida yoshi deyarli 8 million yil bo'lgan odamsimon o'smirning bosh suyagi topildi. Ushbu tur - Sahelanthropus - insoniyatning necha yoshda ekanligi haqidagi bahslarni yanada murakkablashtirdi. Agar biz chadlik bola borligi haqiqatini haqiqat deb qabul qilsak, qoyalardagi mamontlar va smilodonlar - qadimgi qilich tishli yo'lbarslar tasvirlangan rasmlarning kelib chiqishi aniq bo'ladi. Insoniyat haqiqatan ham bu gigantlar yonida yashagan. Va bu turning omon qolishi uchun raqobatda g'alaba qozonish uchun etarlicha kuchli bo'lib chiqdi.

Klub va toshmi yoki shudgor va qilichmi?

Insoniyatning necha yoshda ekanligi haqidagi bahs ilm-fan olamini bir nechta murosasiz lagerlarga ajratdi. Ulardan ikkitasi ajralib turadi, ular bizning turimizning evolyutsiyasi g'oyasida birlashadilar, lekin boshlang'ich nuqtani aniqlashda bir-biridan farq qiladi. Qadimgi maymunlar birinchi marta daraxtlardan tushib, tayoq va tosh ko'targan paytdan boshlab inson zotining yoshini hisoblasak, xurmo bir xil bo'ladi. Agar biz "homo sapiens" ko'rinishini tariximizning paydo bo'lish momenti sifatida oladigan bo'lsak, unda ularning umumiy soni bir necha yuz baravar kamayadi. Bunday holda, insoniyat er yuzida necha yil yashashi muhim emas, eng muhimi, u o'z dunyosini faol ravishda tashkil qila boshlaganida.

Biznikiga o'xshash skeletga ega bo'lgan, olov yoqishni biladigan va bizga tanish bo'lgan asboblardan foydalanadigan birinchi zamonaviy odam Frantsiyada, Cro-Magnon qishlog'i yaqinida topilgan. Ushbu topilmaning yoshi 40 000 yil. Cro-Magnons hayvonlar terisidan kiyim tikishgan, toshdan ignalar, nayzalar va pichoqlar yasagan, rasm chizish qobiliyatiga ega bo'lgan va keyingi hayotga ishonishgan. Aynan shu turning paydo bo'lishi bilan paleolit, ya'ni qadimgi tosh davri boshlandi.

Tabiat hazili

Odamning paydo bo'lishining anomal nazariyasi tarafdorlari bizning turimizning yoshi taxminan 15 million yil deb da'vo qilmoqdalar. Aynan shu davrda hayvonot dunyosining ko'plab turlarining evolyutsiyasida keskin sakrash yuz berdi. Ishqibozlarning fikriga ko'ra, bunga quyoshning radioaktivligining o'zgarishi yoki uran konlari ustidagi yer qobig'ining vayron bo'lishi sabab bo'lgan. Ushbu falokat natijasida sayyoramizning qadimgi aholisi radiatsiyaviy zarar oldi, bu evolyutsiyani maymunlarda to'g'ridan-to'g'ri yurish va aql-idrokni rivojlantirish yo'lida turtki berdi. Ushbu gipoteza muxlislarining chuqur afsuslariga ko'ra, u hech qanday ilmiy sinovlarga dosh berolmaydi.

Boshqa yulduzning bolalari

Zamonaviy tarix va arxeologiya tomonidan qoralangan yana bir nazariya bor, ammo shunga qaramay, insoniyat necha yoshda ekanligi haqidagi savolga yaxshi javob bera oladi. U paleovisit deb ataladi va ikkita lotin so'zidan kelib chiqqan: "paleo" - "qadimgi" va "tashrif" - "kelish", "kelish". Unga ko‘ra, odamlar boshqa sayyoradan Yerga qadim zamonlarda kelgan o‘zga sayyoraliklarning avlodlaridir. Olimlarni bunday fikrga qadimiy ibodatxonalar devorlaridagi ierogliflar undagan, agar xohlasa, unda zamonaviy vertolyotlar va kosmik kemalarni ko'rish mumkin.

Chet ellik antropogenezning ko'plab o'zgarishlari mavjud. Biz hammamiz halokatga uchragan koinotchilarning avlodimiz degan g'oyalardan tortib, kosmosdan keladigan va yosh sayyoralarda hayotni qat'iy belgilangan stsenariy bo'yicha rivojlanishiga majbur qiladigan hayotni yaratuvchi nurlanish nazariyasiga qadar. Agar biz oxirgi fikrni gipoteza sifatida oladigan bo'lsak, unda insoniyatning yoshi yuzlab million yildan oshib ketishi mumkin.

Norasmiy fan nima deydi?

Mavjud barcha arxeologik kashfiyotlar maktab darsliklarida uchramaydi. Ba'zi kashfiyotlar shunchalik hayratlanarliki, ilmiy dunyo rahbarlari dunyoning butun zamonaviy rasmini buzmaslik uchun ularni unutishni afzal ko'rishadi. Va shunga qaramay, ba'zi arxeologlarning ta'kidlashicha, insoniyat yoshi nafaqat Tavrotda ko'rsatilgan 7 ming yildan, balki Cro-Magnon odamining paydo bo'lishining rasmiy sanasidan ham nomutanosib ravishda kattaroqdir. Ularning ta'kidlashicha, 40 000 yil insoniy irq hayotining faqat bir qismi, bir qismi esa eng kattasi emas. Shunday qilib, Janubiy Amerikadagi qazishmalar fanga bir nechta noyob topilmalarni berdi. Olmec hindularining yo'q bo'lib ketgan shahridan diorit idishlari ulardan biri. Radiokarbon bilan tanishish shuni ko'rsatdiki, bu tosh idishlarning yoshi taxminan yarim million yil. Biroq, ular ishlab chiqarilgan material Yerdagi eng bardoshli materiallardan biri hisoblanadi va hatto zamonaviy texnologiyalar uni qayta ishlashda qiyinchiliklarga duch keladi. Haqiqatan ham, 500 ming yil avval hindular shu qadar rivojlangan ediki, ular bu qiyin vazifani o'zlashtirdilar?! Bunga ishonish qiyin, ayniqsa o'rmonda yo'qolgan hind qishloqlariga qaraganda, ularning ba'zilari, masalan, Yanomami hali ham kech tosh davri darajasida. Biroq, siz haqiqat bilan bahslasha olmaysiz. Va keyin, oxir-oqibat, Mayya hindulari 5 ming yil oldin elektron teleskoplarsiz yulduz xaritalarini yaratishga muvaffaq bo'lishdi.

Abadiy sir

Xo'sh, insoniyat tarixi nechanchi yilga to'g'ri keladi? Kozma Prutkov to'g'ri aytganidek, siz barcha yolg'onlarni olib tashlay olmaysiz, aks holda hech narsa qolmaydi, haqiqiy voqea emas. Balki 40 ming. Balki 8 million. Yana ko'p bo'lishi mumkin. Bu mangu savolga nihoyat bizning avlodlarimiz javob bera olishiga ishongim keladi.