Mashhur rus biokimyogari akademigi A. I. Oparin (1894-1980) va ingliz biokimyogari J. Xaldan (1892-1964) tomonidan taklif qilingan Yerda hayotning paydo bo'lishi haqidagi gipoteza 20-asrda eng katta e'tirof va tarqalishni oldi. 1924-1928 yillarda bir-biridan mustaqil ravishda tuzilgan gipotezalarining mohiyati. va keyingi davrlarda rivojlangan, ko'p miqdordagi organik birikmalarning abiogen shakllanishining uzoq davri Yerda mavjud bo'lishiga olib keladi. Ushbu organik moddalar qadimgi okeanlarni to'yingan, (J.Xaldanga ko'ra) "birlamchi bulon" deb ataladigan narsani hosil qilgan. Keyinchalik, ko'plab mahalliy sayozlik va okeanlarning qurishi jarayonlari tufayli "birlamchi bulon" ning kontsentratsiyasi o'nlab va yuzlab marta oshishi mumkin. Bu jarayonlar kuchli vulqon faolligi, atmosferadagi tez-tez chaqmoq oqimlari va kuchli kosmik nurlanish fonida sodir bo'ldi. Bunday sharoitda organik moddalar molekulalarining asta-sekin murakkablashishi, oddiy oqsillar, polisaxaridlar, lipidlar va nuklein kislotalarning paydo bo'lishi mumkin. Ko'p yuzlab va minglab yillar davomida ular organik moddalar to'plamlarini (koaservatlar) hosil qilishi mumkin edi. Qayta tiklash sharoitida koaservatlar yo'q qilinmagan, ular asta-sekin murakkablashgan va rivojlanishning ma'lum bir bosqichida ulardan birinchi ibtidoiy organizmlar (probiontlar) hosil bo'lishi mumkin edi. Bu gipotezani turli mamlakatlarning ko'plab olimlari qabul qildilar va yanada rivojlantirdilar va 1947 yilda ingliz olimi Jon Bernal biopoez gipotezasini shakllantirdi. U hayotning paydo bo'lishining uchta asosiy bosqichini aniqladi: 1) organik monomerlarning abiogen paydo bo'lishi; 2) biologik polimerlarning hosil bo'lishi; 3) membrana tuzilmalari va birinchi organizmlarning rivojlanishi.

Keling, biopoez jarayonlari va bosqichlarini qisqacha ko'rib chiqaylik.

Biopoezning birinchi bosqichi kimyoviy evolyutsiya deb ataladigan bir qator jarayonlar bo'lib, bu probiontlar - birinchi tirik mavjudotlarning paydo bo'lishiga olib keldi. Uning davomiyligi turli olimlar tomonidan 100 dan 1000 million yilgacha baholanadi. Bu bizning sayyoramizdagi hayotning tarixdan oldingi davri.

Organik birikmalarning abiogen biosintezi

Yer sayyora sifatida taxminan 4,5 milliard yil oldin paydo bo'lgan (boshqa manbalarga ko'ra - taxminan 13 milliard yil oldin, ammo ularda hali kuchli dalillar yo'q). Yerning sovishi taxminan 4 milliard yil oldin boshlangan va yer qobig'ining yoshi taxminan 3,9 milliard yil deb baholanadi. Bu vaqtda okean va Yerning birlamchi atmosferasi ham shakllanadi. Bu vaqtda er qobig'ining tarkibiy qismlarining qotib qolishi va kristallanishi va faol vulqon faolligi paytida issiqlik chiqishi tufayli juda issiq edi. Suv uzoq vaqt davomida bug 'holatida bo'lib, Yer yuzasidan bug'lanib, atmosferaning yuqori qatlamlarida kondensatsiyalanib, yana issiq sirtga tushdi. Bularning barchasi kuchli elektr zaryadlari bilan deyarli doimiy momaqaldiroqlar bilan birga keldi. Keyinchalik suv omborlari va birlamchi okeanlar shakllana boshlaydi. Erning qadimgi atmosferasi erkin kislorodga ega emas edi va oltingugurt, azot, ammiak, uglerod oksidi va dioksid oksidlari, suv bug'lari va boshqa bir qator komponentlarni o'z ichiga olgan vulqon gazlari bilan to'yingan. Kuchli kosmik radiatsiya va quyosh radiatsiyasi (atmosferada hali ozon qatlami yo'q edi), tez-tez va kuchli elektr razryadlari, faol vulqon faolligi, radioaktiv komponentlarning katta massalari chiqishi bilan birga, formaldegid kabi organik birikmalarning paydo bo'lishiga olib keldi. chumoli kislotasi, karbamid, sut kislotasi, glitserin, glitsin, ba'zi oddiy aminokislotalar va boshqalar atmosferada erkin kislorod bo'lmagani uchun bu birikmalar oksidlanmaydi va issiq va hatto qaynoq suvlarda to'planib, asta-sekin tuzilishi jihatidan murakkablashadi. , "birlamchi bulon" deb ataladigan narsani hosil qiladi. Bu jarayonlarning davomiyligi ko'p millionlab va o'n millionlab yillarni tashkil etdi. Biopoezning birinchi bosqichi - organik monomerlarning hosil bo'lishi va to'planishi shunday amalga oshirildi.

Organik monomerlarning polimerlanish bosqichi

Olingan monomerlarning katta qismi yuqori haroratlar va "birlamchi bulonda" sodir bo'lgan ko'plab kimyoviy reaktsiyalar ta'sirida yo'q qilindi. Uchuvchi birikmalar atmosferaga o'tib, suv havzalarida deyarli yo'q bo'lib ketdi. Suv havzalarining davriy qurib ketishi erigan organik birikmalar kontsentratsiyasining ko'p marta oshishiga olib keldi. Atrof muhitning yuqori kimyoviy faolligi fonida bu birikmalarning murakkablashuv jarayonlari sodir bo'ldi va ular bir-biri bilan birikmalarga kirishi mumkin edi (kondensatsiya reaktsiyalari, polimerizatsiya va boshqalar). Yog 'kislotalari spirtli ichimliklar bilan qo'shilib, lipidlar hosil qilishi va suv havzalari yuzasida yog'li plyonkalar hosil qilishi mumkin. Aminokislotalar bir-biri bilan birlashib, tobora murakkablashib borayotgan peptidlarni hosil qilishi mumkin edi. Boshqa turdagi birikmalar ham hosil bo'lishi mumkin - nuklein kislotalar, polisaxaridlar va boshqalar. Birinchi nuklein kislotalar, zamonaviy biokimyogarlarning fikriga ko'ra, kichik RNK zanjirlari edi, chunki ular, oligopeptidlar kabi, mineral moddalar ko'p bo'lgan muhitda o'z-o'zidan sintezlanishi mumkin edi. komponentlar, fermentlar ishtirokisiz . Polimerizatsiya reaktsiyalari eritma kontsentratsiyasining sezilarli darajada oshishi (ombordan quritish) va hatto ho'l qumda yoki suv omborlari to'liq quriganida sezilarli darajada faollashishi mumkin (bunday reaktsiyalarning quruq holatda sodir bo'lish ehtimoli ko'rsatilgan. Amerikalik biokimyogar S. Foks). Keyingi yomg'irlar quruqlikda sintez qilingan molekulalarni eritib yubordi va ularni suv oqimlari bilan suv omborlariga olib bordi. Bunday jarayonlar tsiklik xarakterga ega bo'lib, organik polimerlarning yanada murakkablashishiga olib keladi.

Koaservatlarning shakllanishi

Hayotning paydo bo'lishining keyingi bosqichi koaservatlarning, ya'ni murakkab organik polimerlarning katta to'planishining hosil bo'lishi edi. Ushbu hodisaning sabablari va mexanizmlari hali ham aniq emas. Bu davrdagi koaservatlar hali ham organik birikmalarning mexanik aralashmasi bo'lib, hayotning hech qanday belgilaridan mahrum edi. Vaqt o'tishi bilan RNK molekulalari va peptidlar o'rtasida matritsa oqsil sintezi reaktsiyalarini eslatuvchi aloqalar paydo bo'ldi. Biroq, RNK peptidlar sintezini kodlash uchun qanday paydo bo'lganligi hali ham aniq emas. Keyinchalik DNK molekulalari paydo bo'ldi, ular ikkita spiralning mavjudligi va aniqroq (RNK bilan solishtirganda) o'z-o'zidan nusxa ko'chirish (replikatsiya) imkoniyati tufayli bu ma'lumotni RNKga uzatuvchi peptid sintezining asosiy tashuvchisiga aylandi. Bunday tizimlar (koaservatlar) allaqachon o'xshash edi, lekin hali bunday emas edi, chunki ular tirik organizmlarga xos bo'lgan tartibli ichki tuzilishga ega emas edilar va ko'payish imkoniyatiga ega emas edilar. Axir, peptid sintezining ma'lum reaktsiyalari hujayrasiz homogenatlarda ham sodir bo'lishi mumkin.

Biologik membranalarning paydo bo'lishi

Tartiblangan biologik tuzilmalar biologik membranalarsiz mumkin emas. Shuning uchun hayotning shakllanishining keyingi bosqichi koaservatlarni atrof-muhitdan ajratib turadigan va himoya qiladigan, ularni avtonom shakllanishlarga aylantiradigan aniq tuzilmalarning shakllanishi edi. Membranalar suv havzalari yuzasida paydo bo'lgan lipid plyonkalaridan hosil bo'lishi mumkin edi. Yomg'ir natijasida suv havzalariga oqib tushadigan yoki bu suv havzalarida hosil bo'lgan peptidlar lipid molekulalariga biriktirilishi mumkin edi. Suv havzalari qo'zg'alganda yoki ularning yuzasiga yog'ingarchilik tushganda, membrana o'xshash birikmalar bilan o'ralgan pufakchalar paydo bo'lishi mumkin. Hayotning paydo bo'lishi va evolyutsiyasi uchun oqsil-nukleotid komplekslari bilan koaservatlarni o'rab turgan pufakchalar muhim edi. Ammo bunday shakllanishlar hali tirik organizmlar emas edi.

Probiontlarning paydo bo'lishi - birinchi o'z-o'zini ko'paytiruvchi organizmlar

Faqat o'z-o'zini tartibga solish va o'z-o'zini ko'paytirish qobiliyatiga ega bo'lgan koaservatlar tirik organizmlarga aylanishi mumkin edi. Bu qobiliyatlar qanday paydo bo'lganligi hali ham noma'lum. Biologik membranalar koaservatlarning avtonomiyasi va himoyasini ta'minladi, bu esa ushbu jismlarda sodir bo'ladigan biokimyoviy reaktsiyalarda sezilarli tartibning paydo bo'lishiga yordam berdi. Keyingi bosqich nuklein kislotalar (DNK va/yoki RNK) nafaqat peptidlar sintezini ta'minlash, balki uning yordamida o'z-o'zini ko'paytirish va metabolizm jarayonlarini tartibga solishni boshlaganda, o'z-o'zini ko'paytirishning paydo bo'lishi edi. Metabolizm va o'zini ko'paytirish qobiliyati bilan hujayra tuzilishi shunday paydo bo'ldi. Aynan shu shakllar tabiiy tanlanish jarayonida saqlanib qolishi mumkin edi. Shunday qilib, koaservatlar birinchi tirik organizmlar - probiontlarga aylandi.

Kimyoviy evolyutsiya bosqichi tugadi va tirik materiyaning biologik evolyutsiyasi bosqichi boshlandi. Bu 3,5-3,8 milliard yil oldin sodir bo'lgan. Tirik hujayraning paydo bo'lishi organik dunyo evolyutsiyasidagi birinchi yirik aromorfozdir.

Birinchi tirik organizmlar tuzilishi jihatidan prokariotlarga yaqin edi, ular hali kuchli hujayra devoriga va hujayra ichidagi tuzilmalarga ega emas edilar (ular biologik membrana bilan qoplangan, ularning ichki burmalari hujayra tuzilmalari bo'lib xizmat qilgan). Ehtimol, birinchi probiontlar RNK bilan ifodalangan irsiy materialga ega bo'lgan va DNK bilan genomlar keyinchalik evolyutsiya jarayonida paydo bo'lgan. Hayotning keyingi evolyutsiyasi birinchi prokaryotlar paydo bo'lgan umumiy ajdoddan kelib chiqqan degan fikr mavjud. Bu barcha prokariotlarning, keyinchalik eukariotlarning tuzilishidagi katta o'xshashlikni ta'minladi.

Zamonaviy sharoitda hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishining mumkin emasligi

Ko'pincha savol tug'iladi: nega tirik mavjudotlarning o'z-o'zidan paydo bo'lishi hozirgi vaqtda sodir bo'lmaydi? Axir, agar tirik organizmlar hozir paydo bo'lmasa, unda hayotning uzoq o'tmishda paydo bo'lishi haqida qanday asosda farazlar yaratishimiz mumkin? Bu gipoteza ehtimoli mezoni qayerda? Bu savollarga javoblar quyidagicha bo'lishi mumkin: 1) biopoezning yuqoridagi gipotezasi ko'p jihatdan shunchaki mantiqiy konstruktsiya bo'lib, u hali isbotlanmagan, ko'plab qarama-qarshiliklar va noaniq fikrlarni o'z ichiga oladi (garchi juda ko'p ma'lumotlar mavjud bo'lsa-da, ikkala paleontologik va eksperimental, bizga biopoezning aniq rivojlanishini taxmin qilish imkonini beradi); 2) bu gipoteza o'zining butun to'liqsizligi bilan, shunga qaramay, hayotning paydo bo'lishini o'ziga xos er yuzidagi sharoitlarga asoslanib tushuntirishga harakat qiladi va uning qiymati aynan shu erda; 3) hayot taraqqiyotining hozirgi bosqichida yangi tirik mavjudotlarning o'z-o'zidan shakllanishi quyidagi sabablarga ko'ra mumkin emas: a) organik birikmalar uzoq vaqt davomida klasterlar shaklida bo'lishi kerak, asta-sekin murakkablashadi va o'zgaradi; zamonaviy Yerning oksidlovchi atmosferasi sharoitida bu mumkin emas, ular tezda yo'q qilinadi; b) zamonaviy sharoitda juda ko'p organizmlar mavjud bo'lib, ular organik moddalarning ozgina to'planishini ham o'zlarining oziqlanishi uchun juda tez ishlatishlari mumkin.

Eslab qoling!

Oqsillar va nuklein kislotalar qanday kimyoviy elementlardan iborat?

Biologik polimerlar nima?

Qanday organizmlar avtotroflar deyiladi? Geterotroflar?

Biokimyoviy evolyutsiya nazariyasi. 20-asrda eng keng tarqalgan. Ikki taniqli olim: rus kimyogari A. I. Oparin (1894-1980) va ingliz biologi Jon Xelden (1892-1964) tomonidan bir-biridan mustaqil ravishda taklif qilingan biokimyoviy evolyutsiya nazariyasini oldi. Bu nazariya Yerning rivojlanishining dastlabki bosqichlarida organik birikmalar abiogen yoʻl bilan hosil boʻlgan uzoq davr boʻlgan degan taxminga asoslanadi. Bu jarayonlar uchun energiya manbai Quyoshning ultrabinafsha nurlanishi bo'lib, u o'sha paytda ozon qatlami tomonidan ushlab turilmagan, chunki qadimgi Yer atmosferasida ozon yoki kislorod yo'q edi. Qadimgi okeanda o'n millionlab yillar davomida to'plangan sintezlangan organik birikmalar "birlamchi bulon" deb ataladigan narsa, unda hayot birinchi ibtidoiy organizmlar - probiontlar shaklida paydo bo'lgan.

Ushbu gipoteza turli mamlakatlarning ko'plab olimlari tomonidan qabul qilingan va uning asosida 1947 yilda ingliz tadqiqotchisi Jon Desmond Bernal (1901-1971) Yerda hayotning paydo bo'lishining zamonaviy nazariyasini shakllantirgan. biopoez nazariyasi.

Bernal hayotning kelib chiqishining uchta asosiy bosqichini aniqladi: 1) organik monomerlarning abiogen paydo bo'lishi; 2) biologik polimerlarning hosil bo'lishi; 3) membrana tuzilmalari va birlamchi organizmlar (probiontlar) shakllanishi. Keling, ushbu bosqichlarning har birida nima sodir bo'lganini batafsil ko'rib chiqaylik.

Organik monomerlarning abiogen paydo bo'lishi. Bizning sayyoramiz taxminan 4,6 milliard yil oldin paydo bo'lgan. Sayyoraning asta-sekin zichlashishi juda katta miqdordagi issiqlikning chiqishi, radioaktiv birikmalarning parchalanishi va Quyoshdan qattiq ultrabinafsha nurlanish oqimi bilan birga keldi. 500 million yildan keyin Yer asta-sekin soviy boshladi. Er qobig'ining shakllanishi faol vulqon faolligi bilan birga bo'ldi. Birlamchi atmosferada to'plangan gazlar - Yerning ichaklarida sodir bo'ladigan reaktsiyalar mahsulotlari: karbonat angidrid (CO 2), uglerod oksidi (CO), ammiak (NH 3), metan (CH 4), vodorod sulfidi (H 2 S) va boshqalar. Bunday gazlar hali ham vulqon otilishi paytida atmosferaga chiqariladi.

Yer yuzasidan doimo bug'lanib turgan suv atmosferaning yuqori qatlamlarida kondensatsiyalanib, yana issiq yer yuzasiga yomg'ir shaklida tushdi. Haroratning asta-sekin pasayishi Yerga doimiy momaqaldiroq bilan birga keladigan yomg'irlarga olib keldi. Yer yuzasida suv omborlari shakllana boshladi. Atmosfera gazlari va er qobig'idan yuvilgan moddalar issiq suvda eriydi. Atmosferada tez-tez va kuchli elektr chaqmoqlari, kuchli ultrabinafsha nurlanishi va faol vulqon faolligi ta'sirida uning tarkibiy qismlaridan oddiy organik moddalar (formaldegid, glitserin, ba'zi aminokislotalar, karbamid, sut kislotasi va boshqalar) hosil bo'lgan. radioaktiv birikmalar emissiyasi bilan birga edi. Atmosferada hali erkin kislorod bo'lmaganligi sababli, birlamchi okean suvlariga kiradigan bu birikmalar oksidlanmagan va to'planib, tuzilish jihatidan murakkablashib, konsentrlangan "birlamchi bulon" ni hosil qilgan. Bu o'n millionlab yillar davom etdi (135-rasm).

Guruch. 135. Hayotning shakllanishining asosiy bosqichlari

1953 yilda amerikalik olim Stenli Miller 4 milliard yil oldin Yerda mavjud bo'lgan sharoitlarni simulyatsiya qilgan tajriba o'tkazdi (136-rasm). Olim yashin razryadlari va ultrabinafsha nurlanish o‘rniga energiya manbai sifatida yuqori kuchlanishli elektr razryaddan (60 ming volt) foydalangan. Bir necha kun davomida oqizish energiya miqdorida qadimgi Yerda 50 million yillik davrga to'g'ri keldi. Tajriba tugagandan so'ng, qurilgan qurilmada organik birikmalar topildi: karbamid, sut kislotasi va ba'zi oddiy aminokislotalar.

Biologik polimerlar va koaservatlarning hosil bo'lishi. Biokimyoviy evolyutsiyaning birinchi bosqichi ko'plab tajribalar bilan tasdiqlangan, ammo keyingi bosqichda nima sodir bo'lganini olimlar kimyo va molekulyar biologiya bilimlariga tayanib, faqat taxmin qilishlari mumkin edi. Ko'rinishidan, hosil bo'lgan organik moddalar bir-biri bilan va suv havzalariga kiradigan noorganik birikmalar bilan o'zaro ta'sirlashgan. Ulardan ba'zilari yo'q qilindi, uchuvchi birikmalar atmosferaga o'tdi. Yuqori haroratlar birlamchi rezervuarlardan suvning doimiy bug'lanishiga olib keldi, bu esa organik birikmalarning ko'p kontsentratsiyasiga olib keldi. Yog 'kislotalari spirtlar bilan reaksiyaga kirishib, suv omborlari yuzasida yog'li plyonkalarni hosil qiluvchi lipidlarni hosil qildi. Aminokislotalar bir-biri bilan qo'shilib, peptidlarni hosil qiladi. Bu bosqichning muhim voqeasi nuklein kislotalar - reduplikatsiyaga qodir molekulalarning paydo bo'lishi edi. Zamonaviy biokimyogarlarning fikricha, qisqa RNK zanjirlari birinchi bo'lib shakllangan bo'lib, ular maxsus fermentlar ishtirokisiz mustaqil ravishda sintezlanishi mumkin edi. Nuklein kislotalarning hosil bo'lishi va ularning oqsillar bilan o'zaro ta'siri matritsa sintez reaktsiyalari va metabolizmga asoslangan hayotning paydo bo'lishi uchun zaruriy shartga aylandi.

Guruch. 136. S. Millerning Yerning birlamchi atmosferasi sharoitlarini simulyatsiya qilish tajribasi

Oparin jonsiz mavjudotlarning tirik mavjudotga aylanishida hal qiluvchi rol sincaplarga tegishli deb hisoblagan. Ushbu molekulalar o'zlarining strukturaviy xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, oqsillar atrofida o'ziga xos qobiq hosil qiluvchi suv molekulalarini o'ziga tortadigan kolloid komplekslarni hosil qila oladi. Bunday komplekslar bir-biri bilan birlashib, hosil bo'ladi koaservatlar- suv massasining qolgan qismidan ajratilgan tuzilmalar. Koaservatlar atrof-muhit bilan moddalar almashinuvi va turli birikmalarni tanlab to'plash imkoniyatiga ega edi. Metall ionlarining koaservatlar tomonidan so'rilishi fermentlarning paydo bo'lishiga olib keldi. Koaservatlardagi oqsillar nuklein kislotalarni ultrabinafsha nurlanishning zararli ta'siridan himoya qildi. Bunday tizimlar allaqachon hayotning ba'zi xususiyatlariga ega edi, lekin ularni birinchi tirik organizmlarga aylantirish uchun biologik membranalar yo'q edi.

Membran tuzilmalari va birlamchi organizmlar (probiontlar) shakllanishi. Suv omborlari yuzasini qoplaydigan lipid plyonkalardan membranalar hosil bo'lishi mumkin edi, ularga suvda erigan turli xil peptidlar biriktirilgan. Shamol esganda yoki suv ombori qo'zg'atilganda, sirt plyonkasi egilib, undan pufakchalar uzilib, havoga ko'tarilib, ikkinchi lipid-peptid qatlami bilan qoplanishi mumkin (137-rasm). Hayotning keyingi evolyutsiyasi uchun oqsil-nuklein kislota komplekslari bilan koaservatlarni o'z ichiga olgan pufakchalar muhim edi. Biologik membranalar biokimyoviy jarayonlarda tartibni yaratib, koaservatlarning himoyasini va mustaqil mavjudligini ta'minladi. Keyinchalik, faqat o'z-o'zini tartibga solish va o'z-o'zini ko'paytirish qobiliyatiga ega bo'lgan tuzilmalar saqlanib qoldi va eng oddiy tirik organizmlarga aylandi. Ular shunday paydo bo'ldi probionlar- ibtidoiy bulonning organik moddalari bilan oziqlanadigan ibtidoiy geterotrof organizmlar. Bu 3,5-3,8 milliard yil oldin sodir bo'lgan. Kimyoviy evolyutsiya tugadi, vaqt keldi biologik evolyutsiya tirik materiya (qarang).

Guruch. 137. Membranali tuzilmalarning shakllanishi (A.I.Oparin bo'yicha)

Birinchi organizmlar. Birinchi tirik organizmlar anaerob geterotroflar bo'lib, hujayra ichidagi tuzilishga ega bo'lmagan va tuzilishi jihatidan zamonaviy prokariotlarga o'xshash edi. Ular abiogen kelib chiqadigan organik moddalardan oziq-ovqat va energiya oldilar. Ammo 0,5-1,0 milliard yil davom etgan kimyoviy evolyutsiya jarayonida Yerdagi sharoit o'zgardi. Evolyutsiyaning dastlabki bosqichlarida sintez qilingan organik moddalar zahiralari asta-sekin kamayib bordi va birlamchi geterotroflar o'rtasida qattiq raqobat yuzaga keldi, bu esa avtotroflarning paydo bo'lishini tezlashtirdi.

Birinchi avtotroflar fotosintez qilish qobiliyatiga ega edilar, ya'ni ular quyosh nurlanishidan energiya manbai sifatida foydalanganlar, ammo kislorod ishlab chiqarmaganlar. Faqat keyinroq kislorodning chiqishi bilan fotosintezga qodir bo'lgan siyanobakteriyalar paydo bo'ldi. Atmosferada kislorodning to'planishi ozon qatlamining shakllanishiga olib keldi, bu birlamchi organizmlarni ultrabinafsha nurlanishdan himoya qildi, lekin ayni paytda organik moddalarning abiogen sintezi to'xtadi. Kislorodning mavjudligi bugungi kunda tirik organizmlarning ko'p qismini tashkil etuvchi aerob organizmlarning shakllanishiga olib keldi.

Metabolik jarayonlarning takomillashishi bilan parallel ravishda organizmlarning ichki tuzilishi murakkablashdi: yadro, ribosomalar va membrana organellalari hosil bo'ldi, ya'ni eukaryotik hujayralar paydo bo'ldi (138-rasm). Ba'zi birlamchi geterotroflar aerob bakteriyalar bilan simbiotik munosabatlarga kirishgan. Ularni qo'lga olib, geterotroflar ulardan energiya stantsiyalari sifatida foydalanishni boshladilar. Zamonaviy mitoxondriyalar shunday paydo bo'lgan. Bu simbiontlar hayvonlar va zamburug'larning paydo bo'lishiga olib keldi. Boshqa geterotroflar nafaqat aerob geterotroflarni, balki birlamchi fotosintetik moddalarni - simbiozga kirgan siyanobakteriyalarni ham tutib, hozirgi xloroplastlarni hosil qildi. O'simliklarning o'tmishdoshlari shunday paydo bo'ldi.

Guruch. 138. Eukaryotik organizmlarning hosil bo'lishining mumkin bo'lgan yo'li

Hozirgi vaqtda tirik organizmlar faqat ko'payish natijasida paydo bo'ladi. Zamonaviy sharoitda hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi bir necha sabablarga ko'ra mumkin emas. Birinchidan, Yerning kislorodli atmosferasida organik birikmalar tezda yo'q qilinadi, shuning uchun ular to'planib, yaxshilana olmaydi. Ikkinchidan, hozirgi vaqtda organik moddalarning har qanday to'planishini oziqlantirish uchun ishlatadigan juda ko'p sonli geterotrof organizmlar mavjud.

Savollar va topshiriqlarni ko'rib chiqing

1. Er rivojlanishining dastlabki bosqichlarida qanday kosmik omillar organik birikmalarning paydo bo'lishi uchun zarur shartlar bo'lgan?

2. Biopoez nazariyasiga ko'ra hayotning paydo bo'lishining asosiy bosqichlarini ayting.

3. Koaservatlar qanday hosil bo'lgan, ular qanday xususiyatlarga ega bo'lgan va qanday yo'nalishda rivojlangan?

4. Probiontlar qanday paydo bo'lganligini ayting.

5. Birinchi geterotroflarning ichki tuzilishi qanday murakkablashishi mumkinligini tasvirlab bering.

6. Nima uchun zamonaviy sharoitda hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi mumkin emas?

<<< Назад

Oldinga >>>

Organik molekulalarning abiogen sintezi. Hayotning kelib chiqishi haqidagi zamonaviy qarashlar. Bugungi kunda Yerda hayot paydo bo'lishi mumkinmi??			Sana: 47-dars 9-sinf
Darsdan kutilayotgan natijalar
Dars maqsadlari		Tarbiyaviy Yerdagi organik dunyoning tarixiy rivojlanishi sifatida evolyutsiya haqidagi ongli g'oyalarni shakllantirish. Erdagi hayotning kelib chiqishi haqidagi turli nazariyalarni ko'rib chiqing, yoqlab va qarshi dalillarni tahlil qiling Rivojlanish Fikrlashni rivojlantirish, uni kognitiv va kommunikativ amaliyotda qo'llash qobiliyati Mantiqiy fikrlash, xulosa chiqarish va xulosalar chiqarish qobiliyatini rivojlantirish; taklif qilingan materialdan asosiy narsani tahlil qiling va ta'kidlang. Tarbiyaviy Ilmiy dunyoqarashni shakllantirish. Dissidentlarga - umume'tirof etilganlardan farq qiladigan boshqa nuqtai nazarlarni qo'llab-quvvatlovchilarga nisbatan bag'rikenglik munosabatini shakllantirish;
Dars turi		birlashtirilgan
Dars turi		o'rganish
Ish shakli		Guruh individual
Uskunalar		Tarqatma materiallar, Whatman qog'ozi, markerlar
"Oh, men uchun hayot jumbog'ini, qadimiy og'riqli topishmoqni hal qiling, ular ustida juda ko'p boshlar kurashgan - ierogliflar bilan bo'yalgan shlyapali boshlar, salla va qora beretlar, pariklardagi boshlar va boshqa minglab bechora inson boshlari. ..” G. Geyne.
vaqt	Bosqich/faoliyat			resurslar
Tashkilot momenti. 3 min Bilimlarni yangilash	Aziz do'stlar, menimcha, barchangiz istisnosiz o'zingizga savol berdingiz: "Sayyoramizda hayot qanday paydo bo'ldi?" Bugun biz ushbu abadiy "hayot jumbog'ini" hal qilishga harakat qilamiz, bu bizning darsimizning epigrafidan ko'rinib turibdiki, ko'plab aqlli odamlar bu haqda o'ylashgan. Buning uchun biz muammoli savollarni beramiz. Dars mavzusi Maqsadlarni belgilash Yerda hayot qanday paydo bo'lgan? Yerda hayotning paydo bo'lishi haqidagi qanday zamonaviy qarashlar va farazlar mavjud? Qaysi biri eng ishonarli? HAYOT NIMA Fridrix Engels: "Hayot - bu oqsil jismlarining mavjud bo'lish usuli bo'lib, uning asosiy nuqtasi ularni o'rab turgan tashqi tabiat bilan moddalarning doimiy almashinuvi va bu metabolizmning to'xtashi bilan hayot ham to'xtaydi, bu parchalanishiga olib keladi. oqsil."
d.z.ni tekshirish. 5 daqiqa	"Evolyutsion ta'limot" testi 1.Evolyutsiya deyiladi: a) organizmlarning individual rivojlanishi b) individlarning o'zgarishi v) organik dunyoning tarixiy qaytmas rivojlanishi d) o'simliklar va hayvonlar hayotidagi o'zgarishlar 2. Evolyutsiyaning asosiy harakatlantiruvchi kuchi: a) o'zgaruvchanlik b) irsiyat v) mavjudlik uchun kurash d) tabiiy tanlanish 3. Mavjudlik uchun kurash bu: a) atrof-muhit sharoitlari uchun organizmlar o'rtasidagi raqobat b) bir tur individlarini boshqa tur individlari tomonidan yo'q qilish v) ayrim turlarning boshqalar bilan simbiotik munosabatlari d) turning yangi hududga tarqalishi 4. Jinsiy tanlash - bu: a) nasl berish davrida bir jinsdagi shaxslar o'rtasida sodir bo'ladigan tabiiy tanlanish b) tabiiy tanlanish quyidagi sabablarga ko'ra yuzaga keladi: bir xil turdagi turli jinsdagi shaxslar o'rtasidagi oziq-ovqat uchun raqobat c) erkak shaxslarni yo'q qilishga qaratilgan sun'iy tanlash shakli (masalan, tovuqlar, o'rdaklar) 5. Ular tabiiy harakat namunalari emas. tanlash: a) ispan mastifining nasl-nasabi. b) hasharotlarning sanoat melanizmi v) bakteriyalarning antibiotiklarga chidamliligi d) uy chivinlarining pestitsidlarga chidamliligi 6. Mimikriya bu: a) himoyasiz va qutulish mumkin bo'lgan turning yaxshi himoyalangan va ogohlantiruvchi rangga ega bo'lgan bir yoki bir nechta bog'liq bo'lmagan turlar bilan o'xshashligi b) ikki turga mansub shaxslarning shakli va rangi o'xshashligi. v) turlarning shaxslarida maxsus himoya vositalarining mavjudligi 7.Aromorfoz quyidagi evolyutsion hodisalardan biridir: a) qushlar sinfining paydo bo'lishi. b) bir qator yirtqich sutemizuvchilarning ko'p sonli oilalarining paydo bo'lishi
Yangi materialni o'rganish 7 daqiqa	Vazifalar: 1 klaster yarating 2. xulosa chiqarmoq Guruhlar bo'yicha klasterlar tuzish. 1-guruh Organik moddalarning abiogen sintezi 2-guruh Hayotning kelib chiqishi haqidagi zamonaviy qarashlar 3-guruh Hayotning kelib chiqishi haqidagi tasavvurlarni rivojlantirish
Birlamchi konsolidatsiya 5 daqiqa	Munozara insho yozish algoritmi: Muhokama qilinayotgan mavzu (muammo). Mening pozitsiyam. Qisqacha mantiq. Boshqalar ko'tarishi mumkin bo'lgan e'tirozlar. Nima uchun bu pozitsiya hali ham to'g'ri. Xulosa
Reflektsiya	Bepul mikrofon
3 min Uy. mashq qilish	Yerda hayotning kelib chiqishi haqida yangi gipotezani shakllantiring Geologlar, biologlar va barcha paleontologlar Genetika va kimyogarlar Ular boshlarini qimirlamoqdalar Yoki, ehtimol sizlardan biringiz O'zingizning gipotezangizni yarating Qanday, nima uchun, qachon va qayerda Hayot Yerda paydo bo'lganmi?

I. Organik moddalarning abiogen sintezi – noorganik moddalardan organik moddalar hosil bo‘lishi

1. 3,5 milliard yil oldin sodir bo'lgan

2. Birlamchi okeanda ikki bosqichda amalga oshirildi:

Birinchi bosqich - past molekulyar og'irlikdagi organik birikmalarning hosil bo'lishi

- birlamchi atmosferaning uglevodorodlari (CH4) suv bug'lari bilan reaksiyaga kirishdi, NH3, H2, CO2, CO, N2 oraliq organik birikmalar: spirtlar, aldegidlar, ketonlar, yomg'ir bilan okeanga tushgan organik kislotalar hosil bo'ldi.

- birlamchi okeandagi oraliq birikmalar monosaxaridlar, aminokislotalar, nukleotidlar, fosfatlarga aylantirildi - ATP (sintez uchun energiya manbalari elektr chaqmoqlari, ultrabinafsha nurlanish, issiqlik energiyasi, zarba to'lqinlari, otilayotgan vulqonlar energiyasi, to'lqinlar energiyasi va boshqalar bo'lishi mumkin). )

- bunday sintezning imkoniyati 1953 yilda S. Miller (amerikalik) tomonidan eksperimental ravishda isbotlangan - qaynoq suv va muzlatgichli muhrlangan apparatda, 4 milliard yil oldin Yerda mavjud bo'lgan sharoitlarni taqlid qilib, unda CH4 aralashmasi, NH4 va H2 gazlari elektr razryadlari orqali o'tayotganda joylashtirildi, past molekulyar organik birikmalar - karbamid, spirtlar, aldegidlar, organik kislotalar, monosaxaridlar, yog 'kislotalari, turli xil aminokislotalar (ionlashtiruvchi ultrabinafsha nurlanish yoki issiqlik o'rniga ishlatilganda) olingan. elektr razryadlari, boshqa aminokislotalar, yog 'kislotalari, shakar 600 gacha olingan - riboza, dezoksiriboza, azotli asoslar - nukleotidlar)

- organik birikmalarning abiogen sintez qilish imkoniyati ularning fazoda (formaldegid, chumoli kislota, etil spirti va boshqalar) mavjudligi bilan tasdiqlanadi.

Ikkinchi bosqich - oddiy organik birikmalardan yuqori molekulyar organik moddalar - biopolimerlar: oqsillar, lipidlar, polisaxaridlar, nuklein kislotalar (RNK) sintezi.

1. Ilk okeanda yuzaga kelgan

2. Polikondensatlanish reaksiyalari (polimerlanish) natijasida amalga oshirildi; kerakli energiyaga taxminan 100 C haroratda yoki erkin suvni olib tashlash bilan ionlashtiruvchi nurlanish orqali erishildi (S. Fox, American, 1997).

3. Reaksiyani boshlash uchun zarur bo‘lgan past molekulyar og‘irlikdagi moddalar kontsentratsiyasiga ularning pastki loy cho‘kindilari yoki g‘ovak vulqon tuflarida adsorbsiyasi natijasida erishildi.

(aminokislotalarning alumina va ATP ishtirokidagi suvdagi eritmasi polimer zanjirlari - polipeptidlarni hosil qilishi eksperimental ravishda ko'rsatilgan)

4. Dengizlar va okeanlarning suvlari abiogen kelib chiqadigan biopolimerlar bilan to'yingan bo'lib, ular deyiladi. "birlamchi bulon"

Hayotning kelib chiqishi haqidagi zamonaviy qarashlar

A. I. Oparin gipotezasi. A.I.Oparin gipotezasining eng muhim xususiyati tirik organizmlar yo'lida hayot kashshoflarining (probiontlarning) kimyoviy tuzilishi va morfologik ko'rinishining bosqichma-bosqich murakkablashishidir.

Ko'pgina dalillar hayotning kelib chiqishi uchun muhit dengiz va okeanlarning qirg'oq hududlari bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Bu yerda dengiz, quruqlik va havo tutashgan joyda murakkab organik birikmalar hosil boʻlishi uchun qulay sharoitlar yaratilgan. Masalan, ba'zi organik moddalarning eritmalari (qandlar, spirtlar) juda barqaror va cheksiz uzoq vaqt mavjud bo'lishi mumkin. Oqsillar va nuklein kislotalarning konsentrlangan eritmalarida suvli eritmalardagi jelatin pıhtılariga o'xshash pıhtılar paydo bo'lishi mumkin. Bunday quyqalar koaservat tomchilari yoki koaservatlar deb ataladi (70-rasm). Koaservatlar turli moddalarni o'zlashtirishga qodir. Kimyoviy birikmalar ularga eritmadan kiradi, ular koaservat tomchilarida sodir bo'ladigan reaktsiyalar natijasida aylanadi va atrof-muhitga chiqariladi.

Koaservatlar hali tirik mavjudot emas. Ular tirik organizmlarning atrof-muhit bilan o'sishi va metabolizmi kabi xususiyatlariga faqat tashqi o'xshashlikni ko'rsatadi. Shuning uchun koaservatlarning paydo bo'lishi hayotdan oldingi rivojlanish bosqichi hisoblanadi.

Koaservatlar strukturaviy barqarorlik uchun juda uzoq tanlov jarayonidan o'tdi. Barqarorlikka ma'lum birikmalar sintezini boshqaruvchi fermentlarni yaratish hisobiga erishildi. Hayotning paydo bo'lishining eng muhim bosqichi o'z turlarini ko'paytirish va oldingi avlodlarning xususiyatlarini meros qilib olish mexanizmining paydo bo'lishi edi. Bu nuklein kislotalar va oqsillarning murakkab komplekslarining shakllanishi tufayli mumkin bo'ldi. O'z-o'zidan ko'payish qobiliyatiga ega bo'lgan nuklein kislotalar oqsillar sintezini nazorat qila boshladilar, ulardagi aminokislotalarning tartibini aniqlay boshladilar. Va ferment oqsillari nuklein kislotalarning yangi nusxalarini yaratish jarayonini amalga oshirdi. Hayotning asosiy xususiyati shunday paydo bo'ldi - o'zlariga o'xshash molekulalarni ko'paytirish qobiliyati.

Tirik mavjudotlar ochiq tizimlar deb ataladi, ya'ni energiya tashqaridan keladigan tizimlardir. Energiya ta'minotisiz hayot mavjud bo'lmaydi. Ma'lumki, energiya iste'mol qilish usullariga ko'ra (III bobga qarang) organizmlar ikkita katta guruhga bo'linadi: avtotrof va geterotrof. Avtotrof organizmlar quyosh energiyasidan bevosita fotosintez jarayonida (yashil o'simliklar), geterotrof organizmlar organik moddalarning parchalanishi paytida ajralib chiqadigan energiyadan foydalanadi.

Shubhasiz, birinchi organizmlar organik birikmalarning kislorodsiz parchalanishi orqali energiya oladigan geterotroflar edi. Hayotning paydo bo'lishida Yer atmosferasida erkin kislorod yo'q edi. Zamonaviy kimyoviy tarkibdagi atmosferaning paydo bo'lishi hayotning rivojlanishi bilan chambarchas bog'liq. Fotosintezga qodir organizmlarning paydo bo'lishi kislorodning atmosferaga va suvga chiqishiga olib keldi. Uning mavjudligida organik moddalarning kislorodli parchalanishi mumkin bo'ldi, bu kislorod yo'qligiga qaraganda bir necha baravar ko'proq energiya ishlab chiqaradi.

Hayot paydo bo'lgan paytdan boshlab yagona biologik tizim - biosferani tashkil qiladi (XVI bobga qarang). Boshqacha aytganda, hayot alohida ajratilgan organizmlar shaklida emas, balki darhol jamoalar shaklida paydo bo'lgan. Butun biosferaning evolyutsiyasi doimiy murakkablashuv, ya'ni tobora murakkab tuzilmalarning paydo bo'lishi bilan tavsiflanadi.

Hozir Yerda hayot paydo bo'lishi mumkinmi? Yerda hayotning paydo bo'lishi haqida bizga ma'lum bo'lgan narsalardan ko'rinib turibdiki, tirik organizmlarning oddiy organik birikmalardan paydo bo'lish jarayoni nihoyatda uzoq davom etgan. Erda hayot paydo bo'lishi uchun ko'p million yillar davom etgan evolyutsiya jarayoni kerak bo'ldi, bu jarayon davomida murakkab molekulyar tuzilmalar, birinchi navbatda, nuklein kislotalar va oqsillar barqarorligi, o'z turlarini ko'paytirish qobiliyati uchun tanlangan.

Agar bugungi kunda Yer yuzida, vulqon faolligi kuchli bo'lgan joylarda juda murakkab organik birikmalar paydo bo'lishi mumkin bo'lsa, unda bu birikmalarning har qanday vaqt davomida mavjud bo'lish ehtimoli ahamiyatsiz. Ular darhol oksidlanadi yoki geterotrof organizmlar tomonidan qo'llaniladi. Charlz Darvin buni juda yaxshi tushungan. 1871 yilda u shunday deb yozgan edi: "Agar hozir ... barcha kerakli ammoniy va fosfor tuzlarini o'z ichiga olgan va yorug'lik, issiqlik, elektr va boshqalar ta'siriga kirish mumkin bo'lgan iliq suv havzasida kimyoviy yo'l bilan oqsil hosil bo'lgan bo'lsa, u shunday bo'ladi. Keyinchalik, tobora murakkab o'zgarishlar sodir bo'lganda, bu modda darhol yo'q qilinadi yoki so'riladi, bu tirik mavjudotlar paydo bo'lishidan oldingi davrda mumkin emas edi.

Erda hayot abiogen tarzda paydo bo'lgan. Hozirgi vaqtda tirik mavjudotlar faqat tirik mavjudotlardan (biogen kelib chiqishi) paydo bo'ladi. Yerda hayotning qayta paydo bo'lishi ehtimoli istisno qilinadi.

Hayotning kelib chiqishi haqidagi g'oyalarni rivojlantirish

Yerda hayotning kelib chiqishi nazariyasi. Qadim zamonlardan bizning davrimizga qadar Yerda hayotning paydo bo'lishi haqida son-sanoqsiz farazlar ilgari surilgan. Ularning barcha xilma-xilligi ikkita bir-birini istisno qiladigan nuqtai nazarga bog'liq.

Biogenez nazariyasi tarafdorlari (yunoncha "bios" - hayot va "genesis" - kelib chiqishi) barcha tirik mavjudotlar faqat tirik mavjudotlardan kelib chiqadi, deb hisoblashgan. Ularning raqiblari abiogenez nazariyasini himoya qildilar (“a” – lotincha, salbiy prefiks); ular tirik mavjudotlarning jonsiz narsalardan kelib chiqishi mumkin, deb hisoblashgan.

O'rta asrlarning ko'plab olimlari hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lish imkoniyatini taxmin qilishgan. Ularning fikricha, loydan baliq, tuproqdan qurt, loydan sichqon, go'shtdan pashsha va boshqalar tug'ilishi mumkin edi.

17-asrda spontan avlod nazariyasiga qarshi. Florensiyalik shifokor Franchesko Redi gapirdi. Go'shtni yopiq qozonga solib, Redi chirigan go'shtda lichinkalar o'z-o'zidan unib chiqmasligini ko'rsatdi. O'z-o'zidan paydo bo'lish nazariyasi tarafdorlari taslim bo'lmadilar, ular lichinkalarning o'z-o'zidan paydo bo'lishi faqat yopiq qozonga havo kirmasligi sababli sodir bo'lmaydi, deb ta'kidladilar. Keyin Redi go'sht bo'laklarini bir nechta chuqur idishlarga joylashtirdi. Ularning ba'zilarini ochiq qoldirdi va ba'zilariga muslin qo'ydi. Biroz vaqt o'tgach, ochiq idishlardagi go'sht chivin lichinkalari bilan to'lib-toshgan, muslin bilan qoplangan idishlarda esa chirigan go'shtda lichinkalar yo'q edi.

Mikroskop odamlarga mikrodunyoni ochib berdi. Kuzatishlar shuni ko'rsatdiki, mikroorganizmlar bir muncha vaqt o'tgach, go'shtli bulon yoki pichan infuziyasi bilan mahkam yopilgan kolbada aniqlanadi. Ammo go'shtli bulon bir soat qaynatilgach va bo'yin muhrlangan bo'lsa, muhrlangan kolbada hech narsa ko'rinmadi. Vitalistlarning fikriga ko'ra, uzoq vaqt qaynatish muhrlangan kolbaga kira olmaydigan "hayotiy kuch" ni o'ldiradi.

Abiogenez va biogenez tarafdorlari o'rtasidagi bahslar 19-asrgacha davom etdi. Hatto Lamark 1809 yilda qo'ziqorinlarning o'z-o'zidan paydo bo'lish ehtimoli haqida yozgan.

Paster tajribasi. Darvinning "Turlarning kelib chiqishi" kitobi paydo bo'lishi bilan yana bir bor Yerda hayot qanday paydo bo'lganligi haqida savol tug'ildi. 1859 yilda Frantsiya Fanlar akademiyasi o'z-o'zidan paydo bo'lish masalasiga yangi oydinlik kiritishga urinish uchun maxsus mukofot tayinladi. Bu mukofotni 1862 yilda mashhur frantsuz olimi Lui Paster olgan.

LUIS PASTER (1822-1895) - fransuz mikrobiologi va kimyogari. Mikrobiologiya asoschisi. Anaerob bakteriyalarni aniqladilar. Fermentatsiyaning energiya qiymatini ko'rsatdi. Hayotning paydo bo'lish ehtimoli muammosini o'rganib chiqdi. U oziq-ovqatni saqlab qolish uchun tirik bakteriyalarni (lekin ularning sporalarini emas) yo'q qilish usuli sifatida quturgan, kuydirgi va pasterizatsiya (70 ° C gacha qizdirish) ga qarshi emlashni taklif qildi.

L.Paster oddiylik bo‘yicha Redining mashhur tajribasiga teng keladigan tajriba o‘tkazdi. U mikroorganizmlar o'sishi mumkin bo'lgan kolbada turli xil oziq moddalarni qaynatdi. Kolbada uzoq vaqt qaynatish paytida nafaqat mikroorganizmlar, balki ularning sporalari ham nobud bo'ldi. Afsonaviy “hayot kuchi” muhrlangan kolbaga kira olmaydi, degan vitalistik taʼkidni eslab, Paster unga uchi boʻsh boʻlgan S shaklidagi trubkani biriktirdi (68-rasm). Mikroorganizm sporalari yupqa kavisli naycha yuzasiga joylashib, ozuqa muhitiga kira olmadi. Yaxshi qaynatilgan ozuqaviy muhit steril bo'lib qoldi, unda mikroorganizmlarning o'z-o'zidan paydo bo'lishi kuzatilmadi, garchi havoga kirish (va u bilan mashhur "hayotiy kuch") ta'minlangan.

Guruch. 68. L.Pasterning bo‘yinbog‘i S shaklidagi kolbalardagi tajribasi sxemasi.
A - S-shaklidagi bo'yinli kolbada, ozuqa muhiti qaynatilgandan keyin uzoq vaqt davomida steril bo'lib qoladi; B - agar siz S shaklidagi tomoqni olib tashlasangiz, u holda mikroorganizmlar muhitda tezda rivojlanadi

Pasterning tajribalari hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishining mumkin emasligini isbotladi. "Hayot kuchi" tushunchasiga - vitalizmga qattiq zarba berildi.

Organik moddalarning abiogen sintezi. Pasterning tajribasi hozirgi vaqtda hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishining iloji yo'qligini ko'rsatdi. Sayyoramizda hayotning kelib chiqishi masalasi uzoq vaqt davomida ochiq qoldi.

1924 yilda taniqli biokimyogar A.I.Oparin 4-4,5 milliard yil avval ammiak, metan, karbonat angidrid va suv bug'laridan iborat bo'lgan er atmosferasida kuchli elektr razryadlari bilan eng oddiy organik birikmalar paydo bo'lishi mumkinligini aytdi. hayot. Akademik Oparinning bashorati tasdiqlandi. 1955 yilda amerikalik tadqiqotchi S. Miller 80 ° S haroratda bir necha paskal bosim ostida CH 4, NH 3, H 2 va H 2 0 bug'lari aralashmasi orqali 60 000 V gacha kuchlanishli elektr razryadlarini o'tkazdi. , eng oddiy yog 'kislotalari, karbamid, sirka va formik kislotalar va bir nechta aminokislotalar, shu jumladan glitsin va alanin (69-rasm) olingan.

Guruch. 69. Aminokislotalar sintezlanadigan S.Miller qurilmasining sxemasi

Biz allaqachon bilganimizdek, aminokislotalar oqsil molekulalari qurilgan "qurilish bloklari" dir. Shu sababli, noorganik birikmalardan aminokislotalarning hosil bo'lish imkoniyatining eksperimental dalillari Yerda hayotning paydo bo'lishidagi birinchi qadam organik moddalarning abiogen (biologik bo'lmagan) sintezi bo'lganligining nihoyatda muhim belgisidir (qarang. Old pashsha bargi).

Doimiy ravishda yaxshilanishni, nimanidir o'rganishni va doimo yangi narsalarni o'rganishni xohlaydigan odamlar uchun biz ushbu toifani maxsus yaratdik. Unda faqat ma'rifiy, foydali kontent mavjud bo'lib, siz albatta zavqlanasiz. Ko'p sonli videolar, ehtimol, maktab, kollej yoki universitetda bizga beriladigan ta'lim bilan ham raqobatlasha oladi. Ta'lim videolarining eng katta tomoni shundaki, ular eng yangi, eng dolzarb ma'lumotlarni berishga harakat qilishadi. Texnologiyalar davrida atrofimizdagi dunyo doimo o'zgarib bormoqda va bosma o'quv nashrlarida eng so'nggi ma'lumotlarni taqdim etishga vaqtlari yo'q.

Videolar orasida siz maktabgacha yoshdagi bolalar uchun o'quv videolarini ham topishingiz mumkin. U erda bolangizga harflar, raqamlar, hisoblash, o'qish va hokazolar o'rgatiladi. Qabul qilaman, bu multfilmlarga juda yaxshi alternativ. Boshlang'ich sinf o'quvchilari uchun siz ingliz tilini o'rgatish va maktab fanlarini o'rganishda yordam olishingiz mumkin. Katta yoshdagi talabalar uchun testlarga, imtihonlarga tayyorgarlik ko'rishga yoki ma'lum bir fan bo'yicha bilimlaringizni chuqurlashtirishga yordam beradigan o'quv videolari yaratilgan. Olingan bilimlar ularning aqliy salohiyatiga sifatli ta'sir ko'rsatishi, shuningdek, sizni a'lo baholar bilan xursand qilishi mumkin.

Maktabni allaqachon tugatgan, universitetda o'qiyotgan yoki o'qimagan yoshlar uchun juda ko'p qiziqarli ma'rifiy videolar mavjud. Ular o‘zlari o‘qiyotgan kasb bo‘yicha bilimlarini chuqurlashtirishga yordam beradi. Yoki dasturchi, veb-dizayner, SEO optimallashtiruvchisi va boshqalar kabi kasbga ega bo'ling. Bu kasb hali universitetlarda o'rgatilmagan, shuning uchun siz faqat o'z-o'zini tarbiyalash orqali ushbu ilg'or va tegishli sohada mutaxassis bo'lishingiz mumkin, biz eng foydali videolarni to'plash orqali yordam berishga harakat qilamiz.

Kattalar uchun bu mavzu ham dolzarbdir, chunki ko'pincha yillar davomida kasbda ishlaganingizdan so'ng, siz bu sizning narsangiz emasligini tushunasiz va siz o'zingiz uchun mosroq va ayni paytda foydaliroq narsani o'rganishni xohlaysiz. Shuningdek, ushbu toifadagi odamlar orasida ko'pincha o'z-o'zini takomillashtirish, vaqt va pulni tejash, hayotini optimallashtirish bo'yicha videolar mavjud bo'lib, ularda ular ancha yaxshi va baxtli hayot kechirish yo'llarini topadilar. Hatto kattalar uchun ham o'z biznesingizni yaratish va rivojlantirish mavzusi juda mos keladi.

Shuningdek, o'quv videolari orasida deyarli har qanday yoshga mos keladigan umumiy yo'nalishga ega videolar mavjud bo'lib, ularda hayot qanday boshlangani, qanday evolyutsiya nazariyalari mavjudligi, tarix faktlari va boshqalar haqida bilib olishingiz mumkin. Ular insonning dunyoqarashini mukammal darajada kengaytirib, uni yanada bilimdon va yoqimli intellektual suhbatdoshga aylantiradi. Bunday o'quv videolari haqiqatan ham hamma uchun istisnosiz tomosha qilish uchun foydalidir, chunki bilim kuchdir. Sizga yoqimli va foydali tomosha tilaymiz!

Hozirgi kunda "to'lqinda" deb ataladigan narsa bo'lish kerak. Bu nafaqat yangiliklarga, balki o'z aqlining rivojlanishiga ham tegishli. Agar siz rivojlanishni, dunyoni kashf qilishni, jamiyatda talabga ega bo'lishni va qiziqarli bo'lishni istasangiz, unda bu bo'lim aynan siz uchun.

Erdagi hayotning paydo bo'lishi tabiatshunoslikning asosiy va hal etilmagan muammosi bo'lib, ko'pincha fan va din o'rtasidagi to'qnashuv uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Agar tirik materiyaning tabiatda evolyutsiyasi mavjudligini isbotlangan deb hisoblash mumkin bo'lsa, uning mexanizmlari aniqlangandan so'ng, arxeologlar qadimgi, soddaroq tuzilgan organizmlarni kashf etgan bo'lsa, hayotning kelib chiqishi haqidagi biron bir gipoteza ham bunday keng dalillar bazasiga ega emas. Biz evolyutsiyani o'z ko'zimiz bilan kuzatishimiz mumkin, hech bo'lmaganda tanlovda. Hech kim tirik mavjudotlarni jonsiz narsalardan yaratishga muvaffaq bo'lmadi.

Hayotning kelib chiqishi haqidagi farazlarning ko'pligiga qaramasdan, ulardan faqat bittasi maqbul ilmiy tushuntirishga ega. Bu gipoteza abiogenez- qadimgi Yerning maxsus sharoitlarida sodir bo'lgan va biologik evolyutsiyadan oldin bo'lgan uzoq muddatli kimyoviy evolyutsiya. Shu bilan birga, noorganik moddalardan dastlab oddiy organik moddalar sintez qilingan, keyin murakkabroq bo'lganlar, keyin biopolimerlar paydo bo'lgan, keyingi bosqichlar ko'proq spekulyativ va qiyin isbotlangan. Abiogenez gipotezasi ko'plab hal qilinmagan muammolarga va kimyoviy evolyutsiyaning muayyan bosqichlariga turli xil qarashlarga ega. Biroq, uning ba'zi fikrlari eksperimental tarzda tasdiqlangan.

Hayotning kelib chiqishi haqidagi boshqa farazlar - panspermiya(kosmosdan hayot olib keladi), kreatsionizm(yaratuvchi tomonidan yaratilgan), spontan avlod(jonsiz materiyada tirik organizmlar birdan paydo bo'ladi), barqaror holat(hayot har doim mavjud). Jonsiz mavjudotlarda hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishining mumkin emasligini Lui Paster (19-asr) va undan oldingi qator olimlar isbotlagan, ammo unchalik qat'iy emas (F. Redi - 17-asr). Panspermiya gipotezasi hayotning kelib chiqishi muammosini hal qilmaydi, balki uni Yerdan koinotga yoki boshqa sayyoralarga o'tkazadi. Biroq, bu farazni rad etish qiyin, ayniqsa uning vakillari hayotni Yerga meteoritlar tomonidan emas, balki olib kelgan deb da'vo qiladilar (bu holda tirik mavjudotlar atmosfera qatlamlarida yonib ketishi, kosmik nurlarning halokatli ta'siriga duchor bo'lishi mumkin). radiatsiya va boshqalar), lekin aqlli mavjudotlar tomonidan. Ammo ular Yerga qanday etib kelishdi? Fizika nuqtai nazaridan (Koinotning ulkan hajmi va yorug'lik tezligini engib o'tishning mumkin emasligi) bu deyarli mumkin emas.

Birinchi marta mumkin bo'lgan abiogenezni A.I. Oparin (1923-1924), keyinchalik bu gipotezani J. Haldane (1928) ishlab chiqdi. Biroq, Yerdagi hayot organik birikmalarning abiogen hosil bo'lishidan oldin bo'lishi mumkinligi haqidagi g'oyani allaqachon Darvin aytgan edi. Abiogenez nazariyasi hozirgi kungacha boshqa olimlar tomonidan takomillashtirildi va takomillashtirilmoqda. Uning hal qilinmagan asosiy muammosi - bu murakkab jonsiz tizimlardan oddiy tirik organizmlarga o'tish tafsilotlari.

1947 yilda J. Bernal Oparin va Xoldeyn ishlanmalariga asoslanib, biopoez nazariyasini shakllantirdi, abiogenezning uch bosqichini aniqladi: 1) biologik monomerlarning abiogen paydo bo'lishi; 2) biopolimerlarning hosil bo'lishi; 3) membranalarning paydo bo'lishi va birlamchi organizmlarning (protobiontlarning) shakllanishi.

Abiogenez

Abiogenez nazariyasiga ko'ra hayotning paydo bo'lishining gipotetik stsenariysi quyida umumiy ma'noda tasvirlangan.

Yerning yoshi taxminan 4,5 milliard yil. Olimlarning fikriga ko'ra, sayyorada hayot uchun juda zarur bo'lgan suyuq suv 4 milliard yil oldin paydo bo'lgan. Shu bilan birga, 3,5 milliard yil oldin Yerda hayot allaqachon mavjud bo'lgan, bu mikroorganizmlarning hayotiy faoliyati izlari bo'lgan bunday yoshdagi jinslarning topilishi bilan tasdiqlangan. Shunday qilib, birinchi eng oddiy organizmlar nisbatan tez - 500 million yildan kamroq vaqt ichida paydo bo'ldi.

Yer birinchi marta paydo bo'lganida, uning harorati 8000 ° C ga yetishi mumkin edi. Sayyora sovishi bilan eng ogʻir elementlar boʻlgan metallar va uglerod kondensatsiyalanib, yer qobigʻini hosil qilgan. Shu bilan birga, vulqon faolligi sodir bo'ldi, yer qobig'i siljidi va siqildi, unda burmalar va yoriqlar paydo bo'ldi. Gravitatsion kuchlar yer qobig'ining siqilishiga olib keldi, bu esa issiqlik shaklida energiya chiqaradi.

Engil gazlar (vodorod, geliy, azot, kislorod va boshqalar) sayyora tomonidan ushlab tura olmadi va koinotga chiqdi. Ammo bu elementlar boshqa moddalar tarkibida qoldi. Erdagi harorat 100 ° C dan pastga tushgunga qadar, barcha suv bug 'holatida edi. Harorat pasaygach, bug'lanish va kondensatsiya ko'p marta takrorlangan, kuchli yomg'ir va momaqaldiroq bo'lgan. Issiq lava va vulqon kullari bir marta suvga tushib, turli xil ekologik sharoitlarni yaratdi. Ba'zilarida ma'lum reaktsiyalar paydo bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, erta Yerdagi fizik va kimyoviy sharoitlar organik va noorganik moddalarning paydo bo'lishi uchun qulay edi. Atmosfera qaytaruvchi tipda edi, unda erkin kislorod va ozon qatlami yo'q edi. Shuning uchun ultrabinafsha va kosmik nurlanish Yerga kirib bordi. Boshqa energiya manbalari hali sovib ulgurmagan er qobig'ining issiqligi, otilayotgan vulqonlar, momaqaldiroqlar va radioaktiv parchalanish edi.

Atmosferada metan, uglerod oksidi, ammiak, vodorod sulfidi, siyanid birikmalari va suv bug'lari bor edi. Ulardan bir qancha oddiy organik moddalar sintez qilingan. Keyinchalik, aminokislotalar, qandlar, azotli asoslar, nukleotidlar va boshqa murakkab organik birikmalar hosil bo'lishi mumkin. Ularning ko'pchiligi kelajakdagi biologik polimerlar uchun monomer bo'lib xizmat qildi. Atmosferada erkin kislorodning yo'qligi reaktsiyalarning paydo bo'lishiga yordam berdi.

Qadimgi Yer sharoitlarini taqlid qilgan kimyoviy tajribalar (birinchi marta 1953 yilda S. Miller va G. Uri tomonidan) noorganik moddalardan organik moddalarni abiogen sintez qilish imkoniyatini isbotladi. Elektr razryadlarini ibtidoiy atmosferani simulyatsiya qiluvchi gaz aralashmasidan o'tkazish orqali, suv bug'lari ishtirokida aminokislotalar, organik kislotalar, azotli asoslar, ATP va boshqalar olingan.

Shuni ta'kidlash kerakki, Yerning qadimgi atmosferasida eng oddiy organik moddalar nafaqat abiogen tarzda hosil bo'lishi mumkin edi. Ular, shuningdek, kosmosdan olib kelingan va vulqon changida joylashgan. Bundan tashqari, bu juda katta miqdordagi organik moddalar bo'lishi mumkin.

Past molekulyar og'irlikdagi organik birikmalar okeanda to'planib, ibtidoiy sho'rva deb ataladi. Moddalar loy konlari yuzasida adsorbsiyalangan, bu ularning konsentratsiyasini oshirgan.

Qadimgi Yerning ma'lum sharoitlarida (masalan, loyda, sovutuvchi vulqonlarning yonbag'irlarida) monomerlarning polimerizatsiyasi sodir bo'lishi mumkin edi. Shunday qilib oqsillar va nuklein kislotalar - biopolimerlar hosil bo'lib, keyinchalik ular hayotning kimyoviy asosiga aylandi. Suvli muhitda polimerlanish dargumon, chunki depolimerizatsiya odatda suvda sodir bo'ladi. Tajribalar issiq lava bo'laklari bilan aloqa qilganda aminokislotalardan polipeptid sintez qilish imkoniyatini isbotladi.

Hayotning paydo bo'lishi yo'lidagi navbatdagi muhim qadam suvda koaservat tomchilarining paydo bo'lishidir ( koaservatlar) polipeptidlar, polinukleotidlar va boshqa organik birikmalardan. Bunday komplekslar tashqi tomondan membranani taqlid qiluvchi va ularning barqarorligini saqlaydigan qatlamga ega bo'lishi mumkin. Koaservatlar eksperimental ravishda kolloid eritmalarda olingan.

Protein molekulalari amfoterdir. Ular suv molekulalarini o'zlariga tortadilar, shunda ular atrofida qobiq hosil bo'ladi. Olingan kolloid gidrofil komplekslar suv massasidan ajratiladi. Natijada suvda emulsiya hosil bo'ladi. Keyinchalik, kolloidlar bir-biri bilan birlashadi va koaservatlar hosil bo'ladi (jarayon koaservatsiya deb ataladi). Koaservatning kolloid tarkibi u hosil bo'lgan muhitning tarkibiga bog'liq edi. Qadimgi Yerning turli suv omborlarida turli xil kimyoviy tarkibga ega bo'lgan koaservatlar hosil bo'lgan. Ulardan ba'zilari barqarorroq bo'lib, ma'lum darajada atrof-muhit bilan selektiv metabolizmni amalga oshirishi mumkin edi. Bir xil biokimyoviy tabiiy tanlanish sodir bo'ldi.

Koaservatlar atrof-muhitdan ma'lum moddalarni tanlab olish va ularda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalarning ma'lum mahsulotlarini unga chiqarishga qodir. Bu metabolizmga o'xshaydi. Moddalar to'planganda, koatersvatlar o'sib bordi va ular muhim o'lchamlarga yetganda, ular qismlarga parchalanib ketdi, ularning har biri dastlabki tashkilotning xususiyatlarini saqlab qoldi.

Kimyoviy reaktsiyalar koaservatlarning o'zida sodir bo'lishi mumkin. Metall ionlari koaservatlar tomonidan so'rilganida fermentlar hosil bo'lishi mumkin edi.

Evolyutsiya jarayonida faqat o'z-o'zini tartibga solish va o'z-o'zini ko'paytirish qobiliyatiga ega bo'lgan tizimlar qoldi. Bu hayotning paydo bo'lishining navbatdagi bosqichi - paydo bo'lishining boshlanishini belgilab berdi protobiontlar(ba'zi manbalarga ko'ra, bu koaservatlar bilan bir xil) - murakkab kimyoviy tarkibga va tirik mavjudotlarning bir qator xususiyatlariga ega bo'lgan jismlar. Protobiontlarni eng barqaror va muvaffaqiyatli olingan koaservatlar deb hisoblash mumkin.

Membranani quyidagi tarzda shakllantirish mumkin. Yog 'kislotalari spirtlar bilan qo'shilib, lipidlarni hosil qiladi. Lipidlar suv omborlari yuzasida plyonkalar hosil qilgan. Ularning zaryadlangan boshlari suvga, qutbsiz uchlari esa tashqariga qaragan. Suvda suzuvchi oqsil molekulalari lipid boshlariga tortildi, natijada qo'sh lipoprotein plyonkalari paydo bo'ldi. Shamol bunday plyonkani egishi mumkin edi va pufakchalar paydo bo'ladi. Koaservatlar tasodifan bu pufakchalarga tushib qolgan bo'lishi mumkin. Bunday komplekslar yana suv yuzasida paydo bo'lganda, ular ikkinchi lipoprotein qatlami bilan qoplangan (lipidlarning bir-biriga qaragan qutbsiz uchlari bilan hidrofobik o'zaro ta'sir tufayli). Hozirgi tirik organizmlar membranasining umumiy sxemasi ichkarida ikki qatlamli lipidlar va qirralarda joylashgan ikki qatlamli oqsillardir. Ammo millionlab yillar davomida evolyutsiya jarayonida membrana lipid qatlamiga botgan va unga kirib boradigan oqsillarning qo'shilishi, membrananing alohida bo'limlarining chiqishi va invaginatsiyasi va boshqalar tufayli murakkablashdi.

Koaservatlar (yoki protobiontlar) o'z-o'zidan ko'payish qobiliyatiga ega allaqachon mavjud nuklein kislota molekulalarini o'z ichiga olishi mumkin. Bundan tashqari, ba'zi protobiontlarda shunday qayta qurish sodir bo'lishi mumkinki, nuklein kislota oqsilni kodlay boshladi.

Protobiontlarning evolyutsiyasi endi kimyoviy emas, balki prebiologik evolyutsiyadir. Bu oqsillarning katalitik funktsiyasini (ular ferment sifatida harakat qila boshladi), membranalarni va ularning selektiv o'tkazuvchanligini (bu protobiontni barqaror polimerlar to'plamiga aylantiradi) va shablon sintezining paydo bo'lishiga olib keldi (nuklein kislotadan ma'lumot uzatish). nuklein kislotaga va nuklein kislotadan oqsilga).

Hayotning kelib chiqishi va evolyutsiyasi bosqichlari

	Evolyutsiya	natijalar
1	Kimyoviy evolyutsiya - birikmalar sintezi	Oddiy organik moddalar Biopolimerlar
2	Prebiologik evolyutsiya - kimyoviy tanlov: o'z-o'zini ko'paytirishga qodir bo'lgan eng barqaror protobiontlar qoladi.	Koaservatlar va protobiontlar Fermentlar katalizi Matritsa sintezi Membran
3	Biologik evolyutsiya - biologik tanlov: mavjudlik uchun kurash, atrof-muhit sharoitlariga eng moslashganlarning omon qolishi	Organizmlarning muayyan muhit sharoitlariga moslashishi Tirik organizmlarning xilma-xilligi

Hayotning kelib chiqishi haqidagi eng katta sirlardan biri RNK oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligini qanday kodlashi haqidagi savol bo'lib qolmoqda. Savol DNK emas, RNKni o'z ichiga oladi, chunki dastlab ribonuklein kislotasi nafaqat irsiy ma'lumotni amalga oshirishda rol o'ynagan, balki uni saqlash uchun ham javobgar bo'lgan. DNK keyinchalik uni almashtirib, teskari transkripsiya orqali RNKdan kelib chiqqan. DNK ma'lumotni saqlash uchun ko'proq mos keladi va barqarorroq (reaksiyalarga kamroq moyil). Shuning uchun, evolyutsiya jarayonida u ma'lumot saqlovchisi sifatida qoldi.

1982 yilda T.Chek RNKning katalitik faolligini kashf etdi. Bundan tashqari, RNK ma'lum sharoitlarda, hatto fermentlar bo'lmaganda ham sintezlanishi mumkin, shuningdek, o'z nusxalarini hosil qiladi. Shuning uchun RNKlar birinchi biopolimerlar (RNK-dunyo gipotezasi) bo'lgan deb taxmin qilish mumkin. RNKning ba'zi bo'limlari tasodifan protobiont uchun foydali peptidlarni kodlashi mumkin edi; RNKning boshqa bo'limlari evolyutsiya jarayonida kesilgan intronlarga aylandi.

Protobiontlarda qayta aloqa zanjiri paydo bo'ldi - RNK ferment oqsillarini kodlaydi, ferment oqsillari nuklein kislotalar miqdorini oshiradi.

Biologik evolyutsiyaning boshlanishi

Kimyoviy evolyutsiya va protobiontlarning evolyutsiyasi 1 milliard yildan ortiq davom etdi. Hayot paydo bo'ldi va uning biologik evolyutsiyasi boshlandi.

Ba'zi protobiontlardan ibtidoiy hujayralar paydo bo'ldi, ular bugungi kunda biz kuzatayotgan tirik mavjudotlarning barcha xossalarini o'z ichiga oladi. Ular irsiy ma'lumotni saqlash va uzatishni, undan tuzilmalar va metabolizmni yaratish uchun foydalanishni amalga oshirdilar. Hayotiy jarayonlar uchun energiya ATP molekulalari tomonidan ta'minlandi va hujayralarga xos membranalar paydo bo'ldi.

Birinchi organizmlar anaerob geterotroflar edi. Ular fermentatsiya orqali ATPda saqlanadigan energiyani oldilar. Masalan, glikoliz - shakarning kislorodsiz parchalanishi. Bu organizmlar ibtidoiy bulondan olingan organik moddalar bilan oziqlanadi.

Ammo organik molekulalarning zahiralari asta-sekin kamayib bordi, chunki Yerdagi sharoit o'zgardi va yangi organik moddalar abiogen tarzda deyarli sintez qilinmaydi. Oziq-ovqat resurslari uchun raqobat sharoitida geterotroflarning evolyutsiyasi tezlashdi.

Organik moddalar hosil bo'lishi bilan karbonat angidridni fiksatsiya qila olgan bakteriyalar ustunlikka ega bo'ldi. Oziq moddalarning avtotrof sintezi geterotrof oziqlanishga qaraganda murakkabroq, shuning uchun u hayotning dastlabki shakllarida paydo bo'lishi mumkin emas edi. Ba'zi moddalardan quyosh nurlari energiyasi ta'sirida hujayra uchun zarur bo'lgan birikmalar hosil bo'lgan.

Birinchi fotosintetik organizmlar kislorod ishlab chiqarmagan. Fotosintez uning chiqarilishi bilan, ehtimol, zamonaviy ko'k-yashil yosunlarga o'xshash organizmlarda keyinroq paydo bo'lgan.

Atmosferada kislorodning to'planishi, ozon ekranining paydo bo'lishi va ultrabinafsha nurlanish miqdorining kamayishi murakkab organik moddalarning abiogen sintezini deyarli mumkin emasligiga olib keldi. Boshqa tomondan, hayotning paydo bo'lgan shakllari bunday sharoitlarda barqarorroq bo'ldi.

Er yuzida kislorod bilan nafas olish tarqaldi. Anaerob organizmlar faqat ma'lum joylarda saqlanib qolgan (masalan, issiq er osti buloqlarida anaerob bakteriyalar mavjud).