האם אתה יודע מה מקור החיים?
3. מהו העיקרון הבסיסי של השיטה המדעית?

בעיית מקור החיים על הפלנטה שלנו היא אחת המרכזיות במדעי הטבע המודרניים. מאז ימי קדם, אנשים ניסו למצוא את התשובה לשאלה זו.

בריאתנות (lat, sgeatio - יצירה).

בזמנים שונים, לעמים שונים היו רעיונות משלהם לגבי מקור החיים. הם באים לידי ביטוי בספרי הקודש של דתות שונות, המסבירים את הופעת החיים כמעשה הבורא (רצון האל). השערת המקור האלוהי של יצורים חיים יכולה להתקבל רק על סמך אמונה, שכן לא ניתן לאמת או להפריכה בניסוי. לכן, לא ניתן לשקול זאת מַדָעִינקודות מבט.

ההשערה של מקור חיים ספונטני.

מימי קדם ועד אמצע המאה ה-17. מדענים לא הטילו ספק באפשרות של יצירת חיים ספונטנית. הוא האמין שיצורים חיים יכולים להופיע מחומר דומם, למשל, דגים - מסחף, תולעים - מאדמה, עכברים - מסמרטוטים, זבובים - מבשר רקוב, וגם שצורות מסוימות יכולות להוליד אחרות, למשל, בעלי חיים יכולים להיווצר מפירות (ראה, עמ' 343).

אז, אריסטו הגדול, שחקר צלופחים, מצא שביניהם אין אנשים עם קוויאר או חלב. בהתבסס על כך, הוא הציע שצלופחים נולדים מ"נקניקיות" של סחף, שנוצרו מחיכוך של דג בוגר על הקרקעית.

המכה הראשונה למושג הדור הספונטני הגיעה מהניסויים של המדענית האיטלקייה פרנצ'סקה רדי, שב-1668 הוכיחה את חוסר האפשרות ליצור זבובים ספונטני בבשר נרקב.

למרות זאת, הרעיונות של יצירת חיים ספונטנית נמשכו עד אמצע המאה ה-19. רק בשנת 1862, המדען הצרפתי לואי פסטר הפריך סופית את ההשערה של יצירת חיים ספונטנית.

יצירותיו של המאסטר אפשרו לקבוע שהעיקרון "כל היצורים החיים - מהחיים" נכון לכל הידוע אורגניזמיםעל הפלנטה שלנו, אבל הם לא פתרו את שאלת מקור החיים.

השערת פנספרמיה.

הוכחה לחוסר האפשרות ליצור חיים ספונטני הולידה בעיה נוספת. אם נחוץ אורגניזם חי אחר להופעתו של אורגניזם חי, אז מאיפה הגיע האורגניזם החי הראשון? זה נתן דחיפה להופעתה של השערת הפנספרמיה, שהיו לה ויש לה תומכים רבים, כולל בקרב מדענים בולטים. הם מאמינים שלראשונה החיים לא נוצרו על פני כדור הארץ, אלא הוצגו איכשהו לכוכב הלכת שלנו.

עם זאת, השערת הפנספרמיה רק ​​מנסה להסביר את הופעת החיים על פני כדור הארץ. זה לא עונה על השאלה איך התחילו החיים.

ההכחשה של עובדת היצירה הספונטנית של חיים בזמן הנוכחי אינה סותרת את הרעיונות בדבר האפשרות הבסיסית של התפתחות חיים בעבר מחומר לא אורגני.

ההשערה של אבולוציה ביוכימית.

בשנות ה-20, המדען הרוסי A.I. Oparin והאנגלי J. Haldane העלו השערה לגבי מקור החיים בתהליך הביוכימי. אבולוציהתרכובות פחמן, שהיוו את הבסיס לרעיונות מודרניים.

בשנת 1924, AI Oparin פרסם את ההוראות העיקריות של השערתו לגבי מקור החיים על פני כדור הארץ. הוא יצא מהעובדה שבתנאים מודרניים הופעת יצורים חיים מהטבע הדומם היא בלתי אפשרית. אביוגנית (כלומר, ללא השתתפות של אורגניזמים חיים) הופעתו של חומר חי הייתה אפשרית רק בתנאי האטמוספירה העתיקה והיעדר אורגניזמים חיים.

על פי AI Oparin, באטמוספירה הראשונית של כדור הארץ, רוויה בגזים שונים, עם פריקות חשמליות חזקות, כמו גם תחת השפעת קרינה אולטרה סגולה (לא היה חמצן באטמוספירה, ולכן לא היה מסך אוזון מגן , האטמוספרה הצטמצמה) וניתן היה להיווצר תרכובות אורגניות בקרינה גבוהה שהצטברו באוקיינוס ​​ויצרו "מרק קדמון".

ידוע שבתמיסות מרוכזות של חומרים אורגניים (חלבונים, חומצות גרעין, שומנים) בתנאים מסוימים, עלולים להיווצר קרישים הנקראים טיפות קואצרבאט, או קואסרבטים. Coacervates לא התפרקו באווירה מצמצמת. מהתמיסה הם קיבלו כימיקלים, הם סינתזו תרכובות חדשות, וכתוצאה מכך הן גדלו והפכו מורכבות יותר.

קואצרבטים כבר דמו לאורגניזמים חיים, אך הם עדיין לא היו כאלה, מכיוון שלא היה להם מבנה פנימי מסודר הטבוע באורגניזמים חיים, ולא היו מסוגלים להתרבות. קואצרבי חלבונים נחשבו על ידי A.I., Oparin כפרוביונטים - מבשרי האורגניזם החי. הוא הניח שבשלב מסוים, פרוביונטים חלבוניים כוללים חומצות גרעין, היוצרות קומפלקסים בודדים.
האינטראקציה של חלבונים וחומצות גרעין הובילה להופעתם של תכונות חיים כגון רבייה עצמית, שימור מידע תורשתי והעברתו לדורות הבאים.
פרוביונטים, שבהם מטבוליזם היה משולב עם היכולת להתרבות עצמם, כבר יכולים להיחשב כפרוצלים פרימיטיביים.

בשנת 1929, גם המדען האנגלי ג'יי. הלדאן העלה את השערת המקור האביוגני של החיים, אך לפי השקפותיו, הבסיס לא היה מערכת סורגית המסוגלת להחליף חומרים עם הסביבה, אלא מערכת מקרומולקולרית המסוגלת לעצמה. שִׁעתוּק. במילים אחרות, A.I. Oparin נתן עדיפות לחלבונים, ו-J. Haldane - לחומצות גרעין.

השערת אופרין-הולדיין זכתה לתומכים רבים, שכן היא קיבלה אישור ניסיוני לאפשרות של סינתזה אביוגנית של ביו-פולימרים אורגניים.

ב-1953 הדמה המדען האמריקני סטנלי מילר, במיצב שיצר (איור 141), את התנאים שהתקיימו ככל הנראה באטמוספרה הראשונית של כדור הארץ. כתוצאה מהניסויים התקבלו חומצות אמינו. ניסויים דומים חזרו על עצמם פעמים רבות במעבדות שונות ואפשרו להוכיח את האפשרות הבסיסית של סינתזה של כמעט כל המונומרים של הביופולימרים העיקריים בתנאים כאלה. לאחר מכן, נמצא כי בתנאים מסוימים ניתן לסנתז ביופולימרים אורגניים מורכבים יותר ממונומרים: פוליפפטידים, פולינוקלאוטידים, פוליסכרידים וליפידים.

אבל להשערת אופרין-הלדן יש גם צד חלש, שעליו מצביעים מתנגדיה. השערה זו לא מצליחה להסביר בעיה עיקרית: כיצד התרחשה הקפיצה האיכותית מחוסר חיים לחיים. ואכן, עבור רבייה עצמית של חומצות גרעין, יש צורך בחלבוני אנזימים, ולסינתזה של חלבונים, חומצות גרעין.

בריאתנות. דור ספונטני. השערת פנספרמיה. ההשערה של אבולוציה ביוכימית. Coacervates. פרוביונטים.

1. מדוע לא ניתן לאשש ולא להפריך את הרעיון של מקור החיים האלוהי?
2. מהן ההוראות העיקריות של השערת אופרין-הלדן?
3. אילו עדויות ניסיוניות ניתן לתת לטובת השערה זו?
4. מה ההבדל בין ההשערה של A.I. Oparin לבין ההשערה של J. Haldane?
5. אילו טיעונים נותנים המתנגדים בביקורת על השערת אופרין-הלדן?

תנו טיעונים אפשריים "בעד" ו"נגד" להשערת הפנספרמיה.

סי דרווין כתב ב-1871: "אבל עכשיו... במאגר חם כלשהו המכיל את כל מלחי האמוניום והזרחן הדרושים ונגיש לאור, חום, חשמל וכו', חלבון המסוגל להמשיך, יותר ויותר, טרנספורמציות מורכבות, אז החומר הזה ייהרס או ייספג מיד, מה שהיה בלתי אפשרי בתקופה שלפני הופעת היצורים החיים.

אשר או הפריך את ההצהרה הזו של צ'ארלס דרווין.

בהבנת מהות החיים ומקורם בתרבות הציוויליזציה האנושית, היו מזמן שני רעיונות - ביוגנזה ואביוגנזיס. הרעיון של ביוגנזה (מקורם של יצורים חיים מיצורים חיים) מגיע ממבנים דתיות מזרחיות עתיקות, שעבורן היה נפוץ הרעיון של היעדר התחלה וסיום של תופעות טבע. מְצִיאוּת חיי נצחשכן תרבויות אלו מקובלות מבחינה לוגית, כמו גם נצחיות החומר, הקוסמוס.
רעיון חלופי – אביוגנזה (מקורם של יצורים חיים מדברים שאינם חיים) חוזר לתרבויות שהתקיימו הרבה לפני תקופתנו בעמקי נהרות החידקל והפרת. אזור זה היה נתון להצפה מתמדת, ואין זה מפתיע שהוא הפך למקום הולדתו של הקטסטרופה, שהשפיע על הציוויליזציה האירופית דרך היהדות והנצרות. אסונות, כביכול, קוטעים את הקשר, את שרשרת הדורות, מרמזים על יצירתו, על הופעתו מחדש. בהקשר זה, האמונה ביצירה ספונטנית תקופתית של אורגניזם בהשפעת סיבות טבעיות או על טבעיות הייתה נפוצה בתרבות האירופית.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biology Grade 10
נשלח על ידי קוראים מהאתר

תוכן השיעור מתווה שיעור ומסגרת תומכת הצגת שיעור שיטות האצה וטכנולוגיות אינטראקטיביות תרגילים סגורים (לשימוש המורים בלבד) הערכה תרגול משימות ותרגילים, סדנאות בדיקה עצמית, מעבדה, מקרים רמת מורכבות המשימות: שיעורי בית רגילים, גבוהים, אולימפיאדה איורים איורים: קטעי וידאו, אודיו, צילומים, גרפיקה, טבלאות, קומיקס, תקצירי מולטימדיה שבבי הומור לעריסות סקרניות, משלים, בדיחות, אמרות, תשבצים, ציטוטים תוספות בדיקות עצמאיות חיצוניות (VNT) ספרי לימוד עיקריים וחגים נושאיים נוספים, מאמרי סיסמאות מאפיינים לאומייםמילון מונחים אחר רק למורים

החיים הם הנס הגדול ביותר שקיים רק על הפלנטה שלנו. הבעיות של המחקר שלה מועסקות כיום לא רק על ידי ביולוגים, אלא גם על ידי פיזיקאים, מתמטיקאים, פילוסופים ומדענים אחרים. כמובן, התעלומה הקשה ביותר היא מקור החיים על פני כדור הארץ.

עד עכשיו, חוקרים מתווכחים על איך זה קרה. באופן מוזר, הפילוסופיה תרמה תרומה משמעותית לחקר התופעה הזו: מדע זה מאפשר לך להסיק את המסקנות הנכונות על ידי סיכום כמויות אדירות של מידע. אילו גרסאות מונחות על ידי מדענים בכל העולם כיום? להלן התיאוריות העדכניות על מקור החיים על פני כדור הארץ:

• מושג הדור הספונטני.
• קריאציוניזם, או התיאוריה של הבריאה האלוהית.
• עקרון מצב יציב.
• פנספרמיה, שתומכיה טוענים ל"פרודוקטיביות" הטבעית של כל כוכב לכת בו מתקיימים התנאים הנכונים. בפרט, רעיון זה פותח פעם על ידי האקדמאי הידוע לשמצה ורנדסקי.
• אבולוציה ביוכימית לפי A. I. Oparin.

הבה נבחן את כל התיאוריות הללו על מקור החיים על פני כדור הארץ ביתר פירוט.

חומרנות ואידיאליזם

עוד בימי הביניים וקודם לכן, בעולם הערבי, כמה מדענים, אפילו תוך סיכון חייהם, הציעו כי העולם יכול להיווצר כתוצאה מכמה תהליכים טבעיים, ללא השתתפות של מהות אלוהית. אלה היו החומרנים הראשונים. בהתאם לכך, כל שאר נקודות המבט, שסיפקו התערבות אלוהית בבריאת כל הדברים, היו אידיאליסטיות. בהתאם לכך, ניתן בהחלט לשקול את מקור החיים על פני כדור הארץ משתי העמדות הללו.

בריאתנים טוענים שחיים יכלו להיווצר רק על ידי אלוהים, בעוד שמטריאליסטים מקדמים את התיאוריה של התרכובות האורגניות הראשונות וחיים מחומרים אנאורגניים. הגרסה שלהם מבוססת על המורכבות או חוסר האפשרות להבין את התהליכים שהביאו לחיים בצורתם המודרנית. מעניין אבל כנסייה מודרניתהשערה זו נתמכת רק באופן חלקי. מנקודת המבט של הדמויות הידידותיות ביותר למדענים, באמת אי אפשר להבין את עיקר כוונת הבורא, אבל אנחנו יכולים לקבוע את התופעות והתהליכים שבגללם התעוררו חיים. עם זאת, זה עדיין רחוק מאוד מגישה מדעית באמת.

בזמן הנוכחי, נקודת המבט של החומרנים גוברת. עם זאת, הם לא תמיד הציגו תיאוריות מודרניות על מקור החיים. לפיכך, ההשערה שמקורם והתפתחותם של החיים על פני כדור הארץ התרחשו באופן ספונטני הייתה פופולרית בתחילה, ותומכי תופעה זו נפגשו כבר בתחילת המאה ה-19.

התומכים במושג זה טענו שישנם חוקי טבע מסוימים שקובעים את האפשרות של מעבר שרירותי של תרכובות אנאורגניות לאורגניות, ולאחר מכן היווצרות שרירותית של חיים. זה כולל גם את התיאוריה של יצירת "הומונקולוס", אדם מלאכותי. באופן כללי, המקור הספונטני של החיים על כדור הארץ עדיין נחשב על ידי כמה "מומחים" ברצינות... זה טוב לפחות מה שהם אומרים על חיידקים ווירוסים.

כמובן, הכשל של גישה זו הוכח לאחר מכן, אך היא מילאה תפקיד חשוב, וסיפקה כמות עצומה של חומר אמפירי רב ערך. שימו לב שהדחייה הסופית של הגרסה של מקור החיים העצמאי התרחשה רק באמצע המאה ה-19. באופן עקרוני, חוסר האפשרות של תהליך כזה הוכח על ידי לואי פסטר. על כך, המדען אפילו קיבל פרס ניכר מהאקדמיה הצרפתית למדעים. בקרוב חֲזִיתהתיאוריות העיקריות של מקור החיים על פני כדור הארץ מועלות, אותן נתאר להלן.

התיאוריה של האקדמאי אופרין

רעיונות מודרניים לגבי מקור החיים על פני כדור הארץ מבוססים על תיאוריה שהועלתה על ידי חוקר רוסי, האקדמאי אופרין, עוד ב-1924. הוא הפריך את העיקרון של רדי, שדיבר על האפשרות של סינתזה ביוגנית בלבד של חומרים אורגניים, והצביע על כך שמושג זה תקף רק למצב העניינים הנוכחי. המדען ציין שבתחילת קיומו, הפלנטה שלנו הייתה כדור סלעי ענק, שעליו, באופן עקרוני, לא היה חומר אורגני.

ההשערה של אופרין הייתה שמקור החיים על פני כדור הארץ הוא תהליך ביוכימי ארוך, שחומרי הגלם עבורו הם תרכובות רגילות שניתן למצוא בכל כוכב לכת. האקדמאי הציע שהמעבר של חומרים אלה לחומרים מורכבים יותר אפשרי בהשפעת גורמים פיזיקליים וכימיים חזקים במיוחד. אופרין היה הראשון שהציג השערה לגבי השינוי והאינטראקציה המתמשכת של תרכובות אורגניות ואי-אורגניות. הוא קרא לזה "אבולוציה ביוכימית". להלן השלבים העיקריים של מקור החיים על פני כדור הארץ על פי אופרין.

שלב האבולוציה הכימית

לפני כארבעה מיליארד שנים, כשכוכב הלכת שלנו היה אבן ענקית וחסרת חיים במעמקי החלל, תהליך הסינתזה הלא ביולוגי של תרכובות פחמן כבר התרחש על פני השטח שלו. במהלך תקופה זו, הרי געש זרקו כמות טיטאנית של לבה וגזים חמים. התקררות באטמוספרה הראשונית, הגזים הפכו לעננים, מהם ירד גשם ללא הרף. כל התהליכים הללו התרחשו במשך מיליוני שנים. אבל, תסלחו לי, מתי התחיל מקור החיים על פני כדור הארץ?

במקביל, הממטרים הולידו אוקיינוסים קדמוניים ענקיים, שמימיו היו רוויים ביותר במלחים. לשם הגיעו גם התרכובות האורגניות הראשונות, שהיווצרותן התרחשה באטמוספירה בהשפעת הפרשות החשמליות החזקות ביותר וקרינת UV. בהדרגה גדל ריכוזם עד שהימים הפכו למעין "מרק" רווי בפפטידים. אבל מה קרה אחר כך, וכיצד יצאו התאים הראשונים מה"מרק" הזה?

יצירת חלבונים, שומנים ופחמימות

ורק בשלב השני מופיעים ב"מרק" חלבונים אמיתיים ותרכובות אחרות שמהן בנויים חיים. התנאים על פני כדור הארץ התרככו, הופיעו פחמימות, חלבונים ושומנים, הביופולימרים הראשונים, נוקלאוטידים. כך התנהלה היווצרותן של טיפות coacervate, שהיו אב טיפוס של תאים אמיתיים. באופן גס, זה היה השם של טיפות מחלבונים, שומנים, פחמימות (כמו במרק). תצורות אלה יכלו לספוג, לספוג את אותם חומרים שהומסו במימי האוקיינוסים הראשוניים. במקביל, התרחשה סוג של אבולוציה, שתוצאתה היו נפילות עם התנגדות ויציבות מוגברת להשפעות סביבתיות.

הופעת התאים הראשונים

למעשה, בשלב השלישי, המבנה האמורפי הזה הפך למשהו יותר "משמעותי". כלומר, לתוך תא חי המסוגל לתהליך של רבייה עצמית. הברירה הטבעית של הטיפות, שכבר הזכרנו לעיל, הפכה יותר ויותר נוקשה. לקואצרבטים ה"מתקדמים" הראשונים כבר היה פרימיטיבי, אבל חילוף חומרים. מדענים מציעים שהטיפה, לאחר שהגיעה לגודל מסוים, התפרקה לתצורות קטנות יותר שהיו להן את כל התכונות של ה"תא" של האם.

בהדרגה הופיעה שכבת שומנים סביב ליבת הקואצרבאט, והולידה קרום תא מלא. כך נוצרו תאים ראשוניים, archecells. זה הרגע הזה שבצדק יכול להיחשב כהולדת החיים על פני כדור הארץ.

האם סינתזה לא ביולוגית של חומר אורגני אמיתי?

באשר להשערה של מקור החיים על פני כדור הארץ מאופרין ... עבור רבים, מיד עולה השאלה: "עד כמה מציאותית היא היווצרות חומר אורגני מחומר אנאורגני בתנאים טבעיים?" מחשבות כאלה ביקרו חוקרים רבים!

בשנת 1953, המדען האמריקני מילר עיצב את האטמוספירה הקדמונית של כדור הארץ, עם הטמפרטורות המדהימות והפריקות החשמליות שלה. לתוך המדיום הזה הוכנסו תרכובות אנאורגניות פשוטות. כתוצאה מכך נוצרו שם חומצות אצטית ופורמית ותרכובות אורגניות אחרות. כך נוצרו החיים על פני כדור הארץ. בקצרה, ניתן לתאר תהליך זה חוק פילוסופי"המעבר של כמות לאיכות". במילים פשוטות, עם הצטברות של כמות מסוימת של חלבונים וחומרים אחרים באוקיינוס ​​הראשוני, תרכובות אלו רוכשות תכונות אחרות ויכולת ארגון עצמי.

חוזקות וחולשות של התיאוריה של אופרין

למושג שחשבנו יש לא רק חוזקות, אלא גם חולשות. נקודה חזקההתיאוריה היא ההיגיון והאישור הניסיוני שלה לסינתזה האביוטית של תרכובות אורגניות. באופן עקרוני, זה יכול להיות המקור וההתפתחות של החיים על פני כדור הארץ. חולשה עצומה היא העובדה שעד כה אף אחד לא יכול להסביר איך הקואצרבטים יכולים להיוולד מחדש למבנה ביולוגי מורכב. אפילו תומכי התיאוריה מודים שהמעבר מירידת חלבון-שומן לתא מלא מוטל בספק רב. אנחנו כנראה מפספסים משהו בכך שלא לוקחים בחשבון גורמים לא ידועים לנו. נכון לעכשיו, כל המדענים מודים שהייתה איזושהי קפיצה חדה, שכתוצאה ממנה התאפשר הארגון העצמי של החומר. איך זה יכול לקרות בכלל? עדיין לא ברור... אילו תיאוריות עיקריות נוספות על מקור החיים על פני כדור הארץ קיימות?

התיאוריה של פנספרמיה ומצב יציב

כפי שכבר אמרנו, פעם גרסה זו זכתה לתמיכה נלהבת ו"קודמה" על ידי האקדמאי המפורסם ורנדסקי. באופן כללי, לא ניתן לדון בתיאוריה של פנספרמיה במנותק מהמושג של מצב יציב, מכיוון שהם רואים את העיקרון של מקור החיים מאותה נקודת מבט. אתה צריך לדעת שלראשונה הרעיון הזה הוצע על ידי ריכטר הגרמני בסוף המאה ה-19. בשנת 1907 הוא נתמך על ידי החוקר השבדי ארניוס.

מדענים שדבקים במושג זה מאמינים שהחיים פשוט היו קיימים ביקום ותמיד יהיו קיימים. הוא מועבר מכוכב לכת בעזרת שביטים ומטאוריטים, הממלאים תפקיד של מעין "זרעים". החיסרון של התיאוריה הזו הוא שהיקום עצמו נחשב להיווצר לפני כ-15 עד 25 מיליארד שנים. זה לא נראה כמו נצח. בהתחשב בעובדה שכוכבי לכת שעשויים להתאים להיווצרות חיים קטנים פי כמה מכוכבי לכת אבנים רגילים, השאלה יכולה להיחשב טבעית למדי: "מתי ואיפה נוצרו חיים וכיצד הם התפשטו על פני היקום במהירות כזו, בהינתן מרחקים לא מציאותיים?"

יש לזכור שגיל כוכב הלכת שלנו הוא לא יותר מ-5 מיליארד שנים. שביטים ואסטרואידים נעים הרבה יותר לאט ממהירות האור, כך שאולי לא יהיה להם מספיק זמן להביא את "זרעי" החיים לכדור הארץ. תומכי הפנספרמיה מציעים שזרעים מסוימים (נבגים של מיקרואורגניזמים, למשל) נישאים "על קרני אור" במהירות מתאימה... אבל עשרות שנים של פעילות חללית אפשרו להוכיח שיש לא מעט חלקיקים חופשיים בחלל . ההסתברות לשיטת הפצה כזו של אורגניזמים חיים קטנה מדי.

חלק מהחוקרים מציעים היום שכל כוכב לכת שמתאים לחיים עלול ליצור בסופו של דבר גופי חלבון, אך המנגנון של תהליך זה אינו ידוע לנו. מדענים אחרים אומרים שביקום, אולי, יש סוג של "עריסות", כוכבי לכת שעליהם יכולים להיווצר חיים. זה נשמע, כמובן, כמו סוג של מדע בדיוני... עם זאת, מי יודע. V השנים האחרונותבארצנו ומחוצה לה, בהדרגה החלה להתגבש תיאוריה, שהוראותיה מדברות על מידע שקודד בתחילה באטומי החומרים ...

לכאורה, נתונים אלה נותנים את הדחף עצמו שמוביל להפיכתם של ה-coacervates הפשוטים ביותר לתאי ארכי. אם אתה חושב בהיגיון, אז זו אותה תיאוריה של הדור הספונטני של החיים על פני כדור הארץ! באופן כללי, המושג פנספרמיה בקושי יכול להיחשב כתיזה מדעית שלמה. תומכיו יכולים רק לומר שחיים הובאו לכדור הארץ מכוכבי לכת אחרים. אבל איך זה הגיע לשם? אין לכך תשובה.

"מתנה" ממאדים?

היום ידוע בוודאות שבאמת היו מים על הכוכב האדום והיו כל התנאים התורמים להתפתחות חיי חלבון. הנתונים המאשרים זאת התקבלו עקב עבודה על פני השטח של שני רכבי ירידה בו זמנית: Spirit ו-Curiosity. אבל עד עכשיו, מדענים מתווכחים בלהט: האם היו שם חיים? העובדה היא שהמידע שהתקבל מאותם רוברים מצביע על קיום קצר טווח (בהיבט הגיאולוגי) של מים על הפלנטה הזו. מהי ההסתברות שבאופן עקרוני הצליחו להתפתח שם אורגניזמים חלבוניים מן המניין? שוב, אין תשובה לשאלה זו. שוב, גם אם חיים הגיעו לכוכב הלכת שלנו ממאדים, זה לא מסביר את תהליך התפתחותו שם (שכבר כתבנו עליו).

אז שקלנו את המושגים הבסיסיים של מקור החיים על פני כדור הארץ. מי מהם נכון לחלוטין, לא ידוע. הבעיה היא גם שעד כה אין בדיקה אחת מאושרת נסיונית שיכולה לאשש או להפריך לפחות את הרעיון של אופרין, שלא לדבר על תזות אחרות. כן, אנחנו יכולים לסנתז חלבון בלי שום בעיות, אבל אנחנו לא יכולים לקבל חיי חלבון. כך שעבודתם של מדענים צפויה עוד עשורים רבים.

יש בעיה נוספת. העובדה היא שאנו מחפשים חיים המבוססים על פחמן באופן אינטנסיבי, ומנסים להבין איך בדיוק הם נוצרו. אבל מה אם מושג החיים הרבה יותר רחב? מה אם זה יכול להיות מבוסס על סיליקון? באופן עקרוני, נקודת מבט זו אינה סותרת את הוראות הכימיה והביולוגיה. אז בדרך למציאת תשובות, אנחנו נתקלים בעוד ועוד שאלות חדשות. נכון לעכשיו, מדענים העלו מספר תזות יסוד, אשר מונחות על ידם אנשים מחפשים כוכבי לכת שעלולים למגורים. הנה הם:

• כוכב הלכת צריך להקיף במה שנקרא "אזור הנוחות" סביב הכוכב: פני השטח שלו לא צריכים להיות חמים מדי או קרים מדי. באופן עקרוני, לפחות כוכב לכת אחד או שניים בכל מערכת כוכבים עומדים בדרישה זו (כדור הארץ ומאדים, בפרט).
• המסה של גוף כזה צריכה להיות ממוצעת (בתוך מימד וחצי של כדור הארץ). כוכבי לכת גדולים מדי או לא מציאותיים חוזק גבוהכוח הכבידה, או שהם ענקי גז.
• חיים מאורגנים יותר או פחות יכולים להתקיים רק ליד כוכבים מבוגרים מספיק (בני שלושה או ארבעה מיליארד שנים לפחות).
• הכוכב לא צריך לשנות ברצינות את הפרמטרים שלו. זה חסר תועלת לחפש חיים ליד גמדים לבנים או ענקים אדומים: אם הם היו שם, הוא מת מזמן בגלל תנאי סביבה לא נוחים ביותר.
• רצוי שמערכת הכוכבים תהיה יחידה. באופן עקרוני, חוקרים מודרניים מתנגדים לתזה זו. יתכן שמערכת בינארית עם שני כוכבים הממוקמים בקצוות מנוגדים יכולה להכיל אפילו יותר כוכבי לכת שעלולים למגורים. יתרה מכך, היום יותר ויותר אנשים מדברים על העובדה שאי שם בפאתי מערכת השמש יש ענן גז-אבק, המבשר של השמש השנייה שטרם נולדה.

מסקנות סופיות

אז מה אפשר להגיד לסיכום? ראשית, חסרים לנו נתונים בדחיפות על התנאים הסביבתיים המדויקים על כדור הארץ החדש שנוצר. כדי לקבל מידע זה, באופן אידיאלי, יש לצפות בהתפתחות של כוכב לכת הדומה לשלנו במובנים אחרים. בנוסף, החוקרים עדיין מתקשים לומר אילו גורמים מעוררים את המעבר של טיפות קשתות קואצרביות לתאים מלאים. אולי מחקרים מעמיקים נוספים של הגנום של יצורים חיים יספקו כמה תשובות.

ההשערות העיקריות למקור החיים על פני כדור הארץ.

אבולוציה ביוכימית

בקרב אסטרונומים, גיאולוגים וביולוגים, מקובל בדרך כלל שגילו של כדור הארץ הוא כ-4.5 - 5 מיליארד שנים.

לדברי ביולוגים רבים, בעבר מצב כוכב הלכת שלנו היה מעט דומה למצב הנוכחי: כנראה הטמפרטורה על פני השטח הייתה גבוהה מאוד (4000 - 8000 מעלות צלזיוס), וכאשר כדור הארץ התקרר, פחמן ומתכות עקשנות התעבו ו יצר את קרום כדור הארץ; פני השטח של כוכב הלכת היו כנראה חשופים ולא אחידים, שכן כתוצאה מפעילות געשית, תנועות והתכווצויות הקרום שנגרמו מהתקררות, התרחשו בו היווצרות קפלים וקרעים.

מאמינים ששדה הכבידה של כוכב הלכת שעדיין לא צפוף מספיק לא יכול היה להחזיק גזי אור: מימן, חמצן, חנקן, הליום וארגון, והם עזבו את האטמוספירה. אבל תרכובות פשוטות המכילות בין היתר את היסודות הללו (מים, אמוניה, CO2 ומתאן). עד שהטמפרטורה של כדור הארץ ירדה מתחת ל-100 מעלות צלזיוס, כל המים היו במצב אדים. היעדר חמצן היה כנראה תנאי הכרחי למקור החיים; כפי שמראים ניסויי מעבדה, חומרים אורגניים (בסיס החיים) הם הרבה יותר קל להיווצר באטמוספירה דלה בחמצן.

בשנת 1923 א.י. אופרין, בהתבסס על שיקולים תיאורטיים, הביע את הדעה שניתן ליצור חומרים אורגניים, אולי פחמימנים, באוקיינוס ​​מתרכובות פשוטות יותר. האנרגיה לתהליכים אלו סופקה מקרינת שמש עזה, בעיקר קרינה אולטרה סגולה, שנפלה על כדור הארץ לפני היווצרות שכבת האוזון, שהחלה ללכוד את רובה. לפי אופרין, מגוון התרכובות הפשוטות המצויות באוקיינוסים, שטח הפנים של כדור הארץ, זמינות האנרגיה וסקדלי זמן מצביעים על כך שחומר אורגני הצטבר בהדרגה באוקיינוסים ויצר "מרק קדמון" שבו החיים יכולים לְהִתְעוֹרֵר.

אי אפשר להבין את מקור האדם בלי להבין את מקור החיים. ולהבין את מקור החיים אפשר רק על ידי הבנת מקור היקום.

תחילה היה מפץ גדול. פיצוץ האנרגיה הזה התרחש לפני חמישה עשר מיליארד שנים.

אפשר להתייחס לאבולוציה כמגדל אייפל. בבסיס - אנרגיה, מעל - חומר, כוכבי לכת, ואז חיים. ולבסוף, ממש בראש - אדם, המורכב ביותר והחיה האחרונה שהופיעה.

מהלך האבולוציה:

לפני 15 מיליארד שנים: הולדת היקום;

לפני 5 מיליארד שנים: לידתה של מערכת השמש;

לפני 4 מיליארד שנים: הולדת כדור הארץ;

לפני 3 מיליארד שנים: עקבות החיים הראשונים על פני כדור הארץ;

לפני 500 מיליון שנה: בעלי חוליות ראשונים;

200 מא: יונקים ראשונים;

לפני 70 מיליון שנה: הפרימטים הראשונים.

לפי השערה זו, שהוצעה ב-1865. על ידי המדען הגרמני G. Richter ולבסוף נוסח על ידי המדען השבדי Arrhenius בשנת 1895, ניתן להביא חיים לכדור הארץ מהחלל. הפגיעה הסבירה ביותר של אורגניזמים חיים ממוצא חוצני עם מטאוריטים ואבק קוסמי. הנחה זו מבוססת על נתונים על העמידות הגבוהה של חלק מהאורגניזמים והנבגים שלהם לקרינה, וואקום גבוה, טמפרטורות נמוכות והשפעות אחרות.

בשנת 1969, מטאוריט מורצ'יסון נמצא באוסטרליה. הוא הכיל 70 חומצות אמינו שלמות, שמונה מהן חלק מהחלבון האנושי!

מדענים רבים יכולים לטעון שהסנאים שהתאבנו עם כניסתם מחדש לאטמוספירה היו מתים. עם זאת, לאחרונה התגלה פריון, חלבון שיכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות מאוד. הפריון חזק יותר מהנגיף ומסוגל להעביר את המחלה הרבה יותר מהר. על פי תיאוריית הפאנספרמיה, האדם נובע איכשהו מנגיף ממקור חוצני שפגע בקופים, אשר עבר מוטציה כתוצאה מכך.

תיאוריה של יצירת חיים ספונטנית

תיאוריה זו הופצה ב סין העתיקה, בבל ומצרים כחלופה לבריאתנות שאיתה היא התקיימה יחד.

אריסטו (384-322 לפנה"ס), שהוכר לעתים קרובות כמייסד הביולוגיה, החזיק בתיאוריה של הדור הספונטני של החיים. בהתבסס על תצפיותיו שלו, הוא פיתח את התיאוריה הזו עוד יותר, וקישר את כל האורגניזמים בסדרה רציפה - "סולם הטבע". "הרי הטבע עושה את המעבר מחפצים חסרי חיים לבעלי חיים ברצף כה חלק, ומציב ביניהם יצורים שחיים, תוך שהם אינם חיות, שבין קבוצות שכנות, בשל קרבתם, כמעט ולא ניתן להבחין בהבדלים" (אריסטו) .

על פי ההשערה של אריסטו ליצירה ספונטנית, "חלקיקים" מסוימים של חומר מכילים סוג של "עיקרון פעיל", שכאשר תנאים מתאימיםיכול ליצור אורגניזם חי. אריסטו צדק כשחשב שהעיקרון הפעיל הזה כלול בביצית מופרית, אבל האמין בטעות שהוא קיים גם באור השמש, בבוץ ובבשר נרקב.

"אלה העובדות - יצורים חיים יכולים להתעורר לא רק על ידי הזדווגות של בעלי חיים, אלא גם על ידי פירוק האדמה. כך גם עם צמחים: חלקם מתפתחים מזרעים, בעוד שאחרים, כביכול, נוצרים באופן ספונטני תחת פעולת כל הטבע, הנובעים מהאדמה המתפוררת או מחלקים מסוימים של צמחים" (אריסטו).

עם התפשטות הנצרות, התיאוריה של מקור החיים הספונטני לא כובדה: היא הוכרה רק על ידי אלה שהאמינו בכישוף וסוגדו לרוחות רעות, אבל רעיון זה המשיך להתקיים אי שם ברקע במשך מאות רבות נוספות.

תיאוריית מצב יציב

לפי תיאוריה זו, כדור הארץ מעולם לא קם, אלא היה קיים לנצח, הוא תמיד מסוגל לתמוך בחיים, ואם הוא השתנה, אז מעט מאוד. גם מינים תמיד היו קיימים.

ההערכות של גיל כדור הארץ השתנו מאוד, מכ-6000 שנים לפי חישוביו של הארכיבישוף אושר ועד 5000-106 שנים לפי הערכות מודרניות המבוססות על שיעורי דעיכה רדיואקטיבית. שיטות תיארוך משופרות נותנות הערכות גבוהות יותר ויותר לגבי גיל כדור הארץ, מה שמאפשר לתומכי תיאוריית המצב היציב להאמין שכדור הארץ קיים לנצח. לפי התיאוריה הזו, מינים גם מעולם לא התעוררו, הם היו קיימים מאז ומתמיד, ולכל מין יש רק שתי חלופות - או שינוי במספר או הכחדה.

התומכים בתיאוריה זו אינם מכירים בכך שנוכחות או היעדרם של שרידי מאובנים מסוימים עשויים להעיד על זמן הופעתו או הכחדה של מין מסוים, ומציינים כדוגמה נציג של דגי אונות סנפיר - הקולקנת. תומכי תיאוריית המצב היציב טוענים שרק על ידי לימוד מינים חיים והשוואתם לשרידי מאובנים ניתן להסיק לגבי הכחדה, ובמקרה זה סביר מאוד שזה יתברר כשגוי. תוך שימוש בנתונים פליאונטולוגיים כדי לאשר את תיאוריית המצב היציב, תומכיה המעטים מפרשים את הופעת מאובנים בהיבט אקולוגי (עלייה בשפע, הגירה למקומות נוחים לשימור שרידים וכו'). הרבה מהטיעונים בעד תיאוריה זו קשורים להיבטים לא ברורים של האבולוציה, כמו המשמעות של פערים בתיעוד המאובנים, והוא היה משוכלל ביותר בכיוון זה.

בריאתנות

בריאתנות (lat. sgea - יצירה). על פי תפיסה זו, החיים וכל מיני היצורים החיים המאכלסים את כדור הארץ הם תוצאה של מעשה יצירתי של ישות עליונה בזמן מסוים. ההוראות העיקריות של הבריאתנות מפורטות בתנ"ך, בספר בראשית. תהליך בריאת העולם האלוהי נתפס כאילו התרחש פעם אחת בלבד ולכן אינו נגיש להתבוננות. זה מספיק כדי לקחת את כל הרעיון של הבריאה האלוהית מעבר מחקר מדעי. המדע עוסק רק בתופעות הניתנות לצפייה ולכן לעולם לא יוכל להוכיח או לדחות מושג זה.

התיאוריה של מקור המים של האדם

כתוב: האדם בא ישירות מהמים. הָהֵן. פעם היינו משהו כמו פרימטים ימיים, או דגים דמויי אדם.

"תורת המים" של מקורות האדם הועלתה על ידי אליסטר הארדי (1960) ופותחה על ידי איליין מורגן. לאחר מכן, הרעיון שודר על ידי פופולריים רבים, למשל, יאן לינדבלד והצוללת האגדי ז'אק מאילול. לפי הרדי ומורגן, אחד מאבותינו היה קוף מיוקן ממשפחת הפרוקונסולים, שחי במים מיליוני שנים רבות לפני שהפך לקרקע.

לטובת מקורו של "קוף המים", ניתנות התכונות האנושיות הבאות:

1. היכולת לעצור את הנשימה, דום נשימה (כולל במהלך קוליות) הופכת אדם לצולל.

2. עבודה עם מברשות זריזות ושימוש בכלים דומה להתנהגות הדביבון והלוטרת הים.

3. כאשר משתכשכים במקווי מים, הפרימטים עומדים על גפיים האחוריות. אורח החיים המימי למחצה תרם להתפתחות התנועה הדו-פדאלית.

4. אובדן שיער והתפתחות שומן תת עורי (בבני אדם הוא בדרך כלל עבה יותר מאשר אצל פרימטים אחרים) אופייניים ליונקים מימיים.

5. שדיים גדוליםעזר לשמור על הגוף במים ולחמם את הלב.

6. שיער על הראש עזר לשמור על התינוק.

7. רגל מוארכת עזרה לשחות.

8. יש קפל עור בין האצבעות.

9. על ידי קימוט האף, אדם יכול לסגור את הנחיריים (קופים - לא)

10. האוזן האנושית לוקחת פחות מים.

ולדוגמא, אם שמים יילוד למים מיד לאחר יציאתו מרחם האם, הוא ירגיש מצוין. הוא כבר יודע לשחות. אחרי הכל, כדי שיילוד יעבור משלב הדג לשלב של יונק נושם אוויר, צריך לטפוח לו על הגב.

משרד החינוך של הרפובליקה של בלארוס

BSPU IM. M. TANKA

הפקולטה לחינוך מיוחד

המחלקה ליסודות הדפקטולוגיה

תַקצִיר

בדיסציפלינה "מדעי הטבע"

בנושא:

"השערות בסיסיות לגבי מקור החיים על פני כדור הארץ".

מְבוּצָע:

תלמיד שנה א' מקבוצה 101

מחלקת התכתבות (תקציב

צורת חינוך)

……… אירינה אנטולייבנה

הקדמה…………………………………………………………………………………..….1

1. קריאציוניזם……………………………………………………………….……….1

2. תיאוריית מצבי התחנה…………..……………….….2

3. התיאוריה של הדור הספונטני…………..…3

4. התיאוריה של פנספרמיה ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..

5. א.י. התיאוריה של אופרין………………………………………………………..……10

6. השקפות מודרניות על מוצא החיים על פני כדור הארץ…………………………………………………………………………………………....12

מסקנה………………………………………………………………………………………………..14

ספרות …………………………………………………………………………………………...15

מבוא

בעיית מקור החיים על פני כדור הארץ ואפשרות קיומם באזורים אחרים ביקום משכה זמן רב את תשומת לבם של מדענים ופילוסופים כאחד. אנשים רגילים. בשנים האחרונות גברה משמעותית העניין ב"בעיה נצחית" זו.

זה נובע משתי נסיבות: ראשית, התקדמות משמעותית במודלים מעבדתיים של כמה שלבים של התפתחות החומר, שהובילו למקור החיים, ושנית, ההתפתחות המהירה של חקר החלל, מה שמאפשר יותר ויותר לבצע ישירות לחפש אחר צורות חיים כלשהן על כוכבי הלכת של מערכת השמש, ובעתיד ומעבר לכך.

מקור החיים היא אחת השאלות המסתוריות ביותר, שהתשובה הממצה עליה לא סביר שתתקבל אי פעם. השערות רבות ואפילו תיאוריות על מקור החיים, המסבירות את ההיבטים השונים של תופעה זו, אינן מסוגלות עדיין להתגבר על נסיבות חיוניות - לאשש באופן ניסיוני את עובדת הופעת החיים. למדע המודרני אין עדויות ישירות כיצד והיכן התעוררו החיים. יש רק קונסטרוקציות לוגיות ועדויות עקיפות שהושגו באמצעות ניסויי מודל, ונתונים בתחום הפליאונטולוגיה, הגיאולוגיה, האסטרונומיה וכו'.

התיאוריות לגבי מקור החיים על פני כדור הארץ הן מגוונות ורחקות מלהיות אמינות. התיאוריות הנפוצות ביותר למקור החיים על פני כדור הארץ הן כדלקמן:

1. החיים נוצרו על ידי ישות על טבעית (בורא) בזמן מסוים (בריאתנות).

2. החיים תמיד היו קיימים (התיאוריה של מצב יציב).

3. חיים צצו שוב ושוב מחומר דומם (דור ספונטני).

4. חיים מובאים לכוכב הלכת שלנו מבחוץ (פנספרמיה).

5. החיים התעוררו כתוצאה מתהליכים המצייתים לחוקים כימיים ופיזיקליים (אבולוציה ביוכימית).

1. בריאתנות.

קריאציוניזם (מלטינית creaсio - יצירה) הוא מושג פילוסופי ומתודולוגי, שבתוכו כל המגוון של העולם האורגני, האנושות, כדור הארץ, כמו גם העולם כולו, נחשבים שנוצרו בכוונה על ידי ישות-על כלשהי (בורא) ) או אלוהות. אין אישור מדעי לנקודת מבט זו: בדת, האמת נתפסת באמצעות התגלות אלוהית ואמונה. תהליך בריאת העולם נתפס כאילו התרחש פעם אחת בלבד ולכן אינו נגיש להתבוננות.

חסידי כמעט כל תורות הדת הנפוצות ביותר דבקים בתיאוריות של בריאתנות (במיוחד נוצרים, מוסלמים, יהודים). לפי תיאוריה זו, מקור החיים מתייחס לאיזשהו אירוע על טבעי מסוים בעבר שניתן לחישוב. בשנת 1650, הארכיבישוף אוסשר מארמה, אירלנד, חישב שאלוהים ברא את העולם באוקטובר 4004 לפני הספירה. ה. וסיים את עבודתו ב-23 באוקטובר בשעה 9 בבוקר, יוצר את האדם. אשר קיבל את התאריך הזה על ידי חיבור הגילאים של כל האנשים המוזכרים באילן היוחסין המקראי, מאדם ועד ישו ("מי נשא את מי"). מנקודת מבט של חשבון זה הגיוני, אבל מסתבר שאדם חי בתקופה שבה, כפי שמעידים ממצאים ארכיאולוגיים, כבר התקיימה במזרח התיכון ציוויליזציה עירונית מפותחת.

הרעיון היהודי-נוצרי המסורתי של בריאת העולם, המופיע בספר בראשית, גרם וממשיך לעורר מחלוקת. אולם, הסתירות הקיימות אינן מפריכות את מושג הבריאה. לא ניתן להוכיח ולא להפריך את השערת הבריאה והיא תמיד תתקיים יחד עם השערות מדעיות על מקור החיים.

הבריאתנות נחשבת ליצירתו של אלוהים. עם זאת, כיום, יש הרואים בכך תוצאה של פעילותה של ציוויליזציה מפותחת היוצרת צורות שונותהחיים וצפייה בהתפתחותם.

2. התיאוריה של מצב נייח.

לפי תיאוריה זו, כדור הארץ מעולם לא נוצר, אלא היה קיים לנצח; הוא תמיד היה מסוגל לקיים חיים, ואם הוא השתנה, הוא השתנה מעט מאוד. לפי גרסה זו, מינים גם מעולם לא קמו, הם תמיד היו קיימים, ולכל מין יש רק שתי אפשרויות - או שינוי במספר או הכחדה.

לפי הערכות מודרניות המבוססות על קצב ההתפרקות הרדיואקטיבית, גילו של כדור הארץ מוערך ב-4.6 מיליארד שנים. שיטות תיארוך משופרות נותנות הערכות גבוהות יותר ויותר לגבי גיל כדור הארץ, מה שמוביל תיאורטיקנים של מצב יציב להאמין שכדור הארץ תמיד היה קיים.

התומכים בתיאוריה זו אינם מכירים בכך שהימצאותם או היעדרם של שרידי מאובנים מסוימים עשויים להעיד על זמן הופעתו או הכחדה של מין מסוים, ומביאים כדוגמה נציג של הדג צולב הסנפיר - הקואלקנת (coelacanth). האמינו שדג המברשת (coelacant) הוא צורת מעבר מדגים לדו-חיים ומת לפני 60-90 מיליון שנה (בסוף תקופת הקרטיקון). עם זאת, היה צורך לתקן מסקנה זו כאשר, בשנת 1939, מול החוף של בערך. מדגסקר, הקואלקנט החי הראשון נתפס, ולאחר מכן דגימות אחרות. לפיכך, coelacanth אינו צורת מעבר.

נמצאו בעלי חיים רבים אחרים שנחשבו נכחדים, למשל לינגולה - חיה ימית קטנה, שנכחדה לכאורה לפני 500 מיליון שנה, חיה עד היום ובדומה ל"מאובנים חיים" אחרים: סולנדון - שרוול, טואטרה - לטאה. במשך מיליוני שנים, הם לא עברו שום שינוי אבולוציוני.

דוגמה נוספת לאשליה היא Archeopteryx - יצור הקושר ציפורים וזוחלים, צורת מעבר בדרך להפיכת זוחלים לציפורים. אבל בשנת 1977 התגלו מאובנים של ציפורים בקולורדו, שגילם תואם ואף עולה על גילם של שרידי ארכיאופטריקס, כלומר. זה לא צורת מעבר.

התומכים בתיאוריית המצב היציב טוענים שרק על ידי לימוד המינים החיים והשוואתם לשרידי מאובנים, ניתן להסיק לגבי הכחדה, ובמקרה זה סביר מאוד שזה יתברר כשגוי. תוך שימוש בנתונים פליאונטולוגיים כדי לתמוך בתיאוריית המצב היציב, תומכיה מפרשים את הופעתם של מאובנים במובן אקולוגי.

כך, למשל, הופעתו הפתאומית של מין מאובן בשכבה מסוימת מוסברת בגידול באוכלוסייתו או בתנועתו למקומות נוחים לשימור שרידים.

הרבה מהטיעונים בעד תיאוריה זו קשורים להיבטים לא ברורים של האבולוציה, כמו המשמעות של פערים בתיעוד המאובנים, והוא היה משוכלל ביותר בכיוון זה.

ההשערה של מצב נייח נקראת לפעמים השערת הנצחיות (מלטינית eternus - נצחי). השערת הנצחיות הועלתה על ידי המדען הגרמני W. Preyer ב-1880.

דעותיו של פרייר נתמכו על ידי האקדמאי ולדימיר איבנוביץ' ורנדסקי (1864 - 1945), מחבר הדוקטרינה של הביוספרה. ורנדסקי האמין שהחיים הם אותו בסיס נצחי של הקוסמוס, שהם חומר ואנרגיה. "אנו יודעים, ואנחנו יודעים זאת מבחינה מדעית," הוא חזר, "שהקוסמוס אינו יכול להתקיים ללא חומר, ללא אנרגיה. והאם יש מספיק חומר גם בלי לחשוף חיים - לבנות את הקוסמוס, אותו יקום, הנגיש למוח האנושי? הוא השיב על שאלה זו בשלילה, בהתייחסו בדיוק לעובדות מדעיות, ולא לאהדה אישית, לאמונות פילוסופיות או דתיות. "... אתה יכול לדבר על נצחיות החיים ועל גילויי האורגניזמים שלהם, כמו שאתה יכול לדבר על נצחיות המצע החומרי גרמי שמים, תכונותיהם התרמיות, החשמליות, המגנטיות והביטויים שלהן. מנקודת מבט זו, שאלת ראשית החיים תהיה רחוקה מהמחקר המדעי בדיוק כמו שאלת ראשית החומר, החום, החשמל, המגנטיות, התנועה.

מתוך תפיסת הביוספרה כמנגנון ארצי, אך בו-זמנית, מנגנון קוסמי, חיבר ורנדסקי את היווצרותו והתפתחותו עם ארגון הקוסמוס. "מתברר לנו", כתב, "שהחיים הם תופעה קוסמית, ולא ארצית גרידא". ורנדסקי חזר על מחשבה זו פעמים רבות: "... לא הייתה התחלה של חיים בקוסמוס שאנו רואים, שכן לא הייתה התחלה של קוסמוס זה. החיים הם נצחיים, כי הקוסמוס הנצחי.

3. התיאוריה של הדור הספונטני.

תיאוריה זו הופצה בסין העתיקה, בבבל ובמצרים כחלופה לבריאתנות שאיתה היא התקיימה במקביל. תורות דתיות מכל הזמנים וכל העמים ייחסו בדרך כלל את הופעת החיים למעשה יצירתי כזה או אחר של האלוהות. פתרו בצורה נאיבית את השאלה הזו ואת החוקרים הראשונים של הטבע. אריסטו (384-322 לפנה"ס), שהוכר לעתים קרובות כמייסד הביולוגיה, החזיק בתיאוריה של הדור הספונטני של החיים. אפילו עבור מוח מצטיין כל כך מהעת העתיקה כמו אריסטו, לא היה קשה לקבל את הרעיון שבעלי חיים - תולעים, חרקים ואפילו דגים - יכולים להתעורר מבוץ. להיפך, פילוסוף זה טען שכל גוף יבש, שנרטב, ולהפך, כל גוף רטוב, שהופך יבש, מוליד חיות.

השערות למקור החיים על פני כדור הארץ

בעיית החיים והחיים היא מושא למחקר של דיסציפלינות טבעיות רבות, החל בביולוגיה וכלה בפילוסופיה, במתמטיקה, המתחשבים במודלים מופשטים של תופעת החיים, וכן בפיזיקה, המגדירה את החיים מנקודת המבט של חוקים פיזיקליים. . מאות שנים של מחקר וניסיונות לפתור בעיות אלו הולידו השערות שונות לגבי מקור החיים.

בהתאם לשתי עמדות תפיסת עולם - חומרנית ואידיאליסטית - גם בפילוסופיה העתיקה התפתחו מושגים מנוגדים של מקור החיים: הבריאתנות והתיאוריה המטריאליסטית של מקור הטבע האורגני מאי-אורגני. תומכי הבריאתנות טוענים שהחיים התעוררו כתוצאה ממעשה של יצירה אלוהית, עדות לכך היא נוכחות באורגניזמים חיים של כוח מיוחד השולט בכל התהליכים הביולוגיים. התומכים במקור החיים מהטבע הדומם טוענים שהטבע האורגני נוצר עקב פעולתם של חוקי הטבע. מאוחר יותר, מושג זה היה קונקרטי ברעיון של יצירת חיים ספונטנית.

אז יש את ההשערות הבאות לגבי מקור החיים.

1. בריאתנות . על פי תפיסת הבריאתנות, החיים התעוררו כתוצאה מאירועים על טבעיים, כלומר הפרת חוקי הפיזיקה, מאירועים בעבר. אחרי מושג הבריאתנות מגיעים חסידים של כמעט כל הדתות הנפוצות ביותר. על פי הרעיונות היהודיים-נוצריים המסורתיים על בריאת העולם, המפורטים בספר בראשית, העולם וכל האורגניזמים המאכלסים אותו נוצרו על ידי הבורא הכל יכול ב-6 ימים בני 24 שעות. עם זאת, כיום נוצרים רבים אינם מתייחסים לתנ"ך כאל ספר מדעי ומאמינים שהוא מכיל את ההתגלות התיאולוגית על בריאת כל היצורים החיים על ידי אלוהים בצורה מובנת לכל האנשים בכל הזמנים.

מבחינה לוגית, לא יכולה להיות סתירה בין ההסברים המדעיים והתיאולוגיים של בריאת העולם. שני תחומי המחשבה הללו סותרים זה את זה. התיאולוגיה מכירה באמת דרך ההתגלות והאמונה האלוהיים ומכירה בדברים שאין להם הוכחות במובן המדעי של המילה. המדע עושה שימוש נרחב בתצפית ובניסוי, האמת המדעית מכילה תמיד מרכיב של השערה, בעוד שלמאמין האמת התיאולוגית היא מוחלטת. תהליך בריאת העולם האלוהי נתפס כאילו התרחש פעם אחת, ולכן הוא אינו זמין להתבוננות. הרעיון של בריאת העולם האלוהית נמצא מחוץ לתחום המחקר המדעי, ולכן מדע העוסק בתופעות שניתן לצפות בהן לעולם לא יוכל להוכיח או להפריך מושג זה.

העיקרון האנתרופי, שנוסח בשנות ה-70 של המאה שלנו, מדבר בעד האופי הלא אקראי של תהליך המקור וההתפתחות של החיים. המהות שלה טמונה בעובדה שאפילו סטיות קלות בערך של כל אחד מהקבועים הבסיסיים מובילה לחוסר האפשרות של הופעה ביקום של מבנים מסודרים מאוד, וכתוצאה מכך, של חיים. לפיכך, עלייה בקבוע של פלאנק ב-10% לא מאפשרת לפרוטון להשתלב עם נויטרון, כלומר. הופך את הנוקלאוסינתזה לבלתי אפשרית. ירידה בקבוע של פלאנק ב-10% תוביל ליצירת איזוטופ 2 He יציב, שיביא לשריפת כל המימן בשלבים המוקדמים של התפשטות היקום. האופי הלא אקראי של ערכי הקבועים הבסיסיים עשוי להצביע על נוכחות של "תוכנית יצירתית" כבר מתחילת היווצרות היקום, מה שמרמז על נוכחותו של הבורא, מחבר תוכנית זו.

2. השערה של מקור חיים ספונטני . לפי אריסטו, "חלקיקים" מסוימים של חומר מכילים סוג של "עיקרון פעיל", שבתנאים מתאימים, יכול ליצור אורגניזם חי.

ההשערה של מקור חיים ספונטני הייתה נפוצה בסין העתיקה, בבבל ובמצרים כחלופה לבריאתנות. בעקבות אמפדוקס, אחד הראשונים שהביעו את רעיון האבולוציה האורגנית, דבק אריסטו במושג המקור הספונטני של החיים, וחיבר את כל האורגניזמים ל"סולם טבע" אחד. לפי אריסטו, "חלקיקים" מסוימים של חומר מכילים סוג של "עיקרון פעיל", שבתנאים מתאימים, יכול ליצור אורגניזם חי. ההתחלה הזו, לפי אריסטו, נמצאת בביצית מופרית, באור השמש, בבוץ ובבשר נרקב. ב-1688, הרופא האיטלקי פרנצ'סקו רדי הטיל ספק בתיאוריית היצירה הספונטנית של חיים וערך סדרה של ניסויים שבהם הראה שחיים יכולים להתעורר רק מחיים קודמים (המושג של ביוגנזה). לואי פסטר (1860) הפריך לבסוף את תיאוריית המקור הספונטני של החיים והוכיח את תקפות התיאוריה של ביוגנזה. הניסויים של ל. פסטר הראו שמיקרואורגניזמים מופיעים בתמיסות אורגניות בשל העובדה שהעוברים שלהם הובאו לשם בעבר. אם כלי עם תווך מזין מוגן מפני כניסה של חיידקים לתוכו, אז לא מתרחש יצירת חיים ספונטנית.

המושג של דור ספונטני, על אף שהוא מופרך, מילא תפקיד חיובי; ניסויים שנועדו לאשר זאת סיפקו חומר אמפירי עשיר למדע הביולוגי המתפתח. הדחייה הסופית של רעיון הדור הספונטני התרחשה רק במאה ה-19.

אישור התיאוריה של ביוגנזה הוליד את הבעיה של האורגניזם החי הראשון שממנו צמחו כל האחרים. בכל התיאוריות (למעט התיאוריה של מצב נייח) משתמע שבאיזשהו שלב בהיסטוריה של החיים היה מעבר מדומם לחיים. איך זה קרה?

3. השערת מצב יציב . לפי השערה זו, כדור הארץ מעולם לא נוצר, אלא היה קיים לנצח; כדור הארץ תמיד היה מסוגל לתמוך בחיים. מינים תמיד היו קיימים, לכל מין יש רק שתי אפשרויות: שינוי במספר או הכחדה.

4. השערת פנספרמיה טוען שחיים יכלו להתעורר פעם אחת או יותר ב זמן שונהובחלקים שונים של היקום. השערה זו עלתה בשנות ה -60 של המאה ה- XIX והיא קשורה בשמו של המדען הגרמני ג' ריכטר. מאוחר יותר, הרעיון של פנספרמיה היה משותף למדענים בולטים כמו S. Arrhenius, G. Helmholtz, V.I. ורנדסקי. כדי לבסס תיאוריה זו, נעשה שימוש בתצפיות עב"מים, ציורי סלע של עתיקים, דמויי רקטות וחייזרים וכו'. חקר החלל הסובייטי והאמריקאי מאפשר לנו לשקול את ההסתברות למצוא חיים מחוץ לכדור הארץ בתוך מערכת השמש כזניחה, אך הם אינם מספקים עילה לאישוש או להפריך את קיומם של חיים מחוצה לה. כאשר חקרו את החומר של מטאוריטים ושביטים, נמצאו בהם "מבשרי חיים" רבים (ציאנוגנים, חומצה הידרוציאנית וכו'), שיכולים למלא את התפקיד של "זרעים" של חיים. כך או כך, תורת הפנספרמיה אינה תיאוריה של מקור החיים ככזו; זה פשוט מעביר את בעיית מקור החיים למקום אחר ביקום.

בתחילת המאה העשרים. הרעיון של המקור הקוסמי של מערכות ביולוגיות על פני כדור הארץ ונצחיות קיומם של חיים בחלל פותח על ידי המדען הרוסי האקדמיה V.I. ורנדסקי.

5. השערת הקיום הנצחי של החיים . הוא הועלה במאה ה-19. הוצע כי חיים קיימים בחלל ועוברים מכוכב לכת אחד לאחר.

6. השערה של אבולוציה ביוכימית. גילו של כדור הארץ מוערך ב-4.5-5 מיליארד שנים. בעבר הרחוק, הטמפרטורה על פני הפלנטה שלנו הייתה 4000-8000 מעלות צלזיוס. כשהתקרר, פחמן ועוד מתכות עקשנות התעבו ויצרו את קרום כדור הארץ; כתוצאה מפעילות וולקנית, תנועות מתמשכות של הקרום ודחיסה הנגרמת על ידי קירור, התרחשו היווצרות קפלים וקרעים. האווירה של כדור הארץ בימי קדם הייתה ללא ספק הולכת ופוחתת (בסלעים העתיקים ביותר של כדור הארץ יש מתכות בצורה מצמצמת, למשל, ברזל ברזל, סלעים צעירים יותר מכילים מתכות בצורה מחומצנת, למשל, ברזל ברזל). כמעט ולא היה חמצן באטמוספירה. הופעת החיים קשורה קשר הדוק להופעתם של האוקיינוסים של כדור הארץ, שאירעה לפני כ-3.8 מיליארד שנים. נתונים פליאונטולוגיים מצביעים על כך שטמפרטורת המים בהם לא הייתה נמוכה מדי, אך לא עלתה על 58 מעלות צלזיוס. בשכבות נמצאו עקבות של האורגניזמים הקדומים ביותר, שגילם מוערך ב-3.2-3.5 מיליארד שנים.

השערת האבולוציה הביוכימית הוצגה על ידי האקדמיה A.I. Oparin (1894-1980) בספר "מקור החיים", שפורסם בשנת 1924. הוא אמר כי עקרון Redi, המציג מונופול של סינתזה ביוטית של חומרים אורגניים, תקף רק עבור תקופה מודרניתקיומו של הפלנטה שלנו. בתחילת קיומו, כאשר כדור הארץ היה חסר חיים, התרחשה בו סינתזה אביוטית של תרכובות פחמן והאבולוציה הפרה-ביולוגית שלהן לאחר מכן.

מהות ההשערה של אופרין היא כדלקמן: מקור החיים על פני כדור הארץ הוא תהליך אבולוציוני ארוך של היווצרות חומר חי במעמקי החומר הדומם. זה קרה באמצעות אבולוציה כימית, וכתוצאה מכך החומרים האורגניים הפשוטים ביותר נוצרו מחומרים אנאורגניים בהשפעת גורמים פיזיקוכימיים חזקים.

הופעת החיים א.י. אופרין נחשב לרווק תהליך טבעי, אשר כללה האבולוציה הכימית הראשונית שהתנהלה בתנאי כדור הארץ המוקדם, שעברה בהדרגה לרמה חדשה מבחינה איכותית - אבולוציה ביוכימית. בהתחשב בבעיית הופעת החיים באמצעות אבולוציה ביוכימית, אופרין מבחין בשלושה שלבים של המעבר מחומר דומם לחומר חי.

במה ראשונה - אבולוציה כימית . כאשר כדור הארץ עדיין היה חסר חיים (לפני כ-4 מיליארד שנה), התרחשה בו סינתזה אביוטית של תרכובות פחמן והאבולוציה הפרה-ביולוגית שלאחר מכן. תקופה זו של התפתחות כדור הארץ התאפיינה בהתפרצויות געשיות רבות עם שחרור של כמות עצומה של לבה לוהטת. כשהכוכב התקרר, אדי המים שהיו באטמוספירה התעבו ונפלו על כדור הארץ בממטרים, ויצרו מרחבים ענקיים של מים (האוקיינוס ​​הראשוני). תהליכים אלו נמשכו במשך מיליוני שנים רבות. מלחים אנאורגניים שונים הומסו במימי האוקיינוס ​​הראשוני. בנוסף, נכנסו לאוקיינוס ​​גם תרכובות אורגניות שונות, הנוצרות באטמוספירה באופן רציף בהשפעת קרינה אולטרה סגולה, טמפרטורה גבוהה ופעילות וולקנית פעילה. ריכוז התרכובות האורגניות גדל כל הזמן, ובסופו של דבר, מי האוקיינוס ​​הפכו ל" מרק בשר» מחומרים דמויי חלבון - פפטידים.

איור 26 - סכימה של מקור החיים לפי אופרין

שלב שני - הופעת חלבונים . ככל שהתנאים על פני כדור הארץ מתרככים, בהשפעת פריקות חשמליות, אנרגיה תרמית ו קרניים אולטרא - סגולותאפשר היה ליצור תרכובות אורגניות מורכבות - ביו-פולימרים ונוקלאוטידים, אשר בהדרגה מתאחדים והופכים מורכבים יותר, הפכו ל פרוטוביונטים (אבות קדם-תאיים של אורגניזמים חיים). התוצאה של האבולוציה של חומרים אורגניים מורכבים הייתה הופעתן של קואצרבטים, או טיפות קואצרבטים. coacervates - קומפלקסים של חלקיקים קולואידים, שתמיסתם מחולקת לשתי שכבות: שכבה עשירה בחלקיקים קולואידים ונוזל כמעט נקי מהם. לקואצרבטים הייתה יכולת לספוג חומרים שונים המומסים במימי האוקיינוס ​​הראשוני. כתוצאה מכך, המבנה הפנימי של coacervates השתנה בכיוון של הגברת היציבות שלהם בתנאים משתנים כל הזמן. התיאוריה של אבולוציה ביוכימית מחשיבה את הקואצרבטים כמערכות פרה-ביולוגיות, שהן קבוצות של מולקולות המוקפות במעטפת מים. לדוגמה, coacervates מסוגלים לספוג חומרים סביבה, אינטראקציה זה עם זה, עלייה בגודל וכו'. עם זאת, שלא כמו יצורים חיים, טיפות קואצרבאטיות אינן מסוגלות להתרבות עצמית ולוויסות עצמי, ולכן לא ניתן לסווג אותן כמערכות ביולוגיות.

השלב השלישי הוא היווצרות היכולת להתרבות עצמית, מראה של תא חי . בתקופה זו החלה לפעול הברירה הטבעית, כלומר. במסה של טיפות coacervate, התרחשה בחירת coacervates, העמידים ביותר לתנאים סביבתיים נתונים. תהליך הבחירה נמשך כבר מיליוני שנים רבות. טיפות הקואצרבאט ששרדו כבר היו בעלות יכולת חילוף חומרים ראשוני, המאפיין העיקרי של החיים. יחד עם זאת, לאחר שהגיעה לגודל מסוים, טיפת האב התפרקה לטיפות ילדים ששמרו על התכונות של מבנה האב. לפיכך, אנו יכולים לדבר על רכישה על ידי שיתוף פעולה של תכונת הרבייה העצמית - אחד מסימני החיים החשובים ביותר. למעשה, בשלב זה, coacervates הפכו לאורגניזמים החיים הפשוטים ביותר. התפתחות נוספת של המבנים הפרה-ביולוגיים הללו הייתה אפשרית רק עם סיבוך של תהליכים מטבוליים בתוך הקואצרבאט.

הסביבה הפנימית של הקואצרבאט נזקקה להגנה מפני השפעות סביבתיות. לכן, מסביב לקואצרבטים, העשירים בתרכובות אורגניות, התעוררו שכבות של ליפידים, המפרידות את הקואצרבטים מהסביבה המימית שמסביב. בתהליך האבולוציה, שומנים עברו טרנספורמציה לממברנה החיצונית, מה שהגדיל משמעותית את הכדאיות וההתנגדות של אורגניזמים. הופעת הממברנה קבעה מראש את כיוון האבולוציה הביולוגית נוספת לאורך הנתיב של ויסות אוטו-מושלם יותר ויותר, שהגיע לשיא היווצרות התא הראשוני - הארכי-תא. תא הוא יחידה ביולוגית יסודית, הבסיס המבני והתפקודי של כל היצורים החיים. תאים מבצעים חילוף חומרים עצמאי, מסוגלים להתחלק ולוויסות עצמי, כלומר. יש את כל התכונות של יצורים חיים. היווצרות תאים חדשים מחומר לא תאי היא בלתי אפשרית, רביית תאים מתרחשת רק עקב חלוקה. התפתחות אורגנית נחשבת כתהליך אוניברסלי של היווצרות תאים.

במבנה התא ישנם: ממברנה התוחמת את תכולת התא מהסביבה החיצונית; ציטופלזמה, שהיא תמיסה מלוחה עם אנזימים מסיסים ומרחפים ומולקולות RNA; גרעין המכיל כרומוזומים, המורכב ממולקולות DNA וחלבונים המחוברים אליהם.

לכן, תחילת החיים צריכה להיחשב כהופעתה של מערכת אורגנית (תא) יציבה המתרבה בעצמה עם רצף קבוע של נוקלאוטידים. רק לאחר הופעתן של מערכות כאלה נוכל לדבר על תחילתה של האבולוציה הביולוגית.

המעבר מהדומם לחיים התרחש לאחר שבסיסן של שתי מערכות חיים יסודיות התעוררו והתפתחו על בסיס הקודמות: מערכת חילוף החומרים ומערכת הרבייה של היסודות החומריים של התא החי.

ההסתברות שמולקולת חלבון המורכבת מ-100 חומצות אמינו מ-20 סוגים תיווצר באופן אקראי לפי תבנית מסוימת היא 1/20 100 ≈ 1/10 130. תא חי הוא קומפלקס של חלבונים, שומנים ונוקלאוטידים בעלי אינטראקציה שיוצרים את הקוד הגנטי. התא הפשוט ביותר מכיל יותר מ-2000 אנזימים. ההסתברות להיווצרות אקראית של מבנים מורכבים כאלה היא קטנה.

האפשרות של סינתזה אביוגנית של ביופולימרים הוכחה בניסוי באמצע המאה ה-20. בשנת 1953, המדען האמריקאי ס' מילר עיצב את האטמוספירה הראשונית של כדור הארץ וסינתז חומצות אצטית וחומצות פורמיות, אוריאה וחומצות אמינו על ידי העברת מטענים חשמליים דרך תערובת של גזים (מים, פחמן דו חמצני, מימן, חנקן, מתאן). לפיכך, הוכח כיצד סינתזה של תרכובות אורגניות מורכבות אפשרית תחת פעולתם של גורמים אביוגניים.

למרות התוקף התיאורטי והניסיוני, למושג אופרין יש גם חזק וגם חולשות. כוחו של המושג הוא ביסוס ניסיוני מדויק למדי של האבולוציה הכימית, לפיה מקור החיים הוא תוצאה טבעית של האבולוציה הפרה-ביולוגית של החומר. טיעון משכנע בעד מושג זה הוא גם האפשרות לאימות ניסיוני של הוראותיו העיקריות. צד חלשהרעיון הוא חוסר האפשרות להסביר את רגע הקפיצה מתרכובות אורגניות מורכבות לאורגניזמים חיים.

אחת הגרסאות של המעבר מאבולוציה פרה-ביולוגית לביולוגית מוצעת על ידי המדען הגרמני מ. אייגן. על פי השערתו, מקור החיים מוסבר על ידי האינטראקציה של חומצות גרעין וחלבונים. חומצות גרעין הן נושאות מידע גנטי, וחלבונים משמשים כזרזים תגובה כימית. חומצות גרעין מתרבות בעצמן ומעבירות מידע לחלבונים. מופיעה שרשרת סגורה - היפר-מחזור, בו תהליכי התגובות הכימיות מואצות מעצמן עקב נוכחות זרזים. בהיפר-מחזורים, תוצר התגובה פועל בו-זמנית כזרז וגם כמגיב ראשוני. תגובות כאלה נקראות אוטוקטליטיות.

תיאוריה נוספת שיכולה להסביר את המעבר מאבולוציה פרה-ביולוגית לביולוגית היא סינרגיה . הדפוסים שהתגלו על ידי הסינרגטיקה מאפשרים להבהיר את מנגנון הופעת החומר האורגני מחומר לא אורגני במונחים של ארגון עצמי באמצעות הופעה ספונטנית של מבנים חדשים במהלך האינטראקציה של מערכת פתוחה עם הסביבה.