1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Механізм зародження життя на Землі

Механізм зародження життя на Землі

Проблему походження живих клітин з неживої речовини можна розбити на п’ять окремих частин: 1) утворення планети з атмосферою, що містить гази, які могли б служити «сировиною» для виникнення життя; 2) синтез біологічних мономерів, – наприклад, амінокислот, Сахаров і органічних підстав; 3) полімеризація цих мономерів з утворенням примітивних білкових і нуклеїнових ланцюгів у водному середовищі, де термодинамічні умови сприяють деполімеризації; 4) виділення окремих крапель пробіонтов з власним хімізмом і «індивідуальністю»; 5) виникнення якогось репродуктивного апарату, що гарантує передачу дочірнім клітинам всіх хімічних і метаболічних потенцій батьківських клітин. Коротко все це можна сформулювати як проблеми сировини, мономерів, полімерів, ізоляції та репродукції.

Всесвіт в цілому складається майже цілком з водню (92,8%) і гелію (7,1%); азот, кисень, неон та інші елементи присутні в ній лише як незначні домішки. Зі збільшенням атомного номера елемента (рівного числу протонів в ядрі) його відносне велика кількість, як правило, знижується, а атоми з парними номерами зустрічаються частіше, ніж з непарними. Пояснюється це тим, що більш важкі елементи синтезуються в надрах зірок з більш легких і що цей синтез (принаймні, для елементів з атомним номером не вище, ніж у заліза) супроводжується захопленням альфа-частинок, тобто ядер гелію, що містять два протона. Атомів з парними номерами більше, тому що саме вони й утворюються, так би мовити, в головному руслі синтезу; атоми з непарними номерами виникають при побічних реакціях, і їх, відповідно, менше.

Колись передбачалося, що Сонце і планети Сонячної системи утворювалися в результаті конденсації і охолодження хмари гарячих газів. Тепер видається більш імовірним, що спочатку було хмара холодного газу, що містив частинки пилу і більші елементи. В результаті обертання ця хмара ущільнюється і в центрі його виникло ущільнене ядро – протосолнца. Поступово відбувався розігрів хмари завдяки вивільненню гравітаційної енергії, а також в якійсь мірі внаслідок природної радіоактивності деяких атомів. Після того, як у центрі обертового плоского хмари утворилося Сонце, на різних відстанях від нього виникли місцеві осередки неординарності – центри конденсації, або місця утворення планет. Склад великих зовнішніх планет – Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна, – мабуть, досить добре відтворює склад первинної туманності, оскільки він близький до складу Всесвіту в цілому. Ці планети складаються в основному з водню, гелію, метану, аміаку і води. Невеликі внутрішні планети -Меркурій, Венера, Земля і Марс – багатшими важкими елементами і містять порівняно мало таких газів як гелій і неон; гравітаційне поле невеликих планет виявилося, очевидно, занадто слабким, щоб утримати ці гази, і вони зникли.

Поєднання слабкої гравітації з високою температурою призвело до того, що велика частина летких речовин була втрачена Землею і незабаром після утворення планети перекочувала в міжпланетний простір.

При цьому сильно зросла відносне велика кількість кисню, пов’язаного в нелетких мінералах – силікату. Значна ж частина азоту була втрачена, оскільки нітрати не настільки стабільні і легше губляться. В цілому можна сказати, що Земля складається з залізо-нікелевого ядра і мантії, що наближається за своїм складом до мінералу олівіну (FeMgSi04). Вуглецю на нашій планеті не більше 0,034%.

Зі збільшенням маси Землі відбувалося виділення тепла. Внаслідок цього процесу сформувалися земне ядро, мантія і кора. Спочатку температура на поверхні планети була, очевидно, занадто висока, так що вода не могла залишатися рідкою. Але після того як температура впала нижче точки кипіння, водяні пари, що виділяються з надр Землі, – наприклад, при виверженні вулканів, – повинні були конденсуватися. Так виникли первісні океани. Вивільнення з газів магматичних розплавів призвело до появи вторинної атмосфери. Вона складалася з водяної пари (виділилася гідратної води мінералів), метану (СН4), двоокису вуглецю (С02), окису вуглецю (СО), що утворилася при розпаді карбідів металів, аміаку (NH3), азоту (джерело – нітриди) і сірководню (H2S ; джерело – сульфіди). Саме ця вторинна атмосфера – НЕ окислювальна, а відновна – і дала, очевидно, початок життя. Кисень, присутній в даний час в атмосфері, являє собою майже цілком продукт діяльності живих організмів, які навчилися використовувати сонячну енергію для того, щоб розщеплювати молекули води і пов’язувати двоокис вуглецю з утворенням глюкози. У цьому процесі в якості побічного продукту і утворюється кисень. Життя, що з’явилася на Землі, змінила планету і знищила ті умови, які зробили можливим її появу.

Які ж з’єднання могли синтезуватися в примітивній атмосфері і в океанах як попередників живої речовини? Очевидно, повинні були з’явитися амінокислоти – для білків; цукру, фосфати і органічні підстави – для нуклеїнових кислот; Чи-піди – для мембран і, нарешті, ряд інших органічних сполук спеціального призначення – таких як флавін. Для того щоб з мономерів-попередників могли утворюватися полімерні ланцюги білків і нуклеїнових кислот, в кожній ланці ланцюга повинна отщепах одна молекула води. Тому важко уявити собі, як могла відбуватися полімеризація в первісному океані, тобто у водному середовищі, адже присутність води повинно було, навпаки, сприяти деполімеризації.

Про освіту мономерів з газів, присутніх у примітивній атмосфері, відомо найбільше, бо ці реакції можна відтворити і вивчити в лабораторних умовах. Ставили досліди з штучної атмосферою, що складалася з водню і повністю відновлених форм вуглецю, азоту і кисню, тобто з метану, аміаку і води. Міллер застосував електричний іскровий розряд, який імітував блискавку.

Розряди пропускали через циркулирующую суміш газів протягом тижня і стежили за ходом синтезу, відбираючи для аналізу проби з колби, в якій кипіла вода. Результати виявилися несподіваними: серед синтезованих речовин виявилися деякі звичайні амінокислоти та інші сполуки, відомі як компоненти живої речовини.

ПОДІЛИТИСЯ: