Новини цялата наука - тайната на произхода на живота на Земята

Днес животът е спечелил всеки квадратен сантиметър от земята, но само когато се формира на планетата, беше мъртъв камък. Както и когато е имало промяна забележителност? Къде започва живота си? Трудно може да се мисли за по-сериозна, голям и сложен въпрос. Няма съмнение за повечето от историята на човечеството, че е въпрос на боговете. Всяко друго обяснение би било немислимо.

Вече не. През последното столетие, много учени са се опитвали да разбера, където тя може да започне на първия живот. Те дори се опита да пресъздаде момента на създаването в лабораториите си: да се създаде изцяло нов живот от нулата. Докато някой не е възможно, но ние сме изминали дълъг път. Днес, много учени, изучаващи произхода на живота, уверени, че те са на прав път - и те имат експерименти, които засилват доверието им в него.

Това е историята на опитите ни да разберат истинските нашия произход. Това е история на мания, борба и блестяща творчество, което доведе до някои от най-големите открития на съвременната наука. Желанието да се разбере произхода на живота е изпратил мъже и жени, и в най-отдалечените кътчета на нашата планета. Някои учени смятат, дяволът в плът, а други продължават да работят под петата на брутални тоталитарните правителства.

Тази история за раждането на живота на Земята.

В действителност, динозаврите не са живели толкова отдавна

Животът е стар. Динозаври - най-известният изчезнал Създаването - появили преди 250 милиона години. Но животът не е много, много по-рано.

Този модел може да бъде вълнообразна 3,7 милиарда години

самата Земя не е много по-възрастен от нея на 4,5 милиарда години.

Ако приемем, че животът формира на Земята - което изглежда разумно, имайки предвид, че все още не сме го намерили никъде другаде - това щеше да се случи в един милиард години, които се стичаха между формирането на Земята и появата на най-старите известни фосили.

Стесняването диапазона от време е възможно, възникването на живота, можем да направим предположения за това как се е случило.

Дървото на живота: повечето бактерии и архибактерии

От 19-ти век, биолози знаят, че всички живи същества са съставени от "клетки": малки торбички на живата материя, които се предлагат в различни форми и размери. клетки за пръв път са открити през 17-ти век, благодарение на изобретението на първите микроскопи, но това отне повече от сто години, за да се разбере, че те са били на основата на целия живот.

Вие със сигурност не изглежда като сом или рекс Тиранозавър но микроскоп ще покажете, че сте прави от почти една и съща клетка. Подобно на растения и гъби. Но до този момент най-многобройните форми на живот са микроорганизми, които се състоят от една клетка. Бактерии - най-известният художник, те могат да бъдат намерени навсякъде по Земята.

Оказва се, можем по-добре да определи проблема за произхода на живота. Използване само на материалите и условията, които са били на Земята преди 3,5 милиарда години, което трябва да направим клетка.

Колко трудно ще бъде?

Цялата жива клетка

Първите експерименти

През по-голямата история никой не мислеше, че е необходимо да се чуди как изглежда животът като отговорът изглежда очевиден. До 1800 г., повечето хора вярват в "витализма". Тази интуитивна представа, че живите същества са надарени със специален, магически собственост, която ги отличава от неодушевени предмети.

Витализма често е свързана с религиозните вярвания. В Библията се казва, че Бог използва "дъхът на живота", за да се съживи първите хора, и безсмъртна душа е под формата на витализма.

Само тук има един проблем. Витализма - това е пълна глупост.

От началото на 1800, учените са открили няколко съединения, които изглеждаха уникален за живота. Едно от тези съединения е карбамид, който се намира в урината и идентифициран през 1799. Само тя все още се вписва в концепцията за витализма. Само живи същества са били в състояние да произвежда тези химикали, така че те явно са били заредени с енергията на живота, което ги прави специални.

Но през 1828 г., на немски химик Фридрих Voler намерили начин да се направи урея от общите химикали, амониев цианат, който не е имал очевидна връзка с живи същества. Последвали примера му, и скоро става ясно, че органичните химикали може да бъде направен от по-прости химични вещества, които нямат нищо общо с живота.

Фридрих Voler, немски химик,

Това беше в края на витализма като научна концепция. Но хората се затрудняват да се откаже от тази идея. Много много хора смятат, че да се каже, че химическите вещества в живота няма нищо "специално" е като ограби живота на своята магия, за да стане механично или бездушен. И, разбира се, е в противоречие с Библията.

Дори и учените се опитали да спасят витализма. През 1913 г. английски биохимик Bendzhamin Mur пламенно избута теорията на "биотични енергия", която е една и съща витализма, но с друго име. Тази идея имаше силни емоционални нюанси.

Дори и днес, обаче, тази идея понякога се появява тук и там. Например, има много научно-фантастични истории, в които "жизнена енергия" може да се увеличи или смучат. Помнете "Оползотворяване на енергия", използван от Господарите на времето в "Доктор Кой". Изглежда необичайно, но е много, много стара идея.

Независимо от това, след 1828, учените имат разумни основания да се търсят "безбожна" обяснение на първата поява на живот. Но не търси. Изглежда, че тази тема е необходимо да се разследва, но всъщност тайната на произхода на живота са игнорирани в продължение на десетилетия. Той все още може да бъде твърде прикрепен към витализма, за да предприеме следващата стъпка.

Чарлз Дарвин показа, че целият живот еволюира от общ прародител

Вместо това, гигантски пробив в биологията 19-ти век е бил на еволюционната теория, разработена от Чарлз Дарвин и др.

теорията на Дарвин, представена в "Произход на видовете" през 1859 г., обясни как цялото това разнообразие на живот може да се появи от един общ прародител. Всеки отделен вид е вече вече не е създадена от Бог, и се извлича от древни организми, които са живели преди милиони години: последната универсален прародител.

Тази идея е била изключително спорен, отново, защото те не се сближат с Библията. Дарвин и неговите идеи бяха точни атаки, отчасти разгневени християни.

Еволюционната теория не казва нищо за това, как е направил първия тялото.

Дарвин смята, че животът се появява в "топло малко езерце"

Дарвин е знаел, че това дълбоко въпрос, но - вероятно поради страх от по-нататъшни атаки от страна на църквата - не смееше да го обсъдим само през 1871 година. писма оптимистичен тон показва, че той знаеше, че дълбоко значение на този въпрос:

"Но ако (и о, какво едно голямо" ако ") можем да си представим малко топла езерце с всички сортове от амоняк и фосфорни соли - със светлина, топлина, електричество - които химически биха формирали белтъчни съединения, готови да мине през по- сложни промени ... "

С други думи, че ако веднъж малко езерце, пълна с прости органични съединения и окъпан в слънчева светлина? Някои от тези съединения, евентуално в комбинация да образуват половината жив вещество като протеин, който може да започне да се развива и да стане по-сложна.

Тази идея е повърхностно. Но това е в основата на първата хипотеза, появата на живот.

Любопитното е, че тази хипотеза се появи в Съветския съюз.

Александър Опарин е живял и работил в СССР

С течение на времето на Сталин, че е под контрола на държавата. Дори идеята за хората, биолози, некомунистически политиката. Забележително е, че Сталин всъщност забрани учените да изучават генетиката на нормалното. Вместо това, той популяризира идеята за Трофим Лисенко един земеделски стопанин, който, според него, по-съгласуван с комунистическата идеология. Учените, работещи в областта на генетиката, са били принудени да публично да подкрепят идеята за Лисенко, а не да бъде в лагерите.

Именно в този репресивна среда Александър Опарин извършват изследванията си в областта на биохимията. Той може да работи, тъй като той е бил поклонник на комунистите подкрепиха идеята за Лисенко и дори получи Ордена на Ленин, най-високото отличие на съветската епоха.

Океаните образувани след охлажда Земята

Опарин опитах да си представя какво е било след формирането на Земята. Повърхността е изгаряне, тъй като скали, падащи от космоса. Сцепване на poluraspravlennyh скали, съдържащи голямо разнообразие от химикали, включително въглерод-базирани.

Накрая земята охлажда достатъчно, за да се кондензира водната пара в течна вода и отиде до първия дъжд. Тя попълнено океаните на Земята, които са топли и богати, съдържащи въглерод химикали. Какво е необходимо, за цял живот.

Първо, различни химикали взаимодействат заедно за образуване на нов набор от съединения, някои от които са сложни. Опарин предполага, че молекулите от съществено значение за живота, захари и аминокиселини може да са се образували във водите на Земята.

След това, някои химични вещества, започнаха да се образуват микроскопични структури. Много органични вещества, които не разтворими във вода: например, образуват слой масло върху вода. Но когато някои от тези вещества в контакт с вода, те образуват сферични гранули "коацервати", която може да бъде до 0,01 см в диаметър.

Ако се вгледате в коацервати през микроскоп, те се държат много мобилни, като живи клетки. Те растат и изменение на формата, понякога разделен на две части. Те също могат да абсорбират химикали от водата наоколо, така че те могат да бъдат като живот слой химикали са налице. Опарин предполага, че коацервати бяха предците на днешните клетки.

По това време, Холдейн е направила много от теорията на еволюцията, като помага да се интегрират идеите на Дарвин за развитието на науката генетика.

Британският генетик J .. Халдейн

Както Опарин, Халдейн описано как органична материя може да се натрупва във водата ", докато примитивните океаните не са достигнали консистенцията на топла супа разреден." Това ще постави на сцената за "първите мъртви или полумъртви неща", които са се появили и са в по-фин слой масло.

Показателно е, че само Опарин и Холдейн дошъл на този свят за всички биолози. Идеята, че живите организми може да се формира в прости химически реакции, без Бога или "жизнена сила", е радикален. Както еволюционната теория на Дарвин за нея, тя беше също шиш в лицето на християнството.

Но в рамките на СССР тя се вписва идеално. Съветският режим беше официално атеистична, както и неговите лидери са щастливи да подкрепи всяка материалист обяснение на явления като дълбоко живот. Халдейн също беше атеист и комунист и дори в условията на сделката.

"Докато приемането или отхвърлянето на идеята зависи главно на лицето, независимо дали той е бил религиозен, независимо дали отляво или комунистическите идеи", казва експерт по произхода на живота Армен Mulkidzhanyan от Университета в Оснабрюк в Германия. "В Съветския съюз са били получени с радост, защото те не се нуждаеше от Бога. В западния свят, ако се вгледате в хора, които мислеха, в тази посока, всички те са леви, комунисти и така нататък. "

Идеята, че животът се появи в първичната супа на органична материя, се превърна в хипотезата Опарин-Холдейн. Това беше чист и убедителен, но имаше един проблем. Тя не поддържа никакво експериментални доказателства. То е продължило в продължение на почти четвърт век.

По времето, когато Харолд Юри проявява интерес към произхода на живота, той е удостоен с Нобелова награда за химия през 1934 г. и помогна в създаването на атомната бомба. По време на Втората световна война, Юри работи по проекта Манхатън, събиране на нестабилна уран-235, необходими за основен бомба. След Втората световна война, той се мъчеше да поддържа ядрената технология под контрола на гражданите.

Той също се интересува от химията на космоса, по-специално тези, които се появяват по време на формирането на Слънчевата система. Един ден той изнесе лекция и посочи, че атмосферата на Земята е била най-вероятно няма кислород, когато за първи формира. Това е идеално допълнение към първичния бульон Опарин и Холдейн: крехки химикали могат да бъдат унищожени при контакт с кислород.

Докторант на име Стенли Милър беше в публиката, а след това се приближи до Юрий с въпрос: възможно е да се провери тази идея? Юри беше скептичен, но Милър настоя. Поради това, през 1952 г., Милър започва най-известния експеримент за произхода на живота.

Настройки бяха прости. Miller свързан серия от стъклени луковици и ги поставя четири химикали, които могат да бъдат налични в началото на земята вряща вода, водород, амоняк и метан. След това газовете подложени на многократни електрошокове, за да симулират мълнии, които са били често срещано явление в света по това време.

Милър констатира, че "вода в бутилки е станал много по-розови след първия ден, а до края на седмицата решението почервеня и мътна." Очевидно е, че образува смес от химически вещества.

След анализ на смес, Miller установено, че тя съдържа две аминокиселини глицин и аланин. Аминокиселините често се наричат ​​градивните елементи на живота. Те се използват за образуване на протеини, които контролират по-голямата част от биохимични процеси в тялото ни. Милър направи две важни компоненти на живота от нулата.

Стенли Милър в лабораторията

"Силата на Милър-Юри, че може да произвежда различни биологични молекули, просто от атмосферата", казва Джон Sazerlend от биология лаборатория по молекулярна в Кеймбридж, Великобритания.

Детайли са неправилни, тъй като по-новите проучвания показват, че атмосферата на ранната Земя е различна смес от газове. Но това не променя факта. Експериментът беше успешен, стимулира въображението на публиката и проникнал в кавички.

След експериментът на Милър, други учени започнаха да търсят начини за създаване на прости биологични молекули от нулата. Решение за тайната на произхода на живота, изглежда, е на път да се появи.

Но се оказа, че животът е по-сложно, отколкото някой помисли. Живите клетки са не само торби с химикали са били усложнени от малки машини. Изведнъж създаването на клетката от земята е много по-сложен, отколкото мислеха учените.