Происхождение и хронология жизни на земле

Первые бактерии

Так что же удалось обнаружить ученым в Западной Австралии? Находкой оказались цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли. Возможные ископаемые образцы были обнаружены в горных породах, возраст которых составляет около 3500 миллионов лет. Хотя обычно их называют сине-зелеными водорослями, цианобактерии на самом деле водорослями не являются. Цианобактерии и вообще бактерии – это прокариотические формы жизни. В основном это означает, что их клетки не имеют органелл (крошечных структур внутри клеток, которые выполняют определенные функции) и не имеют отдельных ядер – их генетический материал смешивается с остальной частью клетки. Эта особенность характерна для бактерий и архей.

Все остальные формы жизни на Земле, включая настоящие водоросли, состоят из эукариотических клеток с органеллами и генетическим материалом, содержащимся в одном месте (ядре). Но почему бактерии, спросите вы? Дело в том, что бактерии (и археи) – выносливые существа. Они процветают в горячих, холодных, соленых, кислых и щелочных средах, в которых большинство эукариот гибнут. А прокариоты, как известно – самые ранние формы жизни на Земле. Это были простые существа, которые питались углеродными соединениями ранних океанов Земли. Еще больше статей о том, какие формы жизни существуют на нашей планете вы найдете на нашем канале в Google News, подписывайтесь, не стесняйтесь.

Полосатые, извилистые мраморные узоры на поверхности некоторых водоемов – ни что иное, как полосатые рисунки масс сине-зеленых водорослей.

Но с течением времени эволюционировали и другие организмы, которые использовали солнечную энергию вместе с такими соединениями, как сульфиды, чтобы генерировать собственную энергию. Затем цианобактерии пошли еще дальше: они начали использовать воду в процессе фотосинтеза, выделяя кислород в качестве побочного продукта. Со временем в атмосфере Земли накопилось достаточно кислорода, чтобы обеспечить эволюцию организмов, метаболизирующих кислород.

Однако понимание процессов, ведущих к возникновению жизни, осложняется самой биологией. Атмосфера Земли сегодня мало похожа на атмосферу ранней Земли, в которой развивалась жизнь; она была почти восстановлена бактериями, растительностью и другими формами жизни, которые действовали на нее в течение многих эпох. К счастью, Солнечная система сохранила для нас множество естественных лабораторий, в которых мы можем изучать сырые ингредиенты жизни – летучие вещества, органические вещества, а также химические процессы, ведущие к жизни. Мы также можем найти на Земле прямые свидетельства взаимодействия жизни с окружающей средой и изменений, которые претерпела жизнь по мере развития планеты. Когда мы поймем как именно развивалась жизнь на Земле, нам будет намного легче найти жизнь за ее пределами.

Жизнь на Земле. Эксперимент Миллера-Юри

Дело было так. Различные химические элементы были запечатаны внутри маленькой бутылки, соединенной с большой бутылкой. Маленькая, к тому же, была наполовину заполнена водой. Эту воду нагревали, чтобы вызвать испарение. И пар проникал в бутылку большего размера. Кроме того, в процессе принимало участие два электрода. Между ними постоянно проскакивали искры. Таким образом в водяном паре происходило возникновение и смешивание различных газов. Затем все это дело охлаждали. И вода снова конденсировалась и осаждалась. Что Вы сейчас прочитали? Нет, это не инструкция к набору «Юный Химик», которую продавали в магазине «Детский Мир» в 1986 году в Воронеже на улице Ленина дом 17.

Именно таким образом в 1952 год химик Стэнли Миллер под руководством еще одного исследователя Гарольда Юри провел интересный эксперимент. Он хотел проверить гипотезу о том, что условия на первичной Земле способствовали возникновению определенных химических реакций. Которые, в свою очередь, привели к появлению сложных органических соединений. Из неорганических соединений. Это процесс называется абиогенез. В эксперименте использовались вода, метан, аммиак и водород. Это именно те ингредиенты, из которых состоит вся жизнь на Земле.

Еще одна теория

Некоторые ученые считают, что жизнь на Земле возникала даже не один раз! Эти лихие ребята серьезно полагают, что целая цепь совпадений, которая делает жизнь на этой планете уникальным явлением для Вселенной, могла произойти более одного раза! Если это так, то вся наблюдаемая часть Вселенной несомненно кишит жизнью. И вообще. Откуда нам знать, что жизнь – это не обязательное явление везде, где есть материя? Быть может это ее неотъемлемое свойство, как, например, масса или плотность! И как только где-то возникают необходимые условия, материя сама организуется в живое. Всегда.

Однако абиогенез – это только одна из теорий о происхождении жизни. Есть и другие. Одной из самых популярных является так называемая панспермия. Она говорит о том, что жизнь не обязательно должна была возникнуть на Земле. А вполне себе могла попасть на нашу планету в результате столкновений с Землей комет и метеоритов. И эта гипотеза вполне имеет право на жизнь. Поскольку ученые обнаружили органические молекулы в кометах Солнечной системы. Однако эта гипотеза не отвечает на главный вопрос – так как же все-таки появилась жизнь?

Возможно нам нужно просто подождать, чтобы найти жизнь на других планетах. Это позволит нам разгадать одну из величайших загадок науки. Ну или найти какое-то неопровержимое доказательство, доказывающее, что жизни больше нигде нет.

Многие ученые считают, что РНК является ключевой молекулой, которая привела к развитию гораздо более сложных форм. Однако мы до сих пор не знаем, как возникла молекула РНК. Но мы знаем, что это сложная молекула, состоящая из тысяч нуклеотидов. Нуклеотиды представляют собой более мелкие молекулы, которые соединяются друг с другом в очень специфических структурах. Некоторые из ученых считают, что РНК могла возникать самопроизвольно на Земле. Однако есть и те, которые считают, что вероятность такого события невероятно мала. Настолько мала, что жизнь на Земле – явление, которое произошло «только один раз во всей Вселенной».

Рассказать всей Вселенной!

Примечания

1. Voet, Donald; Voet, Judith G. Biochemistry 1 (3rd ed.). — New York: John Wiley & Sons, 2004. — ISBN 0-471-19350-X.
2. ↑ Яновская М. И. «Пастер» / Серия «Жизнь замечательных людей». — М.: «Молодая гвардия», 1960.
3. Morgulis, Sergius; Oparin, Aleksandr Ivanovich. The origin of life. — New York: Dover Publications, 2003. — P. 25. — ISBN 0-486-49522-1.
4. ↑ Paul F. Lurquin. The origins of life and the universe. — Columbia University Press, 2003. — p. 96—99
5. H. Rauchfuss Chemical Evolution and the Origin of Life. — Springer, 2008. — p. 85—110
6. Paul F. Lurquin. The origins of life and the universe. — Columbia University Press, 2003. — p. 96
7. И. С. Шкловский. Вселенная, жизнь, разум. 4-е изд., доп. — М.: Наука, 1976. — С. 160 (гл. 13).
8. Наточин Ю. В. Роль ионов натрия как стимула в эволюции клеток и многоклеточных животных // Палеонтологический журнал. — 2005. — № 4. — С. 19—24.
9. Mulkidjanian, A. Y.; Galperin, M. Y. (2009) «1. On the origin of life in the Zinc world. 2. Validation of the hypothesis on the photosynthesizing zinc sulfide edifices as cradles of life on Earth», Biology Direct.
10. Sugawara, T. et al. (2011). Self-reproduction of supramolecular giant vesicles combined with the amplification of encapsulated DNA, Nature Chemistry, 1127.
11. . Pons, M-L, (2011).Early Archean serpentine mud volcanoes at Isua, Greenland, as a niche for early life, PNAS, Sept. 15.
12. ↑
13. Марков, А. В. . Рождение сложности : Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы. — М. : Астрель : CORPUS, 2010 . — С. 60. — 248 с. — (Элементы). — ISBN 978-5-17-084031-1.
14. Crick F. Life itself: its origin and nature. — Simon and Schuster, 1981. — 192 p. — ISBN 0671255622.
15. . Правда.Ру (26 декабря 2011). Дата обращения 20 января 2012.

Современные научные представления

Основная статья: Химическая эволюция

Химическая эволюция или пребиотическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развертывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, к которым относится большинство углеродосодержащих молекул.

Также этими терминами обозначается теория возникновения и развития тех молекул, которые имеют принципиальное значение для возникновения и развития живого вещества.

Генобиоз и голобиоз

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.

Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

Мир РНК как предшественник современной жизни

Основная статья: Гипотеза мира РНК

К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место современной гипотезе мира РНК. Толчком к её разработке послужило открытие рибозимов — молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий. Сахара, необходимые для синтеза РНК, в частности, рибоза, обнаружены в метеоритах и наверняка присутствовали в то время на Земле.

Мир полиароматических углеводородов как предшественник мира РНК

Основная статья: Гипотеза мира полиароматических углеводородов

Гипотеза мира полиароматических углеводородов пытается ответить на вопрос, как возникли первые РНК, предлагая вариант химической эволюции от полициклических ароматических углеводородов до РНК-подобных цепочек.