سؤال CCE 42

فرضيات عن أصل الحياة على الأرض

1. الخلق

2. التوليد العفوي (العفوي)

3. فرضية Panspermia

4. الفرضية الحيوية التطور الكيميائي

5. الحالة الثابتة

1. الخلق. وفقًا لهذا المفهوم ، فإن الحياة وجميع أنواع الكائنات الحية التي تعيش على الأرض هي نتيجة فعل إبداعي لكائن أعلى في وقت معين. تم تحديد الأحكام الرئيسية لفلسفة الخلق في الكتاب المقدس ، في سفر التكوين. يُنظر إلى عملية الخلق الإلهي للعالم على أنها حدثت مرة واحدة فقط وبالتالي يتعذر الوصول إليها للملاحظة. هذا يكفي لإخراج مفهوم الخلق الإلهي بأكمله من نطاق البحث العلمي. يتعامل العلم فقط مع الظواهر التي يمكن ملاحظتها ، وبالتالي لن يتمكن أبدًا من إثبات هذا المفهوم أو رفضه.

2. التكاثر التلقائي (العفوي). انتشرت أفكار أصل الكائنات الحية من المادة الجامدة في الصين القديمة، بابل، مصر. اقترح أكبر فيلسوف اليونان القديمة ، أرسطو ، أن بعض "جسيمات" المادة تحتوي على نوع من "المبدأ النشط" ، والذي ، في ظل ظروف مناسبة ، يمكن أن يخلق كائنًا حيًا.

وصف فان هيلمونت (1579-1644) ، وهو طبيب هولندي وفيلسوف طبيعي ، تجربة زُعم أنه ابتكر فيها الفئران في غضون ثلاثة أسابيع. لهذا الغرض ، كان هناك حاجة إلى قميص متسخ وخزانة داكنة وحفنة من القمح. اعتبر فان هيلمونت أن العرق البشري هو العنصر النشط في عملية ولادة الفأر. وحتى ظهور أعمال مؤسس علم الأحياء الدقيقة لويس باستير في منتصف القرن العاشر ، استمرت هذه العقيدة في العثور على أتباع.

يشير تطور فكرة التوليد التلقائي ، في جوهره ، إلى العصر الذي سيطرت فيه الأفكار الدينية على الوعي العام. هؤلاء الفلاسفة وعلماء الطبيعة الذين لم يرغبوا في قبول تعاليم الكنيسة حول "خلق الحياة" ، بمستوى المعرفة آنذاك ، توصلوا بسهولة إلى فكرة توليدها التلقائي. إلى الحد الذي ، على عكس الاعتقاد في الخلق ، تم التأكيد على فكرة الأصل الطبيعي للكائنات ، كانت فكرة التوليد التلقائي في مرحلة معينة من الأهمية التقدمية. لذلك ، غالبًا ما عارضت الكنيسة واللاهوتيون هذه الفكرة.

3. فرضية Panspermia.وفقًا لهذه الفرضية المقترحة عام 1865. من قبل العالم الألماني جي ريختر وصاغه أخيرًا العالم السويدي أرهينيوس في عام 1895 ، يمكن إحضار الحياة إلى الأرض من الفضاء. الضربة الأكثر احتمالا للكائنات الحية من أصل خارج الأرض مع النيازك والغبار الكوني. يعتمد هذا الافتراض على بيانات عن المقاومة العالية لبعض الكائنات الحية وجراثيمها للإشعاع ، والفراغ العالي ، ودرجات الحرارة المنخفضة ، وتأثيرات أخرى. ومع ذلك ، لا توجد حتى الآن حقائق موثوقة تؤكد الأصل خارج كوكب الأرض للكائنات الحية الدقيقة الموجودة في النيازك. ولكن حتى لو وصلوا إلى الأرض وأوجدوا الحياة على كوكبنا ، فإن السؤال عن الأصل الأصلي للحياة سيظل بلا إجابة.

4. فرضية التطور البيوكيميائي. في عام 1924 ، صاغ عالم الكيمياء الحيوية AI Oparin ، ولاحقًا العالم الإنجليزي J. Haldane (1929) ، فرضية تعتبر الحياة نتيجة لتطور طويل لمركبات الكربون.

حاليًا ، في عملية تكوين الحياة ، يتم تمييز أربع مراحل بشكل تقليدي:

1. تخليق مركبات عضوية ذات وزن جزيئي منخفض (مونومرات بيولوجية) من غازات الغلاف الجوي الأولي.

2. تشكيل البوليمرات البيولوجية.

3. تكوين أنظمة فصل طور للمواد العضوية مفصولة عن البيئة الخارجية بواسطة أغشية (protobionts).

4. ظهور أبسط الخلايا التي لها خصائص كائن حي ، بما في ذلك الجهاز التناسلي ، مما يضمن نقل خصائص الخلايا الأبوية إلى الخلايا الوليدة.

"PRIMARY SOFT" (اختياري)

في عام 1923 ، اقترح العالم الروسي ألكسندر إيفانوفيتش أوبارين أنه في ظل ظروف الأرض البدائية ، نشأت المواد العضوية من أبسط المركبات - الأمونيا والميثان والهيدروجين والماء. يمكن الحصول على الطاقة اللازمة لمثل هذه التحولات إما من الأشعة فوق البنفسجية ، أو من التفريغ الكهربائي المتكرر - البرق. ربما تراكمت هذه المواد العضوية تدريجيًا في المحيط القديم ، وتشكلت مرق بدائيحيث نشأت الحياة.

وفقًا لفرضية A. I. Oparin ، في المرق الأولي ، يمكن أن تنثني جزيئات البروتين الشبيهة بالخيوط الطويلة إلى كرات ، "تلتصق ببعضها البعض" ، وتصبح أكبر. بفضل هذا ، أصبحوا مقاومين للعمل المدمر لركوب الأمواج و الأشعة فوق البنفسجية. شيء ما كان يحدث مثل هذا، والتي يمكن ملاحظتها عن طريق سكب الزئبق من مقياس حرارة مكسور على صحن: الزئبق الذي انهار إلى العديد من القطرات الصغيرة يتم تجميعه تدريجياً في قطرات أكبر قليلاً ، ثم في كرة واحدة كبيرة. تنجذب "كرات" البروتين في "المرق الأولي" إلى نفسها ، وجزيئات الماء المقيدة ، وكذلك الدهون. استقرت الدهون على سطح الأجسام البروتينية ، ولفتها بطبقة ، يشبه هيكلها عن بعد غشاء الخلية. أطلق Oparin على هذه العملية اسم coacervation (من اللاتينية coacervus - “جلطة”) ، وكانت الأجسام الناتجة تسمى قطرات coacervate ، أو ببساطة تتساقط. بمرور الوقت ، تمتص الحبيبات المزيد والمزيد من أجزاء المادة من المحلول المحيط بها ، وأصبح هيكلها أكثر تعقيدًا حتى تحولت إلى خلايا بدائية للغاية ولكنها حية بالفعل.

5. الدولة الثابتة

وفقًا لنظرية الحالة المستقرة ، فإن الأرض لم تنشأ أبدًا ، ولكنها كانت موجودة إلى الأبد ؛ لقد كانت دائمًا قادرة على الحفاظ على الحياة ، وإذا تغيرت ، فإنها لم تتغير كثيرًا. وفقًا لهذا الإصدار ، لم تنشأ الأنواع أبدًا ، فهي موجودة دائمًا ، ولكل نوع احتمالان فقط - إما تغيير في الأرقام أو الانقراض.

تعد مسألة أصل الحياة على الأرض من أكثر الأسئلة أسئلة صعبة العلوم الطبيعية الحديثةالتي لا توجد إجابة واضحة عليها حتى الآن.

هناك عدة نظريات حول أصل الحياة على الأرض ، من أشهرها:

• نظرية التوليد التلقائي (العفوي) ؛
• نظرية الخلق (أو الخلق) ؛
• نظرية الحالة المستقرة
• نظرية البانسبيرميا.
• نظرية التطور البيوكيميائي (نظرية الذكاء الإصطناعي Oparin).

تأمل الأحكام الرئيسية لهذه النظريات.

نظرية التوليد العفوي

كانت نظرية التوليد التلقائي للحياة منتشرة في العالم القديم - بابل والصين ومصر القديمة واليونان القديمة (التزم أرسطو بهذه النظرية على وجه الخصوص).

العلماء العالم القديمواعتقدت أوروبا في العصور الوسطى أن الكائنات الحية تنشأ باستمرار من مادة غير حية: الديدان من الطين ، والضفادع من الطين ، واليراعات من ندى الصباح ، إلخ. إذن ، العالم الهولندي الشهير في القرن السابع عشر. وصف فان هيلمونت بجدية في أطروحته العلمية تجربة حصل فيها على فئران في خزانة مظلمة مقفلة مباشرة من قميص متسخ وحفنة من القمح في 3 أسابيع. لأول مرة ، قرر العالم الإيطالي فرانشيسكو ريدي (1688) إخضاع نظرية مقبولة على نطاق واسع للتحقق التجريبي. وضع عدة قطع من اللحم في أواني وغطى بعضها بالشاش. في الأوعية المفتوحة ، ظهرت ديدان بيضاء على سطح اللحم المتعفن - يرقات الذباب. لم تكن هناك يرقات ذبابة في الأوعية المغطاة بالشاش. وهكذا ، تمكن F. Redi من إثبات أن يرقات الذباب لا تظهر من اللحم المتعفن ، ولكن من البيض الذي يضعه الذباب على سطحه.

في عام 1765 ، قام العالم والطبيب الإيطالي الشهير لازارو سبالانزاني بغلي مرق اللحم والخضروات في قوارير زجاجية محكمة الغلق. مرق في قوارير مختومة لا تفسد. وخلص إلى أنه تحت تأثير ارتفاع درجة الحرارة ، ماتت جميع الكائنات الحية القادرة على التسبب في تلف المرق. ومع ذلك ، لم تقنع تجارب ف. ريدي ول. سبالانزاني الجميع. علماء الحيوية (من اللات. فيتا- الحياة) يعتقد أن التكاثر التلقائي للكائنات الحية لا يحدث في المرق المسلوق ، حيث أن " قوة الحياة"، والتي لا يمكن أن تخترق الوعاء المختوم ، حيث يتم حملها عبر الهواء.

اشتدت الخلافات حول إمكانية التوليد التلقائي للحياة فيما يتعلق باكتشاف الكائنات الحية الدقيقة. إذا لم تستطع الكائنات الحية المعقدة التكاثر تلقائيًا ، فربما تستطيع الكائنات الحية الدقيقة ذلك؟

في هذا الصدد ، في عام 1859 ، أعلنت الأكاديمية الفرنسية عن منح جائزة لمن يقرر أخيرًا مسألة إمكانية أو استحالة التولد التلقائي للحياة. تم استلام هذه الجائزة في عام 1862 من قبل الكيميائي الفرنسي الشهير وعالم الأحياء الدقيقة لويس باستور. تمامًا مثل سبالانزاني ، قام بغلي مرق المغذيات في دورق زجاجي ، لكن الدورق لم يكن عاديًا ، ولكن برقبة على شكل أنبوب على شكل 5. يمكن أن يخترق الهواء ، ومن ثم "قوة الحياة" ، داخل القارورة ، ولكن الغبار ومعه الكائنات الدقيقة الموجودة في الهواء ، استقرت في الكوع السفلي للأنبوب ذي الشكل الخامس ، وبقي المرق الموجود في القارورة معقمًا (رسم بياني 1). ومع ذلك ، كان الأمر يستحق كسر عنق القارورة أو شطف الركبة السفلية للأنبوب ذي الشكل 5 بمرق معقم ، حيث بدأ المرق يتحول بسرعة إلى غائم - ظهرت الكائنات الحية الدقيقة فيه.

وهكذا ، بفضل عمل لويس باستور ، تم الاعتراف بنظرية التوليد التلقائي على أنها لا يمكن الدفاع عنها ، وتم تأسيس نظرية التولد الحيوي في العالم العلمي ، وصياغة موجزة لها هي - "كل شيء حي هو من الكائنات الحية."

أرز. 1. دورق باستير

ومع ذلك ، إذا كانت جميع الكائنات الحية في الفترة المتوقعة تاريخيًا من التطور البشري قد نشأت فقط من كائنات حية أخرى ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه بشكل طبيعي: متى وكيف ظهرت الكائنات الحية الأولى على الأرض؟

نظرية الخلق

نظرية الخلقيشير إلى أن جميع الكائنات الحية (أو أبسط أشكالها فقط) كانت موجودة فترة معينةخلق الزمن ("مصمم") بواسطة كائن خارق للطبيعة (إله ، فكرة مطلقة ، عقل خارق ، حضارة خارقة ، إلخ). من الواضح أن أتباع معظم الديانات الرئيسية في العالم ، ولا سيما الديانة المسيحية ، كانوا ملتزمون بوجهة النظر هذه منذ العصور القديمة.

لا تزال نظرية الخلق منتشرة على نطاق واسع ، ليس فقط في الأوساط الدينية ، ولكن أيضًا في الأوساط العلمية. يتم استخدامه عادة لشرح أكثر القضايا تعقيدًا والتي لم يتم حلها حاليًا في الكيمياء الحيوية و التطور البيولوجييرتبط بظهور البروتينات والأحماض النووية ، وتشكيل آلية التفاعل بينها ، وظهور وتكوين عضيات أو أعضاء معقدة فردية (مثل الريبوسوم أو العين أو الدماغ). تفسر أعمال "الخلق" الدورية أيضًا عدم وجود روابط انتقالية واضحة من نوع واحد من الحيوانات
إلى آخر ، على سبيل المثال ، من الديدان إلى المفصليات ، من القرود إلى البشر ، إلخ. يجب التأكيد على أن الخلاف الفلسفي حول أسبقية الوعي (العقل الفائق ، الفكرة المطلقة ، الإله) أو المادة لا يمكن حله من حيث المبدأ ، مع ذلك ، منذ محاولة شرح أي صعوبات في الكيمياء الحيوية الحديثة و نظرية التطورتأخذ أفعال الخلق الخارقة للطبيعة وغير المفهومة أساسًا هذه الأسئلة إلى ما هو أبعد من ذلك بحث علمي، لا يمكن تصنيف نظرية الخلق على أنها النظريات العلميةأصل الحياة على الأرض.

نظريات الحالة المستقرة وبانسبيرميا

كلتا النظريتين عناصر مكملة لصورة واحدة للعالم ، وجوهرها كما يلي: الكون موجود إلى الأبد والحياة موجودة فيه إلى الأبد (حالة ثابتة). تنتقل الحياة من كوكب إلى كوكب عن طريق "بذور الحياة" التي تسافر في الفضاء الخارجي ، والتي يمكن أن تكون جزءًا من المذنبات والنيازك (panspermia). تم عقد وجهات نظر مماثلة حول أصل الحياة ، على وجه الخصوص ، من قبل الأكاديمي ف. فيرنادسكي.

ومع ذلك ، فإن نظرية الحالة الثابتة ، التي تفترض وجود الكون لفترة طويلة بشكل لا نهائي ، لا تتفق مع بيانات الفيزياء الفلكية الحديثة ، والتي وفقًا لها نشأ الكون مؤخرًا نسبيًا (منذ حوالي 16 مليار سنة) عن طريق انفجار أولي. .

من الواضح أن كلا النظريتين (panspermia والحالة الثابتة) لا تقدمان تفسيرًا لآلية الأصل الأساسي للحياة على الإطلاق ، أو نقلها إلى كواكب أخرى (panspermia) أو نقلها إلى ما لا نهاية في الوقت المناسب (نظرية ثابتة حالة).

نظرية التطور البيوكيميائي (نظرية الذكاء الإصطناعي Oparin)

من بين جميع نظريات أصل الحياة ، فإن النظرية الأكثر شيوعًا والمعترف بها في العالم العلمي هي نظرية التطور الكيميائي الحيوي ، التي اقترحها عالم الكيمياء الحيوية السوفيتي الأكاديمي A.I. أوبارين (في عام 1936 وصفها بالتفصيل في كتابه نشأة الحياة).

جوهر هذه النظرية هو أن التطور البيولوجي - أي النشوء والتطور والتعقيد أشكال مختلفةالكائنات الحية ، سبقتها تطور كيميائي - فترة طويلة في تاريخ الأرض ، ارتبطت بظهور وتعقيد وتحسين التفاعل بين الوحدات الأولية ، "الطوب" التي تشكل جميع الكائنات الحية - الجزيئات العضوية.

التطور البيولوجي (الكيميائي)

وفقًا لمعظم العلماء (علماء الفلك والجيولوجيين بشكل أساسي) ، تشكلت الأرض كجرم سماوي منذ حوالي 5 مليارات سنة. عن طريق تكثيف جزيئات غاز وسحابة غبار تدور حول الشمس.

تحت تأثير قوى الانضغاط ، تطلق الجسيمات التي تتكون منها الأرض كمية هائلة من الحرارة. تبدأ التفاعلات الحرارية النووية في أمعاء الأرض. نتيجة لذلك ، تصبح الأرض شديدة الحرارة. وهكذا ، منذ 5 مليارات سنة كانت الأرض عبارة عن كرة ساخنة تندفع عبر الفضاء الخارجي ، حيث وصلت درجة حرارة سطحه إلى 4000-8000 درجة مئوية (يضحك. 2).

تدريجيًا ، بسبب إشعاع الطاقة الحرارية في الفضاء الخارجي ، تبدأ الأرض في البرودة. منذ حوالي 4 مليارات سنة تبرد الأرض لدرجة أن قشرة صلبة تتشكل على سطحها ؛ في الوقت نفسه ، تتسرب المواد الغازية الخفيفة من أمعائها وترتفع وتشكل الغلاف الجوي الأساسي. كان تكوين الغلاف الجوي الأساسي مختلفًا بشكل كبير عن الغلاف الجوي الحديث. على ما يبدو ، لم يكن هناك أكسجين حر في الغلاف الجوي للأرض القديمة ، وشمل تركيبه مواد في حالة منخفضة ، مثل الهيدروجين (H 2) ، والميثان (CH 4) ، والأمونيا (NH 3) ، وبخار الماء (H 2) O) وربما النيتروجين (N 2) وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون (CO و CO 2).

تعد الطبيعة المختزلة للغلاف الجوي الأساسي للأرض مهمة للغاية بالنسبة لأصل الحياة ، حيث أن المواد في الحالة المختزلة لها ارتفاع التفاعليةوتحت ظروف معينة قادرة على التفاعل مع بعضها البعض ، وتشكيل الجزيئات العضوية. يعد عدم وجود الأكسجين الحر في الغلاف الجوي للأرض الأولية (تقريبًا كل أكسجين الأرض مرتبطًا في شكل أكاسيد) هو أيضًا شرط أساسي مهم لظهور الحياة ، حيث يتأكسد الأكسجين بسهولة وبالتالي يدمر المركبات العضوية. لذلك ، في وجود الأكسجين الحر في الغلاف الجوي ، فإن تراكم الأرض القديمةكمية كبيرة من المواد العضوية ستكون مستحيلة.

منذ حوالي 5 مليارات سنة- ظهور الأرض كجرم سماوي ؛ درجة حرارة السطح - 4000-8000 درجة مئوية

منذ حوالي 4 مليارات سنة -تشكيل قشرة الأرض والغلاف الجوي الأساسي

عند 1000 درجة مئوية- في الغلاف الجوي الأولي ، تركيب بسيط جزيئات عضوية

يتم إعطاء الطاقة اللازمة للتوليف من خلال:

درجة حرارة الغلاف الجوي الأساسي أقل من 100 درجة مئوية - تكوين المحيط الأساسي -

توليف الجزيئات العضوية المعقدة - البوليمرات الحيوية من الجزيئات العضوية البسيطة:

• جزيئات عضوية بسيطة - مونومرات
• الجزيئات العضوية المعقدة - البوليمرات الحيوية

مخطط. 2. المراحل الرئيسية للتطور الكيميائي

عندما تصل درجة حرارة الغلاف الجوي الأولي إلى 1000 درجة مئوية ، يبدأ تكوين الجزيئات العضوية البسيطة فيه ، مثل الأحماض الأمينية ، والنيوكليوتيدات ، والأحماض الدهنية ، والسكريات البسيطة ، والكحولات متعددة الهيدروكسيل ، والأحماض العضوية ، وما إلى ذلك. تصريفات البرق ، والنشاط البركاني ، وإشعاع الفضاء الصلب ، وأخيراً الأشعة فوق البنفسجية للشمس ، والتي لم يتم حماية الأرض منها بعد بواسطة شاشة الأوزون ، والأشعة فوق البنفسجية هي التي يعتبرها العلماء المصدر الرئيسي للطاقة للأيوجين (أي هو ، يمر دون مشاركة الكائنات الحية) تخليق المواد العضوية.

الاعتراف و واسع الانتشارنظريات A.I. تم تسهيل Oparin بشكل كبير من خلال حقيقة أن عمليات التوليف غير الحيوي للجزيئات العضوية يمكن إعادة إنتاجها بسهولة في تجارب النموذج.

تُعرف إمكانية تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية منذ بداية القرن التاسع عشر. في عام 1828 ، قام الكيميائي الألماني البارز F. Wöhler بتصنيع مادة عضوية - اليوريا من مادة غير عضوية - سيانات الأمونيوم. ومع ذلك ، فإن إمكانية التوليف غير الحيوي للمواد العضوية في ظل ظروف قريبة من تلك الموجودة في الأرض القديمة ظهرت لأول مرة في تجربة S. Miller.

في عام 1953 ، قام الباحث الأمريكي الشاب ستانلي ميلر ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة شيكاغو ، بإعادة إنتاجه في دورق زجاجي مع أقطاب كهربائية ملحومة فيه الغلاف الجوي الأساسي للأرض ، والذي ، وفقًا للعلماء في ذلك الوقت ، يتكون من الهيدروجين ، الميثان CH 4 والأمونيا NH وبخار الماء H 2 0 (الشكل 3). من خلال خليط الغاز هذا ، مرر S. Miller تصريفات كهربائية تشبه العواصف الرعدية لمدة أسبوع. في نهاية التجربة تم العثور على الأحماض الأمينية ألفا (الجلايسين ، الألانين ، الأسباراجين ، الجلوتامين) ، الأحماض العضوية (السكسينيك ، اللاكتيك ، الخليك ، الجليكوكوليك) ، حمض الهيدروكسي بيوتيريك واليوريا في الدورق. عند تكرار التجربة ، تمكن S. Miller من الحصول على نيوكليوتيدات فردية وسلاسل قصيرة متعددة النوكليوتيدات من خمسة إلى ستة روابط.

أرز. 3. التثبيت بواسطة S. Miller

في تجارب أخرى على التوليف غير الحيوي التي أجريت مختلف الباحثين، لم يتم استخدام التصريفات الكهربائية فحسب ، بل تم أيضًا استخدام أنواع أخرى من الطاقة المميزة للأرض القديمة - الكونية والأشعة فوق البنفسجية و الإشعاع المشع، درجات حرارة عالية متأصلة في النشاط البركاني ، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الخيارات مخاليط الغازمحاكاة الغلاف الجوي البدائي. نتيجة لذلك ، تم الحصول على الطيف الكامل تقريبًا من الجزيئات العضوية المميزة للكائنات الحية: الأحماض الأمينية ، والنيوكليوتيدات ، والمواد الشبيهة بالدهون ، والسكريات البسيطة ، والأحماض العضوية.

علاوة على ذلك ، يمكن أن يحدث التوليف غير الحيوي للجزيئات العضوية أيضًا على الأرض في الوقت الحاضر (على سبيل المثال ، في سياق النشاط البركاني). في الوقت نفسه ، ليس فقط حمض الهيدروسيانيك HCN ، وهو مقدمة للأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات ، ولكن أيضًا الأحماض الأمينية الفردية والنيوكليوتيدات وحتى المواد العضوية المعقدة مثل البورفيرين يمكن العثور عليها في الانبعاثات البركانية. التوليف غير الحيوي للمواد العضوية ممكن ليس فقط على الأرض ، ولكن أيضًا في الفضاء الخارجي. تم العثور على أبسط الأحماض الأمينية في النيازك والمذنبات.

عندما انخفضت درجة حرارة الغلاف الجوي الأساسي إلى أقل من 100 درجة مئوية ، سقطت أمطار ساخنة على الأرض وظهر المحيط الأساسي. مع تيارات المطر ، دخلت المواد العضوية المركبة بطريقة غير حيوية المحيط الأساسي ، مما حوله ، ولكن في التعبير المجازي لعالم الكيمياء الحيوية الإنجليزي جون هالدين ، إلى "حساء أساسي" مخفف. على ما يبدو ، تبدأ عمليات تكوين الجزيئات العضوية البسيطة - مونومرات الجزيئات العضوية المعقدة - البوليمرات الحيوية في المحيط البدائي (انظر الشكل 2).

ومع ذلك ، فإن عمليات بلمرة النوكليوزيدات الفردية والأحماض الأمينية والسكريات هي تفاعلات تكثيف ، فهي تمضي في إزالة الماء ، وبالتالي ، لا يساهم الوسط المائي في البلمرة ، ولكن على العكس من ذلك ، في التحلل المائي للبوليمرات الحيوية (أي. ، تدميرهم بإضافة الماء).

يمكن أن يحدث تكوين البوليمرات الحيوية (على وجه الخصوص ، البروتينات من الأحماض الأمينية) في الغلاف الجوي عند درجة حرارة حوالي 180 درجة مئوية ، حيث يتم غسلها في المحيط الأساسي مع هطول الأمطار في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن أن الأحماض الأمينية على الأرض القديمة كانت مركزة في تجفيف الخزانات وبلمرة في شكل جاف تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وحرارة تدفقات الحمم البركانية.

على الرغم من حقيقة أن الماء يعزز التحلل المائي للبوليمرات الحيوية ، فإن تخليق البوليمرات الحيوية في الخلية الحية يحدث على وجه التحديد في وسط مائي. يتم تحفيز هذه العملية بواسطة بروتينات تحفيزية خاصة - إنزيمات ، ويتم إطلاق الطاقة اللازمة للتوليف أثناء تكسير الأدينوزين ثلاثي الفوسفات - ATP. من الممكن أن يكون تخليق البوليمرات الحيوية في البيئة المائية للمحيط الأساسي قد تم تحفيزه بواسطة سطح بعض المعادن. لقد تم إثبات تجريبياً أن محلول الأحماض الأمينية ألانين يمكن أن يتبلمر في وسط مائي في وجود نوع خاص من الألومينا. في هذه الحالة ، يتم تشكيل الببتيد متعدد الألانين. يترافق تفاعل بلمرة الألانين مع تحلل الـ ATP.

بلمرة النيوكليوتيدات أسهل من بلمرة الأحماض الأمينية. لقد ثبت أنه في المحاليل ذات تركيز الملح العالي ، تتبلمر النيوكليوتيدات الفردية تلقائيًا وتتحول إلى أحماض نووية.

إن حياة جميع الكائنات الحية الحديثة هي عملية تفاعل مستمر بين البوليمرات الحيوية الأكثر أهمية للخلية الحية - البروتينات والأحماض النووية.

البروتينات هي "الجزيئات العاملة" ، "الجزيئات الهندسية" للخلية الحية. يصف علماء الكيمياء الحيوية دورهم في التمثيل الغذائي ، وغالبًا ما يستخدمون تعبيرات رمزية مثل "يعمل البروتين" ، و "الإنزيم يقود التفاعل". وظيفة أساسيةبروتينات - حفاز. كما تعلم ، فإن المحفزات عبارة عن مواد تسرع التفاعلات الكيميائية ، ولكنها لا تدخل في المنتجات النهائية للتفاعل. محفزات الخزانات تسمى الإنزيمات.تعمل الإنزيمات في الانحناء وآلاف المرات على تسريع تفاعلات التمثيل الغذائي. التمثيل الغذائي ، وبالتالي الحياة بدونها ، مستحيل.

احماض نووية - هذه "جزيئات-حواسيب" ، الجزيئات هي الحافظات على المعلومات الوراثية. لا تخزن الأحماض النووية معلومات عن جميع مواد الخلية الحية ، ولكن فقط عن البروتينات. يكفي إعادة إنتاج البروتينات المميزة للخلية الأم في الخلية الوليدة بحيث تعيد بدقة تكوين جميع الخصائص الكيميائية والهيكلية للخلية الأم ، بالإضافة إلى طبيعة ومعدل التمثيل الغذائي المتأصل فيها. يتم أيضًا نسخ الأحماض النووية نفسها بواسطة النشاط التحفيزيالبروتينات.

وهكذا فإن سر أصل الحياة هو سر نشوء آلية التفاعل بين البروتينات والأحماض النووية. ما هي المعلومات التي يمتلكها العلم الحديث عن هذه العملية؟ ما الجزيئات التي كانت الأساس الأساسي للحياة - البروتينات أم الأحماض النووية؟

يعتقد العلماء أنه على الرغم من الدور الرئيسي للبروتينات في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الحديثة ، فإن الجزيئات "الحية" الأولى لم تكن بروتينات ، بل أحماض نووية ، وهي الأحماض النووية الريبية (RNA).

في عام 1982 ، اكتشف عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي توماس تشيك خصائص التحفيز الذاتي للحمض النووي الريبي. أظهر تجريبيا أنه في بيئة تحتوي على تركيز عاليالأملاح المعدنية ، والنيوكليوتيدات الريبونية تتبلمر تلقائيًا (تلقائيًا) ، وتشكل جزيئات عديد النيوكليوتيدات - جزيئات الحمض النووي الريبي. على سلاسل عديد النوكليوتيد الأصلية للحمض النووي الريبي ، كما هو الحال في المصفوفة ، تتشكل نسخ الحمض النووي الريبي عن طريق اقتران القواعد النيتروجينية التكميلية. يتم تحفيز تفاعل نسخ قالب RNA بواسطة جزيء RNA الأصلي ولا يتطلب مشاركة الإنزيمات أو البروتينات الأخرى.

ما حدث بعد ذلك يمكن تفسيره جيدًا إلى حد ما من خلال ما يمكن أن يسمى "الانتقاء الطبيعي" على المستوى الجزيئي. أثناء النسخ الذاتي (التجميع الذاتي) لجزيئات الحمض النووي الريبي ، لا مفر من ظهور أخطاء وأخطاء. يتم نسخ نسخ RNA الخاطئة مرة أخرى. عند النسخ مرة أخرى ، قد تحدث أخطاء مرة أخرى. نتيجة لذلك ، فإن تجمعات جزيئات الحمض النووي الريبي في جزء معين من المحيط الأساسي ستكون غير متجانسة.

نظرًا لأن عمليات تحلل الحمض النووي الريبي تحدث أيضًا بالتوازي مع عمليات التخليق ، فإن الجزيئات ذات الثبات الأكبر أو خصائص التحفيز الذاتي الأفضل سوف تتراكم في وسط التفاعل (أي الجزيئات التي تنسخ نفسها بشكل أسرع ، "تتكاثر" بشكل أسرع).

في بعض جزيئات الحمض النووي الريبي ، كما هو الحال في المصفوفة ، يمكن أن يحدث التجميع الذاتي لشظايا البروتين الصغيرة - الببتيدات. يتكون "غلاف" بروتيني حول جزيء الحمض النووي الريبي.

إلى جانب وظائف التحفيز الذاتي ، اكتشف توماس تشيك ظاهرة التضفير الذاتي في جزيئات الحمض النووي الريبي. نتيجة للتضفير الذاتي ، تتم إزالة مناطق الحمض النووي الريبي غير المحمية بواسطة الببتيدات تلقائيًا من الحمض النووي الريبي (كما كانت ، "مقطوعة" و "مقذوفة") ، وتنمو مناطق الحمض النووي الريبي المتبقية التي تشفر شظايا البروتين معًا "، بمعنى آخر. تتحد تلقائيًا في جزيء واحد. سيرمز جزيء الحمض النووي الريبي الجديد هذا بالفعل لبروتين معقد كبير (الشكل 4).

على ما يبدو ، في البداية تم إجراء أغلفة البروتين في المقام الأول ، وظيفة الحماية، حماية الحمض النووي الريبي من التلف وبالتالي زيادة ثباته في المحلول (هذه هي وظيفة أغلفة البروتين في أبسط الفيروسات الحديثة).

من الواضح ، في مرحلة معينة من التطور البيوكيميائي ، جزيئات الحمض النووي الريبي ، ليس فقط الترميز بروتينات واقية، ولكن أيضًا البروتينات المحفزة (الإنزيمات) التي تسرع بشكل حاد معدل نسخ الحمض النووي الريبي. على ما يبدو ، هذه هي الطريقة التي نشأت بها عملية التفاعل بين البروتينات والأحماض النووية ، والتي نسميها الآن الحياة.

في عملية التطوير الإضافي ، نظرًا لظهور بروتين له وظائف إنزيم ، النسخ العكسي ، على جزيئات الحمض النووي الريبي أحادية الجديلة ، بدأ تصنيع جزيئات الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) المكونة من خيطين. يؤدي عدم وجود مجموعة OH في الموضع 2 "من deoxyribose إلى جعل جزيئات DNA أكثر استقرارًا فيما يتعلق بالانقسام المائي في المحاليل القلوية قليلاً ، أي تفاعل الوسط في الخزانات الأولية كان قلويًا قليلاً (تم أيضًا الحفاظ على تفاعل الوسط هذا في سيتوبلازم الخلايا الحديثة).

أين حدث تطور عملية معقدة من التفاعل بين البروتينات والأحماض النووية؟ وفقًا لنظرية A.I. Oparin ، ما يسمى قطرات coacervate أصبحت مهد الحياة.

أرز. 4. فرضية تفاعل البروتينات والأحماض النووية: أ) في عملية النسخ الذاتي للـ RNA ، تتراكم الأخطاء (1 - النيوكليوتيدات المقابلة لـ RNA الأصلي ؛ 2 - النيوكليوتيدات التي لا تتوافق مع RNA الأصلي - أخطاء في نسخ) ؛ ب) على جزء من جزيء RNA بسببه الخصائص الفيزيائية والكيميائيةالأحماض الأمينية "عصا" (3 - جزيء RNA ؛ 4 - الأحماض الأمينية) ، والتي تتفاعل مع بعضها البعض ، وتتحول إلى جزيئات بروتينية قصيرة - الببتيدات. نتيجة للتضفير الذاتي المتأصل في جزيئات الحمض النووي الريبي ، يتم تدمير أجزاء جزيء الحمض النووي الريبي غير المحمية بواسطة الببتيدات ، و "تنمو" الأجزاء المتبقية إلى جزيء واحد يشفر بروتينًا كبيرًا. والنتيجة هي جزيء RNA مغطى بغلاف بروتين (الفيروسات الحديثة الأكثر بدائية ، على سبيل المثال ، فيروس موزاييك التبغ ، لها بنية مماثلة)

تتمثل ظاهرة الترابط في حقيقة أنه في ظل ظروف معينة (على سبيل المثال ، في وجود الإلكتروليت) ، يتم فصل المواد الجزيئية الكبيرة عن المحلول ، ولكن ليس في شكل راسب ، ولكن في شكل محلول أكثر تركيزًا - . عندما تهتز ، تتكسر الحبيبات إلى قطرات صغيرة منفصلة. في الماء ، تُغطى هذه القطرات بقشرة ترطيب (غلاف من جزيئات الماء) تثبتها - التين. 5.

تحتوي قطرات Coacervate على بعض مظاهر التمثيل الغذائي: تحت تأثير القوى الفيزيائية والكيميائية البحتة ، يمكنها امتصاص بعض المواد بشكل انتقائي من المحلول وإطلاق منتجاتها المتحللة في البيئة. بسبب التركيز الانتقائي للمواد من البيئة ، يمكن أن تنمو ، ولكن عندما تصل إلى حجم معين ، فإنها تبدأ في "التكاثر" ، وتبرعم قطرات صغيرة ، والتي بدورها يمكن أن تنمو و "برعم".

يمكن تغطية القطرات المتقاربة الناتجة عن تركيز محاليل البروتين في عملية الاختلاط تحت تأثير الأمواج والرياح بقشرة دهنية: غشاء واحد يشبه مذيلات الصابون (مع فصل واحد لقطرة من سطح الماء مغطى بـ طبقة دهنية) ، أو طبقة مزدوجة تشبه غشاء الخلية (عندما تسقط قطرة مغطاة بغشاء دهني أحادي الطبقة مرة أخرى على الفيلم الدهني الذي يغطي سطح الخزان - الشكل 5).

يتم بسهولة نمذجة عمليات ظهور القطيرات المتساقطة ونموها و "تبرعمها" ، وكذلك "الملابس" بغشاء من طبقة دهنية مزدوجة في المختبر.

بالنسبة للقطرات المتماسكة ، هناك أيضًا عملية "الانتقاء الطبيعي" حيث تظل القطرات الأكثر استقرارًا في المحلول.

على الرغم من التشابه الخارجي للقطرات المتساقطة مع الخلايا الحية ، إلا أن القطرات المتساقطة تفتقر الميزة الأساسيةعلى قيد الحياة - القدرة على الاستنساخ الذاتي الدقيق والنسخ الذاتي. من الواضح أن أسلاف الخلايا الحية كانت عبارة عن قطرات متقاربة ، والتي تضمنت مجمعات من جزيئات مكررة (RNA أو DNA) والبروتينات التي تقوم بتشفيرها. من الممكن أن تكون مجمعات بروتين الحمض النووي الريبي (RNA) موجودة لفترة طويلة خارج القطيرات المتعصبة في شكل ما يسمى "جين الحياة الحرة" ، أو من الممكن أن يكون تكوينها قد حدث مباشرة داخل بعض القطيرات المتماسكة.

المسار المحتمل للانتقال من القطرات المتساقطة إلى التوهجات البدائية:

أ) تشكيل كوابيس ؛ 6) استقرار القطرات في محلول مائي؛ ج) - تكوين طبقة دهنية مزدوجة حول القطرة ، على غرار غشاء الخلية: 1 - قطرة متقاربة ؛ 2 - طبقة دهنية أحادية الجزيئية على سطح الخزان ؛ 3 - تكوين طبقة دهنية واحدة حول القطرة ؛ 4 - تكوين طبقة دهنية مزدوجة حول القطرة تشبه غشاء الخلية ؛ د) - قطرة ملتوية محاطة بطبقة دهنية مزدوجة ، مع مركب بروتين نيوكليوتيد مدرج في تركيبته - نموذج أولي للخلية الحية الأولى

من وجهة نظر تاريخية ، مرت العملية المعقدة للغاية لأصل الحياة على الأرض ، والتي لم يفهمها العلم الحديث بشكل كامل ، بسرعة كبيرة. لمدة 3.5 مليار سنة ، ما يسمى ب. انتهى التطور الكيميائي بظهور الخلايا الحية الأولى وبدأ التطور البيولوجي.

فرضيات أصل الحياة على الأرض

إن مشكلة الحياة والمعيشة هي موضوع دراسة العديد من التخصصات الطبيعية ، بدءًا من علم الأحياء وانتهاءً بالفلسفة والرياضيات ، التي تنظر في النماذج المجردة للظاهرة الحية ، وكذلك الفيزياء ، التي تحدد الحياة من وجهة نظر القوانين الفيزيائية . أدت قرون من البحث ومحاولات حل هذه المشكلات إلى ظهور فرضيات مختلفة حول أصل الحياة.

وفقا لاثنين مواقف الرؤية العالمية- المادية والمثالية - حتى في الفلسفة القديمة ، تطورت مفاهيم معاكسة لأصل الحياة: الخلق والنظرية المادية لأصل الطبيعة العضوية من غير العضوية. يجادل أنصار نظرية الخلق بأن الحياة نشأت نتيجة فعل من أعمال الخلق الإلهي ، والدليل على ذلك هو وجود قوة خاصة في الكائنات الحية تتحكم في كل شيء. العمليات البيولوجية. يجادل أنصار أصل الحياة من الطبيعة غير الحية بأن الطبيعة العضوية نشأت بسبب عمل القوانين الطبيعية. في وقت لاحق ، تم تجسيد هذا المفهوم في فكرة التوليد التلقائي للحياة.

إذن ، هناك الفرضيات التالية حول أصل الحياة.

1. الخلق . وفقًا لمفهوم الخلق ، نشأت الحياة نتيجة خارقة للطبيعة ، أي انتهاك قوانين الفيزياء ، أحداث الماضي. يتبع مفهوم الخلق أتباع جميع الديانات الأكثر شيوعًا تقريبًا. وفقًا للأفكار اليهودية المسيحية التقليدية حول خلق العالم ، المنصوص عليها في سفر التكوين ، تم إنشاء العالم وجميع الكائنات الحية التي تعيش فيه من قبل الخالق القدير في 6 أيام لمدة 24 ساعة. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، لا يتعامل العديد من المسيحيين مع الكتاب المقدس على أنه كتاب علمي ويعتقدون أنه يحتوي على الوحي اللاهوتي حول خلق الله لجميع الكائنات الحية في شكل يمكن فهمه لجميع الناس في كل العصور.

منطقيا ، لا يمكن أن يكون هناك تناقض بين التفسيرات العلمية واللاهوتية لخلق العالم. هذين المجالين من الفكر متنافيان. يتعرف اللاهوت على الحقيقة من خلال الوحي الإلهي والإيمان ويعترف بالأشياء التي لا يوجد دليل عليها بالمعنى العلمي للكلمة. يستخدم العلم بشكل مكثف الملاحظة والتجربة ، فالحقيقة العلمية تحتوي دائمًا على عنصر الفرضية ، بينما بالنسبة للمؤمن الحقيقة اللاهوتية مطلقة. يُنظر إلى عملية الخلق الإلهي للعالم على أنها حدثت مرة واحدة ، وبالتالي فهي غير متاحة للمراقبة. إن مفهوم الخلق الإلهي للعالم هو خارج نطاق البحث العلمي ، لذا فإن العلم الذي يتعامل مع الظواهر التي يمكن ملاحظتها لا يمكن أبدًا إثبات أو دحض هذا المفهوم.

لصالح الطبيعة غير العشوائية لعملية نشأة الحياة وتطورها ، مبدأ الإنسانتمت صياغته في السبعينيات من القرن الحالي. يكمن جوهرها في حقيقة أنه حتى الانحرافات الطفيفة في قيمة أي من الثوابت الأساسيةيؤدي إلى استحالة الظهور في الكون لهياكل عالية التنظيم ، وبالتالي للحياة. وبالتالي ، فإن الزيادة في ثابت بلانك بنسبة 10٪ تجعل من المستحيل على البروتون أن يتحد مع النيوترون ، أي يجعل التخليق النووي مستحيلا. سيؤدي انخفاض ثابت بلانك بنسبة 10٪ إلى تكوين نظير مستقر 2 He ، مما يؤدي إلى احتراق كل الهيدروجين في المراحل الأولى من توسع الكون. قد تشير الطبيعة غير العشوائية لقيم الثوابت الأساسية إلى وجود "خطة إبداعية" منذ بداية تكوين الكون ، مما يدل على وجود الخالق ، مؤلف هذه الخطة.

2. فرضية الأصل التلقائي للحياة . وفقًا لأرسطو ، تحتوي "جسيمات" معينة من المادة على نوع من "المبدأ النشط" ، والذي ، في ظل ظروف مناسبة ، يمكن أن يخلق كائنًا حيًا.

انتشرت فرضية الأصل التلقائي للحياة في الصين القديمة وبابل ومصر كبديل لنظرية الخلق. بعد إيمبيدوكليس ، وهو من أوائل من عبروا عن فكرة التطور العضوي ، التزم أرسطو بمفهوم الأصل التلقائي للحياة ، وربط جميع الكائنات الحية في "سلم الطبيعة". وفقًا لأرسطو ، تحتوي "جسيمات" معينة من المادة على نوع من "المبدأ النشط" ، والذي ، في ظل ظروف مناسبة ، يمكن أن يخلق كائنًا حيًا. هذه البداية ، وفقًا لأرسطو ، موجودة في البويضة المخصبة ، في ضوء الشمسوالطين واللحوم المتعفنة. في عام 1688 ، شكك الطبيب الإيطالي فرانشيسكو ريدي في نظرية التوليد التلقائي للحياة وأجرى سلسلة من التجارب التي أظهر فيها أن الحياة لا يمكن أن تنشأ إلا من حياة سابقة (مفهوم التولد الحيوي). قام لويس باستور (1860) أخيرًا بدحض نظرية الأصل التلقائي للحياة وأثبت صحة نظرية التكوين الحيوي. أظهرت تجارب L. Pasteur أن الكائنات الحية الدقيقة تظهر في المحاليل العضوية بسبب حقيقة أن أجنةها قد تم إدخالها هناك سابقًا. إذا تمت حماية وعاء يحتوي على وسط غذائي من دخول الميكروبات إليه ، فلن يحدث توليد تلقائي للحياة.

لعب مفهوم النشوء التلقائي دورًا إيجابيًا ، على الرغم من كونه خاطئًا. التجارب المصممة لتأكيد أنها قدمت مادة تجريبية غنية للنمو علم الاحياء. حدث الرفض النهائي لفكرة التوليد التلقائي في القرن التاسع عشر فقط.

أدى تأكيد نظرية التكوين الحيوي إلى ظهور مشكلة الكائن الحي الأول الذي نشأت منه جميع الكائنات الأخرى. في جميع النظريات (باستثناء نظرية الحالة الثابتة) ، يُفهم ضمنيًا أنه في مرحلة ما من تاريخ الحياة كان هناك انتقال من الجماد إلى الحياة. كيف حدث هذا؟

3. فرضية الحالة الثابتة . وفقًا لهذه الفرضية ، لم تنشأ الأرض أبدًا ، ولكنها كانت موجودة إلى الأبد ؛ كانت الأرض دائمًا قادرة على دعم الحياة. كانت الأنواع موجودة دائمًا ، ولكل نوع احتمالان فقط: التغيير في الأرقام أو الانقراض.

4. فرضية Panspermia يدعي أن الحياة قد نشأت مرة واحدة أو أكثر في وقت مختلفوفي أجزاء مختلفة من الكون. نشأت هذه الفرضية في الستينيات تسعة عشر عاماقرن ويرتبط باسم العالم الألماني جي. ريختر. في وقت لاحق ، تمت مشاركة مفهوم panspermia من قبل علماء بارزين مثل S. Arrhenius ، G. Helmholtz ، V.I. فيرنادسكي. لإثبات هذه النظرية ، يتم استخدام مشاهد UFO واللوحات الصخرية للأجانب القديمة والشبيهة بالصواريخ والأجانب ، وما إلى ذلك. تسمح لنا أبحاث الفضاء السوفيتية والأمريكية بالنظر في احتمال العثور على حياة خارج كوكب الأرض داخل النظام الشمسي على أنه احتمال ضئيل ، لكنها لا توفر أسسًا لتأكيد أو دحض وجود الحياة خارجها. عند دراسة مادة النيازك والمذنبات ، تم العثور على العديد من "سلائف الكائنات الحية" (السيانوجين ، وحمض الهيدروسيانيك ، وما إلى ذلك) ، والتي يمكن أن تلعب دور "بذور" الحياة. مهما كان الأمر ، فإن نظرية البانسبيرميا ليست نظرية عن أصل الحياة على هذا النحو ؛ إنه ببساطة ينقل مشكلة أصل الحياة إلى مكان آخر في الكون.

في بداية القرن العشرين. فكرة أصل كونيتم تطوير الأنظمة البيولوجية على الأرض وخلود وجود الحياة في الفضاء من قبل العالم الروسي الأكاديمي V.I. فيرنادسكي.

5. فرضية الوجود الأبدي للحياة . تم طرحه في القرن التاسع عشر. لقد تم اقتراح أن الحياة موجودة في الفضاء وتنتقل من كوكب إلى آخر.

6. فرضية التطور البيوكيميائي. يقدر عمر الأرض بـ 4.5-5 مليار سنة. في الماضي البعيد ، كانت درجة الحرارة على سطح كوكبنا 4000-8000 درجة مئوية. عندما يبرد ، يتكثف الكربون والمزيد من المعادن المقاومة للحرارة ، ويتشكل قشرة الأرض؛ نتيجة للنشاط البركاني والحركات المستمرة للقشرة والضغط الناجم عن التبريد ، حدث تكوين طيات وتمزق. كان من الواضح أن الغلاف الجوي للأرض في العصور القديمة كان يتقلص (تحتوي أقدم صخور الأرض على معادن في شكل مختزل ، مثل الحديد الحديدية ، والصخور الأحدث تحتوي على معادن في شكل مؤكسد ، مثل الحديد الحديدي). عمليا لم يكن هناك أكسجين في الغلاف الجوي. يرتبط ظهور الحياة ارتباطًا وثيقًا بالظهور محيطات الأرضالذي حدث قبل حوالي 3.8 مليار سنة. تشير بيانات الحفريات إلى أن درجة حرارة الماء فيها لم تكن منخفضة للغاية ، لكنها لم تتجاوز 58 درجة مئوية. آثار الكائنات الحية القديمةوجدت في طبقات يقدر عمرها بـ 3.2-3.5 مليار سنة.

تم تقديم فرضية التطور الكيميائي الحيوي من قبل الأكاديمي أ. Oparin (1894-1980) في كتاب "أصل الحياة" ، المنشور عام 1924. صرح بأن مبدأ Redi ، الذي أدخل احتكار التخليق الحيوي للمواد العضوية ، صالح فقط لـ العصر الحديثوجود كوكبنا. في بداية وجودها ، عندما كانت الأرض بلا حياة ، حدث التوليف اللاأحيائي لمركبات الكربون وما تلاها من تطور بيولوجي سابق عليها.

جوهر فرضية أوبارين هو كما يلي: أصل الحياة على الأرض هو عملية تطورية طويلة لتشكيل المادة الحية في أعماق المادة غير الحية. حدث هذا من خلال التطور الكيميائي ، ونتيجة لذلك تشكلت أبسط المواد العضوية من غير العضوية تحت تأثير العوامل الفيزيائية والكيميائية القوية.

نشأة الحياة A.I. يعتبر Oparin منفردًا عملية طبيعية، والتي تتألف من الإجراءات في ظل ظروف بدايات الأرضالتطور الكيميائي الأولي ، والذي انتقل تدريجيًا إلى المستوى النوعي مستوى جديد- التطور البيوكيميائي. بالنظر إلى مشكلة ظهور الحياة من خلال التطور الكيميائي الحيوي ، يميز Oparin ثلاث مراحل من الانتقال من المادة غير الحية إلى المادة الحية.

المرحلة الأولى - التطور الكيميائي . عندما كانت الأرض لا تزال بلا حياة (منذ حوالي 4 مليارات سنة) ، حدث التوليف اللاأحيائي لمركبات الكربون وتطورها البريبيولوجي اللاحق عليها. تميزت هذه الفترة من تطور الأرض بالعديد من الانفجارات البركانية مع إطلاق كمية هائلة من الحمم الحمراء الساخنة. مع تبريد الكوكب ، تكثف بخار الماء في الغلاف الجوي وسقط على الأرض في زخات مطر ، مشكلاً مساحات شاسعة من الماء (المحيط الأساسي). استمرت هذه العمليات لملايين السنين. تم إذابة أملاح غير عضوية مختلفة في مياه المحيط الأساسي. بالإضافة إلى ذلك ، دخلت المحيطات أيضًا مركبات عضوية مختلفة ، والتي تتشكل باستمرار في الغلاف الجوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية ودرجة الحرارة المرتفعة والنشاط البركاني النشط. كان تركيز المركبات العضوية يتزايد باستمرار ، وفي النهاية ، أصبحت مياه المحيط " مرق»من مواد شبيهة بالبروتين - الببتيدات.

الشكل 26 - مخطط أصل الحياة وفقًا لأوبارين

المرحلة الثانية - ظهور البروتينات . عندما خفت الظروف على الأرض ، تحت تأثير التصريفات الكهربائية والطاقة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية على الخلائط الكيميائية للمحيط الأساسي ، أصبح من الممكن تكوين مركبات عضوية معقدة - البوليمرات الحيوية والنيوكليوتيدات ، والتي تتحد تدريجياً وتصبح أكثر تعقيدًا ، تحولت إلى protobionts (أسلاف الكائنات الحية قبل الخلوية). كانت نتيجة تطور المواد العضوية المعقدة ظهور الحبيبات أو القطرات المتساقطة. يتلاحم - مجمعات من الجسيمات الغروانية ، ينقسم محلولها إلى طبقتين: طبقة غنية الجسيمات الغروانية، وكاد يكون سائلًا خاليًا منها. كان لدى Coacervates القدرة على الامتصاص مواد مختلفةمنحل في مياه المحيط الأساسي. نتيجة ل الهيكل الداخليتغيرت coacervates في اتجاه زيادة استقرارها في الظروف المتغيرة باستمرار. تعتبر نظرية التطور الكيميائي الحيوي أن الكواكب هي أنظمة ما قبل بيولوجية ، وهي مجموعات من الجزيئات محاطة بها قذيفة الماء. لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن أن تمتص المواد من البيئة ، والتفاعل مع بعضها البعض ، وزيادة الحجم ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، على عكس الكائنات الحية ، فإن القطرات المتساقطة ليست قادرة على التكاثر الذاتي والتنظيم الذاتي ، لذلك لا يمكن تصنيفها على أنها أنظمة بيولوجية.

المرحلة الثالثة هي تكوين القدرة على التكاثر الذاتي ، ظهور خلية حية . خلال هذه الفترة ، بدأ الانتقاء الطبيعي في العمل ، أي في كتلة قطرات coacervate ، تم اختيار coacervates ، الأكثر مقاومة لظروف بيئية معينة. استمرت عملية الاختيار لملايين السنين. تمتلك القطرات المتساقطة الباقية بالفعل القدرة على التمثيل الغذائي الأولي ، الخاصية الرئيسية للحياة. في الوقت نفسه ، بعد أن وصلت إلى حجم معين ، انقسمت قطرة الأصل إلى قطرات فرعية احتفظت بخصائص الهيكل الأصلي. وبالتالي ، يمكننا التحدث عن اكتساب المصاحبين لممتلكات التكاثر الذاتي - واحدة من أهم الميزاتالحياة. في الواقع ، في هذه المرحلة ، أصبحت الكائنات الحية أبسط الكائنات الحية. مزيد من التطور لهذه الهياكل البريبايولوجية كان ممكنا فقط مع تعقيد عمليات التمثيل الغذائي داخل coacervate.

احتاجت البيئة الداخلية للمحافظة إلى الحماية من التأثيرات البيئية. لذلك ، حول المحار ، الغنية بالمركبات العضوية ، نشأت طبقات من الدهون ، وفصلت الكتل عن المحيط البيئة المائية. خلال التطور ، تم تحويل الدهون إلى الغشاء الخارجي، مما زاد بشكل كبير من قابلية ومقاومة الكائنات الحية. حدّد ظهور الغشاء مسبقًا اتجاه التطور البيولوجي الإضافي على طول مسار التنظيم الذاتي الأكثر كمالًا ، والذي بلغ ذروته في تكوين الخلية الأولية - الخلية الأصلية. الخلية هي وحدة بيولوجية أولية ، وهي الأساس البنيوي والوظيفي لجميع الكائنات الحية. تقوم الخلايا بعملية التمثيل الغذائي المستقلة ، وهي قادرة على الانقسام والتنظيم الذاتي ، أي كل خصائص الكائنات الحية. من المستحيل تكوين خلايا جديدة من مادة غير خلوية ، ولا يحدث تكاثر الخلايا إلا بسبب الانقسام. يعتبر التطور العضوي بمثابة عملية عالمية لتكوين الخلايا.

يوجد في بنية الخلية: غشاء يحدد محتويات الخلية من البيئة الخارجية ؛ السيتوبلازم ، وهو محلول ملحي مع الإنزيمات القابلة للذوبان والمعلقة وجزيئات الحمض النووي الريبي ؛ نواة تحتوي على كروموسومات ، تتكون من جزيئات الحمض النووي والبروتينات المرتبطة بها.

لذلك ، ينبغي اعتبار بداية الحياة ظهور مستقر للتكاثر الذاتي النظام العضوي(خلايا) بتسلسل ثابت من النيوكليوتيدات. فقط بعد ظهور مثل هذه الأنظمة يمكننا التحدث عن بداية التطور البيولوجي.

حدث الانتقال من الجماد إلى الحي بعد أن نشأت أساسيات نظامين أساسيين من أنظمة الحياة وتطورت على أساس أسلافهما: نظام التمثيل الغذائي ونظام استنساخ الأسس المادية للخلية الحية.

احتمال أن جزيء البروتين، المكونة من 100 حمض أميني من 20 نوعًا ، سيتم إنشاؤها عشوائيًا وفقًا لنمط معين ويساوي 1/20 100 ≈1 / 10 130. خلية حية- مركب من البروتينات والدهون والنيوكليوتيدات المتفاعلة التي تتشكل الكود الجيني. أبسط خلية تحتوي على أكثر من 2000 إنزيم. احتمال التكوين العشوائي لمثل هذه الهياكل المعقدة ضئيل.

تم إثبات إمكانية التوليف غير الحيوي للبوليمرات الحيوية تجريبياً في منتصف القرن العشرين. في عام 1953 ، قام العالم الأمريكي S. حمض الفورميكواليوريا والأحماض الأمينية عن طريق تمرير الشحنات الكهربائية عبر خليط من الغازات (الماء ، وثاني أكسيد الكربون ، والهيدروجين ، والنيتروجين ، والميثان). وهكذا ، فقد تم توضيح كيف يمكن تخليق المركبات العضوية المعقدة تحت تأثير العوامل غير الحيوية.

على الرغم من الصلاحية النظرية والتجريبية ، فإن مفهوم Oparin يتمتع بقوة و الجوانب الضعيفة. نقطة قويةالمفهوم هو إثبات تجريبي دقيق إلى حد ما للتطور الكيميائي ، والذي وفقًا له أن أصل الحياة هو نتيجة طبيعية للتطور ما قبل البيولوجي للمادة. الحجة المقنعة لصالح هذا المفهوم هي أيضًا إمكانية التحقق التجريبي من أحكامه الرئيسية. الجانب الضعيف للمفهوم هو استحالة شرح لحظة الانتقال من المركبات العضوية المعقدة إلى الكائنات الحية.

يقدم العالم الألماني م. ايجن. وفقًا لفرضيته ، يتم تفسير أصل الحياة من خلال تفاعل الأحماض النووية والبروتينات. الأحماض النووية حاملة المعلومات الجينيةوالبروتينات بمثابة محفزات للتفاعلات الكيميائية. تتكاثر الأحماض النووية وتنقل المعلومات إلى البروتينات. تظهر سلسلة مغلقة - دورة مفرطة ، يتم فيها تسريع عمليات التفاعلات الكيميائية ذاتيًا بسبب وجود المحفزات. في الدراجات النارية الفائقة ، يعمل منتج التفاعل في نفس الوقت كمحفز ومتفاعل أولي. تسمى ردود الفعل هذه بالتحفيز الذاتي.

هناك نظرية أخرى يمكن أن تفسر الانتقال من مرحلة ما قبل علم الأحياء إلى التطور البيولوجي التعاضد . تتيح الأنماط المكتشفة بواسطة التآزر إمكانية توضيح آلية ظهور المادة العضوية من مادة غير عضوية من حيث التنظيم الذاتي من خلال الظهور التلقائي لهياكل جديدة أثناء تفاعل نظام مفتوح مع بيئة.

هناك فرضية حول إمكانية إدخال البكتيريا والميكروبات والكائنات الدقيقة الأخرى ، من خلال المقدمة الأجرام السماوية. تطورت الكائنات الحية ونتيجة للتحولات طويلة الأمد ، ظهرت الحياة تدريجياً على الأرض. تعتبر الفرضية الكائنات الحية التي يمكن أن تعمل حتى في بيئة نقص الأكسجين وفي درجات حرارة عالية أو منخفضة بشكل غير طبيعي.

ويرجع ذلك إلى وجود البكتيريا المهاجرة على الكويكبات والنيازك ، وهي أجزاء من اصطدام الكواكب أو الأجسام الأخرى. نظرًا لوجود غلاف خارجي مقاوم للاهتراء ، وكذلك بسبب القدرة على إبطاء جميع عمليات الحياة (تتحول أحيانًا إلى بوغ) ، فإن هذا النوع من الحياة قادر على التحرك لفترة طويلة جدًا وعلى مدى طويل جدًا المسافات.

عند الدخول في ظروف مضيافة ، يقوم "المسافرون عبر المجرات" بتنشيط الوظائف الرئيسية الداعمة للحياة. وبدون أن يدركوا ذلك ، فإنهم يشكلون ، بمرور الوقت ، الحياة على الأرض.

الذين يعيشون من غير الأحياء

حقيقة وجود المواد الاصطناعية والعضوية اليوم لا يمكن إنكارها. علاوة على ذلك ، في القرن التاسع عشر ، قام العالم الألماني فريدريش فولر بتصنيع مادة عضوية (يوريا) من مادة غير عضوية (سيانات الأمونيوم). ثم تم تصنيع الهيدروكربونات. وبالتالي ، من المحتمل جدًا أن تكون الحياة على كوكب الأرض قد نشأت عن طريق التوليف من مادة غير عضوية. من خلال النشوء التلقائي ، يتم طرح نظريات أصل الحياة.

نظرًا لأن الدور الرئيسي في بنية أي كائن عضوي تلعبه الأحماض الأمينية. سيكون من المنطقي أن نفترض أنهم شاركوا في تسوية الأرض مع الحياة. على البيانات التي تم الحصول عليها من تجربة ستانلي ميلر وهارولد أوري (تكوين الأحماض الأمينية ، تخطي الشحنة الكهربائيةمن خلال الغازات) ، يمكننا التحدث عن إمكانية تكوين الأحماض الأمينية. بعد كل شيء ، الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية التي يتم بها بناء الأنظمة المعقدة للجسم وأي حياة ، على التوالي.

الفرضية الكونية

ربما يكون التفسير الأكثر شعبية على الإطلاق ، والذي يعرفه كل طالب. كانت نظرية الانفجار العظيم ولا تزال موضوعًا ساخنًا للنقاش. جاء الانفجار العظيم من نقطة فريدة لتراكم الطاقة ، ونتيجة لذلك توسع الكون بشكل كبير. تشكلت الأجسام الكونية. على الرغم من كل الاتساق ، فإن نظرية الانفجار العظيم لا تفسر تشكيل الكون نفسه. في واقع الأمر ، لا يمكن لأي فرضية موجودة تفسير ذلك.

تكافل عضيات الكائنات النووية

يسمى هذا الإصدار من أصل الحياة على الأرض أيضًا بالتعايش الداخلي. تم وضع الأحكام الواضحة للنظام من قبل عالم النبات وعلم الحيوان الروسي ك.س.ميرجكوفسكي. يكمن جوهر هذا المفهوم في التعايش متبادل المنفعة بين العضية والخلية. وهو ما يشير بدوره إلى التعايش الداخلي ، باعتباره تعايشًا مفيدًا لكلا الطرفين في تكوين الخلايا حقيقية النواة (الخلايا التي توجد فيها نواة). بعد ذلك ، بمساعدة نقل المعلومات الوراثية بين البكتيريا ، تم تطويرها وزيادة عدد السكان. وفقا لهذا الإصدار ، كل شيء مزيد من التطويرالحياة و اشكال الحياة، مدين للسلف السابق للأنواع الحديثة.

التوليد التلقائي

هذا النوع من التصريحات في القرن التاسع عشر ، لا يمكن أن يؤخذ دون قدر من الشك. بدا الظهور المفاجئ للأنواع ، أي تكوين الحياة من الأشياء غير الحية ، وكأنه خيال للناس في ذلك الوقت. في الوقت نفسه ، تم التعرف على التغاير (طريقة التكاثر ، التي يولد نتيجة لها أفراد مختلفون تمامًا عن الوالدين) على أنها تفسير معقول للحياة. مثال بسيطسيكون هناك تشكيل نظام معقد قابل للتطبيق من المواد المتحللة.

على سبيل المثال ، في مصر نفسها ، تشير الكتابة الهيروغليفية المصرية إلى ظهور حياة متنوعة من الماء والرمل وبقايا النباتات المتعفنة. لم يكن هذا الخبر ليفاجأ الفلاسفة اليونانيين القدماء. هناك ، كان يُنظر إلى الاعتقاد حول أصل الحياة من الجماد على أنه حقيقة لا تتطلب إثباتًا. تحدث الفيلسوف اليوناني العظيم أرسطو عن الحقيقة المرئية بهذه الطريقة: "تتكون حشرات المن من طعام فاسد ، التمساح هو نتيجة عمليات في جذوع الأشجار المتعفنة تحت الماء." في ظروف غامضة ، ولكن على الرغم من كل أنواع الاضطهاد من الكنيسة ، فإن الاقتناع تحت حضن السر عاش لمدة قرن.

لا يمكن أن تستمر النقاشات حول الحياة على الأرض إلى الأبد. لهذا السبب ، في نهاية القرن التاسع عشر ، أجرى عالم الأحياء الدقيقة والكيميائي الفرنسي لويس باستير تحليلاته. كانت أبحاثه علمية بحتة. أجريت التجربة في 1860-1862. بفضل إزالة الخلافات من حالة النعاس ، تمكن باستير من حل مشكلة التوليد التلقائي للحياة. (حصل على الجائزة من الأكاديمية الفرنسية للعلوم)

خلق الوجود من الطين العادي

يبدو هذا جنونًا ، لكن في الواقع هذا الموضوع له الحق في الحياة. بعد كل شيء ، لم يكن عبثًا أن طرح العالم الاسكتلندي AJ Cairns-Smith ، نظرية البروتين حول الحياة. قام بتشكيل أساس لدراسات مماثلة بقوة ، وتحدث عن التفاعل على المستوى الجزيئي بين المكونات العضوية والطين البسيط ... كونه تحت تأثيره ، شكلت المكونات أنظمة مستقرة حدثت فيها تغييرات في بنية كلا المكونين ، ثم تشكيل حياة مستدامة. بهذه الطريقة الفريدة والأصلية ، أوضح كيرنز سميث موقفه. بلورات الطين ، مع شوائب بيولوجية ، أنجبت الحياة معًا ، وبعد ذلك انتهى "تعاونهم".

نظرية الكوارث الدائمة

وفقًا للمفهوم الذي طوره جورج كوفييه ، فإن العالم الذي يمكنك رؤيته الآن ليس أساسيًا على الإطلاق. وما هو عليه ، فهو مجرد حلقة أخرى في سلسلة ممزقة باستمرار. هذا يعني أننا نعيش في عالم سوف يمر في النهاية بانقراض جماعي للحياة. في الوقت نفسه ، لم يتعرض كل شيء على الأرض للتدمير العالمي (على سبيل المثال ، كان هناك فيضان). بعض الأنواع ، في سياق قدرتها على التكيف ، نجت ، وبالتالي تسكن الأرض. بقيت بنية الأنواع والحياة ، وفقًا لجورج كوفييه ، على حالها.

المسألة حقيقة موضوعية

الموضوع الرئيسي للتدريس هو مختلف المجالات والمجالات التي تقرب من فهم التطور ، من وجهة نظر العلوم الدقيقة. (المادية هي نظرة عالمية في الفلسفة تكشف عن جميع الظروف السببية والظواهر وعوامل الواقع. القوانين قابلة للتطبيق على الإنسان والمجتمع والأرض). تم طرح النظرية من قبل أتباع المادية المعروفين ، الذين يعتقدون أن الحياة على الأرض نشأت من التحولات على مستوى الكيمياء. علاوة على ذلك ، فقد حدثت منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة. تفسير الحياة له ارتباط مباشر بالحمض النووي (deoxy حمض النووي الريبي) RNA (حمض النووي الريبي) ، وكذلك بعض اللولب (مركبات عالية الوزن الجزيئي ، في هذه القضية- البروتينات.)

تم تشكيل المفهوم من خلال البحث العلمي ، وكشف جوهر علم الأحياء الجزيئي والجيني ، وعلم الوراثة. المصادر موثوقة ، خاصة بالنظر إلى شبابهم. بعد كل شيء ، بدأت دراسات الفرضية حول عالم الحمض النووي الريبي في نهاية القرن العشرين. قدم كارل ريتشارد ووز مساهمة كبيرة في النظرية.

تعاليم تشارلز داروين

عند الحديث عن أصل الأنواع ، من المستحيل عدم ذكر مثل هذا الشخص اللامع حقًا مثل تشارلز داروين. أرسى عمل حياته ، الانتقاء الطبيعي ، الأساس لحركات الملحدين الجماهيرية. من ناحية أخرى ، أعطت دفعة غير مسبوقة للعلم ، وأرضية لا تنضب للبحث والتجريب. كان جوهر العقيدة هو بقاء الأنواع عبر التاريخ ، من خلال تكييف الكائنات الحية مع الظروف المحلية ، وتشكيل ميزات جديدة تساعد في بيئة تنافسية.

يشير التطور إلى بعض العمليات التي تهدف إلى تغيير حياة الكائن الحي والكائن نفسه بمرور الوقت. تحت السمات الوراثية ، تعني نقل المعلومات السلوكية أو الجينية أو أي نوع آخر من المعلومات (الانتقال من الأم إلى الطفل).

القوى الرئيسية لحركة التطور ، وفقًا لداروين ، هي النضال من أجل الحق في الوجود ، من خلال اختيار الأنواع وتنوعها. تحت تأثير الأفكار الداروينية ، في بداية القرن العشرين ، تم إجراء البحوث بنشاط من حيث البيئة ، وكذلك علم الوراثة. لقد تغير تعليم علم الحيوان بشكل جذري.

خلق الله

كثير من الناس من كل مكان العالملا يزالون يعترفون بالإيمان بالله. الخلق هو تفسير لتشكيل الحياة على الأرض. يتكون التفسير من نظام من العبارات يعتمد على الكتاب المقدس ويعتبر الحياة ككائن خلقه إله خالق. البيانات مأخوذة من العهد القديم"،" الإنجيل "وكتابات مقدسة أخرى.

تفسيرات خلق الحياة ديانات مختلفةمشابه إلى حد ما. بحسب الكتاب المقدس ، خُلقت الأرض في سبعة أيام. خلقت السماء والجرم السماوي والماء وما شابه في خمسة أيام. في اليوم السادس خلق الله آدم من طين. عند رؤية رجل يشعر بالملل والوحدة ، قرر الله أن يصنع معجزة أخرى. أخذ ضلع آدم ، خلق حواء. تم التعرف على اليوم السابع على أنه يوم عطلة.

عاش آدم وحواء بلا مشاكل ، حتى قرر الشيطان الخبيث على هيئة أفعى إغراء حواء. بعد كل شيء ، في وسط الجنة وقفت شجرة معرفة الخير والشر. دعت الأم الأولى آدم للمشاركة في الوجبة ، وبذلك كسرت الكلمة ، لله(نهى عن لمس الثمار المحرمة).

يتم طرد الأشخاص الأوائل إلى عالمنا ، وبذلك يبدأ تاريخ البشرية جمعاء والحياة على الأرض.

أهداف الدرس:

توسيع وتعميم معرفة الطلاب حول وجهات النظر المختلفة حول أصل الحياة على الأرض ؛

خلق بيئة تطوير موجهة نحو المشكلة كشرط للكشف عن الإمكانات الفكرية لشخصية خريج المدرسة الثانوية.

معدات:

صور لعلماء وفلاسفة بارزين في الماضي ؛

العروض: "نظرية الخلق" ، "تطوير الأفكار حول أصل الحياة" ؛

بطاقة لأداء العمل المخبري: "تحليل وتقييم الفرضيات المختلفة لأصل الحياة" ؛

بطاقة " قاموس موجزمصلحات"؛

كمبيوتر وجهاز عرض وشاشة.

خلال الفصول

1. تحقيق المعرفة.

الفروق بين الحية وغير الحية وتعريف مفهوم "الحياة". (محادثة مختصرة).

2. كلمة تعريفية للمعلم.

الحياة موجودة على الأرض منذ 4.5 مليار سنة. تملأ جميع أركان كوكبنا. البحيرات والأنهار والبحار والمحيطات والجبال والسهول والصحاري وحتى الهواء يسكنها كائنات حية. من المفترض أنه في كامل تاريخ الحياة على الأرض ، كان هناك حوالي 4.5 مليار نوع من الحيوانات والنباتات.

كيف نشأت الحياة وتطورت على كوكبنا؟ لقد برزت مشكلة أصل الحياة منذ الأزل الفكر البشري. منذ العصور القديمة وحتى عصرنا هذا ، تم طرح العديد من الفرضيات حول أصل الحياة على الأرض. لكن حتى يومنا هذا لا توجد إجابة نهائية. استكشاف تاريخ تطور الأفكار حول أصل الحياة ، يمكننا فقط التعرف على النظريات العلمية التي اقترحها العلماء ، مع نتائج أبحاثهم حول هذه القضية.

منذ العصور القديمة وحتى عصرنا هذا ، تم طرح العديد من الفرضيات حول أصل الحياة على الأرض. ومع ذلك ، فإن كل تنوعها ينبع من وجهتي نظر متنافيتين.

يعتقد أنصار نظرية التكوين الحيوي (من اليونانية. الحياة والنشأة - الأصل) أن جميع الكائنات الحية تأتي فقط من الكائنات الحية. دافع خصومهم عن نظرية النشوء التلقائي ، معتبرين أنه من الممكن أن ينشأ الأحياء من غير الأحياء ، أي أنهم سمحوا بدرجة أو بأخرى بالتوليد التلقائي للحياة.

يمكننا أن نلاحظ عناصر من الآراء المادية والمثالية التي تتخلل التاريخ الكامل لتشكيل وجهات النظر حول أصل الحياة من العصور القديمة إلى يومنا هذا.

أصل الأرض

من وجهة نظر العلم الحديثنشأت الشمس والكواكب في وقت واحد من مادة بين النجوم - جزيئات الغبار والغاز. تتكثف هذه المادة الباردة تدريجيًا وتضغط ثم تنقسم إلى عدة جلطات غير متكافئة. واحد منهم ، وهو الأكبر ، أدى إلى ظهور الشمس. مادته ، مع استمرار الانكماش ، والسخونة ، وتشكلت حولها سحابة من الغاز والغبار ، والتي كانت على شكل قرص. نشأت الكواكب من كتل كثيفة من هذه السحابة. تشكلت الأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة. حدد العلماء هذا من خلال عمر أقدم الصخور.

نظرية الحالة الثابتة (الثابتة)

وفقًا لنظرية الحالة الثابتة ، فإن الأرض لم تنشأ أبدًا ، ولكنها كانت موجودة إلى الأبد ؛ كانت الظروف البيئية دائمًا ممكنة لدعم الحياة ، وإذا تغيرت بالفعل ، فلن يكون ذلك كثيرًا. وفقًا لهذا الإصدار ، لم تتشكل أنواع الكائنات الحية أبدًا ، وكانت موجودة دائمًا ، ولكل نوع حقيقتان محتملتان فقط - إما تغيير في الأعداد أو الانقراض. لكن فرضية الحالة الثابتة تتناقض بشكل أساسي مع بيانات العلم الحديث ، ولا سيما علم الفلك ، وتشير هذه البيانات إلى الوجود المحدود لعمر أي نجوم ، وبالتالي ، أنظمة الكواكب حول هذه النجوم. وفقًا للتقديرات الحديثة القائمة على معدلات الانحلال الإشعاعي ، يبلغ عمر الأرض والشمس والنظام الشمسي حوالي 4.6 مليار سنة. لذلك ، لا يعتبر العلم الأكاديمي عادة هذه الفرضية.

يرفض مؤيدو هذه النظرية الاعتراف بأن وجود أو عدم وجود بقايا أحفورية معينة (بقايا) يمكن أن يركز الانتباه على وقت حدوث أو انقراض أنواع فردية مختلفة ، ويستشهدون كمثال بممثل للأسماك ذات الزعانف - الكولاكانث (كولاكانث).

نظرية التوليد التلقائي للحياة

نشأت نظرية التوليد التلقائي في الصين القديمة وبابل واليونان كبديل لنظرية الخلق التي تعايشت معها. كان أرسطو أيضًا من أتباع هذه النظرية. يعتقد أتباعها أن بعض المواد تحتوي على "مبدأ نشط" ، والذي ، في ظل الظروف المناسبة ، يمكن أن يخلق كائنًا حيًا.

بين الملاحين ، كانت وجهات النظر حول ظهور أوزة برناكل معروفة. تنمو هذه الإوزة على شظايا الصنوبر ، وتندفع عبر أعماق البحر. في البداية ، يبدو وكأنه قطرة من الراتنج. تلتصق بشجرة بمنقارها وتفرز قشرة صلبة من أجل الأمان ، حيث تعيش بهدوء وخالية من الهموم. بعد فترة ، ينمو ريش الإوزة ، ثم ينزل من قطعة لحاء إلى الماء ويبدأ في السباحة. وذات يوم ترفرف بجناحيها وتطير بعيدًا.

أثناء قرون طويلةإيمانًا مقدسًا بفعل الخلق الإلهي ، كان الناس ، بالإضافة إلى ذلك ، مقتنعين بشدة بأن الحياة تنشأ بشكل عفوي باستمرار. حتى الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو كتب أنه ليس فقط النباتات والديدان والحشرات بل حتى الأسماك والضفادع والفئران يمكن أن تولد من تربة رطبة أو طمي متعفن. العالم الهولندي يان فان هيلمونت في القرن السابع عشر. وصف تجربته ، مدعيا أن الفئران الحية نشأت من الغسيل المتسخ وحفنة من القمح في خزانة. تحدث عالم طبيعي آخر ، جريندل فون آش ، عن التوليد التلقائي لضفدع حي زُعم أنه لاحظه: "أريد أن أصف ولادة ضفدع ، والذي تمكنت من ملاحظته بالمجهر. ذات يوم ، أخذت قطرة من ندى مايو ، ولاحظت بعناية تحت المجهر ، أن هناك نوعًا من المخلوقات تتشكل بداخلي. لاحظت باهتمام شديد في اليوم الثاني ، أن الجذع قد ظهر بالفعل ، لكن الرأس لم يبدو واضحًا بعد ؛ متابعةً لملاحظاتي في اليوم الثالث ، أصبحت مقتنعاً أن المخلوق الذي لاحظته ليس سوى ضفدع برأس ورجلين. الرسم المرفق يوضح كل شيء.

كتب أرسطو في عمله: "هذه هي الحقائق ، يمكن أن تنشأ الكائنات الحية ليس فقط نتيجة تزاوج الكائنات الحية ، ولكن أيضًا نتيجة تحلل التربة ، التي تتولد ذاتيًا تحت تأثير القوى. الطبيعة من الأرض الفاسدة. "

4. تعليق المعلم حول تقييم دراسات مشكلة أصل الحياة في القرنين 18-19.

عارض عالم الطبيعة الإيطالي فرانشيسكو ريدي هذا النهج لمشكلة أصل الحياة. كتب: "الإدانة ستكون عبثًا إذا لم يتم تأكيدها بالتجربة. لذلك أخذت سفينتين ، وضعت ثعبان البحر فيها. تم إغلاق إحداهما ، بينما ظلت الأخرى مفتوحة ، ويمكن ملاحظة أن يرقات الذباب ظهرت فقط في الوعاء المفتوح. وهذا يعني أن اليرقات لا تنشأ من تلقاء نفسها ، ولكن من البيض الذي وضعه الذباب ".

لكن معارضي ريدي ، المدعوين بالحيويين (من اللاتينية فيتاس - الحياة) - مؤيدو قوة الحياة الشاملة - جادلوا بأن الهواء لا يمكن أن يدخل الوعاء المغلق ، ومعه "قوة الحياة" ، وبالتالي ، اليرقات من الذباب في وعاء مغلق لم يظهر.

ثم أجرى ريدي تجربة رائعة في بساطتها. وضع الثعابين الميتة في سفينتين ، وترك أحدهما مفتوحًا والآخر مغطى بالشاش. بعد مرور بعض الوقت ، ظهرت يرقات الذباب فقط في وعاء مفتوح. التجربة مقتنعة بأن النباتات والحيوانات تظهر فقط من البذور أو البيض الذي يتكون من أفراد الوالدين ، ولكن لا يمكن أن تنشأ من الطبيعة غير الحية. لكن ماذا عن الكائنات الدقيقة؟ استمر الجدل بين مؤيدي التولد الحيوي والتكوين الذاتي.

في عام 1859 ، منحت الأكاديمية الفرنسية للعلوم جائزة لشخص أنهى الجدل حول الجيل التلقائي من الحياة. في عام 1862 حصل لويس باستير على الجائزة. أجرى تجربة تنافس ريدي في البساطة. في القوارير ، قام بغلي مرق اللحم الذي يمكن أن تتطور فيه الكائنات الحية الدقيقة. عند الغلي ، ماتوا هم وأبواغهم. ربط باستير أنبوبًا منحنيًا إلى القارورة ، واستقرت فيه الأبواغ الجرثومية ولم تستطع اختراق وسط المغذيات ، وتم توفير الوصول إلى "قوة الحياة" سيئة السمعة. ظل وسط المغذيات معقمًا ، ولكن بمجرد قطع الأنبوب ، تعفن الوسط. بعد ذلك ، بناءً على خبرة باستير ، تم إنشاء طرق: البسترة ، والحفظ ، وعقيدة التطهير والتعقيم. كانت هذه هي النتائج العملية للنزاع النظري.

5. عروض تقديمية من قبل الطلاب حول تحليل الفرضيات الأخرى حول أصل الحياة على الأرض.

فرضيات خلود الحياة في الكون. بانسبيرميا

لعب تفنيد ل. باستير لنظرية التوليد التلقائي للحياة دورًا مزدوجًا. من ناحية أخرى ، رأى ممثلو الفلسفة المثالية في تجاربه دليلًا مباشرًا فقط على استحالة الانتقال من المادة غير العضوية إلى الكائنات الحية كنتيجة لفعل قوى الطبيعة الطبيعية فقط. كان هذا متفقًا تمامًا مع رأيهم بأن ظهور الحياة يتطلب تدخل مبدأ غير ملموس - الخالق. من ناحية أخرى ، فقد بعض علماء الطبيعة الذين يفكرون ماديًا الآن فرصة استخدام ظاهرة التوليد التلقائي للحياة كدليل رئيسي على آرائهم. نشأت فكرة خلود الحياة في الكون. هكذا ظهرت فرضية البانسبيرميا ، التي طرحها الكيميائي الألماني ج. ليبيج (1803 - 1873).

وفقًا لفرضية البانسبيرميا ، توجد الحياة إلى الأبد ويتم نقلها من كوكب إلى كوكب بواسطة النيازك. أبسط الكائنات الحية أو جراثيمها ("بذور الحياة") ، تسقط كوكب جديدوإيجاد ظروف مواتية هنا ، تتكاثر ، مما يؤدي إلى التطور من أبسط الأشكال إلى الأشكال المعقدة. كان عالم الطبيعة الروسي البارز في. فيرنادسكي (1863-1945)

كان الكيميائي الفيزيائي السويدي S. Arrhenius (1859-1927) نشطًا بشكل خاص في تطوير نظرية البانسبيرميا. في تجارب الفيزيائي الروسي ب. Lebedev (1866-1912) ، الذي اكتشف ضغط تدفق الضوء ، رأى S. Arrhenius دليلًا على إمكانية نقل أبواغ الكائنات الحية الدقيقة من كوكب إلى كوكب. واقترح أن الحياة تنتقل ، ليس في شكل كائنات دقيقة على النيازك ، يتم تسخينها عند دخول الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي - يمكن للأبواغ نفسها أن تتحرك في الفضاء العالمي ، مدفوعة بضغط ضوء الشمس!

في وقت لاحق ، تم رفض هذا الرأي. في ظل ظروف الفضاء الخارجي ، يبدو أن بدايات الحياة بتلك الأشكال المعروفة لنا على الأرض لا يمكن أن توجد ، وجميع المحاولات للكشف عن أي شكل من أشكال الحياة في الفضاء لم تسفر بعد عن نتائج إيجابية. ومع ذلك ، فإن بعض العلماء الحديثين يفترضون أصل خارج الأرضالحياة. وهكذا ، يعتقد العالمان الأمريكيان F. Crick و L. Orgel أن الأرض كانت "مزروعة" من قبل نوع من الكائنات الذكية ، سكان تلك الأنظمة الكوكبية ، وتطور الحياة التي تجاوزت نظامنا الشمسي بمليارات السنين. بعد أن جهزوا صاروخًا ووضعوا حاوية بها أبسط الكائنات الحية ، أطلقوها نحو الأرض ، بعد أن أثبتوا مسبقًا وجود الشروط اللازمةلأجل الحياة. بالطبع من المستحيل إثبات ذلك ودحضه بشكل قاطع غير ممكن.

كان أحد الأدلة المؤيدة لفرضية أصل الحياة خارج كوكب الأرض هو اكتشاف داخل نيزك ، يسمى ALH 84001 ، تكوينات على شكل قضيب تشبه البكتيريا المتحجرة في الشكل. كان النيزك نفسه قطعة من قشرة المريخ التي انطلقت إلى الفضاء منذ 16 مليون سنة نتيجة انفجار على هذا الكوكب. وقبل 13 ألف عام ، سقطت على الأرض ، في القارة القطبية الجنوبية ، حيث تم اكتشافها مؤخرًا. أخيرًا أجب على السؤال "هل توجد حياة على المريخ؟" ستنجح في المستقبل القريب ، عندما تقارير الإدارة الوطنية للملاحة الجوية الأمريكية و أبحاث الفضاءناسا. أطلقت هذه المنظمة قمرًا صناعيًا إلى المريخ لأخذ عينات من تربة المريخ وتقوم الآن بمعالجة المواد. إذا أظهرت الدراسات أن الكائنات الحية الدقيقة قد سكنت المريخ ، فسيكون من الممكن التحدث بدرجة أكبر من اليقين حول إدخال الحياة من الفضاء.

تأخذنا نظرية البانسبيرميا بعيدًا عن مسألة أصل الحياة على الأرض: إذا لم تنشأ الحياة على الأرض ، فكيف نشأت خارجها؟ هذه النظريةغير مقبول من قبل العديد من العلماء (لا يشرح أصل الحياة)

فرضية الخلق

الفرضية الخلقية هي وجهة نظر لأصل الحياة من وجهة نظر المؤمنين. وفقًا لهذه الفرضية ، نشأت الحياة نتيجة حدث خارق للطبيعة في الماضي. يتبعه أتباع جميع الامتيازات الدينية في العالم - الإسلام والمسيحية والبوذية واليهودية. من وجهة نظر هذه الأديان ، يتكون الكون من مكونات مادية وروحية. المادة الحية ، أي الحيوان ، عالم الخضاروولد الإنسان من العنصر الروحي ، أي الله. يقدم مؤيدو هذه الفرضية أمثلة على سمات المادة الحية التي لا يمكن تفسيرها بالعلم الحديث ، ومن وجهة نظر الدين ، يبرهنون على وجود العقل الأسمى. على سبيل المثال: تتكون الفيروسات من غلاف بروتيني و DNA. في الخلية المضيفة ، يحتاج الفيروس إلى مضاعفة جزيء الحمض النووي للتكاثر ، لكن هذا يتطلب طاقة هائلة ، فمن الذي يبدأ هذه العملية؟ في مجال العلوم الطبيعية ، لا يزال السؤال بلا إجابة.

هل هذا يعني أن وجهة النظر النمطية المتأصلة في العديد من أن العلم والدين متناقضان بطبيعتهما صحيحة؟ يعتقد كثير من الباحثين أن العلم والدين طريقتان لمعرفة الطرفين عالم موحد- الواقع المادي والروحي. في الممارسة العملية ، لا ينبغي معارضتهم ، ولكن يجب أن يكملوا ويدعموا بعضهم البعض. لهذا قال ألبرت أينشتاين: "العلم بدون دين معيب ، والدين بدون علم أعمى". العرض 2

فرضية التطور البيوكيميائي

تحظى نظرية التطور الكيميائي الحيوي بأكبر عدد من المؤيدين بين العلماء المعاصرين. نشأت الأرض منذ حوالي خمسة بلايين سنة. في البداية ، كانت درجة حرارة سطحه عالية جدًا. أثناء تبريده ، تشكل سطح صلب (غلاف صخري). الغلاف الجوي ، الذي كان يتألف في الأصل من غازات خفيفة (الهيدروجين والهيليوم) ، لا يمكن الاحتفاظ به بشكل فعال من قبل الأرض ذات الكثافة غير الكافية ، وتم استبدال هذه الغازات بغازات أثقل: بخار الماء ، ثاني أكسيد الكربونوالأمونيا والميثان. مع انخفاض درجة حرارة الأرض إلى ما دون 100 درجة مئوية ، بدأ بخار الماء في التكاثف ليشكل محيطات العالم. في هذا الوقت ، تم تشكيل المواد العضوية المعقدة من المركبات الأولية ؛ تم توفير الطاقة لتفاعلات الاندماج عن طريق تصريفات البرق والأشعة فوق البنفسجية الشديدة. تم تسهيل تراكم المواد بسبب عدم وجود الكائنات الحية - مستهلكي المواد العضوية - وعامل الأكسدة الرئيسي - الأكسجين.

يمكن إنشاء المواد العضوية الأولية (البروتينات) من مواد غير عضوية في ظل ظروف تقليل طبيعة الغلاف الجوي بسبب طاقة التفريغ الكهربائي القوي. بنى البروتين (البروتوبيونات ، وفقًا لمصطلحات أوبارين) ، بسبب مذبذباتها ، شكلت مجمعات غروية محبة للماء (تجذب جزيئات الماء إلى نفسها) مع غلاف مائي مشترك. يمكن أن تنفصل هذه المجمعات عن كتلة الماء بأكملها وتندمج مع بعضها البعض ، وتشكل قطرات متقاربة (التماسك هو الفصل التلقائي لمحلول مائي من البوليمرات إلى مراحل بتركيزات مختلفة). في المحاضرات ، دخلت المواد في تفاعلات كيميائية أخرى (كان هناك امتصاص انتقائي للأيونات المعدنية وتشكيل الإنزيمات). تم تحقيق تعقيد protobionts عن طريق اختيار مثل هذه القطرات المتزامنة التي تتمتع بميزة الاستخدام الأفضل للمواد وطاقة البيئة. على الحدود بين coacervates و بيئة خارجيةيتكون غشاء بدائي من الدهون ، مما أدى إلى ظهور الخلية الأولى.

يعتبر العلم الحديث الأصل غير الحيوي للحياة على الأرض ، معتبرا هذه النظرية هي الأكثر احتمالا. يتكون التولد الذاتي من ثلاث مراحل رئيسية في تطور الحياة:

1. حدوث أبيووجين من المونومرات البيولوجية.

2. تشكيل البوليمرات البيولوجية.

3. تكوين الهياكل الغشائية والكائنات الأولية (بروبيونات).

في الوقت الحاضر ، لم يتم حل مشكلة أصل الحياة. يواصل العلماء البحث عن طرق لحلها.

7. أداء العمل المخبري

العمل المخبري
"تحليل وتقييم الفرضيات المختلفة لأصل الحياة"

الغرض من الدراسةلتوصيف الأفكار الأسطورية للعلماء القدماء ، كانت أولى المحاولات العلمية لشرح جوهر وعملية أصل الحياة ، لتوصيف الدليل التجريبي للفرضيات: تجارب ف.ريدي ، آراء ف.هارفي ، تجارب ل. باستير ، نظريات خلود الحياة ، أفكار مادية حول أصل الحياة على الأرض. للتعرف على تصريحات مؤيدي البانسبيرميا ، فرضية خلود الحياة في الكون. اشرح سبب عدم قبول العديد من العلماء لهذه النظريات.

هل الفرضيات المقدمة مبنية على الأدلة؟ هل تسمح بالتطور التطوري للطبيعة؟ هل يمكن اعتبار هذه الفرضيات علمية؟ حدد بعلامة (+) أو (-)

	فرضيات أصل الحياة	دليل على الفرضية	التطور التدريجي	الفرضية العلمية
1	الخلق
2	الحيوية - نظرية التوليد التلقائي للحياة
3	نظرية بانسبيرميا
4	نظرية الحالة الثابتة
5	نظرية التطور البيوكيميائي

بناءً على التحليل الذي تم إجراؤه ، توصل إلى استنتاج حول أي من الفرضيات الأكثر ترجيحًا لأصل الحياة على الأرض.

قاموس المصطلحات

الحياة هي أحد أشكال وجود المادة ، تنشأ بشكل طبيعي في ظل ظروف معينة في عملية تطورها. تختلف الكائنات الحية عن الكائنات غير الحية في عملية التمثيل الغذائي ، والتهيج ، والقدرة على التكاثر ، والنمو ، والتطوير ، وتنظيم التكوين والوظائف ، إلى أشكال مختلفة من الحركة ، والقدرة على التكيف مع البيئة ، وما إلى ذلك.

التولد الذاتي هي النظرية القائلة بأن الحياة يمكن أن تنشأ من اللا حياة.

بمعنى واسع ، النشوء التلقائي هو محاولة لتخيل ظهور الكائنات الحية من الكائنات غير الحية.

التكاثر الحيوي هو النظرية القائلة بأن الحياة لا يمكن أن تنشأ إلا من الحياة.

الحيوية هي نظرية تنص على وجود "قوة حياة" في كل مكان ، تكفي "للتنفس" ويصبح الجماد حيًا.

نظرية الخلق - النظرية القائلة بأن الحياة نشأت نتيجة لحدث خارق للطبيعة في الماضي ، والذي يعني في أغلب الأحيان الخلق الإلهي.

Panspermia هي نظرية تم بموجبها جلب "بذور الحياة" إلى الأرض من الفضاء جنبًا إلى جنب مع النيازك أو الغبار الكوني.

Coacervates عبارة عن معقدات بروتينية معزولة عن كتلة الماء ، قادرة على تبادل المواد مع البيئة وتجميع المركبات المختلفة بشكل انتقائي.

البروبيونات هي كائنات بدائية غيرية التغذية نشأت في "الحساء البدائي".

8. تلخيص

الحياة مجرد شرارة في الظلام اللامتناهي: ستظهر ، تومض وتختفي إلى الأبد.

بالمقارنة مع الوقت اللانهائي ، فإن مدة حياة الإنسان ليست سوى لحظة قصيرة متلاشية ، ولكن هذا كل ما نقدمه هنا.

لذلك ، يجب على المرء أن يعيش حياته في ضوء الأبدية ، ويقضي الوقت والمواهب في أعمال ذات قيمة أبدية.

الواجب المنزلي. قم بعمل عروض تقديمية للإجابة على الأسئلة التالية:

1. ما هي قيمة الحياة؟

2. ما هو معنى الحياة البشرية؟

3. لماذا من الضروري إنقاذ الحياة؟