Alates iidsetest aegadest kuni meie ajani on Maal elu tekke kohta püstitatud lugematu arv hüpoteese.

Praegu on elu päritolu kohta 5 teaduslikku kontseptsiooni:

1. Elava esilekerkimine elutust, järgides teatud füüsikalisi ja keemilisi seadusi (abiootiline mõiste);

2. Hüpotees "holobioos"- protobiondi või biodi mõiste, teatud tüüpi rakueelne eellane, esialgsed "elujõulised" struktuurid;

3. Genobioosi hüpotees st genoomi kui kõigi elavate rakustruktuuride reliikvia esivanema otsimine, arvestades, et

see oli RNA, mis mängis selle elu tekkes esmast rolli;

4. Statsionaarse eluseisundi mõiste - elu on alati eksisteerinud, elu algust pole;

5. Elu maaväline päritolu – elu toodi Maale kosmosest (panspermia mõiste).

Elu päritolu õpetuste väljatöötamisel on olulisel kohal teooria, mille kohaselt kõik elusolendid pärinevad ainult elusolenditest – biogeneesi teooria.

1688. aastal tõestas Itaalia bioloog F. Redi avatud ja suletud anumatega tehtud katsetega, et lihast ilmuvad valged väikesed ussid on kärbsevastsed ja sõnastas põhimõtte: kõik elusolendid on elusolendidest.

1860. aastal näitas Pasteur, et bakterid võivad olla kõikjal ja nakatada elutut ainet. Nendest vabanemiseks on vajalik steriliseerimine, mida nimetatakse pastöriseerimiseks.

Elu tekke teooriana on biogenees aga vastuvõetamatu, kuna see vastandab elavat elutule ja kinnitab teaduse poolt tagasi lükatud ideed elu igavikulisusest.

Abiootiline kontseptsioon.

Abiogenees - idee elavate tekkest elutust on tänapäevase elu tekke teooria esialgne hüpotees.

1924. aastal tegi kuulus biokeemik A. I. Oparin ettepaneku, et võimsate elektrilahendustega maakera atmosfääris, mis 4–4,5 miljardit aastat tagasi koosnes ammoniaagist, metaanist, süsihappegaasist ja veeaurust, võivad tekkida kõige lihtsamad orgaanilised ühendid, mis on vajalikud elu tekkeks. .

Akadeemik Oparini ennustused läksid tõeks. 1955. aastal sai Ameerika teadlane S. Miller, juhtides elektrilaenguid läbi gaaside ja aurude segu, kõige lihtsamad rasvhapped, uurea, äädik- ja sipelghapped ning mitmed aminohapped.

Nii viidi 20. sajandi keskel eksperimentaalselt läbi valgulaadsete ja muude orgaaniliste ainete abiogeneetiline süntees ürgse Maa tingimusi taastootvates tingimustes.

Oparini hüpotees elu tekke kohta Maal põhineb ideel elu lähteainete (probiontide) keemilise struktuuri ja morfoloogilise väljanägemise järkjärgulisest komplikatsioonist teel elusorganismide juurde. Mere, maa ja õhu ristumiskohas loodi soodsad tingimused keeruliste orgaaniliste ühendite tekkeks. Valkude, nukleiinhapete kontsentreeritud lahustes võivad trombid tekkida nagu želatiini vesilahused. A. I. Oparin nimetas neid hüübimisi koacervaadi tilgad või koacerveerib.

Koatservaadid on lahuses eraldatud orgaanilised multimolekulaarsed struktuurid. Nad ei ole veel elusolendid. Nende tekkimist peetakse eelelu arengu etapiks. Elu tekke tähtsaim etapp oli omasuguste taastootmise ja eelmiste põlvkondade omaduste pärimise mehhanismi tekkimine. See sai võimalikuks tänu nukleiinhapete ja valkude komplekssete komplekside moodustumisele. Isereplikatsioonivõimelised nukleiinhapped hakkasid kontrollima valkude sünteesi, määrates neis aminohapete järjekorra. Ja valgud - ensüümid viisid läbi nukleiinhapete uute koopiate loomise protsessi. Nii tekkis elule iseloomulik põhiomadus – võime paljundada iseendaga sarnaseid molekule.

Abiogeneetilise hüpoteesi tugevuseks on selle evolutsiooniline olemus, elu on mateeria evolutsiooni loomulik etapp. Võimalus hüpoteesi põhisätete katseliseks kontrollimiseks.

Koacervaadi tilkadel on võimalik simuleerida elu alguse rakueelseid faase.

Oparini hüpoteesi nõrk külg võimaldas geneetilise koodi molekulaarstruktuuride puudumisel reprodutseerida proto-elustruktuure. Oparini hüpotees seab erinõuded koatservaatstruktuuride eksperimentaalsele reprodutseerimisele: keemiliselt keerulise struktuuriga "primaarsupp", biogeense päritoluga elemendid (ensüümid ja koensüümid).

Abiogeenne hüpotees sisaldab teadlaste – bioloogilise elu igaviku ja algusetuse idee toetajate – resoluutset vastulööki.

Vene biokeemik S. P. Kostšev märgib oma brošüüris “Elu tekkimisest Maal”, et kõige lihtsamad organismid on keerulisemad kui kõik tehased ja tehased ning elu juhuslik tekkimine on ebatõenäoline, elu ei teki kunagi surnud aine peal.

Mis puudutab organismide spontaanset genereerimist, siis tuleb märkida, et Prantsuse Teaduste Akadeemia määras juba 1859. aastal eriauhinna katse eest selgitada elu spontaanse põlvkonna küsimust uuel viisil. See auhind anti 1862. aastal kuulsale prantsuse teadlasele Louis Pasteurile, kes tõestas oma katsetega mikroorganismide spontaanse tekke võimatust.

Praegu ei saa elu Maal tekkida abiogeenselt. Isegi Darwin kirjutas 1871. aastal: „Aga kui nüüd ... mõnes soojas veehoidlas, mis sisaldas kõiki vajalikke ammooniumi- ja fosforisoolasid ning oli ligipääsetav valgusele, soojusele, elektrile, tekkis keemiliselt valk, mis on võimeline edasisi ja keerukamaid muundumisi, siis see aine hävineks ja imenduks koheselt, mis elusolendite tekkeperioodil oli võimatu. Elu tekkis Maal abiogeensel viisil. Praegu pärineb elav ainult elavast (biogeenne päritolu). Elu taastekke võimalus Maal on välistatud.

Panspermia teooria.

1865. aastal esitas Saksa arst G. Richter kosmosoiline hüpotees

(kosmilised idud), mille kohaselt on elu igavene ja maailmaruumi asustavaid mikroobe saab kanda ühelt planeedilt teisele.

Sarnase hüpoteesi esitas 1907. aastal Rootsi loodusteadlane S. Arrhenius, eeldades, et Universumis eksisteerivad alati elu pisikud - panspermia hüpotees. Ta kirjeldas, kuidas aineosakesed, tolmuosakesed ja mikroorganismide elusad eosed lahkuvad teiste olenditega asustatud planeetidelt maailmaruumi. Nad säilitavad oma elujõulisuse, lennates kerge surve tõttu Universumi ruumis. Olles sattunud eluks sobivate tingimustega planeedile, alustavad nad sellel planeedil uut elu. Seda hüpoteesi toetasid paljud, sealhulgas vene teadlased S. P. Kostšev, L. S. Berg ja P. P. Lazarev.

See hüpotees ei paku välja ühtegi mehhanismi elu esmase päritolu selgitamiseks ja viib probleemi üle teise kohta universumis. Liebig uskus, et "taevakehade atmosfääri ja ka pöörlevaid kosmilisi udukogusid võib pidada igivanateks animeeritud vormide hoidlateks, nagu igavesteks orgaaniliste mikroobide istandusteks", kust elu nende mikroobide kujul hajub. universum.

Panspermia õigustamiseks kasutatakse kaljumaale, millel on kujutatud rakettide või astronautidega sarnaseid objekte või ufode välimust. Kosmoselaevade lennud hävitasid usu intelligentse elu olemasolusse Päikesesüsteemi planeetidel, mis tekkisid pärast seda, kui Schiparelli 1877. aastal avastas kanalid Marsil.

Lovell loendas Marsil 700 kanalit. Kanalite võrk hõlmas kõiki kontinente. 1924. aastal pildistati kanaleid ja enamik teadlasi pidas neid tõendiks intelligentse elu olemasolust. 500 kanali fotodel on jäädvustatud ka hooajalised värvimuutused, mis kinnitasid Nõukogude astronoomi G. A. Tihhovi ideid Marsi taimestiku kohta, kuna järved ja kanalid olid rohelised.

Väärtuslikku teavet Marsi füüsiliste tingimuste kohta said Nõukogude kosmoseaparaat "Mars" ja Ameerika maandumisjaamad "Viking - 1" ja "Viking - 2". Seega osutusid sesoonsed muutused läbivad polaarkübarad koosnevad veeaurust koos mineraaltolmu ja kuiva jää tahke süsinikdioksiidi seguga). Kuid seni pole Marsil elu jälgi leitud.

Pinna uurimine tehissatelliitide tahvlilt näitas, et Marsi kanalid ja jõed võivad tekkida pinnavee jää all sulamise tagajärjel planeedi suurenenud aktiivsuse või sisesoojuse piirkondades või perioodiliste kliimamuutuste ajal.

Kahekümnenda sajandi kuuekümnendate lõpus kasvas taas huvi panspermia hüpoteeside vastu. Meteoriitide ja komeetide ainet uurides avastati "elusainete lähteained" - orgaanilised ühendid, vesiniktsüaniidhape, vesi, formaldehüüd, tsüanogeenid.

Formaldehüüdi tuvastati 60% juhtudest 22 uuritud piirkonnas, selle pilved kontsentratsiooniga ligikaudu 1000 molekuli/cm. kuubik täita suuri ruume.

1975. aastal leiti Kuu pinnasest ja meteoriitidest aminohapete lähteaineid.

Statsionaarse eluseisundi mõiste.

V. I. Vernadski järgi tuleb rääkida elu igavikulisusest ja selle organismide ilmingutest, nii nagu me räägime taevakehade materiaalse substraadi igavikulisusest, nende soojuselektrilistest, magnetilistest omadustest ja nende ilmingutest. Kõik elusolendid tekkisid elusast (Redi põhimõte).

Primitiivsed üherakulised organismid võivad tekkida ainult Maa biosfääris, aga ka Universumi biosfääris. Vernadski järgi on loodusteadused üles ehitatud eeldusele, et elu oma eriliste omadustega ei võta Universumi elust osa. Kuid biosfääri tuleb võtta tervikuna, ühtse elava kosmilise organismina (siis kaob küsimus elava alguse, hüppe kohta elutust elavasse).

Hüpotees« holobioosne».

See puudutab rakueelse esivanema prototüüpi ja tema võimeid.

Pretsellulaarseid esivanemaid on mitmesuguseid - "bioid", "biomonaad", "mikrosfäär".

Biokeemik P. Dekkeri sõnul koosneb "bioidi" struktuurne alus elujõulistest mittetasakaalustest dissipatiivsetest struktuuridest, see tähendab "bioidi" metabolismi katalüüsiva ensümaatilise aparaadiga mikrosüsteemi avastamisest.

See hüpotees tõlgendab aktiivsust kuni raku esivanemani vahetus-metaboolses vaimus.

Holobioosi hüpoteesi raames modelleerisid biokeemikud S. Fox ja K. Doze oma biopolümeerid, mis on võimelised ainevahetuseks – kompleksseks valgusünteesiks.

Selle hüpoteesi peamiseks puuduseks on geneetilise süsteemi puudumine sellises sünteesis. Sellest tuleneb iga elusolendi "molekulaarse eellase" eelistamine primaarse prototsellulaarse struktuuri asemel.

Genobioosi hüpotees.

Ameerika teadlane Haldane uskus, et primaarne ei ole struktuur, mis on võimeline keskkonnaga aineid vahetama, vaid märg molekulaarsüsteem, mis sarnaneb geeniga ja on võimeline paljunema ning seetõttu nimetas ta seda "paljaks geeniks". See hüpotees sai üldise tunnustuse pärast RNA ja DNA ning nende fenomenaalsete omaduste avastamist.

Selle geneetilise hüpoteesi kohaselt tekkisid nukleiinhapped esmalt valgusünteesi maatriksi alusena. Esimest korda esitas selle 1929. aastal G. Möller.

Eksperimentaalselt on tõestatud, et lihtsad nukleiinhapped võivad paljuneda ilma ensüümideta. Valkude süntees ribosoomidel toimub t-RNA ja r-RNA osalusel. Nad suudavad luua mitte ainult juhuslikke aminohapete kombinatsioone, vaid järjestatud polümeere koos valguga. Võib-olla koosnesid primaarsed ribosoomid ainult RNA-st. Sellised valguvabad ribosoomid võivad sünteesida järjestatud peptiide t-RNA molekulide osalusel, mis seostuvad r-RNA-ga aluste sidumise kaudu.

Keemilise evolutsiooni järgmises etapis ilmusid maatriksid, mis määrasid t-RNA molekulide järjestuse ja seega ka aminohapete järjestuse, mis on seotud t-RNA molekulidega. Nukleiinhapete võime toimida mallidena komplementaarsete ahelate moodustamisel (näiteks i-RNA süntees DNA-l) on kõige veenvam argument, mis toetab ideed juhtivast rollist rakkude biogeneesi protsessis. pärilik aparaat ja seetõttu elu tekke geneetilise hüpoteesi kasuks.

Praegu on maapealse elu tekke kohta mitu kontseptsiooni. Peatugem vaid mõnel peamisel teoorial, mis aitavad sellest keerulisest protsessist üsna tervikliku pildi koostada.

Kreatsionism (lat. cgea – looming).

Selle kontseptsiooni kohaselt on elu ja kõik Maad asustavad elusolendite liigid mingil kindlal ajahetkel kõrgema olendi loomingulise tegevuse tulemus.

Kreatsionismi peamised sätted on ära toodud Piiblis, 1. Moosese raamatus. Maailma jumaliku loomise protsessi peetakse toimunuks vaid ühe korra ja seetõttu on see vaatlusele kättesaamatu.

Sellest piisab, et kogu jumaliku loomise kontseptsioon teadusliku uurimistöö alt välja võtta. Teadus tegeleb ainult vaadeldavate nähtustega ja seetõttu ei suuda seda kontseptsiooni kunagi tõestada ega ümber lükata.

Spontaanne(iseeneslik) põlvkond.

Ideed elusolendite tekkest elutust ainest olid laialt levinud Vana-Hiinas, Babülonis ja Egiptuses. Vana-Kreeka suurim filosoof Aristoteles pakkus välja, et teatud aine "osakesed" sisaldavad mingit "aktiivset alust", mis sobivates tingimustes võib luua elusorganismi.

Hollandi arst ja loodusfilosoof Van Helmont (1579–1644) kirjeldas katset, mille käigus ta väidetavalt lõi hiired kolme nädalaga. Selleks oli vaja räpast särki, tumedat kappi ja peotäit nisu. Van Helmont pidas hiire sündimise protsessi aktiivseks aineks inimese higi.

17.-18. sajandil tänu edule madalamate organismide, loomade viljastamise ja arengu uurimisel, aga ka itaalia loodusteadlase F. Redi (1626-1697), Hollandi mikroskoobi A. Leeuwenhoeki tähelepanekutele ja katsetele. (1632-1723), itaalia teadlase L. Spallanzani (1729-1799), vene mikroskoopi M. M. Terekhovsky (1740-1796) jt usk spontaansesse generatsiooni sai põhjalikult õõnestatud.

Kuid kuni mikrobioloogia rajaja Louis Pasteuri töö ilmumiseni kümnenda sajandi keskel leidis see õpetus jätkuvalt järgijaid.

Spontaanse põlvkonna idee areng viitab sisuliselt ajastule, mil avalikkuse teadvuses domineerisid religioossed ideed.

Need filosoofid ja loodusteadlased, kes ei tahtnud tolleaegse teadmiste tasemega omaks võtta kiriku õpetust "elu loomisest", jõudsid kergesti selle spontaanse põlvkonna ideeni.

Kuivõrd vastupidiselt usule loomisesse rõhutati organismide loomuliku päritolu ideed, oli spontaanse genereerimise idee teatud järkjärgulise tähtsuse staadiumis. Seetõttu olid kirik ja teoloogid sellele ideele sageli vastu.

Panspermia hüpotees.

Selle 1865. aastal välja pakutud hüpoteesi kohaselt. Saksa teadlase G. Richteri poolt ja lõpuks sõnastas Rootsi teadlane Arrhenius 1895. aastal, võiks elu tuua Maale kosmosest.

Maavälise päritoluga elusorganismide kõige tõenäolisem tabamus meteoriitide ja kosmilise tolmuga. See oletus põhineb andmetel mõnede organismide ja nende eoste kõrge vastupidavuse kohta kiirgusele, kõrgele vaakumile, madalatele temperatuuridele ja muudele mõjudele.

Siiski pole siiani usaldusväärseid fakte, mis kinnitaksid meteoriitidest leitud mikroorganismide maavälist päritolu.

Kuid isegi kui nad jõuaksid Maale ja tekitaksid meie planeedil elu, jääks elu algupära küsimus vastuseta.

Hüpotees biokeemiline evolutsioon.

1924. aastal sõnastasid biokeemik AI Oparin ja hiljem inglise teadlane J. Haldane (1929) hüpoteesi, mis käsitleb elu süsinikuühendite pika evolutsiooni tulemusena.

Tänapäevase teooria elu tekke kohta Maal, mida nimetatakse biopoeesi teooriaks, sõnastas 1947. aastal inglise teadlane J. Bernal.

Praegu eristatakse elu kujunemise protsessis tavapäraselt nelja etappi:

• 1. Madala molekulmassiga orgaaniliste ühendite (bioloogiliste monomeeride) süntees primaarse atmosfääri gaasidest.
• 2. Bioloogiliste polümeeride teke.
• 3. Väliskeskkonnast membraanide (protobiontide) abil eraldatud orgaaniliste ainete faasiliselt eraldatud süsteemide teke.
• 4. Kõige lihtsamate rakkude tekkimine, millel on elusolendi omadused, sealhulgas paljunemisaparaat, mis tagab vanemrakkude omaduste ülekandumise tütarrakkudele.

Esimesed kolm etappi omistatakse keemilise evolutsiooni perioodile ja neljandast algab bioloogiline evolutsioon.

Vaatleme üksikasjalikumalt protsesse, mille tulemusena võis Maal tekkida elu. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt tekkis Maa umbes 4,6 miljardit aastat tagasi. Selle pinnatemperatuur oli väga kõrge (4000-8000°C) ning planeedi jahtudes ja gravitatsioonijõudude mõjul tekkis maakoor erinevate elementide ühenditest.

Degaseerimisprotsessid viisid atmosfääri, mis võib olla rikastatud lämmastiku, ammoniaagi, veeauru, süsinikdioksiidi ja süsinikmonooksiidiga. Selline atmosfäär ilmselt vähenes, mida tõendab vähendatud kujul metallide, näiteks raudraud, olemasolu Maa kõige iidsemates kivimites.

Oluline on märkida, et atmosfäär sisaldas vesiniku, süsiniku, hapniku ja lämmastiku aatomeid, mis moodustavad 99% aatomitest, mis moodustavad iga elusorganismi pehmete kudede.

Kuid selleks, et aatomid muutuksid keerukateks molekulideks, ei piisanud nende lihtsatest kokkupõrgetest. Vaja oli lisaenergiat, mis oli Maal kättesaadav vulkaanilise tegevuse, elektriliste äikeselahenduste, radioaktiivsuse, Päikese ultraviolettkiirguse tulemusena.

Vaba hapniku puudumine ei olnud ilmselt piisav tingimus elu tekkeks. Kui prebiootilisel perioodil oleks Maal vaba hapnik, siis ühelt poolt oksüdeeriks see sünteesitud orgaanilisi aineid, teisalt aga, moodustades atmosfääri ülemistes horisontides osoonikihi, neelaks see Päikese suure energiaga ultraviolettkiirgus.

Vaadeldaval elu tekkimise perioodil, mis kestis ligikaudu 1000 miljonit aastat, oli ultraviolettkiirgus ilmselt peamine energiaallikas orgaaniliste ainete sünteesil.

Oparin A.I.

Vesiniku-, lämmastiku- ja süsinikuühenditest oleks pidanud Maal vaba energia olemasolul esmalt tekkima lihtsad molekulid (ammoniaak, metaan jms lihtühendid).

Tulevikus võivad need primaarses ookeanis olevad lihtsad molekulid reageerida üksteisega ja teiste ainetega, moodustades uusi ühendeid.

1953. aastal simuleeris Ameerika teadlane Stanley Miller mitmes katses tingimusi, mis eksisteerisid Maal umbes 4 miljardit aastat tagasi.

Juhtides elektrilahendusi läbi ammoniaagi, metaani, vesiniku ja veeauru segu, sai ta hulga aminohappeid, aldehüüde, piim-, äädik- ja muid orgaanilisi happeid. Ameerika biokeemik Cyril Ponnaperuma saavutas nukleotiidide ja ATP moodustumise. Selliste ja sarnaste reaktsioonide käigus võivad esmase ookeani veed küllastuda erinevate ainetega, moodustades nn "primaarse supi".

Teine etapp koosnes orgaaniliste ainete edasistest transformatsioonidest ja keerukamate orgaaniliste ühendite, sealhulgas bioloogiliste polümeeride abiogeensest moodustumisest.

Ameerika keemik S. Fox koostas aminohapete segud, kuumutas neid ja sai proteolaadseid aineid. Primitiivsel maal võiks valgusüntees toimuda maakoore pinnal. Tahkuva laava väikestesse süvenditesse ilmusid reservuaarid, mis sisaldasid vees lahustunud väikeseid molekule, sealhulgas aminohappeid.

Kui vesi aurustus või kuumadele kivimitele pritsis, reageerisid aminohapped, moodustades proteoide. Seejärel uhusid vihmad proteoidid vette. Kui mõnel neist proteoididest oleks katalüütiline aktiivsus, siis võiks alata polümeeride ehk valgulaadsete molekulide süntees.

Kolmandat etappi iseloomustas spetsiaalsete koacervaadi tilkade, mis on polümeersete ühendite rühmad, vabanemine esmases "toitainete puljongis". Mitmed katsed on näidanud, et koatservaadi suspensioonide ehk mikrosfääride moodustumine on tüüpiline paljudele lahuses olevatele bioloogilistele polümeeridele.

Koacervaadi tilkadel on mõned omadused, mis on iseloomulikud ka elavale protoplasmale, näiteks absorbeerivad ümbritsevast lahusest valikuliselt aineid ja tänu sellele "kasvavad", suurendavad nende suurust.

Tulenevalt asjaolust, et ainete kontsentratsioon koatservaadi tilkades oli kümme korda suurem kui ümbritsevas lahuses, suurenes oluliselt üksikute molekulide interaktsiooni võimalus.

On teada, et paljude ainete, eriti polüpeptiidide ja rasvade molekulid koosnevad osadest, millel on veega erinev seos. Molekulide hüdrofiilsed osad, mis paiknevad koatservaatide ja lahuse piiril, pöörduvad lahuse poole, kus veesisaldus on suurem.

Hüdrofoobsed osad on orienteeritud koatservaatide sisse, kus vee kontsentratsioon on väiksem. Selle tulemusena omandab koatservaatide pind teatud struktuuri ja sellega seoses ka omaduse mõnda ainet teatud suunas läbi lasta ja teisi mitte läbi lasta.

Selle omaduse tõttu suureneb osade ainete kontsentratsioon koatservaatide sees veelgi, teiste kontsentratsioon aga väheneb ning koatservaatide komponentide vahelised reaktsioonid omandavad teatud suuna. Koacervaadi tilgad muutuvad keskkonnast eraldatud süsteemideks. Tekivad protorakud ehk protobiondid.

Keemilise evolutsiooni oluline samm oli membraanistruktuuri moodustamine. Paralleelselt membraani väljanägemisega toimus ka ainevahetuse korrastamine ja paranemine. Katalüsaatorid oleksid pidanud mängima olulist rolli selliste süsteemide metabolismi edasises komplikatsioonis.

Elusolendi üks peamisi omadusi on võime paljuneda, st luua koopiaid, mida ei saa eristada lähtemolekulidest. Seda omadust omavad nukleiinhapped, mis erinevalt valkudest on replikatsioonivõimelised.

Koatservaatides võib tekkida protenoid, mis on võimeline katalüüsima nukleotiidide polümerisatsiooni lühikeste RNA ahelate moodustumisega. Need ahelad võivad mängida nii primitiivse geeni kui ka sõnumitooja RNA rolli. Selles protsessis pole veel osalenud ei DNA, ribosoomid, ülekande-RNA-d ega valgusünteesi ensüümid. Kõik nad ilmusid hiljem.

Juba protobiontide tekkefaasis toimus tõenäoliselt looduslik valik, s.t ühtede vormide säilimine ja teiste elimineerimine (surm). Seega fikseeriti selektsiooni tõttu progressiivsed muutused protobiontide struktuuris.

Enesepaljunemiseks, replikatsiooniks ja muutlikkuseks võimeliste struktuuride ilmumine määrab ilmselt elu arengu neljanda etapi.

Niisiis tekkisid hilises Arheanis (umbes 3,5 miljardit aastat tagasi) väikeste veehoidlate või madalate, soojade ja toitaineterikaste merede põhjas esimesed primitiivsed elusorganismid, mis olid toitumisviisi järgi heterotroofid, st toitusid valmis orgaanilised ained, mis sünteesitakse keemilise evolutsiooni käigus.

Kääritamine, orgaaniliste ainete ensümaatilise muundamise protsess, milles teised orgaanilised ained toimivad elektronide aktseptoritena, toimis ainevahetuse vahendina.

Osa nendes protsessides vabanevast energiast salvestub ATP kujul. Võimalik, et mõned organismid kasutasid eluprotsesside jaoks ka redoksreaktsioonide energiat ehk olid kemosünteetikud.

Aja jooksul toimus vaba orgaanilise aine varude vähenemine keskkonnas ning eelise said organismid, kes on võimelised sünteesima anorgaanilistest ühendeid.

Sel viisil tekkisid arvatavasti umbes 2 miljardit aastat tagasi esimesed tsüanobakteritüüpi fototroofsed organismid, mis olid võimelised kasutama valgusenergiat orgaaniliste ühendite sünteesiks CO2-st ja H2O-st, vabastades samal ajal vaba hapnikku.

Üleminek autotroofsele toitumisele oli Maa elu evolutsiooni jaoks väga oluline mitte ainult orgaanilise aine reservide loomise, vaid ka atmosfääri hapnikuga küllastamise seisukohalt. Samal ajal hakkas atmosfäär omandama oksüdeerivat iseloomu.

Osooniekraani välimus kaitses esmaseid organisme ultraviolettkiirte kahjulike mõjude eest ja tegi lõpu orgaaniliste ainete abiogeensele (mittebioloogilisele) sünteesile.

Need on kaasaegsed teaduslikud ideed elu tekke ja kujunemise peamistest etappidest Maal.

Visuaalne diagramm elu arengust Maal (klõpsatav)

Täiendus:

"Mustade suitsetajate" imeline maailm

Teaduses on pikka aega arvatud, et elusorganismid saavad eksisteerida ainult Päikese energiast. Jules Verne kirjeldas oma romaanis "Teekond Maa keskmesse" allmaailma dinosauruste ja iidsete taimedega. See on siiski väljamõeldis. Aga kes oleks võinud arvata, et eksisteerib Päikese energiast isoleeritud maailm absoluutselt erinevate elusorganismidega. Ja ta leiti Vaikse ookeani põhjast.

Kahekümnenda sajandi viiekümnendatel aastatel usuti, et ookeani sügavustes ei saa olla elu. Auguste Picardi batüskaafi leiutamine hajutas need kahtlused.

Tema poeg Jacques Picard laskus koos Don Walshiga Trieste batüskaafis Mariaani süvikusse enam kui kümne tuhande meetri sügavusele. Päris põhjas nägid sukeldumisel osalejad elusat kala.

Pärast seda hakkasid paljude riikide okeanograafilised ekspeditsioonid süvamerevõrkudega ookeanisügavust läbi kammima ja uusi loomaliike, perekondi, ordu ja isegi klasse avastama!

Sukeldumine batüskaafidesse paranes. Jacques-Yves Cousteau ja paljude riikide teadlased tegid kulukaid sukeldumisi ookeanide põhja.
70ndatel tehti avastus, mis pööras paljud teadlaste ideed pea peale. Galapagose saarte lähedalt kahe-nelja tuhande meetri sügavuselt avastati rikkeid.
Ja põhjas avastati väikesed vulkaanid - hüdrotermid. Maakoore lõhedesse sattunud merevesi aurustus koos erinevate mineraalidega kuni 40 meetri kõrguste väikeste vulkaanide kaudu.
Neid vulkaane nimetati "mustadeks suitsetajateks" nendest väljuva musta vee tõttu.

Kõige uskumatum on aga see, et sellises vees, mis on täidetud vesiniksulfiidi, raskmetallide ja erinevate mürgiste ainetega, õitseb elujõuline elu.

Mustadest suitsetajatest väljuva vee temperatuur ulatub 300 ° C. Päikesekiired ei tungi nelja tuhande meetri sügavusele ja seetõttu ei saa olla rikast elu.
Isegi väiksemas sügavuses on põhjaorganismid väga haruldased, rääkimata sügavatest kuristikest. Seal toituvad loomad ülalt alla langevast orgaanilisest prahist. Ja mida suurem on sügavus, seda vähem viletsam on põhja eluiga.
Mustanahaliste suitsetajate pindadelt on leitud kemoautotroofseid baktereid, mis lagundavad planeedi sisemusest väljapursanud väävliühendeid. Bakterid katavad põhjapinna pideva kihina ja elavad agressiivsetes tingimustes.
Neist on saanud toit paljudele teistele loomaliikidele. Kokku on kirjeldatud umbes 500 loomaliiki, kes elavad "mustade suitsetajate" ekstreemsetes tingimustes.

Teine avastus oli vestimentifera, mis kuulub veidrate loomade - pogonofooride - klassi.

Need on väikesed torud, millest ulatuvad välja pikad torud, mille otstes on kombitsad. Nende loomade puhul on ebatavaline see, et neil puudub seedesüsteem! Nad astusid bakteritega sümbioosi. Vestimentiferi sees on elund - trofosoom, kus elab palju väävlibaktereid.

Bakterid saavad eluks ajaks vesiniksulfiidi ja süsihappegaasi, pesitsevate bakterite ülejäägi sööb vestimentifera ise ära. Lisaks leiti lähedusest perekondadesse Calyptogena ja Bathymodiolus kuuluvad kahepoolmelised molluskid, mis samuti astusid bakteritega sümbioosi ja lakkasid sõltumast toiduotsingutest.

Hüdrotermide süvameremaailma üks ebatavalisemaid olendeid on ussid Alvinella pompeii.

Neid nimetati analoogia tõttu Pompei vulkaani purskega - need olendid elavad kuuma vee tsoonis, mille temperatuur ulatub 50 ° C-ni, ja väävliosakeste tuhk langeb neile pidevalt. Ussid koos vestimentiferaga moodustavad tõelisi "aiad", mis pakuvad toitu ja peavarju paljudele organismidele.

Krabid ja kümnejalgsed elavad neist toituvate vestimentifera ja pompei usside kolooniate seas. Ka nende "aedade" hulgas on kaheksajalad ja angervaksa perekonna kalad. Mustanahaliste suitsetajate maailmas leidus ka ammu väljasurnud loomi, kes olid mujalt ookeanist välja tõrjutud, näiteks kõrrelised Neolepas.

Need loomad olid laialt levinud 250 miljonit aastat tagasi, kuid surid siis välja. Siin tunnevad kõre esindajad end rahulikult.

"Mustade suitsetajate" ökosüsteemide avastamisest on saanud bioloogia kõige olulisem sündmus. Selliseid ökosüsteeme on leitud maailma ookeani erinevatest osadest ja isegi Baikali järve põhjast.

Pompei uss. Foto life-grind-style.blogspot.com

Teadusajakirjad püüavad teatavasti mitte vastu võtta avaldamiseks artikleid, mis on pühendatud probleemidele, mis köidavad kõigi tähelepanu, kuid millel puudub selge lahendus – tõsine füüsikaalane väljaanne ei avalda igiliikuri projekti. See teema oli elu tekkimine Maal. Küsimus eluslooduse tekkest, inimese välimusest on mõtlevaid inimesi muretsenud juba mitu aastatuhandet ja ainult kreatsionistid, kõige jumaliku päritolu pooldajad, on leidnud enda jaoks ühemõttelise vastuse, kuid see teooria ei ole teaduslik, sest ei kuulu kontrollimisele.

Vanarahva vaated

Vana-Hiina ja India käsikirjad räägivad elusolendite ilmumisest veest ja mädanenud jäänustest, amfiibsete olendite sünnist suurte jõgede mudastel ladestutel on kirjas Vana-Egiptuse hieroglüüfid ja Vana-Babüloni kiilkiri. Hüpoteesid elu tekkest Maal spontaanse genereerimise kaudu olid kauge mineviku tarkadele ilmsed.

Muistsed filosoofid tõid näiteid ka loomade ilmumisest elutust ainest, kuid nende teoreetilised põhjendused olid teist laadi: materialistlikud ja idealistlikud. Demokritos (460-370 eKr) leidis elu tekkimise põhjuse väikseimate, igaveste ja jagamatute osakeste - aatomite - erilises vastasmõjus. Platon (428-347 eKr) ja Aristoteles (384-322 eKr) selgitasid elu tekkimist Maal kõrgema printsiibi imelise mõjuga elutule ainele, mis sisendab hinge loodusobjektidesse.

Mõte mingisuguse "elujõu" olemasolust, mis aitab kaasa elusolendite tekkimisele, osutus väga püsivaks. See kujundas paljude keskajal ja hiljem kuni 19. sajandi lõpuni elanud teadlaste seisukohad elu tekke kohta Maal.

Spontaanse genereerimise teooria

Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723) muutis mikroskoobi leiutamisega enda avastatud väikseimad mikroorganismid peamiseks vaidlusobjektiks teadlaste vahel, kes jagasid kahte peamist teooriat elu tekke kohta Maal - biogeneesi ja abiogeneesi. Esimene uskus, et kõik elusolendid võivad olla ainult elusolendite saadus, teised uskusid, et orgaanilise aine spontaanne teke eritingimustesse paigutatud lahustes on võimalik. Selle vaidluse olemus pole siiani muutunud.

Mõnede loodusteadlaste katsed tõestasid kõige lihtsamate mikroorganismide spontaanse tekke võimalust, biogeneesi pooldajad eitasid sellist võimalust täielikult. Louis Pasteur (1822-1895) tõestas rangelt teaduslike meetoditega ja oma katsete kõrge korrektsusega müütilise elujõu puudumist, mis kandub edasi õhu kaudu ja genereerib elusaid baktereid. Küll aga tunnistas ta oma töödes spontaanse genereerimise võimalust mingites eritingimustes, mida pidid välja selgitama tulevaste põlvkondade teadlased.

Evolutsiooniteooria

Suure Charles Darwini (1809–1882) teosed kõigutasid paljude loodusteaduste alustalasid. Tema kuulutatud tohutu hulga bioloogiliste liikide tekkimine ühest ühisest esivanemast muutis taas elu tekke Maal teaduse kõige olulisemaks küsimuseks. Loodusliku valiku teoorial oli algul raskusi oma toetajate leidmisega ja nüüd tabavad seda kriitilised rünnakud, mis tunduvad üsna mõistlikud, kuid tänapäevaste loodusteaduste aluseks on darvinism.

Pärast Darwinit ei saanud bioloogia Maa elu tekkimist samadelt positsioonidelt käsitleda. Paljude bioloogiateaduste harude teadlased olid veendunud organismide evolutsioonilise arengutee tõesuses. Kuigi tänapäevased vaated ühisele esivanemale, mille Darwin asetas Elupuu juure, on mitmes mõttes muutunud, on üldkontseptsiooni tõde vankumatu.

Püsiseisundi teooria

Bakterite ja teiste mikroorganismide spontaanse spontaanse genereerimise laboratoorsel ümberlükkamisel, raku keerulise biokeemilise struktuuri teadvustamisel koos darvinismi ideedega avaldasid erilist mõju elu tekketeooria alternatiivsete versioonide ilmnemisele. Maa. 1880. aastal pakkus ühe uutest kohtuotsustest välja William Preyer (1841–1897). Ta uskus, et elu sünnist meie planeedil pole vaja rääkida, kuna see eksisteerib igavesti ja sellel ei olnud algust kui sellist, see on muutumatu ja pidevalt valmis uuestisünniks mis tahes sobivates tingimustes.

Preyeri ja tema järgijate ideed pakuvad vaid puhtajaloolist ja filosoofilist huvi, sest tulevikus arvutasid astronoomid ja füüsikud planeedisüsteemide lõpliku olemasolu termineid, fikseerisid universumi pideva, kuid püsiva paisumise, s.t. see ei olnud kunagi kumbki. igavene või püsiv.

Soov pidada maailma üheks globaalseks elusolendiks kordas Venemaa suure teadlase ja filosoofi Vladimir Ivanovitš Vernadski (1863-1945) seisukohti, kellel oli ka oma ettekujutus elu tekkest Maal. See põhines arusaamal elust kui Universumi, kosmose lahutamatust tunnusest. Vernadski sõnul kõneles elu geoloogilisest igavikulisusest asjaolu, et teadus ei suutnud leida kihte, mis ei sisaldanud jälgi orgaanilistest ainetest. Üheks viisiks, kuidas elu noorel planeedil tekkis, nimetas Vernadsky oma kontakte kosmoseobjektidega - komeetide, asteroidide ja meteoriitidega. Siin ühineb tema teooria teise versiooniga, mis seletas elu tekkimist Maal panspermia meetodil.

Elu häll on kosmos

Panspermia (kreeka keeles - "seemnesegu", "seemned kõikjal") peab elu mateeria põhiomaduseks ega selgita selle tekkimise viise, vaid nimetab kosmost elu mikroobide allikaks, mis langevad taevakehadele nende jaoks sobivate tingimustega. idanemine".

Panspermia põhimõistete esmamainimise võib leida Vana-Kreeka filosoofi Anaxagorase (500-428 eKr) kirjutistest ning 18. sajandil rääkis sellest prantsuse diplomaat ja geoloog Benoit de Maillet (1656-1738). Need ideed taaselustasid Svante August Arrhenius (1859-1927), Lord Kelvin William Thomson (1824-1907) ja Hermann von Helmholtz (1821-1894).

Kosmilise kiirguse julma mõju elusorganismidele ja planeetidevahelise ruumi temperatuuritingimuste uurimine muutis sellised hüpoteesid elu tekke kohta Maal ebaoluliseks, kuid kosmoseajastu algusega kasvas huvi panspermia vastu.

1973. aastal pakkus Nobeli preemia laureaat Francis Crick (1916–2004) välja molekulaarsete elussüsteemide maavälised tootmise ja nende sisenemise Maale meteoriitide ja komeetidega. Samas hindas ta abiogeneesi tõenäosust meie planeedil väga madalaks. Silmapaistev teadlane ei pidanud elu tekkimist ja arengut Maal kõrgetasemelise orgaanilise aine isekogumise meetodil reaalsuseks.

Kivistunud bioloogilisi struktuure on leitud meteoriitidest üle kogu planeedi, sarnaseid jälgi on leitud Kuult ja Marsilt toodud mullaproovidest. Teisest küljest tehakse arvukalt katseid biostruktuuride töötlemisel mõjude poolt, mis on võimalikud nende viibimisel avakosmoses ja Maa atmosfääriga sarnase atmosfääri läbimisel.

2006. aastal viidi Deep Impact missiooni raames läbi oluline eksperiment. Komeeti Tempel rammis spetsiaalne sond-löögiseade, mille vabastas automaatne seade. Kokkupõrke tagajärjel vabanenud komeedi aine analüüs näitas vee ja erinevate orgaaniliste ühendite esinemist selles.

Järeldus: Panspermia teooria on selle loomisest alates oluliselt muutunud. Kaasaegne teadus tõlgendab teisiti neid elu põhielemente, mida kosmoseobjektid võiksid meie noorele planeedile toimetada. Teadusuuringud ja katsed tõestavad elusrakkude elujõulisust planeetidevahelise reisimise tingimustes. Kõik see muudab mõtte maise elu maavälisest päritolust asjakohaseks. Maal elu tekke peamised mõisted on teooriad, millesse panspermia on kaasatud kas põhiosana või meetodina komponentide Maale toimetamiseks elusaine loomiseks.

Oparin-Haldane'i biokeemilise evolutsiooni teooria

Idee elusorganismide spontaansest genereerimisest anorgaanilistest ainetest on alati jäänud peaaegu ainsaks alternatiiviks kreatsionismile ja 1924. aastal ilmus 70-leheküljeline monograafia, mis andis sellele ideele hästi arenenud ja põhjendatud teooria tugevuse. Selle teose nimi oli "Elu päritolu", selle autor oli vene teadlane - Aleksandr Ivanovitš Oparin (1894-1980). 1929. aastal, kui Oparini teoseid polnud veel inglise keelde tõlgitud, väljendas sarnaseid arusaamu elu tekkest Maal inglise bioloog John Haldane (1860-1936).

Oparin oletas, et kui noore planeedi Maa primitiivne atmosfäär väheneb (st ei sisalda hapnikku), võib võimas energiapuhang (nagu välk või ultraviolettkiirgus) soodustada orgaaniliste ühendite sünteesi anorgaanilisest ainest. Tulevikus võivad sellised molekulid moodustada trombe ja kobaraid - koacerveerivad tilgad, mis on protoorganismid, mille ümber moodustuvad vesisärgid - membraani-kesta alged, tekib kihistumine, tekitades laengu erinevust, mis tähendab, et liikumine on ainevahetuse algus, ainevahetuse alged jne. Koatservaate peeti aluseks evolutsiooniprotsesside käivitamisel, mis viisid esimeste eluvormide tekkeni.

Haldane tutvustas mõistet "ürgne supp" - esialgne maapealne ookean, millest sai tohutu keemialabor, mis oli ühendatud võimsa jõuallikaga - päikesevalgusega. Süsinikdioksiidi, ammoniaagi ja ultraviolettkiirguse kombinatsiooni tulemuseks oli orgaaniliste monomeeride ja polümeeride kontsentreeritud populatsioon. Seejärel olid sellised moodustised seotud lipiidmembraani ilmumisega nende ümber ja nende areng viis elusraku moodustumiseni.

Elu tekke peamised etapid Maal (Oparin-Haldane'i järgi)

Universumi energiahulgast tekkimise teooria kohaselt toimus Suur Pauk umbes 14 miljardit aastat tagasi ja umbes 4,6 miljardit aastat tagasi viidi lõpule Päikesesüsteemi planeetide loomine.

Noor Maa, järk-järgult jahtudes, omandas tahke kesta, mille ümber toimus atmosfääri teke. Primaarne atmosfäär sisaldas veeauru ja gaase, mis hiljem olid orgaanilise sünteesi tooraineks: süsinikmonooksiid ja -dioksiid, vesiniksulfiid, metaan, ammoniaak ja tsüaniidühendid.

Jäätunud vett sisaldavate kosmoseobjektide pommitamine ja veeauru kondenseerumine atmosfääris viis Maailma ookeani tekkeni, milles lahustusid erinevad keemilised ühendid. Võimsate äikesetormidega kaasnes atmosfääri teke, millest tungis läbi tugev ultraviolettkiirgus. Sellistes tingimustes toimus aminohapete, suhkrute ja muude lihtsate orgaaniliste ainete süntees.

Maa eksisteerimise esimese miljardi aasta lõpus algas lihtsaimate monomeeride polümerisatsiooniprotsess vees valkudeks (polüpeptiidideks) ja nukleiinhapeteks (polünukleotiidideks). Nad hakkasid moodustama prebioloogilisi ühendeid - koatservaate (koos tuuma, ainevahetuse ja membraaniga).

3,5-3 miljardit aastat eKr - isepaljunemise, reguleeritud ainevahetusega, muutuva läbilaskvusega membraaniga protobiontide moodustumise staadium.

3 miljardit aastat eKr e. - rakuliste organismide, nukleiinhapete, primaarsete bakterite tekkimine, bioloogilise evolutsiooni algus.

Eksperimentaalsed tõendid Oparin-Haldane'i hüpoteesi kohta

Paljud teadlased hindasid positiivselt abiogeneesil põhinevaid põhikontseptsioone Maa elu tekke kohta, kuigi algusest peale leidsid nad Oparin-Haldane'i teoorias kitsaskohti ja ebakõlasid. Erinevates riikides hakati tegema hüpoteesi testuuringuid, millest tuntuim on Ameerika teadlaste Stanley Milleri (1930-2007) ja Harold Urey (1893-1981) 1953. aastal läbi viidud klassikaline eksperiment.

Katse sisuks oli simuleerida laboris varajase Maa tingimusi, milles võis toimuda kõige lihtsamate orgaaniliste ühendite süntees. Seadmes ringlev gaasisegu oli koostiselt sarnane Maa primaarse atmosfääriga. Seadme disain võimaldas imiteerida vulkaanilist tegevust ning segu läbinud elektrilahendused tekitasid välgu efekti.

Pärast nädalast segu ringlemist süsteemis täheldati kümnendiku süsiniku üleminekut orgaanilisteks ühenditeks, leiti aminohappeid, suhkruid, lipiide ja aminohapetele eelnevaid ühendeid. Korduvad ja muudetud katsed kinnitasid täielikult abiogeneesi võimalust varajase Maa simuleeritud tingimustes. Järgnevatel aastatel tehti korduvaid katseid teistes laborites. Vulkaaniheite võimaliku komponendina lisati gaasisegu koostisesse vesiniksulfiidi ja tehti muid mittedrastilisi muudatusi. Enamasti oli orgaaniliste ühendite sünteesikatse edukas, kuigi katsed minna kaugemale ja saada elusraku koostisele lähenevaid keerukamaid elemente ebaõnnestusid.

RNA maailm

20. sajandi lõpuks said paljud teadlased, kes ei lakanud huvi tundmast Maa elu tekke probleemi vastu, selgeks, et teoreetiliste konstruktsioonide harmoonia ja selge eksperimentaalse kinnituse jaoks on Oparin-Haldane'i teoorial ilmne. , võib-olla ületamatud vead. Peamine neist oli võimatus seletada elusorganismi määravate omaduste ilmnemist protobiontides - paljuneda pärilike tunnuste säilimisega. Koos geneetiliste rakustruktuuride avastamisega, DNA funktsiooni ja struktuuri kindlaksmääramisega, mikrobioloogia arenguga tekkis uus kandidaat ürgse elumolekuli rolli.

Neist sai ribonukleiinhappe molekul – RNA. See makromolekul, mis on osa kõigist elusrakkudest, on nukleotiidide ahel - kõige lihtsamad orgaanilised lülid, mis koosneb lämmastikuaatomitest, monosahhariidist - riboosist ja fosfaatrühmast. Just nukleotiidide järjestus on päriliku teabe kood ja näiteks viiruste puhul mängib RNA seda rolli, mida mängib keerulistes rakustruktuurides DNA.

Lisaks on teadlased avastanud mõnede RNA molekulide ainulaadse võime katkestada teisi ahelaid või liimida üksikuid RNA elemente ning mõned täidavad autokatalüsaatori rolli – st aitavad kaasa kiirele enesepaljunemisele. RNA makromolekuli suhteliselt väike suurus ja selle DNA-ga võrreldes lihtsustatud struktuur (üheks ahelaks) muutis ribonukleiinhappe peamiseks kandidaadiks prebioloogiliste süsteemide põhielemendi rolli.

Viimase uue teooria elusaine päritolu kohta planeedil sõnastas 1986. aastal Walter Gilbert (sünd. 1932), Ameerika füüsik, mikrobioloog ja biokeemik. Mitte kõik eksperdid ei nõustunud selle seisukohaga elu tekke kohta Maal. Lühidalt "RNA maailmaks" nimetatud meie planeedi prebioloogilise maailma struktuuri teooria ei suuda vastata lihtsale küsimusele, kuidas ilmus esimene soovitud omadustega RNA molekul, isegi kui planeedis oli tohutul hulgal "ehitusmaterjali". nukleotiidide vorm jne.

PAH maailm

Simon Nicholas Platts püüdis vastust leida 2004. aasta mais ja 2006. aastal teadlaste rühm eesotsas Pascal Ehrenfreundiga. Katalüütiliste omadustega RNA lähtematerjaliks on pakutud polüaromaatseid süsivesinikke.

PAH-ide maailm põhines nende ühendite suurel arvukul nähtavas ruumis (neid esines ilmselt noore Maa "ürgsupis") ja nende rõngakujulise struktuuri iseärasusi, mis aitab kaasa kiirele ühendusele lämmastikuga. alused – RNA põhikomponendid. PAH-teooria räägib taas mõne panspermia sätte aktuaalsusest.

Ainulaadne elu ainulaadsel planeedil

Kuni teadlastel pole võimalust minna tagasi 3 miljardi aasta tagusesse aega, ei paljastata meie planeedi elu tekke saladust – paljud selle probleemiga tegelejad jõuavad sellele järeldusele. Peamised mõisted elu tekke kohta Maal on: abiogeneesi teooria ja panspermia teooria. Need võivad kattuda mitmel viisil, kuid tõenäoliselt ei saa nad vastata: kuidas Maa ja selle satelliidi Kuu üllatavalt täpselt tasakaalustatud süsteem tohutusse kosmosesse tekkis, kuidas sellel elu tekkis ...

Elu päritolu hüpoteesid

Elu tekkimine Maal on loodusteaduse üks olulisemaid probleeme. Kümnete sajandite jooksul on vaated eluprobleemile muutunud, väljendatud on erinevaid ideid, hüpoteese ja kontseptsioone. Mõned neist levisid loodusteaduste arengu ajaloo erinevatel perioodidel. Praegu on elu tekke kohta viis hüpoteesi:

1. Kreatsionism on hüpotees, mis väidab, et elu lõi üleloomulik olend loomisakti tulemusena. Sellel on pikim ajalugu. See põhineb erilise jõu, "hinge" olemasolul elusorganismides, mis juhib kõiki eluprotsesse.

2. Statsionaarse seisundi hüpotees, mille kohaselt elu ei tekkinud kunagi, vaid oli alati olemas. Looduslike tingimuste muutumisega muutusid ka liigid: ühed kadusid, teised tekkisid. Põhineb paleontoloogide uuringutel.

3. Muistses Hiinas ja Indias esitati kreatsionismi alternatiivina hüpotees elu spontaansest tekkest, mis põhineb ideel elu korduvast esilekerkimisest elutust ainest. Seda hüpoteesi toetasid Platon, Aristoteles, Galileo, Descartes, Lamarck. Hüpoteesi olemus: madalamad elusorganismid tekkisid mudast, niiskest pinnasest, mädanenud lihast. Selle hüpoteesi ümberlükkamiseks sõnastas F. Redi põhimõtte: "Kõik elusolendid pärinevad elusolenditest", pärast seda, kui ta leidis põhjuse usside ilmumiseks mädanenud lihale. L. Pasteur tõestas oma viiruskatsetega lõpuks elu spontaanse päritolu idee vastuolulisust.

4. Panspermia hüpotees, mille kohaselt toodi elu Maale avakosmosest. Esimest korda väljendas seda G. Richter 19. sajandi lõpus. See kontseptsioon võimaldab elu tekkimise võimalust erinevatel aegadel Universumi erinevates osades ja selle kandumist Maale mitmel viisil (meteoriidid, asteroidid, kosmiline tolm).

5. Hüpotees elu ajaloolisest tekkest biokeemilise evolutsiooni kaudu. Autorid on A. Oparin ja S. Haldane. A. Oparini hüpoteesi, aga ka kaasaegse teaduse seisukohalt tekkis eluta ainest eluta aine Universumi looduslike protsesside tulemusena aine pika evolutsiooni käigus. A. Oparin tuvastas mitu biokeemilise evolutsiooni etappi, mille lõppeesmärgiks oli primitiivne elusrakk. Areng toimus vastavalt skeemile:

A) planeedi Maa geokeemiline evolutsioon, lihtsamate ühendite nagu CO2, NH3, H2O jne süntees, vee üleminek aurust vedelasse olekusse Maa järkjärgulise jahtumise tulemusena. Atmosfääri ja hüdrosfääri areng.

B) orgaaniliste ainete teke anorgaanilistest ühenditest - aminohapetest - ja nende akumuleerumine esmases ookeanis Päikese elektromagnetilise mõju, kosmilise kiirguse ja elektrilahenduste tagajärjel.

C) orgaaniliste ühendite järkjärguline komplikatsioon ja valgustruktuuride moodustumine.

D) valgustruktuuride isoleerimine keskkonnast, veekomplekside moodustumine ja valkude ümber vesise kesta loomine.

E) selliste komplekside ühinemine ja koatservaatide moodustumine, mis on võimelised keskkonnaga ainet ja energiat vahetama.

E) metallide imendumine koatservaatide poolt, mis viis ensüümide moodustumiseni, mis kiirendavad biokeemilisi protsesse.

G) hüdrofoobsete lipiidide piiride teke koatservaatide ja väliskeskkonna vahel, mis viis poolläbilaskvate membraanide tekkeni, mis tagas koatservaadi funktsioneerimise stabiilsuse.

H) areng evolutsiooni käigus neis iseregulatsiooni- ja enesepaljunemisprotsesside moodustistes.

Akadeemik V. Vernadski arvates seostatakse elu tekkimist võimsa hüppega, mis tõi evolutsiooni nii palju vastuolusid, et need lõid tingimused elusaine sünniks. Elusaine korralduse äärmuslik keerukus tõestab, et elu tekkimine on pika bioloogilise evolutsiooni protsessi tulemus.

6. Kaasaegne bioloogilise evolutsiooni teooria

Evolutsiooni all mõistetakse üht liikumisvormi, mida iseloomustavad järk-järgulised, pidevad, kuhjuvad muutused, mis toovad kaasa kvalitatiivseid nihkeid eluslooduse arengus. Evolutsioonilise paradigma kujunemise protsessis on kolm peamist etappi:

· Esimene etapp – traditsiooniline bioloogia; selle eredaim esindaja on Rootsi teadlane K. Linnaeus.

· Teine etapp on klassikaline bioloogilise evolutsiooni teooria; loojaks on inglise loodusteadlane Ch. Darwin.

· Kolmas etapp on bioloogilise evolutsiooni sünteetiline teooria. Selle sisu oli Charles Darwini ja Tšehhi botaaniku, geneetika rajaja G. Mendeli ideede tulemus.

Iidsetest aegadest kuni 19. sajandini bioloogilises mõtlemises domineerinud traditsioonilise bioloogia üldiseks teoreetiliseks aluseks oli kreatsionismi kontseptsioon, mis lähtus kõigi eluvormide samaaegsest tekkimisest Maal. Traditsioonilise bioloogia ülesandeks oli kõigi elusolendite klassifikatsiooni ja süstematiseerimise ülesehitamine. Oluliseima panuse selle probleemi lahendamisel andis K. Linnaeus, kes lõi elusorganismide klassifikatsioonisüsteemi, mis paljastas organismide terviklikkuse, ühtsuse, vastastikuse seotuse ja järjepidevuse, mis omakorda viis teadlased mõttele, et kõik eluslooduse vormide mitmekesisus on bioloogilise evolutsiooni tulemus. Traditsiooniline bioloogia kogub oma teaduslikku materjali eluslooduse vahetu vaatlemise teel, nii et see areneb edasi ka praegu.

Charles Darwini teooria sündis tohutu hulga erinevate faktiliste andmete kokkuvõtte tegemise tulemus. Darwini selgituse evolutsiooniprotsessi kohta võib kokku võtta järgmiselt:

1. Igasugust looma- ja taimerühma iseloomustab varieeruvus. Muutlikkus on üks elusorganismidele omane omadus.

2. Iga liigi organismide arv, mis maailma sünnib, on palju suurem kui nende arv, kes suudavad toitu leida, ellu jääda ja järglasi jätta. Enamik iga põlvkonna järglasi sureb.

3. Kuna sünnib rohkem isendeid, kui suudab ellu jääda, toimub konkurents, võitlus toidu ja elupaiga pärast.

4. Pärilikud muutused, mis muudavad organismil teatud keskkonnas ellujäämise lihtsamaks, annavad nende omanikele eelise teiste, vähem kohanenud organismide ees. Ellujäänud isenditest sünnib järgmine põlvkond ja seega toimub kõige sobivamate esindajate valik (looduslik valik).

Sünteetilise evolutsiooniteooria kujunemise ajendiks oli pärimisseaduse avastamine ja DNA struktuuri dešifreerimine. Sünteetiline evolutsiooniteooria on oma sisult darvinismi ja molekulaarbioloogia saavutuste süntees. Teooria olemus seisneb evolutsiooniprotsessi esitamises geneetiliste programmide võistlusena, mis määrab organismide individuaalse arengu. Pealegi mängib evolutsiooni üldise suuna määramisel olulist rolli peamine programmeerimisseade, milleks on biosfäär tervikuna. See on biosfäär, mis määrab selle koostisesse kuuluvate liikide evolutsioonilise transformatsiooni kiiruse ja suuna.

Bioeetika

Esmapilgul tundub, et eetikal ja bioloogial pole midagi ühist. Eetika on ju sotsiaalsete ja humanitaarteadmiste haru, mis uurib inimkäitumise ettekirjutuste, normide ja põhimõtete ideaalset sfääri, bioloogia aga üks loodusteadusi, mis tunneb ära reaalseid fakte, mis iseloomustavad elu olemust. Sellest hoolimata on bioloogia ja eetika vahel seos. Lõppude lõpuks on inimene pika bioloogilise evolutsiooni produkt. Ja evolutsiooni üks külgi on olelusvõitlus, mille käigus rakendatakse mitte ainult füüsilisi meetmeid, vaid ka psühholoogilisi, sealhulgas eetilisi norme.

Bioeetika on just selliste vaimsete protsesside uurimine, mis, olles tekkinud elavate inimeste evolutsiooni varases staadiumis, arenesid järk-järgult ja viisid nõuete ja põhimõtete kogumi tekkeni, mida nimetatakse inimeetikaks. Bioeetika oma huvide suunas läheneb kõige lähemalt sotsiaal- ja humanitaarteaduste uurimisobjektile, uurides järgmisi põhiprobleeme:

· Inimkäitumise eetiliste põhimõtete sügava, bioloogilise päritolu probleemid, nende põhimõtete alge ilmingud elusorganismide käitumises juba bioloogilise evolutsiooni algstaadiumis.

· Selle põhjal lahendatakse korrelatsiooniküsimused inimese kaasasündinud ja omandatud, bioloogilise ja sotsiaalse ja teadvuseta eetilistes põhimõtetes.

· Uute eetiliste normide kogumi väljatöötamine, mille asjakohasus on seotud kaasaegse bioloogia, eriti geneetika suurimate avastuste võimalike sügavate tagajärgedega inimestele.

Loomamaailmale omased keerulised käitumisprogrammid ja inimeetika normid on ühtse biogeense päritoluga. Sellest lähtuvalt seab bioeetika keskse ideena välja mõtte, et inimkäitumise põhimõtetel pole mitte ainult sotsiaalseid, vaid ka bioloogilisi eeldusi. Bioeetika avastab meie sisemaailmas ja käitumises lisaks mõistuse, kultuuri, ühiskonna loodud vormidele ka vorme, mis tulenevad iidsetest geneetilistest programmidest, mis on päritud meie loomade esivanematelt. Kaasaegse bioeetika oluline valdkond on uute lähenemisviiside otsimine selliste nähtuste moraalseks hindamiseks nagu eutanaasia, seksuaalse kindluse rikkumine, kloonimine.



Hüpoteesid elu tekke kohta Maal

Elu ja elamise probleem on paljude loodusteaduste uurimisobjektiks, alustades bioloogiast ja lõpetades filosoofiaga, matemaatikaga, mis käsitleb elunähtuse abstraktseid mudeleid, aga ka füüsikaga, mis määratleb elu füüsikaseaduste seisukohast. . Sajandeid kestnud uurimistööd ja katsed neid probleeme lahendada on andnud alust erinevatele hüpoteesidele elu tekke kohta.

Kooskõlas kahe maailmavaatelise positsiooniga - materialistliku ja idealistliku - kujunesid isegi antiikfilosoofias välja vastandlikud arusaamad elu tekkest: kreatsionism ja materialistlik teooria orgaanilise looduse tekkest anorgaanilisest. Kreatsionismi pooldajad väidavad, et elu tekkis jumaliku loomise akti tulemusena, mille tõestuseks on erilise jõu olemasolu elusorganismides, mis kontrollib kõiki bioloogilisi protsesse. Elu elutust loodusest päritolu pooldajad väidavad, et orgaaniline loodus tekkis loodusseaduste toimel. Hiljem konkretiseeriti see kontseptsioon elu spontaanse genereerimise idees.

Seega on elu tekke kohta järgmised hüpoteesid.

1. kreatsionism . Kreatsionismi kontseptsiooni järgi tekkis elu üleloomulike, s.o füüsikaseadusi rikkudes, minevikusündmuste tagajärjel. Kreatsionismi kontseptsiooni järgivad peaaegu kõigi levinumate religioonide järgijad. Vastavalt Genesise raamatus toodud traditsioonilistele juudi-kristlikele maailma loomise ideedele lõi kõikvõimas Looja maailma ja kõik selles elavad organismid 6 päeva jooksul, mis kestis 24 tundi. Kuid praegu ei käsitle paljud kristlased Piiblit kui teaduslikku raamatut ja usuvad, et see sisaldab teoloogilist ilmutust kõigi elusolendite loomisest Jumala poolt kõigi aegade kõigile inimestele arusaadaval kujul.

Loogiliselt võttes ei saa maailma loomise teaduslike ja teoloogiliste seletuste vahel olla vastuolu. need kaks mõttevaldkonda välistavad teineteist. Teoloogia tunneb tõde ära jumaliku ilmutuse ja usu kaudu ning tunnustab asju, mille kohta puuduvad tõendid selle sõna teaduslikus tähenduses. Teadus kasutab laialdaselt vaatlust ja eksperimenti, teaduslik tõde sisaldab alati hüpoteesi elementi, samas kui uskliku jaoks on teoloogiline tõde absoluutne. Maailma jumaliku loomise protsessi peetakse ühekordseks, seetõttu pole see jälgimiseks kättesaadav. Maailma jumaliku loomise kontseptsioon jääb väljaspool teadusliku uurimistöö ulatust, seega ei saa vaadeldavate nähtustega tegelev teadus seda kontseptsiooni kunagi tõestada ega ümber lükata.

Meie sajandi 70ndatel sõnastatud antroopiline printsiip räägib elu tekke ja arengu protsessi mittejuhuslikkuse poolt. Selle olemus seisneb selles, et isegi väikesed kõrvalekalded mõne põhikonstandi väärtuses põhjustavad universumis kõrgelt korrastatud struktuuride ja sellest tulenevalt ka elu ilmnemise võimatust. Seega muudab Plancki konstandi suurenemine 10% võrra võimatuks prootoni ühinemise neutroniga, s.t. muudab nukleosünteesi võimatuks. Plancki konstandi vähenemine 10% tooks kaasa stabiilse isotoobi 2 He moodustumise, mille tulemuseks oleks kogu vesiniku väljapõlemine Universumi paisumise algfaasis. Põhikonstantide väärtuste mittejuhuslik olemus võib viidata "loomingulise plaani" olemasolule universumi kujunemise algusest peale, mis eeldab selle plaani autori Looja kohalolekut.

2. Hüpotees elu spontaansest tekkest . Aristotelese järgi sisaldavad teatud aine "osakesed" mingisugust "aktiivset ainet", mis sobivates tingimustes võib luua elusorganismi.

Elu spontaanse tekke hüpotees oli kreatsionismi alternatiivina levinud Vana-Hiinas, Babüloonias ja Egiptuses. Empedoklese järgi, kes oli üks esimesi, kes väljendas orgaanilise evolutsiooni ideed, järgis Aristoteles elu spontaanse tekke kontseptsiooni, ühendades kõik organismid üheks "looduse redeliks". Aristotelese järgi sisaldavad teatud aine "osakesed" mingisugust "aktiivset ainet", mis sobivates tingimustes võib luua elusorganismi. See algus esineb Aristotelese sõnul viljastatud munas, päikesevalguses, mudas ja mädanevas lihas. 1688. aastal seadis Itaalia arst Francesco Redi kahtluse alla elu spontaanse genereerimise teooria ja viis läbi rea katseid, milles näitas, et elu saab tekkida ainult eelmisest elust (biogeneesi mõiste). Louis Pasteur (1860) lükkas lõpuks ümber elu spontaanse tekke teooria ja tõestas biogeneesi teooria paikapidavust. L. Pasteuri katsed näitasid, et mikroorganismid ilmuvad orgaanilistesse lahustesse tänu sellele, et nende embrüod olid sinna eelnevalt sisse viidud. Kui toitainekeskkonnaga anum on kaitstud mikroobide sinna sattumise eest, siis spontaanset elu teket ei toimu.

Spontaanse põlvkonna kontseptsioon, kuigi ekslik, on mänginud positiivset rolli; selle kinnitamiseks kavandatud katsed andsid arenevale bioloogiateadusele rikkalikku empiirilist materjali. Spontaanse põlvkonna idee lõplik tagasilükkamine toimus alles 19. sajandil.

Biogeneesi teooria kinnitamisel tekkis probleem esimese elusorganismi kohta, millest kõik ülejäänud tekkisid. Kõigis teooriates (välja arvatud statsionaarse oleku teooria) viidatakse sellele, et mingil eluloo etapil toimus üleminek elutust elavaks. Kuidas see juhtus?

3. Püsiseisundi hüpotees . Selle hüpoteesi kohaselt ei tekkinud Maa kunagi, vaid eksisteeris igavesti; Maa on alati olnud võimeline elu toetama. Liigid on alati eksisteerinud, igal liigil on ainult kaks võimalust: arvukuse muutumine või väljasuremine.

4. Panspermia hüpotees väidab, et elu võis tekkida üks või mitu korda erinevatel aegadel ja erinevates kohtades universumis. See hüpotees tekkis XIX sajandi 60ndatel ja on seotud saksa teadlase G. Richteri nimega. Hiljem jagasid panspermia mõistet sellised silmapaistvad teadlased nagu S. Arrhenius, G. Helmholtz, V.I. Vernadski. Selle teooria põhjendamiseks kasutatakse UFO-vaatlusi, kaljumaalinguid iidsetest, raketilaadsetest ja tulnukatest jne. Nõukogude ja Ameerika kosmoseuuringud lubavad pidada Päikesesüsteemi seest maavälise elu leidmise tõenäosust tühiseks, kuid need ei anna alust kinnitada ega ümber lükata elu olemasolu väljaspool seda. Meteoriitide ja komeetide materjali uurides leiti neis palju “elusainete lähteaineid” (tsüanogeenid, vesiniktsüaniidhape jne), mis võiksid täita elu “seemnete” rolli. Olgu kuidas on, panspermia teooria ei ole teooria elu kui sellise tekke kohta; see lihtsalt viib elu tekkeprobleemi teise kohta universumis.

XX sajandi alguses. Idee bioloogiliste süsteemide kosmilisest päritolust Maal ja elu kosmoses eksisteerimise igavikust töötas välja vene teadlane akadeemik V.I. Vernadski.

5. Elu igavese olemasolu hüpotees . See esitati 19. sajandil. On oletatud, et elu eksisteerib kosmoses ja liigub ühelt planeedilt teisele.

6. Biokeemilise evolutsiooni hüpotees. Maa vanuseks hinnatakse 4,5–5 miljardit aastat. Kaugemas minevikus oli meie planeedi pinnal temperatuur 4000–8000 kraadi Celsiuse järgi. Jahtudes kondenseerus süsinik ja tulekindlamad metallid, moodustades maakoore; vulkaanilise tegevuse tagajärjel tekkisid maakoore pidevad liikumised ja jahtumisest tingitud kokkusurumine, voltide teke ja rebendid. Maa atmosfäär oli iidsetel aegadel ilmselgelt redutseeriv (Maa kõige iidsemad kivimid sisaldavad metalle redutseerival kujul nagu raudraud, nooremad kivimid sisaldavad metalle oksüdeerunud kujul, näiteks raudraud). Hapnikku atmosfääris praktiliselt ei olnud. Elu tekkimine on tihedalt seotud Maa ookeanide tekkega, mis juhtus umbes 3,8 miljardit aastat tagasi. Paleontoloogilised andmed näitavad, et vee temperatuur neis ei olnud liiga madal, kuid ei ületanud 58 °C. Kihistest on leitud jälgi kõige iidsematest organismidest, mille vanuseks hinnatakse 3,2-3,5 miljardit aastat.

Biokeemilise evolutsiooni hüpoteesi esitas akadeemik A.I. Oparin (1894-1980) 1924. aastal ilmunud raamatus "The Origin of Life". Ta väitis, et Redi põhimõte, mis kehtestab monopoli orgaaniliste ainete biootilisele sünteesile, kehtib ainult tänapäevasel ajastul. meie planeet. Oma eksisteerimise alguses, kui Maa oli elutu, toimus sellel süsinikuühendite abiootiline süntees ja sellele järgnev prebioloogiline evolutsioon.

Oparini hüpoteesi olemus on järgmine: elu tekkimine Maal on pikk evolutsiooniline protsess elusaine tekkeks elutu aine sügavustes. See toimus keemilise evolutsiooni kaudu, mille tulemusena tekkisid tugevate füüsikalis-keemiliste tegurite mõjul kõige lihtsamad orgaanilised ained anorgaanilistest.

Elu tekkimine A.I. Oparin pidas seda ühtseks looduslikuks protsessiks, mis seisnes varajase Maa tingimustes toimunud esialgses keemilises evolutsioonis, mis liikus järk-järgult kvalitatiivselt uuele tasemele – biokeemilisele evolutsioonile. Arvestades elu tekkimise probleemi biokeemilise evolutsiooni kaudu, eristab Oparin eluta ainelt elusainele ülemineku kolme etappi.

Esimene aste - keemiline evolutsioon . Kui Maa oli veel elutu (umbes 4 miljardit aastat tagasi), toimus sellel süsinikuühendite abiootiline süntees ja sellele järgnev prebioloogiline evolutsioon. Seda Maa evolutsiooni perioodi iseloomustasid arvukad vulkaanipursked, mille käigus vabanes tohutul hulgal punast kuuma laavat. Planeedi jahtudes kondenseerus atmosfääris olev veeaur ja langes hoovihmaga Maale, moodustades tohutuid veealasid (esmane ookean). Need protsessid kestsid miljoneid aastaid. Peamise ookeani vetes lahustati mitmesuguseid anorgaanilisi sooli. Lisaks jõudsid ookeani ka erinevad orgaanilised ühendid, mis tekivad atmosfääris pidevalt ultraviolettkiirguse, kõrge temperatuuri ja aktiivse vulkaanilise tegevuse mõjul. Orgaaniliste ühendite kontsentratsioon kasvas pidevalt ja lõpuks muutusid ookeaniveed " puljong» valgulaadsetest ainetest – peptiididest.

Joonis 26 - Elu tekke skeem Oparini järgi

Teine etapp - valkude välimus . Kui tingimused Maal pehmenesid, sai primaarse ookeani keemiliste segude elektrilahenduste, soojusenergia ja ultraviolettkiirte mõjul võimalikuks moodustada keerulisi orgaanilisi ühendeid - biopolümeere ja nukleotiide, mis järk-järgult kombineerides ja muutudes keerukamaks, kujunes protobiontid (elusorganismide rakueelsed esivanemad). Keeruliste orgaaniliste ainete evolutsiooni tulemuseks oli koatservaatide ehk koatservaatide tilkade ilmumine. koacerveerib - kolloidosakeste kompleksid, mille lahus jaguneb kaheks kihiks: kolloidosakeste rikas kiht ja nendest peaaegu vaba vedelik. Koacervaatidel oli võime absorbeerida mitmesuguseid esmase ookeani vetes lahustunud aineid. Selle tulemusena muutus koatservaatide sisemine struktuur nende stabiilsuse suurendamise suunas pidevalt muutuvates tingimustes. Biokeemilise evolutsiooni teooria käsitleb koatservaate prebioloogiliste süsteemidena, mis on veekestaga ümbritsetud molekulide rühmad. Näiteks on koatservaadid võimelised absorbeerima keskkonnast aineid, suhtlema üksteisega, suurendama suurust jne. Kuid erinevalt elusolenditest ei ole koacervaadi tilgad võimelised isepaljunema ja isereguleeruma, mistõttu ei saa neid liigitada bioloogilisteks süsteemideks.

Kolmas etapp on enesepaljunemisvõime kujunemine, elava raku välimus . Sel perioodil hakkas toimima looduslik valik, s.t. koatservaatide tilkade massis toimus antud keskkonnatingimustele kõige vastupidavamate koatservaatide valimine. Valikuprotsess on kestnud miljoneid aastaid. Säilinud koacervaadi tilgad omasid juba esmase metabolismi võimet, mis on elu peamine omadus. Samal ajal, olles saavutanud teatud suuruse, lagunes vanemtilk lapsepiiskadeks, mis säilitasid vanemstruktuuri tunnused. Seega võime rääkida enesepaljunemise omaduse - ühe oluliseima elumärgi - omandamisest koacervaatide poolt. Tegelikult on selles etapis koatservaatidest saanud kõige lihtsamad elusorganismid. Nende prebioloogiliste struktuuride edasine areng oli võimalik ainult metaboolsete protsesside komplikatsiooniga koatservaadi sees.

Koatservaadi sisekeskkond vajas kaitset keskkonnamõjude eest. Seetõttu tekkisid orgaaniliste ühendite rikaste koatservaatide ümber lipiidide kihid, mis eraldasid koatservaate ümbritsevast veekeskkonnast. Evolutsiooni käigus muudeti lipiidid välismembraaniks, mis suurendas oluliselt organismide elujõulisust ja resistentsust. Membraani välimus määras ette edasise bioloogilise evolutsiooni suuna üha täiuslikuma autoregulatsiooni teel, mis kulmineerus primaarse raku - arheraku - moodustumisega. Rakk on elementaarne bioloogiline üksus, kõigi elusolendite struktuurne ja funktsionaalne alus. Rakud teostavad iseseisvat ainevahetust, on võimelised jagunema ja isereguleeruma, s.t. neil on kõik elusolendite omadused. Uute rakkude moodustumine mitterakulisest materjalist on võimatu, rakkude paljunemine toimub ainult jagunemise tõttu. Orgaanilist arengut peetakse universaalseks rakkude moodustumise protsessiks.

Raku ehituses on: membraan, mis piiritleb raku sisu väliskeskkonnast; tsütoplasma, mis on lahustuvate ja suspendeeritud ensüümide ja RNA molekulidega soolalahus; kromosoome sisaldav tuum, mis koosneb DNA molekulidest ja nende külge kinnitatud valkudest.

Seetõttu tuleks elu alguseks pidada püsiva nukleotiidide järjestusega stabiilse isepaljuneva orgaanilise süsteemi (raku) tekkimist. Alles pärast selliste süsteemide tekkimist saame rääkida bioloogilise evolutsiooni algusest.

Üleminek elutust elavale toimus pärast seda, kui eelkäijate baasil tekkisid ja arenesid välja kahe fundamentaalse elusüsteemi alged: ainevahetussüsteem ja elusraku materiaalsete aluste taastootmise süsteem.

Tõenäosus, et 20 tüüpi 100 aminohappest koosnev valgumolekul moodustub juhuslikult teatud mustri järgi, on 1/20 100 ≈ 1/10 130 . Elusrakk on interakteeruvate valkude, lipiidide ja nukleotiidide kompleks, mis moodustavad geneetilise koodi. Lihtsaim rakk sisaldab rohkem kui 2000 ensüümi. Selliste keerukate struktuuride juhusliku moodustumise tõenäosus on väike.

Biopolümeeride abiogeense sünteesi võimalikkus tõestati eksperimentaalselt 20. sajandi keskel. 1953. aastal modelleeris Ameerika teadlane S. Miller Maa primaarset atmosfääri ning sünteesis äädik- ja sipelghapet, uureat ja aminohappeid, juhtides elektrilaenguid läbi gaaside segu (vesi, süsihappegaas, vesinik, lämmastik, metaan). Nii demonstreeriti, kuidas on võimalik komplekssete orgaaniliste ühendite süntees abiogeensete tegurite toimel.

Vaatamata teoreetilisele ja eksperimentaalsele kehtivusele on Oparini kontseptsioonil nii tugevaid kui ka nõrku külgi. Kontseptsiooni tugevuseks on keemilise evolutsiooni küllaltki täpne eksperimentaalne põhjendus, mille kohaselt on elu tekkimine aine prebioloogilise evolutsiooni loomulik tulemus. Veenev argument selle kontseptsiooni kasuks on ka selle peamiste sätete eksperimentaalse kontrollimise võimalus. Kontseptsiooni nõrk külg on võimatus seletada keeruliste orgaaniliste ühendite juurest elusorganismidele ülemineku hetke.

Ühe versiooni prebioloogiliselt evolutsioonilt bioloogilisele üleminekule pakub saksa teadlane M. Eigen. Tema hüpoteesi järgi seletatakse elu tekkimist nukleiinhapete ja valkude vastasmõjuga. Nukleiinhapped on geneetilise teabe kandjad ja valgud toimivad keemiliste reaktsioonide katalüsaatoritena. Nukleiinhapped reprodutseerivad ennast ja edastavad teavet valkudele. Ilmub suletud ahel - hüpertsükkel, milles keemiliste reaktsioonide protsessid kiirenevad katalüsaatorite olemasolu tõttu ise. Hüpertsüklites toimib reaktsioonisaadus samaaegselt nii katalüsaatori kui ka algreagendina. Selliseid reaktsioone nimetatakse autokatalüütiliseks.

Teine teooria, mis võib selgitada üleminekut prebioloogiliselt bioloogilisele evolutsioonile, on sünergia . Sünergeetikute poolt avastatud mustrid võimaldavad selgitada anorgaanilisest ainest orgaanilise aine tekkimise mehhanismi iseorganiseerumise seisukohalt läbi uute struktuuride spontaanse tekkimise avatud süsteemi koosmõjul keskkonnaga.