Từ thời cổ đại cho đến thời đại của chúng ta, vô số giả thuyết đã được đưa ra về nguồn gốc sự sống trên Trái đất.

Hiện nay, có 5 quan niệm khoa học về nguồn gốc sự sống:

1. Sự xuất hiện của sự sống từ vật vô tri, tuân theo các quy luật vật lý và hóa học nhất định (khái niệm phi sinh học);

2. Giả thuyết "holobiose"- khái niệm về một protobiont hoặc biod, một loại tổ tiên tiền tế bào, các cấu trúc "khả thi" ban đầu;

3. Giả thuyết genobiosis tức là, việc tìm kiếm bộ gen với tư cách là tổ tiên di tích của tất cả các cấu trúc tế bào sống, xem xét rằng

RNA đóng vai trò chính trong nguồn gốc sự sống của nó;

4. Khái niệm về trạng thái tĩnh của cuộc sống - sự sống luôn tồn tại, không có sự khởi đầu của sự sống;

5. Nguồn gốc sự sống ngoài trái đất - sự sống được đưa đến Trái đất từ ​​vũ trụ (khái niệm về panspermia).

Trong sự phát triển của các giáo lý về nguồn gốc của sự sống, một vị trí quan trọng được chiếm giữ bởi lý thuyết rằng tất cả các sinh vật sống chỉ đến từ các sinh vật sống - lý thuyết về quá trình sinh học.

Năm 1688, nhà sinh vật học người Ý F. Redi, bằng một loạt thí nghiệm với các bình kín và mở, đã chứng minh rằng những con giun nhỏ màu trắng xuất hiện trong thịt là ấu trùng của ruồi và đưa ra nguyên tắc: mọi sinh vật đều từ sinh vật sống.

Năm 1860, Pasteur đã chỉ ra rằng vi khuẩn có thể ở khắp mọi nơi và lây nhiễm vật chất vô tri. Để loại bỏ chúng, khử trùng, được gọi là thanh trùng, là cần thiết.

Tuy nhiên, với tư cách là một lý thuyết về nguồn gốc của sự sống, quá trình sinh học là không thể xác định được, vì nó đối lập sự sống với sự không sống, và khẳng định ý tưởng về sự vĩnh cửu của sự sống đã bị khoa học bác bỏ.

Khái niệm phi sinh học.

Abiogen -Ý tưởng về nguồn gốc của sự sống từ sự không sống là giả thuyết ban đầu của lý thuyết hiện đại về nguồn gốc của sự sống.

Năm 1924, nhà hóa sinh nổi tiếng A. I. Oparin cho rằng với sự phóng điện mạnh mẽ trong bầu khí quyển của trái đất, cách đây 4 - 4,5 tỷ năm bao gồm amoniac, metan, carbon dioxide và hơi nước, các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất có thể phát sinh cần thiết cho nguồn gốc của sự sống .

Dự đoán của viện sĩ Oparin đã trở thành sự thật. Năm 1955, nhà nghiên cứu người Mỹ S. Miller, khi truyền điện tích qua hỗn hợp khí và hơi, đã thu được các axit béo đơn giản nhất, urê, axit axetic và axit formic, cùng một số axit amin.

Do đó, vào giữa thế kỷ 20, quá trình tổng hợp phi sinh học của các chất hữu cơ giống như protein và các chất hữu cơ khác đã được thực hiện bằng thực nghiệm trong các điều kiện tái tạo các điều kiện của Trái đất nguyên thủy.

Giả thuyết của Oparin về nguồn gốc sự sống trên Trái đất dựa trên ý tưởng về sự phức tạp dần dần của cấu trúc hóa học và sự xuất hiện hình thái của các tiền thân của sự sống (probiont) trên đường đến các sinh vật sống. Tại ngã ba của biển, đất liền và không khí, các điều kiện thuận lợi đã được tạo ra để hình thành các hợp chất hữu cơ phức tạp. Trong các dung dịch đậm đặc của protein, axit nucleic, cục đông có thể hình thành giống như dung dịch gelatin. A. I. Oparin gọi những cục máu đông này là coacervate giọt hoặc co lại.

Coacervate là cấu trúc đa phân tử hữu cơ được phân lập trong dung dịch. Họ chưa phải là chúng sinh. Sự xuất hiện của chúng được coi là một giai đoạn trong quá trình phát triển của giai đoạn tiền sự sống. Giai đoạn quan trọng nhất trong nguồn gốc của sự sống là sự xuất hiện của cơ chế tái tạo giống của chính mình và kế thừa các đặc tính của các thế hệ trước. Điều này trở nên khả thi do sự hình thành các phức hợp phức tạp của axit nucleic và protein. Các axit nucleic có khả năng tự sao chép bắt đầu kiểm soát quá trình tổng hợp protein, xác định trật tự của các axit amin trong chúng. Còn prôtêin - enzim thực hiện quá trình tạo bản sao mới của axit nuclêic. Đây là cách phát sinh đặc điểm tài sản chính của sự sống - khả năng tái tạo các phân tử tương tự như chính nó.

Điểm mạnh của giả thuyết abiogenetic là bản chất tiến hóa của nó, sự sống là một giai đoạn tự nhiên trong quá trình tiến hóa của vật chất. Khả năng xác minh thực nghiệm của các quy định chính của giả thuyết.

Trên giọt coacervate, có thể mô phỏng các giai đoạn tiền tế bào của nguồn gốc sự sống.

Mặt yếu trong giả thuyết của Oparin cho phép tái tạo các cấu trúc nguyên sinh trong trường hợp không có cấu trúc phân tử của mã di truyền. Giả thuyết của Oparin đặt ra các yêu cầu đặc biệt đối với việc tái tạo thực nghiệm các cấu trúc coacervate: "súp chính" có cấu trúc phức tạp về mặt hóa học, các nguyên tố có nguồn gốc sinh học (enzyme và coenzyme).

Giả thuyết abiogen bao gồm sự bác bỏ kiên quyết của các nhà khoa học - những người ủng hộ ý tưởng về sự vĩnh cửu và vô tận của đời sống sinh học.

Nhà hóa sinh người Nga S.P. Kostychev trong cuốn sách nhỏ “Về sự xuất hiện của sự sống trên trái đất” lưu ý rằng các sinh vật đơn giản nhất phức tạp hơn tất cả các nhà máy và xí nghiệp, và sự xuất hiện tình cờ của sự sống khó có thể xảy ra, sự sống không bao giờ được tạo ra trên vật chất chết.

Liên quan đến sự phát sinh tự phát của các sinh vật, cần lưu ý rằng Viện Hàn lâm Khoa học Pháp, vào năm 1859, đã chỉ định một giải thưởng đặc biệt cho nỗ lực làm sáng tỏ theo một cách mới câu hỏi về sự phát sinh tự phát của sự sống. Giải thưởng này được trao vào năm 1862 cho nhà khoa học nổi tiếng người Pháp Louis Pasteur, người đã chứng minh bằng các thí nghiệm của mình rằng không thể tự phát sinh vi sinh vật.

Hiện tại, sự sống trên Trái đất không thể phát sinh một cách tự nhiên. Ngay cả Darwin đã viết vào năm 1871: “Nhưng nếu bây giờ ... trong một hồ chứa ấm áp nào đó chứa tất cả các muối amoni và phốt pho cần thiết và có thể tiếp cận được với ánh sáng, nhiệt, điện, một loại protein được hình thành về mặt hóa học, có khả năng biến đổi ngày càng phức tạp hơn, thì vật chất này sẽ ngay lập tức bị phá hủy và hấp thụ, điều không thể xảy ra trong thời kỳ nguồn gốc của các sinh vật. Sự sống bắt nguồn từ Trái đất theo cách phi sinh học. Hiện nay, sự sống chỉ đến từ sự sống (nguồn gốc sinh học). Khả năng tái xuất hiện sự sống trên Trái đất bị loại trừ.

Lý thuyết về panspermia.

Năm 1865, bác sĩ người Đức G. Richter đưa ra giả thuyết vũ trụ

(mầm vũ trụ), theo đó sự sống là vĩnh cửu và mầm sống trong không gian thế giới có thể được chuyển từ hành tinh này sang hành tinh khác.

Một giả thuyết tương tự đã được nhà tự nhiên học người Thụy Điển S. Arrhenius đưa ra vào năm 1907, cho rằng mầm sống luôn tồn tại trong Vũ trụ - giả thuyết panspermia.Ông đã mô tả cách các hạt vật chất, hạt bụi và bào tử sống của vi sinh vật rời khỏi các hành tinh có các sinh vật khác sinh sống vào không gian thế giới. Chúng duy trì khả năng tồn tại của mình bằng cách bay trong khoảng không của Vũ trụ nhờ áp suất nhẹ. Khi đến một hành tinh có điều kiện thích hợp cho sự sống, họ bắt đầu một cuộc sống mới trên hành tinh này. Giả thuyết này được nhiều người ủng hộ, trong đó có các nhà khoa học Nga S. P. Kostychev, L. S. Berg và P. P. Lazarev.

Giả thuyết này không đề xuất bất kỳ cơ chế nào để giải thích nguồn gốc chính của sự sống và chuyển vấn đề sang một nơi khác trong vũ trụ. Liebig tin rằng “bầu khí quyển của các thiên thể, cũng như các tinh vân vũ trụ đang quay, có thể được coi là kho lưu trữ lâu đời của một dạng hoạt hình, giống như các đồn điền vĩnh cửu của mầm hữu cơ,” từ đó sự sống được phân tán dưới dạng các mầm này trong vũ trụ.

Để biện minh cho panspermia, các bức tranh đá mô tả các vật thể tương tự như tên lửa hoặc phi hành gia hoặc sự xuất hiện của UFO được sử dụng. Các chuyến bay của tàu vũ trụ đã phá hủy niềm tin vào sự tồn tại của sự sống thông minh trên các hành tinh của hệ mặt trời, xuất hiện sau khi Schiparelli phát hiện ra các kênh trên sao Hỏa vào năm 1877.

Lovell đếm được 700 kênh trên sao Hỏa. Mạng lưới kênh đào bao phủ khắp các châu lục. Năm 1924, các kênh đào được chụp ảnh và hầu hết các nhà khoa học coi chúng là bằng chứng về sự tồn tại của sự sống thông minh. Ảnh chụp 500 kênh cũng ghi lại sự thay đổi màu sắc theo mùa, điều này khẳng định ý tưởng của nhà thiên văn học Liên Xô G. A. Tikhov về thảm thực vật trên sao Hỏa, vì các hồ và kênh có màu xanh lục.

Thông tin có giá trị về các điều kiện vật lý trên Sao Hỏa đã được tàu vũ trụ Liên Xô "Mars" và các trạm đổ bộ của Mỹ "Viking - 1" và "Viking - 2" thu được. Do đó, các chỏm cực trải qua những thay đổi theo mùa hóa ra bao gồm hơi nước với hỗn hợp bụi khoáng và carbon dioxide rắn của băng khô). Nhưng cho đến nay không có dấu vết sự sống nào được tìm thấy trên sao Hỏa.

Nghiên cứu về bề mặt từ bảng vệ tinh nhân tạo cho thấy các kênh và sông trên sao Hỏa có thể phát sinh do băng tan dưới lớp nước bề mặt ở những khu vực có hoạt động gia tăng hoặc nhiệt bên trong của hành tinh hoặc trong quá trình thay đổi khí hậu định kỳ.

Vào cuối những năm sáu mươi của thế kỷ XX, sự quan tâm đến các giả thuyết về panspermia lại tăng lên. Khi nghiên cứu chất của thiên thạch và sao chổi, "tiền thân của sự sống" đã được phát hiện - các hợp chất hữu cơ, axit hydrocyanic, nước, formaldehyde, cyanogen.

Formaldehyde được phát hiện trong 60% trường hợp ở 22 khu vực được nghiên cứu, các đám mây của nó với nồng độ xấp xỉ 1000 phân tử/cm. khối lập phương lấp đầy những khoảng trống lớn.

Năm 1975, tiền chất của axit amin được tìm thấy trong đất và thiên thạch trên Mặt Trăng.

Khái niệm trạng thái đứng yên của sự sống.

Theo V. I. Vernadsky, cần phải nói về sự vĩnh cửu của sự sống và những biểu hiện của các sinh vật của nó, giống như chúng ta nói về sự vĩnh cửu của chất nền vật chất của các thiên thể, các đặc tính nhiệt, điện, từ và các biểu hiện của chúng. Tất cả các sinh vật sống đến từ các sinh vật sống (nguyên tắc của Redi).

Các sinh vật đơn bào nguyên thủy chỉ có thể phát sinh trong sinh quyển của Trái đất, cũng như trong sinh quyển của Vũ trụ. Theo Vernadsky, khoa học tự nhiên được xây dựng dựa trên giả định rằng sự sống với những phẩm chất đặc biệt của nó không tham gia vào sự sống của Vũ trụ. Nhưng sinh quyển phải được coi là một tổng thể, như một sinh vật vũ trụ sống duy nhất (khi đó câu hỏi về sự khởi đầu của sự sống, về bước nhảy vọt từ vật vô tri sang vật sống sẽ biến mất).

giả thuyết« hoobiose».

Nó liên quan đến nguyên mẫu của tổ tiên tiền tế bào và khả năng của anh ta.

Có nhiều dạng tổ tiên tiền bào khác nhau - "bioid", "biomonad", "microosphere".

Theo nhà hóa sinh P. Dekker, cơ sở cấu trúc của "bioid" được tạo thành từ các cấu trúc phân tán không cân bằng khả thi, tức là việc phát hiện ra một hệ thống vi mô với bộ máy enzyme xúc tác quá trình chuyển hóa của "bioid".

Giả thuyết này giải thích hoạt động cho đến tổ tiên tế bào trong tinh thần trao đổi chất.

Trong khuôn khổ của giả thuyết hoobiosis, các nhà hóa sinh S. Fox và K. Doze đã mô hình hóa các polyme sinh học của họ có khả năng chuyển hóa - tổng hợp protein phức tạp.

Hạn chế chính của giả thuyết này là sự vắng mặt của một hệ thống di truyền trong một tổng hợp như vậy. Do đó, ưu tiên cho "tổ tiên phân tử" của bất kỳ sinh vật sống nào, hơn là cấu trúc tế bào nguyên sinh chính.

Giả thuyết genobiosis.

Nhà khoa học người Mỹ Haldane tin rằng cấu trúc sơ cấp không phải là cấu trúc có khả năng trao đổi chất với môi trường, mà là một hệ thống phân tử ướt tương tự như gen và có khả năng sinh sản, do đó ông gọi là "gen trần trụi". Giả thuyết này đã nhận được sự công nhận chung sau khi phát hiện ra RNA và DNA và các đặc tính phi thường của chúng.

Theo giả thuyết di truyền này, axit nucleic lần đầu tiên xuất hiện với tư cách là cơ sở ma trận để tổng hợp protein. Nó được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1929 bởi G. Möller.

Người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các axit nucleic đơn giản có thể sao chép mà không cần enzyme. Quá trình tổng hợp protein trên ribosome được thực hiện với sự tham gia của t-RNA và r-RNA. Họ có thể tạo ra không chỉ sự kết hợp ngẫu nhiên của các axit amin, mà cả các polyme được sắp xếp theo thứ tự với protein. Có lẽ các ribosome chính chỉ bao gồm RNA. Các ribosome không chứa protein như vậy có thể tổng hợp các peptit có trật tự với sự tham gia của các phân tử t-ARN liên kết với r-ARN thông qua ghép cặp bazơ.

Ở giai đoạn tiếp theo của quá trình tiến hóa hóa học, các ma trận xuất hiện xác định trình tự của các phân tử t-RNA, và do đó, trình tự các axit amin được liên kết bởi các phân tử t-RNA. Khả năng axit nucleic đóng vai trò là khuôn mẫu trong quá trình hình thành chuỗi bổ sung (ví dụ: tổng hợp i-RNA trên DNA) là lập luận thuyết phục nhất ủng hộ ý tưởng về vai trò chủ đạo trong quá trình sinh học của bộ máy di truyền và do đó ủng hộ giả thuyết di truyền về nguồn gốc sự sống.

Hiện nay, có một số quan niệm xem xét nguồn gốc sự sống trên trái đất. Chúng ta hãy chỉ tập trung vào một số lý thuyết chính giúp tạo nên một bức tranh khá hoàn chỉnh về quá trình phức tạp này.

Chủ nghĩa sáng tạo (lat. cgea - sáng tạo).

Theo khái niệm này, sự sống và tất cả các loài sinh vật sống trên Trái đất là kết quả của một hành động sáng tạo của một sinh vật cao hơn tại một số thời điểm cụ thể.

Các điều khoản chính của chủ nghĩa sáng tạo được nêu trong Kinh thánh, trong Sách Sáng thế. Quá trình thần thánh tạo ra thế giới được quan niệm là chỉ diễn ra một lần và do đó không thể quan sát được.

Điều này đủ để đưa toàn bộ khái niệm về sự sáng tạo thiêng liêng ra khỏi phạm vi nghiên cứu khoa học. Khoa học chỉ giải quyết các hiện tượng quan sát được và do đó sẽ không bao giờ có thể chứng minh hoặc bác bỏ khái niệm này.

tự phát(tự phát) thế hệ.

Ý tưởng về nguồn gốc của các sinh vật sống từ vật chất vô tri vô giác đã phổ biến ở Trung Quốc cổ đại, Babylon và Ai Cập. Nhà triết học lớn nhất của Hy Lạp cổ đại, Aristotle, cho rằng một số "hạt" vật chất chứa một loại "nguyên tắc hoạt động" nào đó, trong điều kiện thích hợp, có thể tạo ra một sinh vật sống.

Van Helmont (1579–1644), một bác sĩ và nhà triết học tự nhiên người Hà Lan, đã mô tả một thí nghiệm trong đó ông được cho là đã tạo ra những con chuột trong ba tuần. Để làm được điều này, cần có một chiếc áo sơ mi bẩn, một tủ quần áo tối màu và một nắm lúa mì. Van Helmont coi mồ hôi của con người là nguyên tắc hoạt động trong quá trình sinh ra chuột.

Vào thế kỷ 17-18, nhờ những thành công trong nghiên cứu sinh vật bậc thấp, sự thụ tinh và phát triển của động vật, cũng như những quan sát và thí nghiệm của nhà tự nhiên học người Ý F. Redi (1626-1697), nhà hiển vi học người Hà Lan A. Leeuwenhoek (1632-1723), nhà khoa học người Ý L. Spallanzani ( 1729-1799), nhà kính hiển vi người Nga M. M. Terekhovsky (1740-1796) và những người khác, niềm tin vào thế hệ tự phát đã hoàn toàn bị xói mòn.

Tuy nhiên, cho đến khi xuất hiện vào giữa thế kỷ thứ mười của công trình của người sáng lập ngành vi sinh học, Louis Pasteur, học thuyết này vẫn tiếp tục tìm thấy những người ủng hộ.

Về bản chất, sự phát triển của ý tưởng về thế hệ tự phát đề cập đến thời đại mà các ý tưởng tôn giáo thống trị ý thức cộng đồng.

Những nhà triết học và những người theo chủ nghĩa tự nhiên không muốn chấp nhận giáo huấn của Giáo hội về "sự sáng tạo của sự sống", với trình độ hiểu biết lúc bấy giờ, dễ dàng nảy ra ý tưởng về thế hệ tự phát của nó.

Trong chừng mực, trái ngược với niềm tin vào sự sáng tạo, ý tưởng về nguồn gốc tự nhiên của các sinh vật được nhấn mạnh, ý tưởng về sự phát sinh tự nhiên đã ở một giai đoạn nhất định có ý nghĩa tiến bộ. Do đó, ý tưởng này thường bị Giáo hội và các nhà thần học phản đối.

Giả thuyết panspermia.

Theo giả thuyết này, được đề xuất vào năm 1865. bởi nhà khoa học người Đức G. Richter và cuối cùng là công thức của nhà khoa học Thụy Điển Arrhenius vào năm 1895, sự sống có thể được đưa đến Trái đất từ ​​không gian.

Cú va chạm rất có thể của các sinh vật sống có nguồn gốc ngoài trái đất với thiên thạch và bụi vũ trụ. Giả định này dựa trên dữ liệu về sức đề kháng cao của một số sinh vật và bào tử của chúng đối với bức xạ, chân không cao, nhiệt độ thấp và các ảnh hưởng khác.

Tuy nhiên, vẫn chưa có bằng chứng đáng tin cậy xác nhận nguồn gốc ngoài trái đất của các vi sinh vật được tìm thấy trong thiên thạch.

Nhưng ngay cả khi chúng đến Trái đất và tạo ra sự sống trên hành tinh của chúng ta, thì câu hỏi về nguồn gốc ban đầu của sự sống vẫn chưa có lời giải đáp.

giả thuyết tiến hóa sinh hóa.

Năm 1924, nhà hóa sinh AI Oparin, và sau đó là nhà khoa học người Anh J. Haldane (1929), đã đưa ra một giả thuyết coi sự sống là kết quả của quá trình tiến hóa lâu dài của các hợp chất cacbon.

Lý thuyết hiện đại về nguồn gốc sự sống trên Trái đất, được gọi là lý thuyết sinh học, được xây dựng vào năm 1947 bởi nhà khoa học người Anh J. Bernal.

Hiện nay, trong quá trình hình thành sự sống, người ta thường phân biệt bốn giai đoạn:

• 1. Tổng hợp các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp (monome sinh học) từ khí của khí quyển sơ cấp.
• 2. Sự hình thành các polyme sinh học.
• 3. Hình thành các hệ thống phân pha gồm các chất hữu cơ ngăn cách với môi trường bên ngoài bằng màng (chất nguyên sinh).
• 4. Sự xuất hiện những tế bào đơn giản nhất mang các tính chất của một cơ thể sống, trong đó có bộ máy sinh sản đảm bảo truyền các tính chất của tế bào bố mẹ cho tế bào con.

Ba giai đoạn đầu tiên được quy cho thời kỳ tiến hóa hóa học, và từ giai đoạn thứ tư, quá trình tiến hóa sinh học bắt đầu.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các quá trình mà sự sống có thể phát sinh trên Trái đất. Theo quan niệm hiện đại, Trái đất được hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm. Nhiệt độ bề mặt của nó rất cao (4000-8000°C), và khi hành tinh nguội đi và lực hấp dẫn tác động, lớp vỏ trái đất được hình thành từ các hợp chất của nhiều nguyên tố khác nhau.

Các quá trình khử khí dẫn đến việc tạo ra một bầu không khí được làm giàu, có thể, với nitơ, amoniac, hơi nước, carbon dioxide và carbon monoxide. Bầu khí quyển như vậy dường như đang giảm đi, bằng chứng là sự hiện diện trong các loại đá cổ xưa nhất trên Trái đất của kim loại ở dạng khử, chẳng hạn như sắt đen.

Điều quan trọng cần lưu ý là bầu khí quyển chứa các nguyên tử hydro, carbon, oxy và nitơ, chiếm 99% nguyên tử tạo nên các mô mềm của bất kỳ sinh vật sống nào.

Tuy nhiên, để các nguyên tử biến thành các phân tử phức tạp, những va chạm đơn giản của chúng là không đủ. Năng lượng bổ sung là cần thiết, có sẵn trên Trái đất do hoạt động núi lửa, phóng điện, phóng xạ, bức xạ cực tím từ Mặt trời.

Sự vắng mặt của oxy tự do có lẽ không phải là điều kiện đủ để sự sống xuất hiện. Nếu oxy tự do có mặt trên Trái đất trong thời kỳ tiền sinh học, thì một mặt, nó sẽ oxy hóa các chất hữu cơ được tổng hợp, mặt khác, tạo thành tầng ôzôn ở tầng trên của khí quyển, nó sẽ hấp thụ bức xạ cực tím năng lượng cao của Mặt Trời.

Trong khoảng thời gian được coi là sự xuất hiện của sự sống, kéo dài khoảng 1000 triệu năm, bức xạ cực tím có lẽ là nguồn năng lượng chính để tổng hợp các chất hữu cơ.

Oparin A.I.

Từ các hợp chất hydro, nitơ và carbon, với sự có mặt của năng lượng tự do trên Trái đất, các phân tử đơn giản (amoniac, metan và các hợp chất đơn giản tương tự) nên phát sinh đầu tiên.

Trong tương lai, những phân tử đơn giản này trong đại dương sơ cấp có thể tham gia vào các phản ứng với nhau và với các chất khác, tạo thành các hợp chất mới.

Năm 1953, nhà nghiên cứu người Mỹ Stanley Miller trong một loạt thí nghiệm đã mô phỏng các điều kiện tồn tại trên Trái đất khoảng 4 tỷ năm trước.

Cho phóng điện qua hỗn hợp amoniac, metan, hiđro và hơi nước, ông thu được một số aminoaxit, andehit, lactic, axetic và các axit hữu cơ khác. Nhà hóa sinh người Mỹ Cyril Ponnaperuma đã đạt được sự hình thành nucleotide và ATP. Trong quá trình xảy ra các phản ứng như vậy và tương tự, nước của đại dương chính có thể bị bão hòa với nhiều chất khác nhau, tạo thành cái gọi là "súp chính".

Giai đoạn thứ hai bao gồm các biến đổi tiếp theo của các chất hữu cơ và sự hình thành vô sinh của các hợp chất hữu cơ phức tạp hơn, bao gồm cả các polyme sinh học.

Nhà hóa học người Mỹ S. Fox đã tạo ra hỗn hợp các axit amin, đun nóng chúng và thu được các chất giống như proteo. Trên trái đất nguyên thủy, quá trình tổng hợp protein có thể diễn ra trên bề mặt vỏ trái đất. Ở những chỗ trũng nhỏ trong dung nham đông đặc, xuất hiện các hồ chứa chứa các phân tử nhỏ hòa tan trong nước, bao gồm cả axit amin.

Khi nước bốc hơi hoặc bắn vào đá nóng, các axit amin phản ứng để tạo thành proteoid. Những cơn mưa sau đó đã rửa trôi các protein vào trong nước. Nếu một số protein này có hoạt tính xúc tác, thì quá trình tổng hợp polyme, tức là các phân tử giống như protein, có thể bắt đầu.

Giai đoạn thứ ba được đặc trưng bởi sự giải phóng các giọt đông tụ đặc biệt, là các nhóm hợp chất cao phân tử, trong "môi trường dinh dưỡng" chính. Trong một số thí nghiệm, người ta đã chứng minh rằng sự hình thành huyền phù đông đặc, hay vi cầu, là điển hình của nhiều polyme sinh học trong dung dịch.

Các giọt coacervate có một số tính chất cũng là đặc trưng của nguyên sinh chất sống, chẳng hạn như hấp phụ có chọn lọc các chất từ ​​​​dung dịch xung quanh và do đó, "phát triển", tăng kích thước của chúng.

Do nồng độ của các chất trong giọt coacervate lớn hơn mười lần so với trong dung dịch xung quanh, khả năng tương tác giữa các phân tử riêng lẻ tăng lên đáng kể.

Được biết, các phân tử của nhiều chất, đặc biệt là polypeptide và chất béo, bao gồm các phần có mối quan hệ khác với nước. Các phần ưa nước của các phân tử nằm ở ranh giới giữa các chất đông tụ và dung dịch quay về phía dung dịch có hàm lượng nước cao hơn.

Các phần kỵ nước được định hướng bên trong các chất đông tụ, nơi nồng độ nước thấp hơn. Kết quả là, bề mặt của các chất đông tụ có được một cấu trúc nhất định và liên quan đến điều này, đặc tính truyền một số chất theo một hướng nhất định và không cho các chất khác đi qua.

Do tính chất này, nồng độ của một số chất bên trong chất đông tụ thậm chí còn tăng nhiều hơn, trong khi nồng độ của những chất khác giảm và phản ứng giữa các thành phần của chất đông tụ thu được một hướng nhất định. Giọt Coacervate trở thành hệ thống cách ly với môi trường. Protocells, hoặc protobiont, phát sinh.

Một bước quan trọng trong quá trình tiến hóa hóa học là sự hình thành cấu trúc màng. Song song với sự xuất hiện của màng, có sự trật tự và cải thiện quá trình trao đổi chất. Các chất xúc tác lẽ ra phải đóng một vai trò quan trọng trong sự phức tạp hơn nữa của quá trình trao đổi chất trong các hệ thống như vậy.

Một trong những đặc điểm chính của sinh vật sống là khả năng tái tạo, nghĩa là tạo ra các bản sao không thể phân biệt được với các phân tử mẹ. Đặc tính này được sở hữu bởi axit nucleic, không giống như protein, có khả năng sao chép.

Một protenoid có khả năng xúc tác quá trình trùng hợp các nucleotide với sự hình thành các chuỗi RNA ngắn có thể hình thành trong các chất đồng phân. Những chuỗi này có thể đóng vai trò của cả gen nguyên thủy và RNA thông tin. Cả DNA, ribosome, RNA vận chuyển hay enzyme tổng hợp protein đều chưa tham gia vào quá trình này. Tất cả chúng đều xuất hiện sau đó.

Đã ở giai đoạn hình thành các protobiont, có lẽ đã diễn ra quá trình chọn lọc tự nhiên, tức là, việc bảo tồn một số dạng và loại bỏ (cái chết) của những dạng khác. Do đó, những thay đổi dần dần trong cấu trúc của protobiont đã được cố định do chọn lọc.

Sự xuất hiện của các cấu trúc có khả năng tự sinh sản, sao chép và biến đổi rõ ràng quyết định giai đoạn thứ tư trong quá trình phát triển của sự sống.

Vì vậy, vào cuối Archean (khoảng 3,5 tỷ năm trước), ở dưới cùng của các hồ chứa nhỏ hoặc vùng biển nông, ấm và giàu chất dinh dưỡng, các sinh vật sống nguyên thủy đầu tiên là sinh vật dị dưỡng theo loại dinh dưỡng đã phát sinh, nghĩa là chúng ăn các chất hữu cơ làm sẵn, được tổng hợp trong quá trình tiến hóa hóa học.

Lên men, một quá trình biến đổi enzym của các chất hữu cơ, trong đó các chất hữu cơ khác đóng vai trò là chất nhận điện tử, đóng vai trò là phương tiện trao đổi chất.

Một phần năng lượng được giải phóng trong các quá trình này được lưu trữ dưới dạng ATP. Có thể một số sinh vật cũng sử dụng năng lượng của các phản ứng oxi hóa khử cho các quá trình sống, tức là chúng là sinh vật tổng hợp hóa học.

Theo thời gian, dự trữ chất hữu cơ tự do trong môi trường giảm dần và các sinh vật có khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ các hợp chất vô cơ đã giành được lợi thế.

Theo cách này, có lẽ khoảng 2 tỷ năm trước, các sinh vật quang dưỡng đầu tiên thuộc loại vi khuẩn lam đã xuất hiện, có khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ CO2 và H2O, đồng thời giải phóng oxy tự do.

Quá trình chuyển đổi sang dinh dưỡng tự dưỡng có tầm quan trọng lớn đối với sự tiến hóa của sự sống trên Trái đất, không chỉ về mặt tạo ra nguồn dự trữ chất hữu cơ mà còn để bão hòa khí quyển bằng oxy. Đồng thời, bầu khí quyển bắt đầu có đặc tính oxy hóa.

Sự xuất hiện của màn hình ôzôn đã bảo vệ các sinh vật nguyên sinh khỏi tác hại của tia cực tím và chấm dứt quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phi sinh học (phi sinh học).

Đây là những ý tưởng khoa học hiện đại về các giai đoạn chính của nguồn gốc và sự hình thành sự sống trên Trái đất.

Một sơ đồ trực quan về sự phát triển của sự sống trên Trái đất (có thể nhấp được)

Phép cộng:

Thế giới tuyệt vời của "những người hút thuốc đen"

Trong khoa học, từ lâu người ta đã tin rằng các sinh vật sống chỉ có thể tồn tại nhờ năng lượng của Mặt trời. Jules Verne trong cuốn tiểu thuyết Journey to the Center of the Earth đã mô tả thế giới ngầm với khủng long và thực vật cổ đại. Tuy nhiên, đây là hư cấu. Nhưng ai có thể ngờ rằng sẽ có một thế giới bị cô lập khỏi năng lượng của Mặt trời với những sinh vật sống hoàn toàn khác biệt. Và anh ta được tìm thấy dưới đáy Thái Bình Dương.

Trở lại những năm 50 của thế kỷ XX, người ta tin rằng không thể có sự sống dưới đáy đại dương. Việc Auguste Picard phát minh ra bồn tắm đã xua tan những nghi ngờ này.

Con trai của ông, Jacques Picard, cùng với Don Walsh, đã xuống vực thẳm Trieste vào Rãnh Mariana ở độ sâu hơn mười nghìn mét. Ở dưới cùng, những người tham gia lặn đã nhìn thấy một con cá sống.

Sau đó, các cuộc thám hiểm hải dương học của nhiều quốc gia bắt đầu rà soát vực thẳm đại dương sâu thẳm bằng lưới biển sâu và khám phá các loài động vật, họ, bộ và thậm chí cả các lớp động vật mới!

Tình trạng chìm trong bồn tắm được cải thiện. Jacques-Yves Cousteau và các nhà khoa học từ nhiều quốc gia đã thực hiện những chuyến lặn tốn kém xuống đáy đại dương.
Vào những năm 70, một khám phá đã được thực hiện làm đảo lộn nhiều ý tưởng của các nhà khoa học. Các đứt gãy được phát hiện gần quần đảo Galapagos ở độ sâu từ hai đến bốn nghìn mét.
Và ở phía dưới đã phát hiện ra những ngọn núi lửa nhỏ - thủy nhiệt. Nước biển rơi vào các vết đứt gãy của vỏ trái đất đã bốc hơi cùng với nhiều khoáng chất khác nhau qua những ngọn núi lửa nhỏ cao tới 40 mét.
Những ngọn núi lửa này được gọi là "những người hút thuốc đen" do nước đen thoát ra từ chúng.

Tuy nhiên, điều đáng kinh ngạc nhất là trong vùng nước chứa đầy hydro sunfua, kim loại nặng và nhiều chất độc hại khác nhau như vậy, một sự sống sôi động lại nở rộ.

Nhiệt độ của nước thoát ra từ những người hút thuốc đen đạt tới 300 ° C. Tia nắng mặt trời không xuyên qua độ sâu bốn nghìn mét, và do đó không thể có một cuộc sống giàu có.
Ngay cả ở những độ sâu nông hơn, sinh vật đáy cũng rất hiếm, chưa kể vực sâu. Ở đó, động vật ăn các mảnh vụn hữu cơ rơi từ trên cao xuống. Và độ sâu càng lớn thì đời sống đáy càng kém.
Trên bề mặt của những người hút thuốc đen, người ta đã tìm thấy vi khuẩn hóa tự dưỡng phân hủy các hợp chất lưu huỳnh phun ra từ bên trong hành tinh. Vi khuẩn bao phủ bề mặt đáy trong một lớp liên tục và sống trong điều kiện xâm thực.
Chúng đã trở thành thức ăn cho nhiều loài động vật khác. Tổng cộng, khoảng 500 loài động vật sống trong điều kiện khắc nghiệt của "những người hút thuốc đen" đã được mô tả.

Một khám phá khác là vestimentifera, thuộc lớp động vật kỳ dị - pogonophores.

Đây là những ống nhỏ từ đó nhô ra những ống dài ở hai đầu có xúc tu. Điều khác thường về những con vật này là chúng không có hệ thống tiêu hóa! Họ tham gia cộng sinh với vi khuẩn. Bên trong vestimentifer có một cơ quan - trophosome, nơi có nhiều vi khuẩn lưu huỳnh sinh sống.

Vi khuẩn nhận hydro sunfua và carbon dioxide cho sự sống, phần dư thừa của vi khuẩn sinh sản được ăn bởi chính vestimentifera. Ngoài ra, các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ thuộc chi Calyptogena và Bathymodiolus đã được tìm thấy gần đó, chúng cũng cộng sinh với vi khuẩn và không còn phụ thuộc vào việc tìm kiếm thức ăn.

Một trong những sinh vật khác thường nhất của thế giới nhiệt dịch dưới biển sâu là giun Alvinella pompeii.

Chúng được đặt tên vì sự tương đồng với sự phun trào của núi lửa Pompeii - những sinh vật này sống trong vùng nước nóng lên tới 50 ° C và tro từ các hạt lưu huỳnh liên tục rơi xuống chúng. Giun cùng với vestimentifera tạo thành những "khu vườn" thực sự cung cấp thức ăn và nơi trú ẩn cho nhiều sinh vật.

Cua và decapods sống giữa các đàn giun vestimentifera và pompeii, chúng ăn chúng. Ngoài ra trong số những "khu vườn" này còn có bạch tuộc và cá thuộc họ cá chình. Thế giới của những người hút thuốc đen cũng chứa chấp những loài động vật đã tuyệt chủng từ lâu đã bị đẩy ra khỏi các vùng khác của đại dương, chẳng hạn như loài hàu Neolepas.

Những loài động vật này đã phổ biến cách đây 250 triệu năm, nhưng sau đó đã tuyệt chủng. Ở đây, đại diện của hàu cảm thấy bình tĩnh.

Việc phát hiện ra hệ sinh thái của "những người hút thuốc đen" đã trở thành sự kiện quan trọng nhất trong sinh học. Những hệ sinh thái như vậy đã được tìm thấy ở các khu vực khác nhau của Đại dương Thế giới và thậm chí ở đáy Hồ Baikal.

Sâu Pompeii. Ảnh life-xay-style.blogspot.com

Được biết, các tạp chí khoa học cố gắng không chấp nhận các bài báo xuất bản dành cho các vấn đề thu hút sự chú ý của mọi người, nhưng không có giải pháp rõ ràng - một ấn phẩm nghiêm túc về vật lý sẽ không xuất bản dự án động cơ vĩnh cửu. Chủ đề này là nguồn gốc của sự sống trên Trái đất. Câu hỏi về nguồn gốc của thiên nhiên sống, sự xuất hiện của con người đã khiến những người suy nghĩ lo lắng trong nhiều thiên niên kỷ, và chỉ những người theo thuyết sáng tạo, những người ủng hộ nguồn gốc thần thánh của vạn vật, mới tìm ra câu trả lời rõ ràng cho chính họ, nhưng lý thuyết này không khoa học như không thuộc diện kiểm chứng.

Quan điểm của người xưa

Các bản thảo cổ của Trung Quốc và Ấn Độ kể về sự xuất hiện của các sinh vật sống từ nước và xác thối rữa, sự ra đời của các sinh vật lưỡng cư trong trầm tích bùn của các con sông lớn được viết bằng chữ tượng hình Ai Cập cổ đại và chữ hình nêm của Babylon cổ đại. Các giả thuyết về nguồn gốc sự sống trên Trái đất thông qua thế hệ tự phát là hiển nhiên đối với các nhà hiền triết trong quá khứ xa xôi.

Các nhà triết học cổ đại cũng đưa ra những ví dụ về sự xuất hiện của động vật từ vật chất vô tri, nhưng những biện minh lý thuyết của họ có bản chất khác nhau: duy vật và duy tâm. Democritus (460-370 trước Công nguyên) đã tìm ra lý do cho sự xuất hiện của sự sống trong sự tương tác đặc biệt của các hạt nhỏ nhất, vĩnh cửu và không thể phân chia - nguyên tử. Plato (428-347 TCN) và Aristotle (384-322 TCN) đã giải thích nguồn gốc sự sống trên Trái đất bằng tác dụng kỳ diệu đối với vật chất không có sự sống của một nguyên tắc cao hơn truyền linh hồn vào các vật thể của tự nhiên.

Ý tưởng về sự tồn tại của một loại "sinh lực" nào đó góp phần vào sự xuất hiện của các sinh vật hóa ra lại rất dai dẳng. Nó hình thành quan điểm về nguồn gốc sự sống trên Trái đất của nhiều nhà khoa học sống ở thời Trung cổ và sau đó, cho đến cuối thế kỷ 19.

Lý thuyết về thế hệ tự phát

Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), với việc phát minh ra kính hiển vi, đã biến những vi sinh vật nhỏ nhất do ông phát hiện trở thành chủ đề tranh cãi chính giữa các nhà khoa học, những người đã chia sẻ hai lý thuyết chính về nguồn gốc sự sống trên Trái đất - sinh vật học và sinh vật học. Cái trước tin rằng tất cả các sinh vật sống có thể là sản phẩm của chỉ những sinh vật sống, cái sau tin rằng việc tạo ra chất hữu cơ tự phát trong các dung dịch được đặt trong những điều kiện đặc biệt là có thể. Bản chất của tranh chấp này cho đến nay vẫn không thay đổi.

Các thí nghiệm của một số nhà tự nhiên học đã chứng minh khả năng xuất hiện tự phát của các vi sinh vật đơn giản nhất, những người ủng hộ quá trình sinh học hoàn toàn phủ nhận khả năng đó. Louis Pasteur (1822-1895), bằng các phương pháp khoa học nghiêm ngặt, bằng các thí nghiệm có độ chính xác cao, đã chứng minh sự vắng mặt của một sinh lực thần thoại truyền qua không khí và tạo ra vi khuẩn sống. Tuy nhiên, trong các công trình của mình, ông thừa nhận khả năng tự phát trong một số điều kiện đặc biệt, điều mà các nhà khoa học của thế hệ tương lai phải tìm ra.

thuyết tiến hóa

Các công trình của Charles Darwin vĩ đại (1809-1882) đã làm lung lay nền tảng của nhiều ngành khoa học tự nhiên. Sự xuất hiện của rất nhiều loài sinh vật từ một tổ tiên chung, do ông tuyên bố, một lần nữa khiến nguồn gốc sự sống trên Trái đất trở thành vấn đề quan trọng nhất của khoa học. Thuyết chọn lọc tự nhiên lúc đầu gặp khó khăn trong việc tìm kiếm những người ủng hộ nó, và hiện đang bị chỉ trích trông có vẻ khá hợp lý, nhưng chính học thuyết Darwin mới là nền tảng của các ngành khoa học tự nhiên hiện đại.

Sau Darwin, sinh học không thể xem xét nguồn gốc của sự sống trên Trái đất từ ​​​​những vị trí tương tự. Các nhà khoa học từ nhiều ngành khoa học sinh học đã bị thuyết phục về sự thật của con đường phát triển tiến hóa của các sinh vật. Mặc dù quan điểm hiện đại về tổ tiên chung, được Darwin đặt dưới gốc Cây Sự sống, đã thay đổi ở nhiều khía cạnh, nhưng sự thật của khái niệm chung là không thể lay chuyển.

Lý thuyết trạng thái ổn định

Việc phòng thí nghiệm bác bỏ sự phát sinh tự phát của vi khuẩn và các vi sinh vật khác, nhận thức về cấu trúc sinh hóa phức tạp của tế bào, cùng với các ý tưởng của thuyết Darwin, đã có tác động đặc biệt đến sự xuất hiện của các phiên bản thay thế của lý thuyết về nguồn gốc sự sống trên Trái đất. Năm 1880, một trong những phán đoán mới do William Preyer (1841-1897) đề xuất. Ông tin rằng không cần phải nói về sự ra đời của sự sống trên hành tinh của chúng ta, vì nó tồn tại mãi mãi và nó không có sự khởi đầu như vậy, nó không thay đổi và liên tục sẵn sàng tái sinh trong bất kỳ điều kiện thích hợp nào.

Ý tưởng của Preyer và những người theo ông chỉ mang tính lịch sử và triết học thuần túy, bởi vì trong tương lai, các nhà thiên văn học và vật lý đã tính toán các điều khoản về sự tồn tại hữu hạn của các hệ hành tinh, cố định sự giãn nở liên tục nhưng đều đặn của Vũ trụ, tức là nó cũng không bao giờ xảy ra. vĩnh cửu hay hằng số.

Mong muốn coi thế giới là một thực thể sống toàn cầu duy nhất lặp lại quan điểm của nhà khoa học và triết gia vĩ đại người Nga - Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945), người cũng có ý tưởng riêng về nguồn gốc sự sống trên Trái đất. Nó dựa trên sự hiểu biết về sự sống như một đặc điểm không thể thiếu của Vũ trụ, vũ trụ. Theo Vernadsky, việc khoa học không thể tìm thấy các lớp không chứa dấu vết của các chất hữu cơ đã nói lên sự vĩnh cửu về mặt địa chất của sự sống. Một trong những cách mà sự sống xuất hiện trên một hành tinh trẻ, Vernadsky gọi những mối liên hệ của cô với các vật thể không gian - sao chổi, tiểu hành tinh và thiên thạch. Tại đây, lý thuyết của ông hợp nhất với một phiên bản khác giải thích nguồn gốc sự sống trên Trái đất bằng phương pháp panspermia.

Cái nôi của sự sống là không gian

Panspermia (tiếng Hy Lạp - "hỗn hợp hạt giống", "hạt giống ở khắp mọi nơi") coi sự sống là thuộc tính cơ bản của vật chất và không giải thích cách thức xảy ra của nó, nhưng gọi không gian là nguồn gốc của mầm sống rơi xuống các thiên thể có điều kiện phù hợp với chúng " nảy mầm”.

Lần đầu tiên đề cập đến các khái niệm cơ bản về panspermia có thể được tìm thấy trong các tác phẩm của nhà triết học Hy Lạp cổ đại Anaxagoras (500-428 trước Công nguyên), và vào thế kỷ 18, nhà ngoại giao và nhà địa chất người Pháp Benoit de Maillet (1656-1738) đã nói về nó. Những ý tưởng này đã được hồi sinh bởi Svante August Arrhenius (1859-1927), Lord Kelvin William Thomson (1824-1907) và Hermann von Helmholtz (1821-1894).

Nghiên cứu về ảnh hưởng tàn khốc đối với các sinh vật sống của bức xạ vũ trụ và điều kiện nhiệt độ của không gian liên hành tinh khiến những giả thuyết như vậy về nguồn gốc sự sống trên Trái đất không phù hợp lắm, nhưng với sự khởi đầu của thời đại vũ trụ, sự quan tâm đến panspermia tăng lên.

Năm 1973, người đoạt giải Nobel Francis Crick (1916-2004) đề xuất việc tạo ra các hệ thống sống phân tử ngoài trái đất và sự xâm nhập của chúng vào Trái đất bằng thiên thạch và sao chổi. Đồng thời, ông ước tính khả năng sinh sản trên hành tinh của chúng ta là rất thấp. Nhà bác học lỗi lạc đã không coi nguồn gốc và sự phát triển của sự sống trên Trái đất bằng phương thức tự tổ hợp các chất hữu cơ bậc cao là hiện thực.

Các cấu trúc sinh học hóa thạch đã được tìm thấy trong các thiên thạch trên khắp hành tinh, các dấu vết tương tự cũng được tìm thấy trong các mẫu đất được mang từ Mặt trăng và Sao Hỏa. Mặt khác, nhiều thí nghiệm đang được thực hiện về việc xử lý các cấu trúc sinh học bằng những ảnh hưởng có thể xảy ra khi chúng ở ngoài không gian và khi đi qua một bầu khí quyển tương tự như trái đất.

Một thí nghiệm quan trọng đã được thực hiện vào năm 2006 như một phần của nhiệm vụ Deep Impact. Sao chổi Tempel bị đâm bởi một thiết bị tác động đầu dò đặc biệt, được giải phóng bởi một thiết bị tự động. Phân tích chất sao chổi được giải phóng do tác động cho thấy sự hiện diện của nước và các hợp chất hữu cơ khác nhau trong đó.

Kết luận: Kể từ khi ra đời, lý thuyết về panspermia đã thay đổi đáng kể. Khoa học hiện đại giải thích theo một cách khác những yếu tố cơ bản của sự sống có thể được chuyển đến hành tinh non trẻ của chúng ta bởi các vật thể không gian. Nghiên cứu và thí nghiệm chứng minh khả năng tồn tại của các tế bào sống trong điều kiện du hành liên hành tinh. Tất cả những điều này làm cho ý tưởng về nguồn gốc ngoài trái đất của sự sống trên trái đất trở nên phù hợp. Các khái niệm chính về nguồn gốc sự sống trên Trái đất là các lý thuyết trong đó panspermia được đưa vào như một phần chính hoặc như một phương pháp đưa các thành phần đến Trái đất để tạo ra vật chất sống.

Thuyết tiến hóa sinh hóa của Oparin-Haldane

Ý tưởng tạo ra các sinh vật sống tự phát từ các chất vô cơ luôn gần như là giải pháp thay thế duy nhất cho chủ nghĩa sáng tạo, và vào năm 1924, một chuyên khảo dài 70 trang đã được xuất bản, mang lại cho ý tưởng này sức mạnh của một lý thuyết được chứng minh và phát triển tốt. Tác phẩm này có tên là "Nguồn gốc của sự sống", tác giả của nó là nhà khoa học người Nga - Alexander Ivanovich Oparin (1894-1980). Năm 1929, khi các tác phẩm của Oparin chưa được dịch sang tiếng Anh, các khái niệm tương tự về nguồn gốc sự sống trên Trái đất đã được nhà sinh vật học người Anh John Haldane (1860-1936) phát biểu.

Oparin gợi ý rằng nếu bầu khí quyển nguyên thủy của hành tinh trẻ Trái đất đang giảm (nghĩa là không chứa oxy), thì một vụ nổ năng lượng mạnh (chẳng hạn như tia sét hoặc bức xạ cực tím) có thể thúc đẩy quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ. Trong tương lai, các phân tử như vậy có thể hình thành cục và cụm - giọt coacervate, là sinh vật nguyên sinh, xung quanh đó áo nước được hình thành - sự thô sơ của vỏ màng, sự phân tầng xảy ra, tạo ra sự chênh lệch điện tích, có nghĩa là chuyển động là sự khởi đầu của quá trình trao đổi chất, sự thô sơ của quá trình trao đổi chất, v.v. Coacervate được coi là cơ sở để bắt đầu các quá trình tiến hóa dẫn đến việc tạo ra các dạng sống đầu tiên.

Haldane đưa ra khái niệm "súp nguyên thủy" - đại dương trên mặt đất ban đầu, nơi trở thành một phòng thí nghiệm hóa học khổng lồ được kết nối với nguồn năng lượng mạnh mẽ - ánh sáng mặt trời. Sự kết hợp của carbon dioxide, amoniac và bức xạ tia cực tím dẫn đến một quần thể tập trung các monome hữu cơ và polyme. Sau đó, sự hình thành như vậy liên quan đến sự xuất hiện của màng lipid xung quanh chúng và sự phát triển của chúng dẫn đến sự hình thành của một tế bào sống.

Các giai đoạn chính của nguồn gốc sự sống trên Trái đất (theo Oparin-Haldane)

Theo lý thuyết về sự xuất hiện của Vũ trụ từ một loạt năng lượng, Vụ nổ lớn xảy ra khoảng 14 tỷ năm trước và khoảng 4,6 tỷ năm trước, việc tạo ra các hành tinh của hệ mặt trời đã hoàn thành.

Trái đất trẻ, dần dần nguội đi, có được một lớp vỏ rắn, xung quanh đó diễn ra quá trình hình thành bầu khí quyển. Bầu khí quyển sơ cấp chứa hơi nước và khí, sau này được dùng làm nguyên liệu thô để tổng hợp hữu cơ: carbon monoxide và dioxide, hydrogen sulfide, metan, amoniac và các hợp chất xyanua.

Sự bắn phá của các vật thể không gian chứa nước đóng băng và hơi nước ngưng tụ trong khí quyển đã dẫn đến sự hình thành Đại dương Thế giới, trong đó các hợp chất hóa học khác nhau đã bị hòa tan. Những cơn giông mạnh kèm theo sự hình thành bầu khí quyển mà bức xạ cực tím mạnh xuyên qua. Trong những điều kiện như vậy, quá trình tổng hợp axit amin, đường và các chất hữu cơ đơn giản khác đã diễn ra.

Vào cuối tỷ năm đầu tiên tồn tại của Trái đất, quá trình trùng hợp trong nước của các monome đơn giản nhất thành protein (polypeptide) và axit nucleic (polynucleotide) bắt đầu. Chúng bắt đầu hình thành các hợp chất tiền sinh học - coacervate (với sự thô sơ của nhân, quá trình trao đổi chất và màng).

3,5-3 tỷ năm trước Công nguyên - giai đoạn hình thành các protobiont có khả năng tự sinh sản, trao đổi chất được điều hòa, một màng có tính thấm thay đổi.

3 tỷ năm TCN đ. - sự xuất hiện của các sinh vật tế bào, axit nucleic, vi khuẩn sơ cấp, sự khởi đầu của quá trình tiến hóa sinh học.

Bằng chứng thực nghiệm cho giả thuyết Oparin-Haldane

Nhiều nhà khoa học đã đánh giá tích cực các khái niệm cơ bản về nguồn gốc sự sống trên Trái đất dựa trên quá trình sinh sản, mặc dù ngay từ đầu họ đã tìm thấy những điểm nghẽn và mâu thuẫn trong lý thuyết Oparin-Haldane. Ở các quốc gia khác nhau, công việc bắt đầu tiến hành các nghiên cứu thử nghiệm giả thuyết, trong đó nổi tiếng nhất là thí nghiệm cổ điển được thực hiện vào năm 1953 bởi các nhà khoa học người Mỹ Stanley Miller (1930-2007) và Harold Urey (1893-1981).

Bản chất của thí nghiệm là mô phỏng trong phòng thí nghiệm các điều kiện của Trái đất sơ khai, trong đó quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất có thể xảy ra. Một hỗn hợp khí lưu thông trong thiết bị có thành phần tương tự như bầu khí quyển sơ cấp của Trái đất. Thiết kế của thiết bị cung cấp mô phỏng hoạt động núi lửa và phóng điện qua hỗn hợp tạo ra hiệu ứng sét.

Sau một tuần lưu thông hỗn hợp qua hệ thống, sự chuyển đổi một phần mười carbon thành các hợp chất hữu cơ đã được ghi nhận, axit amin, đường, lipid và các hợp chất trước axit amin đã được tìm thấy. Các thí nghiệm lặp đi lặp lại và sửa đổi đã xác nhận đầy đủ khả năng hình thành tự nhiên trong các điều kiện mô phỏng của Trái đất sơ khai. Trong những năm tiếp theo, các thí nghiệm lặp lại đã được thực hiện trong các phòng thí nghiệm khác. Hydro sunfua đã được thêm vào thành phần của hỗn hợp khí như một thành phần có thể có của phun trào núi lửa và những thay đổi không quyết liệt khác đã được đưa ra. Trong hầu hết các trường hợp, thí nghiệm tổng hợp các hợp chất hữu cơ đã thành công, mặc dù những nỗ lực tiến xa hơn và thu được các nguyên tố phức tạp hơn tiếp cận thành phần của một tế bào sống đã không thành công.

thế giới ARN

Vào cuối thế kỷ 20, nhiều nhà khoa học, những người không ngừng quan tâm đến vấn đề nguồn gốc sự sống trên Trái đất, đã nhận ra rằng đối với tất cả sự hài hòa của các công trình lý thuyết và xác nhận thực nghiệm rõ ràng, lý thuyết Oparin-Haldane đã rõ ràng. , có lẽ sai sót không thể vượt qua. Vấn đề chính là không thể giải thích sự xuất hiện trong các protobiont của các đặc tính xác định cho một sinh vật sống - nhân lên với việc bảo tồn các đặc điểm di truyền. Với việc phát hiện ra cấu trúc tế bào di truyền, với việc xác định chức năng và cấu trúc của DNA, với sự phát triển của vi sinh vật học, một ứng cử viên mới cho vai trò của phân tử sự sống nguyên thủy đã xuất hiện.

Chúng trở thành một phân tử axit ribonucleic - RNA. Đại phân tử này, là một phần của tất cả các tế bào sống, là một chuỗi nucleotide - các liên kết hữu cơ đơn giản nhất, bao gồm các nguyên tử nitơ, một monosacarit - ribose và một nhóm phốt phát. Đó là trình tự của các nucleotide là mã cho thông tin di truyền, và ví dụ, ở virus, RNA đóng vai trò mà DNA đóng trong các cấu trúc tế bào phức tạp.

Ngoài ra, các nhà khoa học đã phát hiện ra khả năng độc đáo của một số phân tử RNA trong việc phá vỡ các chuỗi khác hoặc dán các phần tử RNA riêng lẻ và một số đóng vai trò là chất tự xúc tác - nghĩa là chúng góp phần vào quá trình tự tái tạo nhanh chóng. Kích thước tương đối nhỏ của đại phân tử RNA và cấu trúc đơn giản hóa của nó, so với DNA, (thành một chuỗi) đã làm cho axit ribonucleic trở thành ứng cử viên chính cho vai trò là nguyên tố chính của các hệ thống tiền sinh học.

Lý thuyết mới cuối cùng về nguồn gốc của vật chất sống trên hành tinh được đưa ra vào năm 1986 bởi Walter Gilbert (sinh năm 1932), một nhà vật lý, nhà vi trùng học và nhà hóa sinh người Mỹ. Không phải tất cả các chuyên gia đều đồng ý với quan điểm này về nguồn gốc sự sống trên Trái đất. Được gọi ngắn gọn là “Thế giới RNA”, lý thuyết về cấu trúc của thế giới tiền sinh học trên hành tinh của chúng ta không thể trả lời câu hỏi đơn giản về cách thức xuất hiện của phân tử RNA đầu tiên với các đặc tính mong muốn, ngay cả khi có một lượng lớn “vật liệu xây dựng” trong dạng nucleotide, v.v.

PAH thế giới

Simon Nicholas Platts đã cố gắng tìm câu trả lời vào tháng 5 năm 2004, và vào năm 2006, một nhóm các nhà khoa học do Pascal Ehrenfreund đứng đầu. Hydrocarbon đa thơm đã được đề xuất làm nguyên liệu ban đầu cho RNA với các đặc tính xúc tác.

Thế giới của PAH dựa trên sự phong phú cao của các hợp chất này trong không gian nhìn thấy được (có lẽ chúng có mặt trong "súp nguyên thủy" của Trái đất trẻ) và các đặc điểm cấu trúc hình vòng của chúng, góp phần tạo ra mối liên hệ nhanh chóng với nitơ. bazơ - thành phần chủ yếu của ARN. Lý thuyết PAH một lần nữa nói lên tính thời sự của một số quy định về panspermia.

Cuộc sống độc đáo trên một hành tinh độc đáo

Cho đến khi các nhà khoa học có cơ hội quay trở lại 3 tỷ năm trước, bí ẩn về nguồn gốc sự sống trên hành tinh của chúng ta sẽ không được tiết lộ - nhiều người giải quyết vấn đề này đã đi đến kết luận này. Các khái niệm chính về nguồn gốc sự sống trên Trái đất là: lý thuyết về abiogenesis và lý thuyết về panspermia. Chúng có thể chồng chéo lên nhau theo nhiều cách, nhưng rất có thể chúng sẽ không thể trả lời: làm thế nào một hệ thống cân bằng chính xác đến kinh ngạc của Trái đất và vệ tinh của nó, Mặt trăng, xuất hiện trong vũ trụ rộng lớn như thế nào, sự sống bắt nguồn từ nó như thế nào ...

Giả thuyết về nguồn gốc sự sống

Nguồn gốc sự sống trên Trái đất là một trong những vấn đề quan trọng nhất của khoa học tự nhiên. Trải qua hàng chục thế kỷ, quan điểm về vấn đề cuộc sống đã thay đổi, nhiều ý tưởng, giả thuyết và khái niệm khác nhau đã được bày tỏ. Một số trong số chúng đã trở nên phổ biến trong các giai đoạn khác nhau của lịch sử phát triển khoa học tự nhiên. Hiện tại, có năm giả thuyết về nguồn gốc của sự sống:

1. Thuyết sáng tạo là một giả thuyết cho rằng sự sống được tạo ra bởi một đấng siêu nhiên do kết quả của một hành động sáng tạo. Có lịch sử lâu đời nhất. Nó dựa trên sự hiện diện trong các sinh vật sống của một sức mạnh đặc biệt, "linh hồn", điều khiển tất cả các quá trình sống.

2. Giả thuyết về một trạng thái đứng yên, theo đó sự sống không bao giờ nảy sinh mà luôn tồn tại. Với sự thay đổi của điều kiện tự nhiên, các loài cũng thay đổi: một số biến mất, một số khác xuất hiện. Dựa trên nghiên cứu của các nhà cổ sinh vật học.

3. Giả thuyết về sự sống tự phát, dựa trên ý tưởng về sự xuất hiện lặp đi lặp lại của sự sống từ vật chất không sống, đã được đưa ra ở Trung Quốc và Ấn Độ cổ đại như một giải pháp thay thế cho thuyết sáng tạo. Giả thuyết này được ủng hộ bởi Plato, Aristotle, Galileo, Descartes, Lamarck. Bản chất của giả thuyết: các sinh vật sống thấp hơn phát sinh từ phù sa, đất ẩm ướt, thịt thối rữa. Để bác bỏ giả thuyết này, F. Redi đã đưa ra nguyên tắc: “Tất cả các sinh vật sống đều bắt nguồn từ các sinh vật sống,” sau khi ông tìm ra nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện của giun trên thịt thối rữa. L. Pasteur, với những thí nghiệm của mình với virus, cuối cùng đã chứng minh được sự mâu thuẫn của ý tưởng về nguồn gốc tự phát của sự sống.

4. Giả thuyết về panspermia, theo đó sự sống được đưa đến Trái đất từ ​​​​ngoài vũ trụ. Nó lần đầu tiên được thể hiện bởi G. Richter vào cuối thế kỷ 19. Khái niệm này cho phép khả năng về nguồn gốc của sự sống tại các thời điểm khác nhau ở các phần khác nhau của Vũ trụ và sự di chuyển của nó đến Trái đất theo nhiều cách khác nhau (thiên thạch, tiểu hành tinh, bụi vũ trụ).

5. Giả thuyết về nguồn gốc lịch sử của sự sống thông qua quá trình tiến hóa sinh hóa. Các tác giả là A. Oparin và S. Haldane. Theo quan điểm của giả thuyết A. Oparin, cũng như theo quan điểm của khoa học hiện đại, sự xuất hiện của sự sống từ vật chất vô tri vô giác xảy ra do kết quả của các quá trình tự nhiên trong Vũ trụ trong quá trình tiến hóa lâu dài của vật chất. A. Oparin đã xác định một số giai đoạn tiến hóa sinh hóa, mục tiêu cuối cùng là một tế bào sống nguyên thủy. Sự tiến hóa diễn ra theo sơ đồ:

A) quá trình tiến hóa địa hóa của hành tinh Trái đất, sự tổng hợp các hợp chất đơn giản nhất như CO2, NH3, H2O, v.v., quá trình chuyển nước từ thể hơi sang thể lỏng do Trái đất nguội dần. Sự phát triển của khí quyển và thủy quyển.

B) sự hình thành các chất hữu cơ từ các hợp chất vô cơ - axit amin - và sự tích tụ của chúng trong đại dương chính do ảnh hưởng điện từ của Mặt trời, bức xạ vũ trụ và phóng điện.

C) sự phức tạp dần dần của các hợp chất hữu cơ và sự hình thành các cấu trúc protein.

D) sự cô lập cấu trúc protein với môi trường, hình thành phức hợp nước và tạo vỏ nước bao quanh protein.

E) sự tổng hợp của các phức chất đó và sự hình thành các chất đông tụ có khả năng trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường.

E) sự hấp thụ kim loại bằng các chất đông tụ, dẫn đến sự hình thành các enzym thúc đẩy quá trình sinh hóa.

G) sự hình thành các ranh giới lipid kỵ nước giữa chất đông tụ và môi trường bên ngoài, dẫn đến sự hình thành các màng bán thấm, đảm bảo sự ổn định trong hoạt động của chất đông tụ.

H) sự phát triển trong quá trình tiến hóa trong sự hình thành các quá trình tự điều chỉnh và tự sinh sản này.

Theo viện sĩ V. Vernadsky, sự xuất hiện của sự sống gắn liền với một bước nhảy vọt mạnh mẽ, đưa quá nhiều mâu thuẫn vào quá trình tiến hóa đến mức chúng đã tạo điều kiện cho sự ra đời của vật chất sống. Sự phức tạp cực độ của tổ chức vật chất sống là bằng chứng cho thấy nguồn gốc của sự sống là kết quả của một quá trình tiến hóa sinh học lâu dài.

6. Thuyết tiến hóa sinh học hiện đại

Tiến hóa được hiểu là một trong những hình thức vận động, được đặc trưng bởi những biến đổi dần dần, liên tục, tích lũy, dẫn đến những chuyển biến về chất trong quá trình phát triển của tự nhiên sống. Trong quá trình hình thành mô hình tiến hóa, có ba giai đoạn chính:

· Giai đoạn đầu tiên – sinh học truyền thống; đại diện sáng giá nhất của nó là nhà khoa học Thụy Điển K. Linnaeus.

· Giai đoạn thứ hai là thuyết tiến hóa sinh học cổ điển; người sáng tạo là nhà tự nhiên học người Anh Ch. Darwin.

· Giai đoạn thứ ba là tổng hợp thuyết tiến hóa sinh học. Nội dung của nó là kết quả của ý tưởng của Charles Darwin và nhà thực vật học người Séc, người sáng lập ngành di truyền học G. Mendel.

Cơ sở lý thuyết chung của sinh học truyền thống, thống trị tư tưởng sinh học từ thời cổ đại cho đến thế kỷ 19, là khái niệm về chủ nghĩa sáng tạo, xuất phát từ ý tưởng về sự xuất hiện đồng thời của tất cả các dạng sống trên Trái đất. Nhiệm vụ của sinh học truyền thống là xây dựng sự phân loại và hệ thống hóa tất cả các sinh vật sống. Đóng góp quan trọng nhất cho giải pháp của vấn đề này là của K. Linnaeus, người đã tạo ra một hệ thống phân loại các sinh vật sống, cho thấy tính toàn vẹn, thống nhất, liên kết và liên tục của các sinh vật, từ đó đưa các nhà khoa học đến ý tưởng rằng tất cả sự đa dạng về hình thức của động vật hoang dã là kết quả của quá trình tiến hóa sinh học. Sinh học truyền thống tích lũy tài liệu khoa học của nó thông qua quan sát trực tiếp thiên nhiên sống, vì vậy nó tiếp tục phát triển ở thời điểm hiện tại.

Lý thuyết của Charles Darwin là kết quả của việc tổng hợp một lượng lớn dữ liệu thực tế khác nhau. Giải thích của Darwin về quá trình tiến hóa có thể được tóm tắt như sau:

1. Bất kỳ nhóm động vật và thực vật nào cũng có đặc điểm là thường biến. Tính biến đổi là một trong những tính chất vốn có của các sinh vật sống.

2. Số lượng sinh vật của mỗi loài được sinh ra trên thế giới lớn hơn nhiều so với số lượng có thể tìm thấy thức ăn, sống sót và để lại con cái. Hầu hết con cái trong mỗi thế hệ đều chết.

3. Vì số cá thể được sinh ra nhiều hơn số cá thể có thể tồn tại, nên có sự cạnh tranh, tranh giành thức ăn và môi trường sống.

4. Những thay đổi di truyền giúp sinh vật dễ dàng tồn tại trong một môi trường nhất định mang lại lợi thế cho chủ nhân của chúng so với các sinh vật kém thích nghi khác. Các cá thể sống sót sẽ tạo ra thế hệ tiếp theo và do đó, việc lựa chọn các đại diện khỏe mạnh nhất xảy ra (chọn lọc tự nhiên).

Động lực hình thành thuyết tiến hóa tổng hợp là việc phát hiện ra quy luật di truyền và giải mã cấu trúc của DNA. Thuyết tiến hóa tổng hợp về nội dung của nó là sự tổng hợp học thuyết Đác-uyn và những thành tựu của sinh học phân tử. Bản chất của lý thuyết nằm ở chỗ trình bày quá trình tiến hóa như một sự cạnh tranh của các chương trình di truyền quyết định sự phát triển cá thể của các sinh vật. Hơn nữa, một vai trò quan trọng trong việc xác định hướng tiến hóa chung được thực hiện bởi thiết bị lập trình chính, đó là toàn bộ sinh quyển. Chính sinh quyển quyết định tốc độ và hướng biến đổi tiến hóa của các loài có trong thành phần của nó.

đạo đức sinh học

Thoạt nhìn có vẻ như không có điểm chung nào giữa đạo đức học và sinh học. Xét cho cùng, đạo đức là một nhánh của kiến ​​​​thức xã hội và nhân đạo khám phá phạm vi lý tưởng của các quy định, chuẩn mực và nguyên tắc hành vi của con người, trong khi sinh học là một trong những ngành khoa học tự nhiên nhận thức các sự kiện thực tế đặc trưng cho bản chất của cuộc sống. Tuy nhiên, có một mối liên hệ giữa sinh học và đạo đức. Suy cho cùng, con người là sản phẩm của một quá trình tiến hóa sinh học lâu dài. Và một trong những khía cạnh của sự tiến hóa là cuộc đấu tranh sinh tồn, trong đó không chỉ các biện pháp vật lý được áp dụng mà còn cả tâm lý, bao gồm cả các chuẩn mực đạo đức.

Đạo đức sinh học chính xác là nghiên cứu về các quá trình tinh thần, phát sinh trong giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa của sự sống, dần dần phát triển và dẫn đến sự xuất hiện của một tập hợp các yêu cầu và nguyên tắc gọi là đạo đức con người. Đạo đức sinh học theo hướng lợi ích của nó tiếp cận gần nhất đối tượng nghiên cứu của khoa học xã hội và nhân văn, nghiên cứu các vấn đề chính sau:

· Các vấn đề về nguồn gốc sinh học sâu xa của các nguyên tắc đạo đức trong hành vi của con người, những biểu hiện cơ bản của các nguyên tắc này trong hành vi của các sinh vật sống đã ở giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa sinh học.

· Giải quyết trên cơ sở này những vấn đề về mối tương quan trong các nguyên tắc đạo đức của con người bẩm sinh và mắc phải, sinh học và xã hội và vô thức.

· Phát triển một tập hợp các chuẩn mực đạo đức mới, mức độ phù hợp của chúng gắn liền với khả năng gây ra hậu quả sâu sắc đối với con người về những khám phá lớn nhất của sinh học hiện đại, đặc biệt là di truyền học.

Các chương trình hành vi phức tạp vốn có trong thế giới động vật và các chuẩn mực đạo đức của con người đều có nguồn gốc sinh học duy nhất. Dựa trên điều này, đạo đức sinh học với tư cách là ý tưởng trung tâm đưa ra ý tưởng rằng các nguyên tắc hành vi của con người không chỉ có các điều kiện tiên quyết về mặt xã hội mà còn cả về mặt sinh học. Đạo đức sinh học khám phá ra trong thế giới nội tâm và trong hành vi của chúng ta, bên cạnh những hình thái do trí óc, văn hóa, xã hội tạo ra, còn có những hình thái do các chương trình di truyền cổ xưa được thừa hưởng từ tổ tiên động vật của chúng ta. Một lĩnh vực quan trọng của đạo đức sinh học hiện đại là tìm kiếm các cách tiếp cận mới để đánh giá đạo đức đối với các hiện tượng như trợ tử, vi phạm tính chắc chắn về tình dục, nhân bản.



Giả thuyết về nguồn gốc sự sống trên Trái đất

Vấn đề sự sống và sự sống là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành tự nhiên, bắt đầu từ sinh học và kết thúc bằng triết học, toán học xem xét các mô hình trừu tượng của hiện tượng sống, cũng như vật lý xác định sự sống từ quan điểm của các quy luật vật lý. . Hàng thế kỷ nghiên cứu và nỗ lực giải quyết những vấn đề này đã làm nảy sinh nhiều giả thuyết khác nhau về nguồn gốc sự sống.

Phù hợp với hai vị trí thế giới quan - duy vật và duy tâm - ngay cả trong triết học cổ đại, các khái niệm trái ngược nhau về nguồn gốc sự sống đã phát triển: chủ nghĩa sáng tạo và lý thuyết duy vật về nguồn gốc của bản chất hữu cơ từ vô cơ. Những người ủng hộ chủ nghĩa sáng tạo lập luận rằng sự sống phát sinh là kết quả của một hành động sáng tạo thiêng liêng, bằng chứng là sự hiện diện trong các sinh vật sống của một lực lượng đặc biệt kiểm soát tất cả các quá trình sinh học. Những người ủng hộ nguồn gốc của sự sống từ bản chất vô sinh lập luận rằng bản chất hữu cơ phát sinh do tác động của các quy luật tự nhiên. Sau đó, khái niệm này đã được cụ thể hóa trong ý tưởng về sự phát sinh tự phát của cuộc sống.

Vì vậy, có những giả thuyết sau đây về nguồn gốc của sự sống.

1. chủ nghĩa sáng tạo . Theo khái niệm của chủ nghĩa sáng tạo, sự sống nảy sinh do siêu nhiên, tức là vi phạm các định luật vật lý, các sự kiện trong quá khứ. Khái niệm về chủ nghĩa sáng tạo được tuân theo bởi những người theo hầu hết các tôn giáo phổ biến nhất. Theo những ý tưởng truyền thống của Cơ đốc giáo Do Thái về sự sáng tạo thế giới, được nêu trong Sách Sáng thế, thế giới và tất cả các sinh vật sống trên đó được tạo ra bởi Đấng Tạo hóa toàn năng trong 6 ngày kéo dài 24 giờ. Tuy nhiên, hiện nay, nhiều Cơ đốc nhân không coi Kinh thánh là một cuốn sách khoa học và tin rằng nó chứa đựng sự mặc khải thần học về việc Đức Chúa Trời tạo ra mọi sinh vật dưới hình thức dễ hiểu đối với mọi người ở mọi thời đại.

Về mặt logic, không thể có mâu thuẫn giữa các giải thích khoa học và thần học về việc tạo ra thế giới. hai lĩnh vực tư tưởng này loại trừ lẫn nhau. Thần học công nhận sự thật thông qua sự mặc khải và đức tin thiêng liêng và công nhận những điều không có bằng chứng theo nghĩa khoa học của từ này. Khoa học sử dụng rộng rãi quan sát và thử nghiệm, chân lý khoa học luôn chứa đựng yếu tố giả thuyết, trong khi đối với người tin vào thần học, chân lý là tuyệt đối. Quá trình thần thánh tạo ra thế giới được quan niệm là đã diễn ra một lần, do đó nó không có sẵn để quan sát. Khái niệm về sự sáng tạo thần thánh của thế giới nằm ngoài phạm vi nghiên cứu khoa học, vì vậy khoa học xử lý các hiện tượng có thể quan sát được không bao giờ có thể chứng minh hoặc bác bỏ khái niệm này.

Nguyên tắc nhân học, được hình thành từ những năm 70 của thế kỷ chúng ta, ủng hộ bản chất không ngẫu nhiên của quá trình hình thành và phát triển sự sống. Bản chất của nó nằm ở chỗ, ngay cả những sai lệch nhỏ về giá trị của bất kỳ hằng số cơ bản nào cũng dẫn đến việc không thể xuất hiện trong Vũ trụ các cấu trúc có trật tự cao và do đó, sự sống. Do đó, việc tăng hằng số Planck lên 10% khiến proton không thể kết hợp với neutron, tức là làm cho quá trình tổng hợp hạt nhân không thể thực hiện được. Việc giảm hằng số Planck đi 10% sẽ dẫn đến sự hình thành đồng vị ổn định 2 He, dẫn đến việc đốt cháy toàn bộ hydro trong giai đoạn đầu của quá trình giãn nở của Vũ trụ. Bản chất không ngẫu nhiên của các giá trị của các hằng số cơ bản có thể cho thấy sự hiện diện của một “kế hoạch sáng tạo” ngay từ khi bắt đầu hình thành Vũ trụ, ngụ ý sự hiện diện của Đấng Tạo hóa, tác giả của kế hoạch này.

2. Giả thuyết về nguồn gốc tự phát của sự sống . Theo Aristotle, một số “hạt” vật chất chứa một số loại “nguyên tắc hoạt động”, trong điều kiện thích hợp, có thể tạo ra một sinh vật sống.

Giả thuyết về nguồn gốc tự phát của sự sống đã lan rộng ở Trung Quốc cổ đại, Babylon và Ai Cập như một giải pháp thay thế cho thuyết sáng tạo. Theo sau Empedocles, một trong những người đầu tiên bày tỏ ý tưởng về sự tiến hóa hữu cơ, Aristotle tuân thủ khái niệm về nguồn gốc tự phát của sự sống, liên kết tất cả các sinh vật thành một "bậc thang tự nhiên" duy nhất. Theo Aristotle, một số “hạt” vật chất chứa một số loại “nguyên tắc hoạt động”, trong điều kiện thích hợp, có thể tạo ra một sinh vật sống. Sự khởi đầu này, theo Aristotle, hiện diện trong một quả trứng được thụ tinh, trong ánh sáng mặt trời, bùn và thịt thối rữa. Năm 1688, bác sĩ người Ý Francesco Redi đã đặt câu hỏi về lý thuyết tự phát sinh sự sống và tiến hành một loạt thí nghiệm, trong đó ông chỉ ra rằng sự sống chỉ có thể phát sinh từ một kiếp trước (khái niệm về sinh học). Louis Pasteur (1860) cuối cùng đã bác bỏ lý thuyết về nguồn gốc tự phát của sự sống và chứng minh tính hợp lệ của lý thuyết sinh vật. Các thí nghiệm của L. Pasteur cho thấy vi sinh vật xuất hiện trong dung dịch hữu cơ là do phôi của chúng đã được đưa vào đó trước đó. Nếu một bình chứa môi trường dinh dưỡng được bảo vệ khỏi sự xâm nhập của vi khuẩn vào đó, thì không có sự sống tự phát nào xảy ra.

Khái niệm thế hệ tự phát, mặc dù sai lầm, đã đóng một vai trò tích cực; các thí nghiệm được thiết kế để xác nhận nó đã cung cấp tài liệu thực nghiệm phong phú cho ngành khoa học sinh học đang phát triển. Sự từ chối cuối cùng của ý tưởng về thế hệ tự phát chỉ xảy ra vào thế kỷ 19.

Sự xác nhận của lý thuyết sinh học đã làm nảy sinh vấn đề về sinh vật sống đầu tiên mà từ đó tất cả những sinh vật khác phát sinh. Trong tất cả các lý thuyết (ngoại trừ lý thuyết về trạng thái dừng), người ta ngụ ý rằng tại một số giai đoạn trong lịch sử sự sống, có một sự chuyển đổi từ vô tri sang sống. Chuyện đã xảy ra như thế nào?

3. Giả thuyết trạng thái ổn định . Theo giả thuyết này, Trái đất không bao giờ hình thành mà tồn tại vĩnh viễn; Trái đất luôn có khả năng hỗ trợ sự sống. Các loài luôn tồn tại, mỗi loài chỉ có hai khả năng: thay đổi số lượng hoặc tuyệt chủng.

4. giả thuyết toàn tinh trùng tuyên bố rằng sự sống có thể đã phát sinh một hoặc nhiều lần vào những thời điểm khác nhau và ở những nơi khác nhau trong vũ trụ. Giả thuyết này nảy sinh vào những năm 60 của thế kỷ XIX và gắn liền với tên tuổi của nhà khoa học người Đức G. Richter. Sau đó, khái niệm panspermia đã được chia sẻ bởi các nhà khoa học lỗi lạc như S. Arrhenius, G. Helmholtz, V.I. Vernadsky. Để chứng minh lý thuyết này, người ta đã sử dụng các cảnh tượng UFO, tranh vẽ trên đá về người cổ đại, người giống tên lửa và người ngoài hành tinh, v.v. Nghiên cứu không gian của Liên Xô và Mỹ cho phép chúng ta coi xác suất tìm thấy sự sống ngoài trái đất trong hệ mặt trời là không đáng kể, nhưng chúng không cung cấp cơ sở để xác nhận hoặc bác bỏ sự tồn tại của sự sống bên ngoài hệ mặt trời. Khi nghiên cứu vật chất của thiên thạch và sao chổi, người ta đã tìm thấy nhiều “tiền chất của sự sống” (xyanogen, axit hydrocyanic, v.v.), có thể đóng vai trò là “hạt giống” của sự sống. Có thể như vậy, lý thuyết về panspermia không phải là một lý thuyết về nguồn gốc của sự sống như vậy; nó chỉ đơn giản là chuyển vấn đề về nguồn gốc sự sống sang một nơi khác trong vũ trụ.

Vào đầu thế kỷ XX. Ý tưởng về nguồn gốc vũ trụ của các hệ thống sinh học trên Trái đất và sự vĩnh cửu của sự tồn tại của sự sống trong không gian được phát triển bởi nhà khoa học người Nga Viện sĩ V.I. Vernadsky.

5. Giả thuyết về sự tồn tại vĩnh cửu của sự sống . Nó đã được đưa ra trong thế kỷ 19. Có ý kiến ​​cho rằng sự sống tồn tại trong không gian và di chuyển từ hành tinh này sang hành tinh khác.

6. Giả thuyết về sự tiến hóa sinh hóa. Tuổi của Trái đất ước tính khoảng 4,5–5 tỷ năm. Trong quá khứ xa xôi, nhiệt độ trên bề mặt hành tinh của chúng ta là 4000-8000 độ C. Khi nó nguội đi, carbon và nhiều kim loại chịu lửa khác ngưng tụ lại để tạo thành vỏ trái đất; do hoạt động núi lửa, chuyển động liên tục của lớp vỏ và nén do làm mát, sự hình thành các nếp gấp và đứt gãy xảy ra. Bầu khí quyển của Trái đất trong thời cổ đại rõ ràng là đang giảm (các loại đá cổ xưa nhất trên Trái đất chứa kim loại ở dạng khử, chẳng hạn như sắt đen, các loại đá trẻ hơn chứa kim loại ở dạng oxy hóa, chẳng hạn như sắt sắt). Thực tế không có oxy trong khí quyển. Sự xuất hiện của sự sống có liên quan chặt chẽ với sự xuất hiện của các đại dương trên Trái đất, xảy ra cách đây khoảng 3,8 tỷ năm. Dữ liệu cổ sinh vật học chỉ ra rằng nhiệt độ nước trong chúng không quá thấp, nhưng không vượt quá 58 ° C. Dấu vết của các sinh vật cổ xưa nhất đã được tìm thấy trong địa tầng, có tuổi ước tính khoảng 3,2-3,5 tỷ năm.

Giả thuyết về sự tiến hóa sinh hóa được trình bày bởi Viện sĩ A.I. Oparin (1894-1980) trong cuốn sách "Nguồn gốc của sự sống", xuất bản năm 1924. Ông tuyên bố rằng nguyên tắc Redi, đưa ra sự độc quyền về tổng hợp sinh học các chất hữu cơ, chỉ có giá trị đối với kỷ nguyên hiện đại của sự tồn tại của hành tinh của chúng ta. Khi bắt đầu tồn tại, khi Trái đất không có sự sống, quá trình tổng hợp phi sinh học các hợp chất carbon và quá trình tiến hóa tiền sinh học tiếp theo của chúng đã diễn ra trên đó.

Bản chất của giả thuyết của Oparin như sau: nguồn gốc của sự sống trên Trái đất là một quá trình tiến hóa lâu dài về sự hình thành vật chất sống ở độ sâu của vật chất vô tri. Điều này xảy ra thông qua quá trình tiến hóa hóa học, kết quả là các chất hữu cơ đơn giản nhất được hình thành từ các chất vô cơ dưới tác động của các yếu tố hóa lý mạnh.

Sự xuất hiện của sự sống A.I. Oparin coi đó là một quá trình tự nhiên duy nhất, bao gồm quá trình tiến hóa hóa học ban đầu diễn ra trong điều kiện của Trái đất sơ khai, dần dần chuyển sang một cấp độ mới về chất - quá trình tiến hóa sinh hóa. Khi xem xét vấn đề về sự xuất hiện của sự sống thông qua quá trình tiến hóa sinh hóa, Oparin phân biệt ba giai đoạn chuyển đổi từ vật vô tri sang vật chất sống.

Giai đoạn đầu - tiến hóa hóa học . Khi Trái đất vẫn chưa có sự sống (khoảng 4 tỷ năm trước), quá trình tổng hợp phi sinh học các hợp chất carbon và quá trình tiến hóa tiền sinh học tiếp theo của chúng đã diễn ra trên đó. Thời kỳ tiến hóa này của Trái đất được đặc trưng bởi nhiều vụ phun trào núi lửa với việc giải phóng một lượng lớn dung nham nóng đỏ. Khi hành tinh nguội đi, hơi nước trong bầu khí quyển ngưng tụ và rơi xuống Trái đất dưới dạng mưa rào, tạo thành những vùng nước khổng lồ (đại dương chính). Các quá trình này tiếp tục trong nhiều triệu năm. Nhiều loại muối vô cơ đã được hòa tan trong nước của đại dương chính. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ khác nhau, được hình thành liên tục trong khí quyển dưới tác động của bức xạ cực tím, nhiệt độ cao và hoạt động núi lửa đang hoạt động, cũng xâm nhập vào đại dương. Nồng độ của các hợp chất hữu cơ không ngừng tăng lên, và cuối cùng, nước biển trở thành " nước dùng» từ các chất giống như protein - peptide.

Hình 26 - Lược đồ nguồn gốc sự sống theo Oparin

Giai đoạn thứ hai - sự xuất hiện của protein . Khi các điều kiện trên Trái đất dịu đi, dưới tác động của sự phóng điện, năng lượng nhiệt và tia cực tím lên các hỗn hợp hóa học của đại dương chính, có thể hình thành các hợp chất hữu cơ phức tạp - biopolyme và nucleotide, dần dần kết hợp và trở nên phức tạp hơn. đã trở thành sinh vật nguyên sinh (tổ tiên tiền bào của các sinh vật sống). Kết quả của sự phát triển của các chất hữu cơ phức tạp là sự xuất hiện của các chất đông tụ, hoặc các giọt đông tụ. co lại - phức hợp của các hạt keo, dung dịch được chia thành hai lớp: một lớp giàu các hạt keo và một chất lỏng hầu như không có chúng. Coacervate có khả năng hấp thụ các chất khác nhau hòa tan trong nước của đại dương chính. Kết quả là cấu trúc bên trong của các chất đồng lắng thay đổi theo hướng tăng tính ổn định của chúng trong các điều kiện thay đổi liên tục. Thuyết tiến hóa sinh hóa coi các chất đông tụ là các hệ thống tiền sinh học, là các nhóm phân tử được bao quanh bởi lớp vỏ nước. Vì vậy, ví dụ, coacervate có thể hấp thụ các chất từ ​​​​môi trường, tương tác với nhau, tăng kích thước, v.v. Tuy nhiên, không giống như các sinh vật sống, giọt coacervate không có khả năng tự sinh sản và tự điều chỉnh, vì vậy chúng không thể được phân loại là hệ thống sinh học.

Giai đoạn thứ ba là sự hình thành khả năng tự sinh sản, sự xuất hiện của một tế bào sống . Trong thời kỳ này, chọn lọc tự nhiên bắt đầu hoạt động, tức là. trong khối lượng các giọt chất đông tụ, việc lựa chọn chất đông tụ, có khả năng chống chịu tốt nhất với các điều kiện môi trường nhất định, đã diễn ra. Quá trình lựa chọn đã diễn ra trong nhiều triệu năm. Những giọt coacervate còn sót lại đã sở hữu khả năng trao đổi chất sơ cấp, thuộc tính chính của sự sống. Đồng thời, khi đạt đến một kích thước nhất định, giọt gốc sẽ chia thành các giọt con vẫn giữ nguyên các đặc điểm của cấu trúc gốc. Do đó, chúng ta có thể nói về việc mua lại tài sản tự sinh sản bằng cách coacervates - một trong những dấu hiệu quan trọng nhất của sự sống. Trên thực tế, ở giai đoạn này, coacervate đã trở thành những sinh vật sống đơn giản nhất. Sự phát triển hơn nữa của các cấu trúc tiền sinh học này chỉ có thể xảy ra khi có sự phức tạp của các quá trình trao đổi chất bên trong chất đông tụ.

Môi trường bên trong của coacervate cần được bảo vệ khỏi các ảnh hưởng của môi trường. Do đó, xung quanh các chất lắng đọng, giàu hợp chất hữu cơ, các lớp lipid phát sinh, ngăn cách các chất lắng đọng với môi trường nước xung quanh. Trong quá trình tiến hóa, lipid được biến đổi thành màng ngoài, làm tăng đáng kể khả năng sống sót và sức đề kháng của sinh vật. Sự xuất hiện của màng đã định trước hướng tiến hóa sinh học tiếp theo trên con đường tự điều hòa ngày càng hoàn hảo hơn, đỉnh điểm là sự hình thành tế bào sơ cấp - archecell. Tế bào là một đơn vị sinh học cơ bản, là cơ sở cấu trúc và chức năng của mọi sinh vật sống. Các tế bào thực hiện quá trình trao đổi chất độc lập, có khả năng phân chia và tự điều chỉnh, tức là có đầy đủ các thuộc tính của sinh vật. Sự hình thành các tế bào mới từ vật chất phi tế bào là không thể, quá trình tái tạo tế bào chỉ xảy ra do sự phân chia. Sự phát triển hữu cơ được coi là một quá trình phổ biến của sự hình thành tế bào.

Trong cấu trúc của tế bào, có: một màng ngăn cách nội dung của tế bào với môi trường bên ngoài; tế bào chất, là dung dịch muối với các enzym và phân tử RNA hòa tan và lơ lửng; một hạt nhân chứa nhiễm sắc thể, bao gồm các phân tử DNA và protein gắn liền với chúng.

Do đó, sự khởi đầu của sự sống nên được coi là sự xuất hiện của một hệ thống hữu cơ (tế bào) tự tái tạo ổn định với trình tự các nucleotide không đổi. Chỉ sau khi xuất hiện những hệ thống như vậy, chúng ta mới có thể nói về sự khởi đầu của quá trình tiến hóa sinh học.

Quá trình chuyển đổi từ vô tri sang sống diễn ra sau khi sự thô sơ của hai hệ thống sống cơ bản nảy sinh và phát triển trên cơ sở của những người tiền nhiệm: hệ thống trao đổi chất và hệ thống tái tạo cơ sở vật chất của tế bào sống.

Xác suất để một phân tử protein gồm 100 axit amin thuộc 20 loại được hình thành ngẫu nhiên theo một khuôn mẫu nhất định là 1/20 100 ≈ 1/10 130 . Một tế bào sống là một phức hợp protein, lipid và nucleotide tương tác với nhau để tạo thành mã di truyền. Tế bào đơn giản nhất chứa hơn 2000 enzym. Xác suất hình thành ngẫu nhiên của các cấu trúc phức tạp như vậy là nhỏ.

Khả năng tổng hợp phi sinh học của các polyme sinh học đã được chứng minh bằng thực nghiệm vào giữa thế kỷ 20. Năm 1953, nhà khoa học người Mỹ S. Miller đã mô hình hóa bầu khí quyển sơ cấp của Trái đất và tổng hợp axit axetic và axit formic, urê và axit amin bằng cách truyền điện tích qua hỗn hợp khí (nước, carbon dioxide, hydro, nitơ, metan). Do đó, người ta đã chứng minh làm thế nào có thể tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới tác động của các yếu tố phi sinh học.

Bất chấp giá trị lý thuyết và thực nghiệm, khái niệm của Oparin có cả điểm mạnh và điểm yếu. Điểm mạnh của khái niệm này là sự chứng minh bằng thực nghiệm khá chính xác về quá trình tiến hóa hóa học, theo đó nguồn gốc của sự sống là kết quả tự nhiên của quá trình tiến hóa tiền sinh học của vật chất. Một lập luận thuyết phục ủng hộ khái niệm này cũng là khả năng xác minh bằng thực nghiệm các điều khoản chính của nó. Mặt yếu của khái niệm này là không thể giải thích chính thời điểm chuyển từ các hợp chất hữu cơ phức tạp sang các sinh vật sống.

Một trong những phiên bản của quá trình chuyển đổi từ tiền sinh học sang tiến hóa sinh học được đưa ra bởi nhà khoa học người Đức M. bản địa. Theo giả thuyết của ông, nguồn gốc của sự sống được giải thích bằng sự tương tác giữa axit nucleic và protein. Axit nucleic là chất mang thông tin di truyền và protein đóng vai trò là chất xúc tác cho các phản ứng hóa học. Axit nuclêic tự sinh sản và truyền thông tin cho prôtêin. Một chuỗi khép kín xuất hiện - một siêu chu trình, trong đó các quá trình phản ứng hóa học tự tăng tốc do có chất xúc tác. Trong siêu chu kỳ, sản phẩm phản ứng đồng thời đóng vai trò là chất xúc tác và chất phản ứng ban đầu. Những phản ứng như vậy được gọi là tự xúc tác.

Một lý thuyết khác có thể giải thích quá trình chuyển đổi từ tiền sinh học sang tiến hóa sinh học là sức mạnh tổng hợp . Các mô hình được phát hiện bởi hiệp đồng giúp làm rõ cơ chế hình thành chất hữu cơ từ chất vô cơ về mặt tự tổ chức thông qua sự xuất hiện tự phát của các cấu trúc mới trong quá trình tương tác của một hệ thống mở với môi trường.