Как возникла жизнь – Современные представления о возникновении жизни. Возникновение жизни на Земле (кратко)
Как возникла жизнь? | Всё для жизни
Как возникла жизнь?Как возникла жизнь? — этот вопрос волнует многих. Чтобы получить убедительный ответ нужно постараться приложить усилия. Прочитав эту статью полностью вы получите неопровержимые факты и доказательства, и тогда ваша жизнь, поверьте не будет бессмысленной.
Появление жизни
Земля полна жизни. От заснеженной Арктики до влажнотропических лесов Амазонии, от песков Сахары до болот Эверглейдс, от темных глубин океана до
сверкающих горных вершин — жизнь есть повсюду. И мы не перестаем ей удивляться.
Разнообразие видов и размеров, а также количество живых существ потрясают воображение. На нашей планете жужжат и копошатся миллионы видов насекомых. В окружающих нас водах плавают рыбы более 20 000 видов, одни размером с рисовое зернышко, другие — с хороший грузовик.
Нашу планету украшают по меньшей мере 350 000 видов растений, некоторые из них причудливые, большинство — удивительно красивые. У нас над головой летают более 9 000 видов птиц. Все эти творения, включая человека, и создают ту обстановку и гармонию, которую мы называем жизнью.
Но полное единство живого мира поражает нас еще больше, чем восхитительное разнообразие форм жизни. Биохимики — люди, которые глубоко изучают живые организмы, населяющие Землю,— объясняют, что все формы жизни, будь то амёба или человек, зависят от поразительного взаимодействия — от слаженной работы нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и белковых молекул.
Сложные процессы с участием этих компонентов происходят практически во всех
клетках нашего тела, а также в клетках колибри, льва и кита.
Это общее взаимодействие создает прекрасное разнообразие форм жизни. Как появилась такая изумительная гармония жизни? Как возникла жизнь?
Вероятно, вы согласитесь, что жизнь на Земле существовала не всегда. Такого мнения придерживаются ученые, об этом говорится во многих религиозных книгах. И все же вам, наверное, известно, что два эти источника — наука и религия — по-разному объясняют то, как на Земле возникла жизнь.
Миллионы людей с самым разным уровнем образования верят, что жизнь на Земле создал разумный Творец, первый Конструктор. А многие ученые считают, что жизнь зародилась из неживой материи случайно в ходе постепенных химических реакций. Какая из этих двух версий правильна?
Не следует думать, будто это нас не касается и никак не относится к нашему поиску более осмысленной жизни. Как уже отмечалось, вопрос о том, откуда
Большинство научных курсов посвящается вопросам адаптации и выживания форм жизни, а не более важному вопросу возникновения жизни. Может быть,
вы замечали, что попытки объяснить, как возникла жизнь, обычно сводятся к обобщениям типа: на протяжении миллионов лет молекулы, сталкиваясь,
каким-то образом создали жизнь. Но приносит ли такой ответ подлинное удовлетворение?
Этот ответ означает, что под влиянием энергии Солнца, электрических разрядов или вулканов некая неживая материя начала двигаться, превратилась в органическую и в конце концов стала живым организмом, причем все это происходило без какого-либо руководства. Какой огромный скачок! Живая материя из неживой! Возможно ли это?
В средние века такое представление могло бы показаться вполне приемлемым, ведь в то время было распространено понятие о самопроизвольном зарождении жизни — убеждение, что живые организмы самопроизвольно возникают из неживой материи.
Однако, в XVII веке итальянский врач Франческо Реди доказал, что безногие личинки появляются в тухлом мясе только после того, как мухи отложат на нем яйца. В мясе, до которого мухам не добраться, личинки не появляются. Но если живые организмы размером с муху и не возникают самопроизвольно, то, может быть, возникают микробы, которые появляются на пище независимо от того, закрыта она или нет?
Хотя последующие эксперименты показали, что микробы не возникают
самопроизвольно, вопрос оставался спорным. Затем появился труд Луи Пастера.
Многие помнят о вкладе Пастера в решение проблем, связанных с брожением и с инфекционными болезнями. Но он также ставил эксперименты, целью которых было выяснить, могут ли самопроизвольно зарождаться мельчайшие формы жизни.
Может быть, вы читали, что Пастер наглядно показал: в простерилизованной воде, защищенной от загрязнения, не образуются даже мельчайшие бактерии. В 1864 году Пастер объявил: «Доктрина самопроизвольного зарождения никогда не оправится от смертельного удара, нанесенного ей этим простым экспериментом». Утверждение Пастера остается справедливым до сих пор.
Ни одному экспериментатору не удалось создать живое из неживого.
Как же тогда на Земле возникла жизнь? Началом современных попыток ответить на этот вопрос можно считать 1920-е годы, когда вышел в свет труд русского биохимика Александра Ивановича Опарина. Опарин, а впоследствии и другие ученые разработали нечто вроде сценария драмы в трех актах, которая, по их утверждению, разыгралась на подмостках планеты Земля.
В первом акте элементы земли, или сырье, превратились в группы молекул. В
следующем акте произошел скачок к макромолекулам. И в последнем акте этой драмы — ещё один скачок, уже к первой живой клетке. Но происходило ли всё так на самом деле?
Принципиально важное значение для этой драмы имеет предположение о том, что первичная атмосфера Земли была совсем не такой, как сегодня. В согласии с одной теорией, в той атмосфере практически не было свободного кислорода, а азот, водород и углерод образовывали аммиак и метан.
Концепция такова: под действием электрических разрядов и ультрафиолетовых лучей, которые пронизывали атмосферу, состоявшую из этих газов и водяного пара, образовались сахара и аминокислоты. Не будем забывать, однако, что это только теория.
По сценарию этой теоретической драмы, такие молекулярные соединения смывались в океаны или другие места скопления воды. С течением времени
сахара, кислоты и другие соединения сконцентрировались в густой «первичный бульон», в котором аминокислоты, например, соединялись и образовывали белки.
Продолжая эту теоретическую последовательность, другие соединения, называемые нуклеотидами, образовывали цепи и превращались в нуклеиновые кислоты, например, ДНК. Все это, как предполагают, было подготовкой к последнему акту молекулярной драмы.
Этот последний акт, который документально не подтвержден, можно назвать «историей любви». Молекулы белков и ДНК случайно встретились, узнали
друг друга и обнялись. А затем, под занавес, родилась первая живая клетка.
«Посмотрев» эту драму, вы, возможно, задаетесь вопросом: что это — правда или сказка? Неужели жизнь на Земле возникла действительно так?
Возникновение жизни в лаборатории?
В начале 1950-х годов ученые решили проверить теорию А. И. Опарина экспериментально. То, что живое возникает только из живого, было уже
установлено, но учёные строили гипотезы о том, что если в прошлом условия на Земле были совсем другими, то жизнь могла постепенно появиться из
неживой материи. Можно ли было это продемонстрировать?
Ученый Стенли Миллер, который работал в лаборатории Гарольда Юри, смешал водород, аммиак, метан и водяной пар (из этих веществ, по его мнению, состояла первичная атмосфера Земли), запаял эту смесь в сосуд, в нижней части которого
кипела вода (представлявшая океан), и стал пропускать через пары электрические разряды (игравшие роль молний).
Не прошло и недели, как в сосуде появились следы красноватого липкого вещества, и, когда Миллер его исследовал, оказалось, что оно богато аминокислотами,— а это основа для построения белков.
Возможно, вам хорошо известно об этом эксперименте, потому что многие годы о нем рассказывали в научных трудах и школьных учебниках как об эксперименте, объясняющем возникновение жизни на Земле. Но так ли это?
Классический, но сомнительный
Эксперимент, выполненный Стенли Миллером в 1953 году, часто приводится как доказательство возможности самопроизвольного зарождения жизни в прошлом. Однако все объяснение Миллера построено на предположении, что первичная атмосфера Земли была «восстановительной». Это означает, что в ней было очень мало свободного (химически не соединенного) кислорода. Почему?
В одном труде говорится, что при большом количестве свободного кислорода «не смогла бы образоваться ни одна из аминокислот, а если бы она как-то и образовалась, то быстро бы распалась» («The Mystery of Life’s Origin: Reassessing Current Theories»). Насколько обоснованным было предположение Миллера о так называемой первичной атмосфере?
В классическом докладе, опубликованном спустя два года после эксперимента, Миллер писал: «Эти идеи являются, конечно же, гипотезами, ведь мы не знаем, была ли атмосфера восстановительной во время формирования Земли. […] Прямых доказательств этого до сих пор не найдено» («Journal of the American Chemical Society», 12 мая 1955 года).
Были ли вообще найдены доказательства? Прошло примерно 25 лет, и научный публицист Роберт Кауэн написал: «Ученым приходится пересматривать некоторые из своих предположений. […]
Практически нет доказательств в поддержку идеи о насыщенной водородом, восстановительной атмосфере, а некоторые доказательства свидетельствуют против этой идеи» («Technology Review», апрель 1981 года).
Появились ли с тех пор доказательства? В 1991 году Джон Хорген писал в «Сайентифик америкэн»: «В последнее время взгляды Миллера и Юри
относительно состава первичной атмосферы все чаще ставятся под сомнение.
Результаты экспериментов и компьютерного моделирования древней земной
озоном атмосферы, должно было разрушать содержащие водород молекулы газов. […] Такая атмосфера [углекислый газ и азот] неблагоприятна для
синтеза аминокислот».
Почему же тогда многие все еще считают, что первичная атмосфера Земли была восстановительной, с малым содержанием кислорода?
Сидней Фокс и Клаус Дозе отвечают в книге «Молекулярная эволюция и возникновение жизни»: в атмосфере не могло быть большого количества кислорода потому, что, во-первых, «лабораторные опыты показывают, что наличие кислорода в атмосфере значительно затормозило бы химическую эволюцию», и, во-вторых, такие соединения, как аминокислоты, «не могли бы сохраниться на протяжении геологических периодов в присутствии кислорода».
Разве это не замкнутый круг? Говорится, что первичная атмосфера была восстановительной, потому что в противном случае не могло бы произойти
самопроизвольное зарождение жизни. Но гарантии того, что та атмосфера была восстановительной, в действительности нет.
И еще одна немаловажная деталь: если во время эксперимента смесь газов представляет атмосферу, электрический разряд изображает молнии, а
кипящая вода — океан, то что или кого представляет ученый, который подготавливает и проводит этот эксперимент?
Сегодня значение эксперимента Миллера подвергается серьезным сомнениям.Тем не менее кажущийся успех этого эксперимента подтолкнул ученых к проведению других экспериментов, в ходе которых удалось создать даже компоненты, обнаруживаемые в нуклеиновых кислотах (ДНК или РНК).
Это окрылило специалистов в этой области (которых иногда называют специалистами по вопросам возникновения жизни), ведь казалось, что они
воспроизвели первый акт молекулярной драмы. Создавалось впечатление, что вскоре будут воспроизведены в лабораторных условиях и два других акта.
Один профессор-химик утверждал: «В обозримом будущем с помощью эволюционных механизмов будет объяснено происхождение простейшего живого организма».
А один автор заметил: «Многие считали вполне вероятным, что уже в скором времени станет возможно, подобно [придуманному писательницей Мэри Шелли] доктору Франкенштейну, создавать искусственным путём „в пробирке“ целые живые существа и тем самым раскроется весь процесс зарождения и развития организма». Многие полагали, что тайна самопроизвольного зарождения жизни была разгадана.
Правовращающие, левовращающие
Из приблизительно 100 известных аминокислот в состав белков входят только 20, и все они левовращающие. Когда ученые, создав в лаборатории условия, которые, по их мнению, соответствуют условиям первичного бульона, получают аминокислоты, то оказывается, что образуется одинаковое количество правовращающих и левовращающих молекул.
«Такое распределение 50 на 50,— говорится в «Нью-Йорк таймс»,— не характеризует жизнь, которая зависит исключительно от левовращающих аминокислот».
Почему все живые организмы состоят только из левовращающих аминокислот — это «великая тайна». Даже в аминокислотах, обнаруженных в метеоритах, «наблюдался избыток левовращающих форм».
Д-р Джеффри Бэйдэ, занимающийся вопросами возникновения жизни, сказал, что «некую роль в установлении того, правовращающими или левовращающими станут биологические аминокислоты, сыграло, возможно, какое-то внеземное влияние».
Взгляды меняются, вопросы остаются
В последующие годы оптимизм улетучился. Проходят десятилетия, а секреты возникновения жизни остаются неразгаданными. Спустя примерно 40 лет после своего эксперимента профессор Миллер сказал в интервью журналу «Сайентифик америкэн»: «Проблема происхождения жизни оказалась гораздо
более сложной, чем представлялось в начале».
Меняются взгляды и других ученых. Например, в 1969 году профессор биологии Дин Кеньон стал одним из авторов труда «Биохимическое предопределение» («Biochemical Predestination»). Но позднее он пришел к выводу, что «абсолютно невероятно, чтобы материя и энергия преобразовались в живые организмы без посторонней помощи».
И действительно, лабораторные исследования подтверждают мнение Кеньона о том, что существует «некий коренной недостаток во всех современных теориях о химических основах жизни».
После того как Миллер и другие синтезировали аминокислоты, ученые задались целью получить белки и ДНК, без которых жизнь на Земле невозможна. К чему же привели бесчисленные эксперименты, для проведения которых в лабораториях воспроизводили так называемые первичные условия на Земле?
В одном труде говорится: «Наблюдается впечатляющий контраст между значительным успехом в синтезе аминокислот и постоянными неудачами в попытках синтезировать белок и ДНК» («The Mystery of Life’s Origin: Reassessing Current Theories»).
Попытки синтезировать белок и ДНК заканчиваются «постоянными неудачами».
Тайной окутано не только то, как возникли первые молекулы белка и нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Не менее таинственно и то, как они сотрудничают. «Только благодаря сотрудничеству этих двух молекул на Земле сегодня существует жизнь»,— говорится в «Новой британской энциклопедии».
При этом в энциклопедии отмечается, что появление такого сотрудничества остается «важнейшей и нерешенной проблемой в вопросе о возникновении жизни». Это действительно так.
В Приложении «Слаженная работа ради жизни» приводятся некоторые основные факты о поразительном взаимодействии белков и нуклеиновых кислот в наших клетках. Даже такое краткое знакомство с царством клеток нашего тела вызывает восхищение достижениями ученых в этой области.
Они поведали нам о чрезвычайно сложных процессах, которые ежесекундно происходят в нашем организме и о которых почти никто из нас даже не задумывается. Но, с другой стороны, эти процессы настолько сложны и точны, что мы снова возвращаемся к вопросу: как все это возникло?
Может быть, вам известно, что специалисты по вопросам возникновения жизни не оставляют попыток создать правдоподобный сценарий драмы о возникновении жизни. Однако их новые сценарии неубедительны.
Например, ученый Клаус Дозе из Института биохимии в городе Майнц (Германия)
заметил: «В настоящее время все дискуссии об основных теориях и экспериментах в этой области либо заводят в тупик, либо заканчиваются признанием их ошибочности».
Решения не были найдены даже на проходившей в 1996 году Международной конференции по вопросам возникновения жизни. Как сообщалось в журнале
«Сайенс», около 300 ученых, которые собрались на конференцию, «бились над загадкой о том, как появились первые молекулы [ДНК и РНК] и как они
эволюционировали в саморазмножающиеся клетки».
Чтобы изучать и хотя бы попытаться объяснить, что же происходит в наших клетках на молекулярном уровне, потребовался разум и специальное образование. Разумно ли тогда полагать, что сложные преобразования в «первичном бульоне» происходили без всякого руководства, самопроизвольно и
случайно? Или требовалось нечто большее?
Почему это загадки?
Сегодня человек может размышлять о почти полувековой истории гипотез и о бесчисленных попытках доказать, что жизнь возникла сама собой. Однако,
размышляя об этом, трудно не согласиться с нобелевским лауреатом Фрэнсисом Криком. Говоря о выдвигаемых теориях возникновения жизни, Крик заметил, что существует «слишком много домыслов и слишком мало фактов».
Понятно, почему некоторые из тех ученых, кто изучает факты, приходят к
выводу, что жизнь слишком сложна, чтобы возникнуть неожиданно даже в специально оборудованной лаборатории, не говоря уже о неуправляемой
окружающей среде.
Если современная наука не может доказать возможность самозарождения жизни, то почему некоторые ученые продолжают отстаивать такие теории?
Несколько десятилетий тому назад на этот вопрос частично ответил в книге «Возникновение жизни» профессор Джон Бернал: «Предъявляя к данной проблеме [самопроизвольного зарождения жизни] строгие требования научного метода, можно убедительно показать, почему жизнь не могла возникнуть; вероятность некоторых этапов биопоэза слишком мала, и слишком сомнительны шансы на появление жизни».
Бернал добавил: «К сожалению — для этой точки зрения — жизнь на Земле во всем многообразии ее форм и функций уже существует, и приходится подгонять факты, чтобы они объясняли ее существование». С тех пор положение не изменилось.
Рассмотрим скрытый смысл таких рассуждений. Они равносильны высказыванию: «С научной точки зрения, справедливо утверждение, что жизнь не могла возникнуть сама собой. Но самопроизвольное зарождение жизни — это единственная возможность, которую мы будем принимать во внимание.
Значит, необходимо так подогнать факты, чтобы они поддерживали гипотезу о самопроизвольном зарождении жизни». Устраивает ли вас такая логика? Не
слишком ли сильно придется подгонять факты, чтобы поддержать такие рассуждения?
И все же есть знающие, уважаемые ученые, которые не считают нужным искажать факты ради того, чтобы подогнать их под преобладающее
представление о возникновении жизни. Такие ученые делают на основании имеющихся фактов разумное заключение. Что это за факты и к какому
заключению они приводят?
Информация и разум
Давая интервью в документальном фильме, известный генетик из Института дендрологии Польской Академии Наук Мачей Гиертих сказал: «Нам стало известно о том, как много информации содержится в генах.
Наука не в состоянии объяснить, как эта информация могла возникнуть самопроизвольно. Для этого необходим разум, информация не может возникнуть случайно. Простой набор букв не создает слов».
Гиертих добавил: «Например, сложнейшая система воспроизведения ДНК, РНК и белков в клетке должна была быть совершенной с самого начала. В противном случае живые организмы не могли бы существовать. Единственное логичное объяснение заключается в том, что источником всего неисчерпаемого объема
информации был разум».
Чем больше становится известно о чудесах жизни, тем более логичным кажется вывод: для возникновения жизни необходим источник, обладающий разумом. Что это за источник?
Как мы уже говорили, миллионы образованных людей приходят к выводу, что жизнь на Земле создал высший разум, некий конструктор.
После беспристрастного изучения этого вопроса такие люди понимают, что даже в наш век научного прогресса разумно согласиться с псалмопевцем, который
очень давно сказал в Библии о Боге: «Ибо у Тебя источник жизни» (Псалом 35:10).
Независимо от того, пришли вы уже к окончательному выводу или нет, давайте посмотрим на некоторые чудеса, касающиеся лично вас. Такое рассмотрение является наиболее убедительным и в значительной степени проясняет этот вопрос, затрагивающий нашу жизнь.
Какова вероятность случая?
«Случай и только случай был первопричиной возникновения всего, от первичного бульона до человека»,— утверждал нобелевский лауреат Христиан де Дюве, говоря о возникновении жизни. Но является ли случай разумным объяснением возникновения жизни?
Что такое случай? Некоторые отождествляют случай с математической вероятностью, например, как при подбрасывании монеты.
Однако применительно к возникновению жизни многие ученые понимают слово «случай» совсем не так. Неопределенным словом «случай» заменяется более точное слово, такое, как «причина», особенно если причина не известна.
«Олицетворять „случай“ как причинный фактор,— говорит биофизик Дональд Макай,— это все равно что делать неправомерный переход от научного понятия к полу религиозному мифологическому понятию».
Подобным образом высказывается и Роберт Спроул: «Неизвестную причину называют случаем так долго, что люди уже начинают забывать о произведенной замене. […] Предположение „случай равен неизвестной причине“ для многих уже означает „случай равен причине“».
Цепочку рассуждений «случай равен причине» использовал и нобелевский лауреат Жак Моно. Он писал: «Первоосновой поразительной структуры
эволюции является чистый случай, ничем не обусловленный, слепой случай. Человек теперь уже знает, что он одинок в бесчувственной необъятной
Вселенной и что он возник благодаря случаю».
Заметьте, Моно говорит «благодаря случаю». Моно делает то же, что делают многие другие: он превозносит случай, ставя его на уровень творческой силы. Случай преподносится как средство, которое привело к возникновению жизни на Земле.
В словарях случай определяется как «предполагаемый безличный бесцельный определяющий фактор необъяснимых происшествий». Значит, если кто-то
утверждает, что жизнь возникла благодаря случаю, он говорит, что жизнь возникла по неизвестной причине. Не получается ли, что некоторые буквально
олицетворяют «Его величество Случай», говоря, по сути, «Творец»?
«[Мельчайшая бактерия] гораздо больше похожа на человека, чем смеси химикатов, полученные Стенли Миллером, ведь у бактерии уже есть свойства
биологической системы. Поэтому проще бактерии превратиться в человека, чем смеси аминокислот превратиться в эту бактерию» (профессор биологии Линн Маргулис).
Кислород — это элемент с высокой химической активностью. Например, он соединяется с железом и образует ржавчину, или с водородом — и образует
воду. Если бы во время образования аминокислот в атмосфере было много свободного кислорода, то, как только появлялись бы эти органические молекулы, кислород быстро соединялся бы с ними и разрушал бы их.
«Эти эксперименты… приписывают действию не биологического синтеза то, что в действительности создал и сконструировал высокообразованный и очень даже биотический человек, пытаясь отстоять идеи, которым он весьма предан» («Origin and Development of Living Systems»).
«Целенаправленное осмысленное действие»
Английский астроном Фред Хойл десятки лет изучал Вселенную и жизнь в ней и даже поддерживал идею о занесении жизни на Землю из космоса.
Выступая с лекцией в Калифорнийском технологическом институте, он обсуждал порядок следования аминокислот в белках.
«Большую проблему в биологии,— сказал Хойл,— создает не столько сам факт, что белок состоит из цепи аминокислотных звеньев, соединенных в определенной последовательности, сколько то, что эта определенная последовательность наделяет цепь особыми свойствами…
Если бы аминокислотные звенья соединялись случайно, получалось бы огромное число соединений, бесполезных для живой клетки.
Если учесть, что в цепи обычного фермента может быть 200 звеньев и для каждого звена есть 20 возможностей соединения, то нетрудно представить, насколько огромно число возможных бесполезных соединений — больше числа атомов во всех галактиках, видимых в самые большие телескопы.
И это только для одного фермента, а их более 2 000, и у каждого из них свои функции. Как же все это могло получиться?»
Хойл добавил: «Вместо того чтобы соглашаться с бесконечно малой вероятностью возникновения жизни под действием слепых сил природы, лучше,
наверное, предположить, что жизнь возникла в результате целенаправленного осмысленного действия».
Профессор Майкл Бихи сказал: «Человек, который не считает себя обязанным ограничиваться в поиске только не наделенными разумом причинами, приходит к неизбежному выводу, что многие биохимические системы были сконструированы.
Они были сконструированы не законами природы, не волей случая и необходимости, они были спроектированы. […] Жизнь на ее основополагающем уровне, в самых важных ее составляющих — это плод осмысленной деятельности».
Слаженная работа ради жизни
Жизнь на Земле невозможна без слаженной работы белка и молекул нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в живой клетке.
Давайте вкратце рассмотрим некоторые особенности этого поразительного молекулярного взаимодействия, ведь именно из-за них многим трудно поверить в то, что живые клетки возникли случайно.
Тщательно изучая человеческое тело вплоть до уровня микроскопических клеток, мы обнаружим, что состоим в основном из белковых молекул.
Большинство этих молекул состоят из похожих на ленты звеньев аминокислот, которые изогнуты и скручены в разнообразные формы. Одни свернуты в шарики, другие сложены в гармошку.
Определенные белки вместе с липидами образуют мембраны клеток. Другие помогают разносить кислород из легких в другие части тела. Есть белки, которые действуют как пищеварительные ферменты (катализаторы), расщепляя содержащиеся в пище белки на аминокислоты. Это лишь несколько функций белков.
Вы не ошибетесь, если скажете, что белки — это мастеровые жизни, без них жизнь невозможна. Но белки, в свою очередь, не могли бы существовать, не будь они связаны с ДНК. Что такое ДНК? Что она собой представляет? Как она связана с белками? За ответы на эти вопросы выдающиеся ученые удостаивались Нобелевской премии. Но, чтобы понять основы, не нужно быть великим биологом.
Управляющая молекула
Клетки состоят в основном из белков, поэтому для поддержания жизни клеток, для образования новых клеток и для ускорения химических реакций в клетках постоянно нужны новые белки. Инструкции, необходимые для синтеза белков, содержатся в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).
Чтобы лучше разобраться в том, как синтезируется белок, давайте поближе познакомимся с ДНК.
Молекулы ДНК находятся в ядре клетки. Помимо того что ДНК содержит инструкции, необходимые для синтеза белков, она хранит и передает от одного
поколения клеток к другому генетическую информацию. По форме молекулы ДНК напоминают скрученную веревочную лестницу (она называется двойной спиралью).
Каждая из двух нитей «лестницы» ДНК состоит из огромного числа более мелких составляющих, называемых нуклеотидами, у которых бывают четыре типа оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В этом «алфавите» ДНК пара букв — либо А и Т, либо Г и Ц — образует одну ступеньку двухспиральной «лестницы». Эта «лестница» содержит тысячи генов, основных носителей наследственной информации.
В гене находится информация, необходимая для синтеза белка. Цепочка букв в гене образует генетический код, или «конструкционный план», который указывает, какой вид белка нужно синтезировать. Таким образом, ДНК со всеми входящими в нее составляющими является управляющей молекулой жизни.
Без содержащихся в ней закодированных инструкций не было бы различных белков, а значит, и жизни.
Из «мира РНК» или из другого мира?
Зайдя в тупик при объяснении взаимодействия ДНК — РНК — белок, некоторые исследователи предложили теорию «мира РНК». Что это за теория?
Эти исследователи уже не доказывают, что ДНК, РНК и белки возникли одновременно, а говорят, что первой искрой жизни была сама РНК. Обоснована ли эта теория?
В 1980-е годы исследователи обнаружили в своих лабораториях, что молекулы РНК могут выступать в роли ферментов, разрезаясь на две одинаковые части и сращиваясь снова. Поэтому была выдвинута теория о том, что молекула РНК была, возможно, первой саморазмножающейся молекулой.
Предполагают, что со временем эти молекулы РНК «научились» создавать клеточные мембраны и что в конце концов микроорганизм РНК образовал ДНК.
Фил Коуэн пишет в «Нью сайентист»: «Сторонники мира РНК полагают, что их теорию нужно рассматривать если не как доктрину, то как наиболее приближенную к истине».
Не все ученые согласны с таким сценарием. Как отмечает Коуэн, скептики «аргументируют тем, что слишком большая пропасть лежит между демонстрацией того, как две молекулы РНК совершают в пробирке акт членовредительства, и заявлением о том, что молекула РНК была способна без
посторонней помощи образовать клетку и дать начало жизни на Земле».
Есть еще и другие проблемы. Биолог Карл Уоз считает: «Теория мира РНК… обречена на провал, потому что она не объясняет, откуда взялась энергия
для создания первых молекул РНК». Ученым никогда не удавалось обнаружить участок РНК, который мог бы воспроизвести себя с нуля.
Кроме того, остается вопрос о том, откуда взялась первая РНК. Хотя теория «мира РНК» приводится во многих учебниках, но, как говорит исследователь Гэри Олсен, это большей частью «оптимизм, основывающийся на теории».
Еще одна теория, которой придерживаются некоторые ученые, состоит в том, что жизнь на нашу планету была занесена из космоса. Но эта теория практически не отвечает на вопрос: как возникла жизнь?
Научный публицист Бойс Ренсбергер отмечает, что теория о занесении жизни на Землю из космоса «лишь указывает другое место, в котором находится тайна».
Эта теория не объясняет, как возникла жизнь. Теория обходит этот вопрос, указывая, что жизнь возникла в другой солнечной системе или галактике. А основной вопрос остается.
Связующие звенья
План синтеза белка хранится в ядре клетки, а непосредственно синтез происходит вне ядра, поэтому необходима помощь для доставки закодированного плана из ядра к месту синтеза. Такую помощь оказывают молекулы РНК (рибонуклеиновой кислоты).
Химически молекулы РНК подобны молекулам ДНК, и в синтезе белка участвуют несколько видов РНК. Давайте посмотрим, как с помощью РНК происходят чрезвычайно сложные процессы синтеза так необходимых нам белков.
Работа начинается в ядре клетки с того, что раскручивается и открывается часть «лестницы» ДНК. Благодаря этому буквы РНК образуют связи с открытыми
буквами ДНК одной из нитей ДНК. Фермент переносит буквы РНК, чтобы соединить их в нить.
Так буквы ДНК «переписываются» в буквы РНК, образуя нечто вроде «диалекта» ДНК. Новообразованная цепочка РНК отделяется, и «лестница» ДНК снова закручивается.
После дальнейших изменений этот вид закодированной РНК готов. РНК выходит из ядра и направляется к месту синтеза белка, где буквы РНК расшифровываются.
Каждый набор из трех букв РНК образует «слово», обозначающее одну конкретную аминокислоту. Другой вид РНК отыскивает эту аминокислоту, захватывает ее с помощью фермента и доставляет к месту синтеза белка.
По мере прочтения и перевода сообщения РНК цепочка аминокислот растет. Эта цепочка закручивается и укладывается в уникальную форму, создавая один вид белка. И таких видов в нашем теле может быть свыше 50 000.
Примечателен даже процесс укладки белка. В 1996 году ученые со всего мира, «вооружившись самыми лучшими компьютерными программами, состязались в решении одной из сложнейших проблем биологии: они пытались понять, как белок, состоящий из длинной цепочки аминокислот, укладывается в замысловатую форму, которая определяет роль этого белка в жизни. […]
Результаты этого состязания в двух словах можно выразить так: белки одержали полную победу над компьютерами. […] По оценкам ученых, на то, чтобы просчитать все возможности укладки белка среднего размера, состоящего из 100 аминокислот, потребовалось бы 1027 (миллиард миллиардов миллиардов) лет» («Нью-Йорк таймс»).
Мы лишь вкратце посмотрели, как синтезируется белок, но вы, вероятно, уже поняли, какой это неимоверно сложный процесс. Как вы думаете, сколько времени требуется для образования цепочки из 20 аминокислот? Около одной секунды! И этот процесс происходит непрерывно во всех клетках нашего
тела от макушки до пяток. Здесь
Какой из всего этого следует вывод? Хотя есть еще и другие факторы, слишком многочисленные, чтобы рассказать о них всех, но слаженная работа, без которой невозможно создать и поддерживать жизнь, поражает воображение.
И выражение «слаженная работа» не передает полностью того, насколько точное взаимодействие необходимо для создания молекулы белка, ведь белку необходима информация от молекул ДНК, а ДНК необходимо несколько видов специальных молекул РНК. Не следует забывать и о различных ферментах, каждый из которых играет свою и очень важную роль.
Когда в нашем организме создаются новые клетки — а это происходит миллиарды раз в день и без нашего сознательного участия,— необходимы копии всех трех
«участников» этого процесса: ДНК, РНК и белков.
Понятно, почему в журнале «Нью сайентист» говорится: «Отнимите одну из трех составляющих, и жизнь угаснет». Или, развивая эту мысль, можно сделать следующий вывод. Жизнь не могла бы возникнуть, не будь этой полной и работоспособной «бригады».
Разумно ли полагать, что все три члена этой «молекулярной бригады» самопроизвольно возникли в одно время и в одном месте и при этом так точно
подошли друг другу, что смогли объединиться, чтобы начать свою чудесную работу?
Но существует и другое объяснение возникновения жизни на Земле. Многие люди приходят к заключению, что жизнь — это плод старательного труда Конструктора, обладающего высочайшим разумом.
Понравилась статья: Как возникла жизнь, тогда поделись с друзьями в социальных сетях. Желаешь получить больше полезной информации? Подписывайся на новые статьи, а также заказывай интересующую тебя тему или вопрос Здесь
Случайность или замысел?
«Всевидящий» скелет змеехвостки
Панцирь офиур, или змеехвосток, обитающих на морских рифах, поистине уникален. Во внешний скелет этих животных «вмонтированы» микроскопические линзы, превращающие их панцирь в некое подобие собирательного глаза.
Обратите внимание
Как сообщалось в одном журнале, исследовав скелетные пластинки змеехвосток, ученые обнаружили «необычный массив сферических прозрачных микроструктур, каждая из которых тоньше человеческого волоса» (Natural History).
Эти структуры, состоящие из кристаллов карбоната кальция (кальцита),представляют собой идеальные микролинзы. Они фокусируют свет на расположенные прямо под ними светочувствительные рецепторы. Более того, именно такая форма линз нужна для точного воспроизведения образа.
По словам химика Джоанны Айзенберг, двоякая роль панциря змеехвостки «отражает важный принцип: биологические материалы часто оптимизированы для многофункциональности».
Изучая биологию змеехвосток, исследователи разработали простой и недорогой метод создания систем кальцитных микролинз. Такие линзы, проводящие световые сигналы, будут использоваться в оптических сетях, а также во многих других областях техники.
Что вы думаете?
Появился ли «всевидящий» скелет змеехвостки в результате эволюции? Или же он свидетельствует о мудрости Творца? Читать
Здесь Библия онлайн
anatoliylappo.ru
Как возникла жизнь на Земле
Возникновение жизни на Земле — одна из самых впечатляющих загадок, которая будоражит умы человечества в течение всей нашей разумной истории. Сегодня мы хорошо знаем, когда появилась первая жизнь на нашей планете.
Это произошло около 4 млрд. тому назад, тогда как Cambrian explosion, т.е. период бурного появления многоклеточных организмов, соответствует времени 540 миллионов лет тому назад. С тех пор жизнь на Земле совершенствовалась в течение длительного времени, вследствие Дарвиновской эволюции. Огромные изменения, которые произошли в жизни человечества и во Вселенной, показывают, что наша эволюция даже ускоряется. Наша технология и сама жизнь становятся всё более и более совершенными. Мы движемся вперёд с огромным ускорением, и мы не знаем сегодня, что может стать результатом этих ускорений.
Как же возникла первая жизнь на Земле? В Книге Бытия утверждается, что жизнь, включая самого человека, была создана богом из земной пыли (“The God formed man of dust of the ground”, Genesis). Любопытно, что, в общем, это соответствует действительности, хотя естественно и не объясняется как же это произошло на самом деле. Ответ на этот вопрос может быть найден с помощью науки, задачей которой является объяснение естественных процессов внутри нашей Вселенной. Наука не оперирует не доказанными утверждениями. Цель науки не только проследить все этапы возникновения жизни на Земле, но и воспроизвести эти этапы в лабораторных условиях, как, например, физики не только объяснили механизмы термоядерных реакций внутри Солнца, высвобождающие гигантскую энергию, но и создали водородную бомбу, работающую на основе тех же принципов. Физики называют её маленькое Солнце на Земле. Немецкий учёный Г. Бете стал лауреатом Нобелевской премии за объяснение термоядерных процессов внутри Солнца.
Сегодня учёными доказано, что живые организмы возникли из неживой материи в длинной цепочке превращений от простых молекул до первой жизни — бактерии. Бактерия — это одноклеточный организм, тогда как сложные живые структуры являются многоклеточными. Например, человек состоит из триллиона клеток, в то время как бактерия лишь из одной. Более того, используя эти цепочки, учёные пытаются создать в лабораторных условиях полностью самовоспроизводящие искусственные организмы. Эти исследования позволяют проверить: является ли правильным наше понимание сложных процессов, приведших к возникновению первой жизни. В 2009 г. учёные создали в лаборатории первую молекулярную систему, которая копировала себя и могла эволюционировать.
Биологи нашли способ формирования сложных генетических молекул (РНК и ДНК), используя простые молекулы (О, С, N, Р), существовавшие на ранней стадии развития Земли несколько миллиардов лет тому назад. Открытие структуры РНК и ДНК позволяет понять ключевую особенность биологических молекул — копировать себя и эволюционировать. ДНК — это сложная молекула с молекулярной массой в один триллион, тогда как РНК имеет молекулярную массу всего 35000. Напомню, что молекулярная масса воды равна 18, а углерода 12. Основными элементами жизни на Земле являются вода и углерод. Углерод способен вступать в различные химические связи с другими элементами и производить сложные органические молекулы, включая липиды, карбогидраты, протеины и генетические молекулы РНК и ДНК, которые являются основными молекулами жизни. Поэтому жизнь на нашей Земле — это carbon — based life, хотя в других местах Вселенной возможны и другие формы жизни, например, silicon — based life.
Известно, что основными элементами во Вселенной являются водород и гелий. Внимательный читатель может спросить, каким же образом сложные молекулы или тяжёлые элементы, отличные от водорода и гелия, появились на нашей планете. Кто их «принёс» на Землю? Ответ на этот вопрос нам хорошо известен из астрономии: так называемые сверхмассивные звёзды производят в своих недрах многие известные нам химические элементы вследствие различных термоядерных реакций. После гибели таких звёзд они выбрасывают эти элементы внутрь галактики, которые становятся частью межзвёздной пыли и планет. Все тяжёлые элементы на Земле — это результат взрыва сверхновых звёзд, которые в конечном счёте обусловили появление первой жизни на Земле.
Без этих элементов жизнь была бы просто невозможной. Мы можем даже утверждать (возможно, с гордостью!), что являемся частью звёздного вещества (“We are star stuff!”). Например, наличие железа в нашем организме, которое определяет цвет нашей крови, является результатом производства железа внутри звёзд, который высвобождается после гибели звезды. Спекральный анализ вещества внутри звёзд и галактик показывает, что все тела во Вселенной состоят из одинакового набора элементов, составляющих таблицу Менделеева, а все живые организмы, включая растительный мир, имеют единого предка (a common ancestor), т.е. они появились из одного и того же корня дерева жизни. Само дерево жизни состоит из трёх основных частей (eukarya, archaea, bacteria) и лишь две ветки “eukarya” включают в себя весь растительный и животный миры. Жизнь на Земле возникла не сразу, а после почти 10 млрд. лет с момента Big Bang, когда появились все необходимые условия для возникновения первой жизни. Интересно, что наша Вселенная также произошла в результате гигантского взрыва из одной «точки». Эта «точка», которую физики называют “singularity”, имела чрезвычайно маленький размер и почти бесконечную плотность. Вследствие инфляции (быстрое расширение) и ускорений наша Вселенная стала сегодня гигантской. Свет может пересечь Вселенную лишь за 14 млрд. лет, хотя и покрывает расстояние от Земли до Солнца всего за восемь минут.
Вернёмся однако к основному вопросу этой статьи — как возникла первая жизнь на Земле. Два выдающихся учёных из the University of Chicago L.Miller and H.Urey ещё в 1950-х годах провели интереснейший эксперимент, который продемонстрировал, что жизнь могла быть сформирована естественным путём из набора различных молекул (h3. h3O, Ch5, Nh4), существовавших на ранней Земле, и серии химических реакций. Эксперимент показал, что основные молекулы жизни — аминокислоты (протеины) и нуклеиновые кислоты (основания РНК и ДНК) — могут быть легко получены из молекул, которые имелись в первичной атмосфере ранней Земли. Они поместили в стеклянную трубку воду, водород, метан и аммоний и пропустили через неё сильный электрический ток, который является аналогом молнии в природе. Через неделю в трубке были обнаружены различные органические молекулы, включая протеины. Последние ответственны за все сложные метаболические функции живой клетки. Однако, подобные эксперименты, хотя и явились первым важным шагом на пути от неживой материи к первой жизни, они не могли объяснить многие другие процессы, включающие переход от аминокислот (протеинов) к первой жизни и, в частности, каким образом примитивная клетка могла воспроизводить себя, эволюционировала, т.е. как она приводила к появлению новой жизни.
В последнее время учёные сумели объяснить все основные процессы, каким образом первые живые организмы на Земле возникли из неживой материи (например, журнал “Scientific American”, September, 2009). Эти процессы включают формирование нуклеотидов, состоящих из сахаров, фосфатов, оснований цианидов, ацетилена и воды, генетические молекулы РНК и ДНК, а также протоклетки, дающей рост первой жизни. Молекула РНК может быть сформирована из простых молекул имеющихся на ранней Земле до формирования первой жизни. Она была первым генетическим материалом сформировавшим жизнь на Земле вместе с ДНК, явившимся результатом эволюции позже. РНК порождает ДНК, которая в свою очередь порождает протеины. «РНК мир» включает в себя появление первого живого организма — протоклетки с РНК геномом, способной к самокопированию и Дарвиновской эволюции, тогда как «ДНК мир» включает бактериальную клетку с ДНК геномом, протеины и начало дерева жизни с общим предком для всего живого на Земле. Оба РНК и ДНК имеют длинные основания (от 2 до 40 в случае РНК и от 1000 до миллиона в случае типичного гена), которые включают сахара, фосфаты и простые молекулы — цианид, ацетилен, формальдегид и воду, имевшихся в ранней Земле. Нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) ответственны за генетический код и дают инструкции для всех процессов внутри клетки. Чтобы образовать протеины, нуклеиновые кислоты должны сформировать длинные и сложные цепи. Все молекулы ДНК во всех живых организмах на Земле имеют одинаковую структуру, хотя и разный набор генов, и отличаются друг от друга различным подключением их ДНК.
Итак, на первом этапе простые и органические молекулы, а также различные химические реакции привели к образованию нуклеотидов. Три компоненты нуклеотидов — сахара, фосфаты и нуклеиновые основания — образовались спонтанно из простых молекул. Затем нуклеотиды соединившись дали начало первой генетической молекуле — РНК, а затем, на более поздней стадии развития, молекулу ДНК. Нуклеиновые кислоты, представляющие совокупность нуклеотидов, содержат генетическую информацию. Следующий этап — образование примитивной клетки с РНК геномом, включающая мембрану и способной к самокопированию путём деления. Протоклетка начала эволюционировать. Метаболизм, включающий серию химических реакций, позволил протоклетке получать энергию из окружающей среды. Следующий этап — образование ДНК и появление новой клетки с ДНК геномом, играющей роль первичной генетической молекулы. РНК теперь выполняет промежуточную роль между ДНК и протеином. Возникает первая бактерия с ДНК геномом и мембраной. Она способна к самокопированию и способна эволюционировать. Если раньше РНК была ответственна за образование протеинов, теперь протеины принимают на себя функции РНК в осуществлении самокопирования клетки и метаболических процессов. Интересно, что старый парадокс — что появилось раньше «курица или яйцо» — находит на основе этих процессов простое объяснение: сначала была курица (нуклеиновые кислоты), а затем уже появилось яйцо (протеины). Затем протеины (яйцо) служили началом образования нуклеиновых кислот (курица).
Жизнь — это химическая система способная к самокопированию и Дарвиновской эволюции. Э. Шредингер, один из основателей квантовой механики, в своей книге «Жизнь с Точки Зрения Физика» дал следующее определение жизни: “The living systems is self-assemble against nature’s tendency toward disorder, or entropy”.
Подведём итоги. Жизнь началась после того как химические молекулы ранней Земли сформировали нуклеотиды, важные элементы РНК. Затем образовалась протоклетка с РНК геномом, на следующем этапе образовалась ДНК и первая бактерия с ДНК геномом. Бактерии оставались без изменений миллиарды лет и начали эволюционировать в более сложные организмы, когда началась эра под названием Cambrian explosion, когда мир животных эволюционировал из маленьких и примитивных организмов в многоклеточные организмы. В это же время на основе Дарвиновской эволюции появилось огромное разнообразие мира животных и около 5 млн. лет тому назад появились первые человекоподобные существа hominids. Недавно был обнаружен hominid Ardi, которому 4.4 млн. лет и который, возможно, является первой фазой в эволюции человека. Современный человек homo sapiens появился примерно 50,000-100,000 лет тому назад на юго-востоке Африки и позднее распространился по всему миру. 5000 лет тому назад были построены Египетские пирамиды. Около двести лет назад мы стали технологической цивилизацией, когда было открыто электричество, появились паровые машины и самолёты. Если это время сравнить с возрастом нашей Вселенной (14 млрд. лет), то оно составляет лишь 0.00001% от этого времени, т.е. мы являемся молодой цивилизацией, хотя и во многом преуспели. Другое сравнение основано на использовании космического календаря. Если принять, что вся история Вселенной равнялась одному году, то первые современные люди появились лишь две минуты назад, 11 секунд назад были построены египетские пирамиды, одну секунду назад Галилей и Кеплер доказали, что солнечной система является гелиоцентрической и лишь полсекунды назад мы стали технологической цивилизацией.
Давайте заглянем в наше будущее и зададим себе вопрос — закончилась ли наша эволюция. Чтобы ответить на этот вопрос нам следует понять, почему происходит эволюция, т.е. изменения в нашем организме во времени, и появляются ли в нашем геноме новые гены. Ответ на второй вопрос найден — да, дополнительные гены появляются и наша эволюция не только продолжается, но и ускоряется во времени. Ева Яблонски, теоретик в области биологии из Тель-авивского университета, опубликовала результаты своих исследований, согласно которым имеется более ста наследственных изменений, которые отсутствовали в последовательности ДНК. Эти изменения охватывают бактерии, грибы, растения, а также животных. Токсические вещества, диета и даже стресс могут быть причиной изменений в геноме. Мутации — причина возникновения новых ген. Сегодня мы изменяемся быстрее, чем за любые предыдущие периоды нашей истории.
Интересно, что сравнительно недавно было открыто ускорение нашей Вселенной. Нет ли какой-либо взаимосвязи между ускорениями Вселенной и ускорением нашей эволюции? Чтобы объяснить причину ускорения Вселенной, физики предположили существование тёмной энергии, т.е. особой силы отталкивания (a repulsive force), которая обусловливает ускорение Вселенной. Сегодня мы знаем немного о природе этой силы, несмотря на то, что сотни учёных around the world пытаются разгадать её структуру.
Время — самая фундаментальная характеристика Вселенной и оно ответственно за все изменения в нашем мире. Причина изменений в мире, возможно, состоит в том, что температура космоса сильно изменилась — от 1032К во времена Big Bang (эта температура триллион триллионов раз превышает температуру в центре самых горячих звёзд) до 3К сегодня (-270С) в течение 14 млрд. лет. Эта температура измерена по спектру остаточного излучения космоса, которое заполняет всю нашу Вселенную и которое является ярким доказательством реальности Big Bang и того факта, что было начало мира. Такое резкое уменьшение температуры космоса связано с её расширением (inflation). Разумеется, это расширение и спад температуры не могут не отражаться на скорости всех процессов внутри Вселенной, обусловливая изменения не только Вселенной, но и влияют на темпы нашей эволюции, которая будет продолжаться всегда, пока наша Вселенная существует и изменяется во времени. Если температура космоса упадёт до нуля, наша Вселенная погибнет, что будет означать конец эволюции и самой жизни. Любопытно, что из четырёх сценариев развития нашей Вселенной, которые рассматриваются в астрономии, имеется доказательство, что наша Вселенная в конечном счёте погибнет, вследствие безудержного расширения и спада температуры до абсолютного нуля. Такой вывод основан на анализе данных о взрывах так называемых «белых карликов» (white dwarf supernova explosion).
Тогда другой Big Bang возвестит о начале новой вселенной и нового мира. Эта новая вселенная пройдёт совершенно другой путь развития и в ней будут другие законы физики с другими фундаментальными постоянными, такими как скорость света, масса электрона, гравитационная постоянная и т.д., и, разумеется, другой жизнью. Сегодня учёные обсуждают вероятность существования других вселенных (multiverse), в которых также возможна жизнь, но основанная на других принципах и других законах природы.
Илья Гулькаров, Чикаго
www.kontinent.org
Как возникла жизнь?
Возникновение жизни на Земле является очень сложным вопросом, над решением которого работали и до сих пор работают ученые-биологи. На сегодняшний день одной из самых популярных теорий возникновения жизни на нашей планете является теория о развитии неживых материй. Рассмотрим ее подробнее.
Теория развития из неживых материй
Как возникла жизнь на Земле? Жизнь на нашей планете начала зарождаться 4 млрд. лет тому назад, а активное развитие многоклеточных организмов началось около 540 млн. лет назад. Живые организмы на Земле возникли из неживой материи. В процессе эволюции этой материи появилось первое живое одноклеточное существо – бактерия.
Для развития неживой материи только водорода и гелия, которые на тот момент были в избытке на нашей Земле, было определенно недостаточно. Бактерии появились при непосредственном участии в процессе химических элементов, которые были высвобождены в пространство галактики после взрывов сверхзвезд и попали на поверхность нашей планеты.
Зарождение РНК
Однако для развития жизни на Земле недостаточно простого появления бактерий, необходим механизм, который позволял бы ей самостоятельно размножаться и эволюционировать. Это возможно при наличии генетических молекул ДНК и РНК. Данные молекулы были сформированы из простых молекул кислорода, азота, углерода и фосфора.
Таким образом, после зарождения бактерий с РНК путем химических реакций набора различных молекул и была сформирована жизнь на Земле. В подтверждение этому в 1953 году ученые Миллер и Юри провели опыт, который показывал, что основные молекулы жизни на Земле – нуклеиновые кислоты и аминокислоты — могли быть легко получены из молекул, которые имелись тогда на Земле. Данный опыт заключался в том, что в стеклянную трубку были помещены водород, аммоний, метан и вода и через данную смесь был пропущен сильнейший электрический разряд, который имитировал разряд молнии. Через неделю в данной трубке были обнаружены органические элементы, среди которых был и протеин – важн
elhow.ru
Как возникла жизнь? — ОНЛАЙН-БИБЛИОТЕКА Сторожевой башни
Что утверждают многие ученые? Многие сторонники эволюции скажут, что миллиарды лет назад жизнь зародилась глубоко в океане. По их мнению, именно там химические элементы спонтанно собрались в похожие на пузырьки соединения. Из них, в свою очередь, образовались сложные молекулы, которые стали самовоспроизводиться. Эти ученые убеждены, что жизнь на Земле появилась случайно из одной или нескольких таких «простых» клеток.
Другие не менее уважаемые ученые-эволюционисты придерживаются иной точки зрения. Они считают, что первые клетки или, по крайней мере, их основные компоненты были занесены из космоса. Почему? Потому что, несмотря на все старания, ученые не смогли доказать, что жизнь произошла из неживой материи. В 2008 году профессор биологии Александр Менеж обратил внимание на эту проблему. Он сказал, что последние 50 лет «опыты не подтверждали гипотезу случайного возникновения жизни на Земле из молекулярного бульона, к тому же новейшие научные знания не говорят в пользу этой гипотезы»1.
О чем говорят факты? Ответ на вопрос, откуда берутся дети, очевиден. Жизнь всегда берет начало от уже существующей жизни. Однако если вернуться к истокам бытия, то мог бы этот непреложный закон вдруг нарушиться? Могла ли жизнь произойти из неживых элементов? Насколько это вероятно?
Исследователи сделали вывод, что для жизнедеятельности клетки необходимо взаимодействие как минимум трех типов сложных молекул: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК (рибонуклеиновая кислота) и белка. Сегодня лишь немногие ученые станут утверждать, что живая клетка образовалась случайно в результате смешения неживых элементов. Но какова вероятность того, что РНК или белок появились случайно?*
Стэнли Миллер, 1953 год
В 1953 году впервые был проведен один эксперимент, после которого многие ученые пришли к убеждению, что жизнь могла возникнуть случайно. В том году Стэнли Миллеру удалось получить несколько аминокислот, или «кирпичиков», необходимых для построения белков. Он подверг электрическим разрядам смесь газов, которая представляла первичную атмосферу Земли. Позднее аминокислоты находили также в метеоритах. Но означают ли эти открытия, что все основные «кирпичики» жизни могли появиться случайно?
Роберт Шапиро, заслуженный профессор химии в Нью-Йоркском университете, говорит, что «некоторые ученые заключили, что все „кирпичики“ жизни можно легко получить при помощи миллеровского эксперимента и что все они присутствуют в метеоритах. Но это не так»*2.
Рассмотрим молекулу РНК. Она состоит из меньших молекул — нуклеотидов. Нуклеотиды несколько сложнее аминокислот. Роберт Шапиро говорит: «Нет данных, что нуклеотиды были получены опытным путем с помощью искровых разрядов или найдены в метеоритах»3. Далее он сказал, что вероятность случайного возникновения способной к самовоспроизведению молекулы РНК из набора химических элементов «так ничтожно мала, что если бы это произошло в видимой Вселенной, то стало бы редким везением»4.
РНК (1) необходима для построения белков (2), а белки необходимы для образования РНК. Как тогда мог случайно появиться хотя бы один из этих элементов, а тем более два одновременно? О рибосомах (3) речь пойдет во 2-й главе.
А что можно сказать о молекуле белка? В ее состав может входить всего 50 аминокислот, а может несколько тысяч аминокислот, связанных между собой в строгом порядке. Функциональный белок «простой» клетки в среднем содержит 200 аминокислот. Но даже такая клетка состоит из тысяч различных видов белка. Вероятность случайного образования на Земле всего лишь одной молекулы белка, содержащей 100 аминокислот, равна примерно одному шансу из квадриллиона.
Если для создания сложных молекул в лаборатории нужны знания и усилия ученого, то как могли еще более сложные молекулы клетки появиться случайно?
Исследователь Хьюберт Йоки, сторонник эволюционного учения, высказывается более категорично: «Невозможно, чтобы зарождение жизни началось с белков»5. Ведь для построения белков необходима РНК, а для образования РНК необходимы белки. Но что, если, несмотря на столь ничтожную вероятность, молекулы белка и РНК все-таки случайно оказались в одном месте и в одно время? Могли бы они объединить свои усилия и образовать способный к автономному самовоспроизведению вид жизни? «Вероятность такого случая (непроизвольного смешения белков и РНК) кажется практически невозможной»,— говорит член НАСА Кэрол Клиленд*. «И все же,— продолжает она,— большинство исследователей заключили, что если они поймут, как в первоначальных естественных условиях самостоятельно появились белки и РНК, то вопрос координации их усилий решится сам собой». Относительно современных теорий о случайном возникновении «кирпичиков» жизни она говорит: «Ни одна из них не дает нам убедительных объяснений, как это произошло»6.
Если для создания робота, требуется разумная личность, то что необходимо для создания живой клетки, а тем более человека?
Какое значение имеют эти факты? Подумай, в какой непростой ситуации оказались ученые, которые полагают, что жизнь возникла случайно. Они получили некоторые аминокислоты, которые присутствуют в живой клетке. В процессе хорошо продуманных и строго контролируемых опытов они синтезировали еще более сложные молекулы. В конечном счете эти ученые надеются воспроизвести все компоненты, необходимые для создания «простой» клетки. Они похожи на изобретателя, который берет природные элементы, преобразует их в металл, пластик, силикон и собирает из них робота. Затем он программирует его, чтобы тот создавал себе подобных. Что это доказывает? В лучшем случае то, что разумная личность может создать превосходную машину.
Подобным образом, если бы ученым удалось создать клетку, они совершили бы нечто удивительное. Но было бы доказано, что клетка образовалась случайно? Нет! Было бы доказано прямо противоположное!
Что думаешь ты? Все имеющиеся доказательства говорят о том, что жизнь может возникнуть только из уже существующей жизни. Чтобы согласиться, что даже «простая» живая клетка случайно возникла из неживых элементов, требуется огромная вера.
Есть ли у тебя основания для такой веры? Прежде чем ответить на этот вопрос, давай внимательно рассмотрим, как устроена клетка. Это поможет тебе увидеть, обоснованы ли теории ученых о происхождении жизни, или эти теории похожи на невероятные истории родителей о появлении детей.
wol.jw.org
Как возникла жизнь на Земле?
С развитием знаний об историческом развитии земной поверхности и молекулярной биологии гипотеза абиогенеза получила новую жизнь в XX веке. Особенность ее трактовки заключается в том, что, исключая возможность самозарождения жизни в наше время, ученые предполагают его возникновения из химических соединений в прошлом. Впервые эту мысль высказал Ж.-Б. Ламарк в 1820 p.; впоследствии ее развили Э. Геккель и К. А. Тимирязева. Они считали, что в первоначальном океане в результате определенных химических процессов возникли сначала органические вещества, а из них — доклеточных формы жизни, которые постепенно превратились в клеточные организмы. Эта гипотеза является следствием взглядов Ж.-Б. Ламарка на эволюцию как процесс постепенного перехода от низшей ступени организации к высшему.
Природа
В 20-х годах прошлого столетия российский ученый А.И. Опарин и английский Д. Холдейн сформировали биохимическую гипотезу возникновения жизни, которая, по сути, является развитием идей Ж.-Б. Ламарка. По мнению этих ученых, биологической эволюции предшествовала химическая эволюция органических веществ, которая длилась несколько сотен миллионов лет до момента возникновения первых живых существ (41.2).
Живая природа
Как свидетельствуют геологические данные, первичная атмосфера Земли состояла из углекислого газа, метана, аммиака, оксидов серы, сероводорода и водяного пара. Свободный атмосферный кислород и озоновый экран отсутствовали, и на поверхность суши и Мирового океана падал поток космического и солнечного излучения, включая ультрафиолетовые лучи.
Как возникла жизнь на Земле?
Вследствие высокой вулканической активности в океан и атмосферы из недр Земли постоянно поступали различные химические соединения. Подобные условия ученые неоднократно воспроизводили в лабораториях. Во чай опытов оказалось, что в водном растворе, близком по составу к современной океанической воды, в условиях облучения и пропускания через него электрических разрядов (аналогия молнии) образовались некоторые низкомолекулярные органические соединения: нуклеотиды, аминокислоты и небольшие цепочки аминокислот, моносахариды и тому подобное. Они собирались в скопления, отделенные от воды поверхностью раздела, — коацерватных капли, которые существовали довольно долгое время.
жизнь
Ничего, что напоминало бы живых существ, ученым более чем за 70 лет экспериментов получить таким образом не удалось. Несмотря на это, гипотеза Опарина-Хол- Дейна утверждает, что коацерватных капли каким образом превратились в гипотетические «доклеточных» биологические системы, от которых возникли прокариоты. Итак, возникновение жизни из неживой материи в прошлом и настоящем Земли доказать не удалось.
Теги: возникновение жизни, жизнь, конспект, образование, ответы, развитие жизни, реферат, урокиbagazhznaniy.ru
Как появилась жизнь на земле?
Общепризнанная теория – вся вселенная была сжата до размеров протона, но после мощного взрыва она расширилась до бесконечности. Это событие произошло около 10 миллиардов лет назад и в результате, получившуюся вселенную наполнила космическая пыль, из которой начали формироваться звезды и планеты около них. Земля по космическим меркам, является очень молодой планетой, она сформировалась около пяти миллиардов лет назад, но вот как возникла на ней жизнь? На этот вопрос ученые до сих пор не могут найти однозначного ответа.
Согласно теории Дарвина, жизнь на Земле возникла, как только установились подходящие условия, то есть, появилась атмосфера, температура обеспечивающая протекание жизненных процессов и вода. По мнению ученого, первые простейшие одноклеточные организмы, появились именно под воздействием Солнца на воду. Позднее, они эволюционировали до бурых водорослей и других видов растений. Таким образом, если следовать этому правилу, все многоклеточные виды на планете произошли от растений. Ответа же на самый главный вопрос так и не получено: « Каким образом может появиться жизнь из ничего, пусть даже и под воздействием Солнца?». Достаточно провести простой опыт – налить в банку скважинной воды, после герметично закрыть и поставить на солнечный свет. В любом случае, жидкость останется такой же как и была, возможно произойдут микроскопические изменения в ее составе, но микроорганизмы там не появятся. Если же провести тот же опыт с открытой банкой, то уже через несколько дней можно будет заметить, как стенки начинают покрываться слоем одноклеточных водорослей.
Исходя из этого, можно сказать, что для зарождения жизни и даже самых простейших ее форм, необходимо постороннее вмешательство. Конечно, версия о самостоятельном происхождении видов весьма соблазнительна тем, что доказывает якобы самостоятельность человечества не обязанного Богу или пришельцам с иных планет.
В последнее время все больше появляется сторонников космического происхождения, как человека, так и всей биосферы. Как ни странно, однако исследователи в своих изысканиях совмещают обращение не только к артефактам уже найденным или находимым, но и к Библии. Если интерпретировать написанное там, на обычный язык, то можно провести аналогии не с чудесами, а с вполне объяснимыми физическими явлениями. Исходя из этого материала, существует некий высший разум, который и заселил планету живыми существами, а также человеческой расой. В книге сказано, что Бог создал человека по своему образу и подобию, то есть, не исключено, что мы являемся копией, во всяком случае, внешне повторяем своего создателя.
Человек является биороботом – то есть искусственно созданным организмом с интеллектом, с заложенной возможностью к самосовершенствованию. Не исключено, что момент заселения людьми планеты, как раз и описывается в эпизоде, когда Адам с Евой были изгнаны из райского сада на Землю, где им пришлось самостоятельно приспосабливаться к жестким жизненным условиям. Вполне может быть, что под райским садом подразумевается место, где сделанные создателем биороботы проходили тестирование в тепличных условиях и после проверки работоспособности, их выпустили в суровую реальность.
Конечно же остается вопрос: «А как же в таком случае многообразие видов животных? Ведь не мог же создатель создавать виды, подвиды и отряды, вплоть до одноклеточных существ?». Предполагается, что здесь все же имела место эволюция, однако более ускоренная и происходящая под контролем создателей. Нельзя не отрицать тот факт, что в каждом из видов животных, все же есть признаки предшествующего по эволюционной лестнице вида. Птицы очень сильно похожи на пресмыкающихся, в особенности вытянутой формой клюва и кожей своих лап. Очертания пресмыкающихся, в свою очередь сильно напоминают рыб, ну а многие млекопитающие вобрали в себя признаки сразу нескольких предшествующих видов. Смотря на кошку без труда можно угадать признаки, как пресмыкающихся, так и земноводных. Любовь к теплому месту, передалась кошачьим скорее всего в генах, и несмотря на то что они теплокровные, всегда предпочитают обитать там, где есть источник тепла. Такой же признак характерен именно для холоднокровных животных, неспособных выработать тепло самостоятельно. Изучая же внимательно кошачий глаз можно заметить, что он очень похож на глаза крокодила, да и форма головы с небольшими изменениями напоминает змеиную. Порой складывается такое впечатление, что над созданием видов, работал некто, таким же способом, как, например, работают конструктора автоконцерна, беря за основу шасси предыдущего автомобиля и добавляя немного изменений.
Если это так, то неудивительно, что некоторые из животных видов, просто вызывают недоумение, ассоциируясь с ситуацией, когда при сборке не хватает деталей и используют то, что есть в наличии. Примеров таких животных особенно много в Австралии. Помимо кенгуру, относящегося к грызунам, но обладающего мощным опорно-двигательным аппаратом как у лошади, есть и другие занимательные виды, например, утконос. Это животное относится к млекопитающим, но размножается как птицы – откладывает яйца и имеет костяной клюв, похожий на гусиный. Строение его тела очень похоже на бобра, а родившиеся детеныши питаются молоком не через соски матери, а слизывая выступающую на поверхности брюха жидкость. Сами ли создатели выполняли такую кропотливую работу, или же задали только базовое направление в развитии, а формирование отдельных подвидов уже происходило самостоятельно – на сегодня этот вопрос остается открытым.
Варианты эволюции можно рассматривать с разных сторон, но большинство исследователей сходятся все же во мнении, что сама эволюция, если она и имела место, является всего лишь следствием, а вот причину предстоит выяснить. Не менее популярно мнение, что причиной появления жизни на Земле, стало падение метеорита, на котором в замерзшем состоянии находились простейшие одноклеточные организмы. Поскольку к тому времени на планете уже установился теплый климат, а большую часть поверхности занимал древний мировой океан, то создались все условия для последующего развития жизни. Бытует также версия, что метеорит на самом деле был послан разумными существами именно с целью заселения планеты, что также не лишено права на существование.
Вместо метеорита мог быть и просто оптический информационный луч, например, отправленный из другой вселенной или даже другого измерения. В самом деле, зачем таким высокоразвитым существам посылать сквозь миллиарды световых лет, что-то материальное? При своем уровне развития они уже давно смогли открыть возможности телепортации и свободно оперировать пространством и временем, появляясь именно там где это необходимо. Переданная с помощью луча информация здесь на земле материализовалась, в те же самые организмы и, таким образом был запущен процесс эволюции.
Конечно же жизнь могла быть не только спровоцирована случайно залетевшим метеоритом, версия о том что донором мог стать Марс также находит немало сторонников. Тайну этой планеты до сих пор не могут разгадать. Все что имеется на руках у ученых, это снимки прореженной глубокими впадинами красной поверхности, загадочное лицо, скорее всего являющееся особенностью рельефа и незначительные пробы грунта. Затрачены миллиарды долларов на конструирование и запуск аппаратов, но большинство этих попыток не принесли результата. Создается впечатление, что некая сила на этой планете упорно не желает иметь контакт с землянами.
Предполагается, что когда-то Марс был населен и богат природными ресурсами, как и Земля, но впоследствии, его магнитное поле ослабело. Это привело к тому, что большая часть атмосферы и влаги улетучились в космос, в результате тело планеты осталось без защиты перед жестким ультрафиолетовым излучением. Не исключено, что жители Марса обладали необходимыми знаниями и смогли переселить на соседнюю планету некоторые виды животных, переселиться сами, либо же отправить капсулу с микроорганизмами.
Поиски первоисточника жизни, будут продолжаться еще очень долго, ведь с каждым новым открытием в науке и особенно генетике, удается лишь слегка приоткрыть завесу тайны о происхождении человечества, что в свою очередь приводит к появлению новых гипотез. Все же, каким бы ни был ответ на этот вопрос, узнать его вряд ли будет суждено, пока человек не научится чувствовать ответственность за свою уникальную планету, на которой ему посчастливилось жить.
https://www.youtube.com/watch?v=z5P9PpDdueo
No related links foundtainy.net
как зародилась жизнь на Земле
Как появилась жизнь на Земле? Пожалуй, это важнейший научный вопрос. Большую часть истории человечество ограничивалось разными формами варианта «все создали высшие силы», а все другие объяснения отвергались. 
В наши дни это уже неприемлемо. За последнее столетие ученые приложили все усилия, чтобы объяснить начало жизни на нашей планете. Была даже предпринята попытка воссоздания момента творения. Впрочем, с задачей никто так и не справился, хотя информации было получено много. Теперь многие специалисты, занимающиеся этим вопросом, уверены, что двигаются в правильном направлении.
Древнейшая история
Жизнь на Земле появилась очень давно. Самыми известными вымершими созданиями являются динозавры, появившиеся на планете двести пятьдесят миллионов лет назад, однако жизнь существовала задолго до них. Старейшие окаменелости были датированы тремя с половиной миллиардами лет назад – они в четырнадцать раз старше, чем динозавры. 
Вероятно, что можно было бы обнаружить и более древние организмы. К примеру, были обнаружены микробы, которые, как предполагается, существовали 3,7 миллиарда лет назад. Это почти столько же, сколько существует сама Земля. Ей около четырех с половиной миллиардов лет.
Клетки и бактерии
Стоит предположить, что жизнь зародилась на Земле. Это логично, потому как на данный момент люди не нашли ее признаков нигде более. Выходит, произошло это зарождение в промежутке между возникновением самой планеты и появлением старейших ископаемых. Уже в девятнадцатом веке биологам было известно, что все живые организмы состоят из клеток — крошечных полостей разных форм и размеров. Клетки были открыты в семнадцатом веке, вскоре после появления современного типа микроскопов, но только через сотню лет люди поняли, что в клетках заключается основа всей жизни. 
Можете думать, что вас ничего не объединяет с рыбой или динозавром, но под микроскопом строение любого организма схоже с другими. Наиболее разнообразны микроорганизмы, чье тело состоит всего из одной клетки. Бактерии находятся по всей планете. В апреле 2016-го ученые представили новую версию древа жизни: в основе всего располагаются бактерии. Именно они были общим предком для всех форм жизни. Иначе говоря, все мы произошли от бактерий.
Первые эксперименты
Чтобы подтвердить такую точку зрения, нужны эксперименты. Прежде в них не было необходимости, ведь никто не задавался вопросом о том, как возникла жизнь. Люди верили в «витализм» — идею, что у живущих существ есть волшебная сила, отличающая их от окружающих предметов. Витализм поддерживался и религиозными убеждениями. Тем не менее уже к началу девятнадцатого века ученые стали находить опровержения этому. К примеру, они обнаружили химические вещества, возникающие в процессе работы живого организма. При этом все те же вещества можно было создавать в лабораторных условиях. Выходит, непосредственной связи именно с жизнью у них не было. Витализм как научная концепция потерял всякое доверие, но пропал из умов не сразу. Даже в 1913-м английский биохимик Бенджамин Мур утверждал, что существует «биотическая энергия», и его теория не слишком отличалась от витализма. 
Теория эволюции
Крупным биологическим прорывом стало создание теории эволюции, которая была предложена Чарльзом Дарвином и соратниками. Согласно его теории, все разнообразие форм жизни могло появиться от одного общего предка. Бог не создавал каждый вид отдельно, все они происходили от одного организма, жившего миллионы лет назад. Идея оказалась противоречивой, она опровергала Библию! Христиане сильно критиковали Дарвина. К тому же теория эволюции ничего не сообщала о том, как появился этот первый организм.
Необычный опыт
Дарвин хотел попробовать создать условия для возникновения жизни с помощью теплого раствора, освещаемого и стимулируемого током. В растворе должен был возникнуть элемент, готовый к дальнейшим преобразованиям. Иными словами, он изображал бы жидкость, существовавшую миллиарды лет назад, в которой и зародилась жизнь. Идея была не слишком проработана. Тем не менее она стала первой гипотезой возникновения жизни на Земле.
Дальнейшее развитие идеи
Интересно, что следующий прорыв произошел в совсем другой стране – СССР. Именно там дарвиновские идеи получили развитие. Ученый Александр Опарин провел свое исследование и написал книгу о происхождении жизни. Его мнение было схоже с мнением Дарвина о теплом маленьком пруде. Согласно идеям Опарина, изначально поверхность Земли была горячей, из космоса падали камни, воздействующие на атмосферу, в результате чего происходило множество химических процессов, и большинство из них было связано с углеродом. Со временем Земля начала остывать, и в процессе конденсации появилась жидкость, выпал первый дождь. Возникли океаны, полные химикатов. Дальше есть два варианта развития событий. В первом химикаты могли вступить в реакцию и создать новые производные, часть из которых получилась бы достаточно сложной. В другом варианте химикаты просто начали бы объединяться в микроскопические структуры, которые ведут себя практически как живые клетки – растут и меняют формы, делятся, поглощают вещества из окружающей среды. Так или иначе, именно в воде появились химикаты, ставшие основой для появления жизни. Эти химические вещества и были предшественниками клеток. Так на Земле появилась жизнь.
fb.ru