Проблеми за произхода на живота във Вселената

Реката на времето в своя стремеж отвежда всички дела на хората. И потъва в бездната на забравата Народи, царства и крале.

Идеята за съществуването на живот във Вселената се е променила в исторически план и винаги е интересувала човечеството. Възгледите за безбройните обитавани светове стават широко разпространени през 18-19 век. Творбите на Б. Фонтенел, К. Фламарион и др. Спечелиха особена слава и популярност.През тази ера почти всички небесни тела се смятаха за обитавани -

от луната и планетите до комети и слънце. Например Кеплер и Нютон пишат за обитателите на Луната, а по-късно, на прага на 19 век, У. Хершел признава възможността за живот на слънцето. Проблемът за произхода на живота като предмет на научни изследвания възниква през втората половина на 19 век. Както отбеляза М. Келвин, Чарлз Дарвин съвсем ясно повдигна въпроса за естествения произход на живота на Земята в далечното минало и говори за липсата на условия за това сега, при наличието на развит живот.

В началото на 20 век обаче преобладаваше мнението, че животът е привилегия само на планети като Земята. А космологичната теория на Джинс, която стана общоприета, според която планетите възникват в резултат на близко сближаване на две звезди - събитие, което е много рядко, доведе до заключението за изключителната рядкост на планетарните системи и още повече живота в звезден свят.

През 20-те години. XX век астрономическата картина на света се променя значително и през същото десетилетие в трудовете на А. И. Опарин в СССР и Дж. Халдейн в Англия започва да се формира първата научна концепция за произхода на живота.

Слънцето, в съответствие с изчисленията, базирани на съвременната теория за звездната еволюция, е образувано преди около 5 милиарда години (8-10 милиарда години след звездите от 1-во поколение) от газово-прахова среда, вече обогатена с тежки елементи. П. Дебай, както и В. Г. Фесенков подчертаха, че звездите от 1-во поколение, които съставляват 90% от всички звезди в Галактиката, не могат да имат земноподобни планети и следователно няма живот. Останалите 10%, които съставляват популацията на следващите поколения звезди в Галактиката (това е ≈ 10 10 обекта), може да имат планети от земния тип. Планетите се раждат по време на самия процес на формиране на звезди и значителна част от звездите могат да имат планетни системи - до 2/3 от общия брой звезди от 2-ро и следващите поколения могат да имат подобни на Земята планети. Това означава, че условията, необходими за възникването и развитието на живота, са изпълнени в галактики като нашата, не с уникална комбинация от редки събития, а като

типично явление. Валидността на това заключение се доказва от бавното (обикновено само няколко км/сек на екватора) въртене на повечето подобни на слънце звезди, защото може да се тълкува като доказателство, че те, подобно на Слънцето, имат планети, които носят основната (98%) част от въртящия момент на импулса на цялата система. Следователно формирането на земни планети е естествен резултат от общия галактически космогоничен процес.

Тъй като има всички основания да се смята, че има няколко милиарда планетни системи, подобни на Слънчевата в Галактиката, съвсем естествено е да приемем, че процесът на живот и неговата еволюция там, като цяло, по своя характер е подобен на този, който е бил на Земята, разбира се, не всяка планета е възможна за възникването и развитието на живота. За да направите това, помислете:

1. Планетите, на които е възможен произходът и развитието на живота, не могат да се въртят около звездата твърде близо или твърде далеч. Необходимо е температурите на повърхностите им да са благоприятни за развитието на живота. Като се има предвид обаче, че относително голям брой планети трябва да се образуват едновременно със звездата (да речем,

10), с голяма вероятност може да се очаква, че поне една или две планети ще се въртят на разстояние, на което температурата е в необходимите граници.

2. Масите на формираните планети не трябва да бъдат нито твърде големи, нито твърде малки. В първия случай гигантските атмосфери на тези планети, богати на водород и неговите съединения, изключват възможността за развитие на живота. Във втория случай, по време на еволюцията, атмосферите ще се разсеят (като Меркурий). Въпреки това, като се има предвид относително големият брой формирани планети, може да се очаква, че някои, макар и малък брой от тях ще имат необходимата маса. Освен това е необходимо такива планети едновременно да отговарят на първото условие. Имайте предвид, че първото и второто условия не са независими.

3. Силно организиран живот може да съществува само на планети, които обикалят около стари звезди, чиято възраст е няколко милиарда години.

4. Звездата не трябва значително да променя своята светимост в продължение на няколко милиарда години. И повечето от звездите, които ни интересуват, отговарят на това условие.

5. Звездата не трябва да бъде двойна или многократна, тъй като в противен случай орбиталното движение на планетите би се различавало значително от кръговото и рязките, ако не и катастрофални промени в температурата на повърхността на планетата биха изключили възможността за развитие на живота върху него.

Друг, макар и косвен, но важен (и очевидно типичен за всяка звездна система) начин на влияние на галактиката върху произхода и развитието на живота на Земята е тревожното влияние на привличането на звезди, преминаващи в близост до Слънцето върху комети от "апартаментите на Слънцето". В периферията на Слънчевата система могат да се движат до 10 11 комети. По време на своята история нашата планета е преживяла, според учените, около сто сблъсъка с комети; общата им маса може да бъде доста забележима, равна на около 1% от масата на земната атмосфера. Кометите са богати на сложни химични съединения, включително органични, очевидно все още от междузвезден произход, както и тези, образувани по време на формирането на Слънчевата система. Техният принос в касичката на оригиналната земна органична материя - основата на пребиологичната еволюция - може да бъде значителен.

Наборът от свойства, наблюдавани в нашата Вселена (физическо състояние, химичен състав, структура, разширяване и свързано с това червено изместване в спектрите на отдалечени обекти) е необходим, за да се осигури възможността за появата и съществуването на живот в нея. И така, във Вселената, естествено, има общи предпоставки за възникването и развитието на живота. Можем и трябва да говорим за живота в рамките, в които той ни е известен. Ето защо специално внимание беше обърнато на необходимостта от възникването на живота на предварителната формация във Вселената на C, O, N, P и

други, както и тежки елементи, без които животът, поне от познатия ни тип, е напълно немислим. Може би все още не сме забелязали ролята и дори съществуването на някои основни космически фактори за живота, откриването на които в бъдеще значително ще промени нашите представи за разпространението във Вселената на условията, в които животът може да се появи.

КОНСТАТАЦИИ

1. Сред известните хипотези за произхода на живота най-често срещани са: креационизъм, спонтанно поколение, вечно съществуване, панспермия, биохимичен път.

2. За научното изследване на произхода на живота на първо място са необходими данни за физикохимичните условия на ранната Земя. Такива данни са свързани както с геоложката еволюция на планетата, така и с развитието на химичните елементи на Слънчевата система и слънчевата активност.

3. От големия брой химически елементи само 16 са необходими за живота, а водородът, въглеродът, кислородът и азотът съставляват почти 99% от живата материя. Въглеродът има уникални свойства и животът ни се нарича въглерод или органичен. Четиривалентността на въглерода води до огромен брой негови съединения, с които се занимава органичната химия. Въглеродът образува сложни молекули, които са пръстени и вериги, които осигуряват разнообразие от органични съединения.

4. Аминокиселините са важен клас органични съединения за цял живот. В живите организми те се използват за синтезиране на протеини: растенията могат да ги синтезират от прости вещества и те трябва да се доставят на животинските организми с храна, поради което те се наричат ​​незаменими. Други големи молекули са изградени от четири нуклеотида - нуклеинови киселини, които също са част от жива клетка. Нуклеиновите киселини са двуверижни молекули.

5. Съвременните научни хипотези за произхода на живота са свързани с образованието при определени условия е по-сложно-

неорганизирани коагулантни молекули, коацерватни гелове. В тези колоидни образувания, както вярват Oparin и Haldane, могат да се появят процеси на повърхността, които наподобяват метаболизма на живите организми. Коацерватите са способни да се разделят на части, да увеличават размера си и да абсорбират по-прости молекули. Хипотезата Oparin-Haldane беше тествана върху апарата на Möller, където искров разряд беше преминал през смес от метан, амоняк, водород и вода, което имитираше условията на първичната Земя. Бяха синтезирани най-простите аминокиселини. Живите тела, които съществуват на Земята, са отворени, саморегулиращи се и самопродуциращи се системи, изградени от биополимери - протеини и нуклеинови киселини.

Въпроси за контрол на знанията

1. Какви хипотези за произхода на живата материя знаете? Оценете хипотезата за панспермия.

2. Какви са характеристиките на живите същества, различни от неживите? Какви аналогии могат да се направят между живата и неживата материя?

3. Опишете хипотезата Oparin-Haldane.

4. Какви бяха основните предположения на Л. Пастьор относно произхода на живота?

пет. Определете живота от различни гледни точки.

6. Опишете физикохимичните условия на ранната Земя преди появата на фотосинтетични реакции и ги свържете със съществуващите хипотези за произхода на живота.

7. Как оценявате вероятността от живот във Вселената?

8. Могат ли вирусите да бъдат класифицирани като живи организми? Обосновете отговора.

9. Каква е ролята на ДНК молекулите в предаването на наследствеността и каква е била генетичната код?

10. Каква е функцията на ДНК молекулата?

11. Как протича процесът на възпроизвеждане на информация, съхранявана в ДНК?

12. Кой и кога разкри структурата на носителя на наследствеността?

13. Какво е предмет на изследванията на генното инженерство?

14. Опишете структурата на ДНК молекулата.

15. Какво е първото лекарство, получено с помощта на генно инженерство?

16. Кои са основните постижения на генното инженерство.

17. Какво означава твърдението: наследственият апарат не старее?

18. Какво характеризира индивидуалната ДНК последователност в човешкия геном?

19. Възможно ли е да се идентифицира човек чрез анализ на структурата на генома?

20. Какво дава генното инженерство за криминалистиката?