Քիմիական էվոլյուցիան. Փուլերը եւ էությունը

Քիմիայի փոխակերպման գործընթացում գիտության մեջ, այսպես կոչված, քիմիական էվոլյուցիան տեղի է ունենում, եւ այս հեղափոխական գործընթացի շրջադարձային կետը եկավ այն բանից հետո, երբ ստեղծվեց 1777 թ. Ֆրանսիական բնական գիտնական Lavoisier- ի այրման տեսության `թթվածնի դերի նկարագրությամբ: Միեւնույն ժամանակ, սկսվել է քիմիայի բոլոր հիմնական հասկացությունների եւ հիմնական սկզբունքների վերանայումը, փոխվել է նյութերի տերմինաբանությունը եւ անվանացանկը:

Տարրական դասընթաց

1789 թվականը նշում է «Լավուիզի» դասագրքի թողարկումը, անմիջապես դարձել ծնված գիտության տեսաբանների եւ պրակտիկանտների հիմնական գործիքը: «Քիմիայի տարրական դասընթաց» -ում արդեն իսկ առաջինն էր համաշխարհային ցուցակում `պարզ մարմինների աղյուսակը, որը թվարկեց հայտնի քիմիական տարրերը: Lavoisier- ի այս հատվածի սրտում թթվածնային այրման տեսությունը դրեց, որի միջոցով քիմիական էվոլյուցիան ուղղված էր ամբողջովին նոր ուղու վրա: Տարրը որոշելու ամենակարեւորը փորձառությունն է, նա, ով ընտրեց գիտնականը `որպես հիմնական չափանիշ, եւ այն, ինչ փորձը չի հաստատում, օրինակ, ատոմային կամ մոլեկուլային կառուցվածքը, Lavoisier- ը չի համարում:

Քիմիական էվոլյուցիան անցել է այն ձեւակերպած օրենքներով `զանգվածի պահպանման, միացությունների հատկությունների բնույթի, տարրական կազմի տարբերությունների մասին: Այդ ժամանակ քիմիան գիտական տեսքով վերցրեց որպես անկախ, փորձարարական միջոցներով ուսումնասիրելով մարմինների կազմը: Քիմիական էվոլյուցիան չէր կարող անել առանց օբյեկտի ռացիոնալացմանը, եւ այդպիսով մարդկությունը վերջապես լքեց ալիմիմիական անցյալը, քանի որ նյութի եւ դրա հատկությունների մասին գաղափարները արմատապես եւ շատ արագ փոխվեցին: Եվ այս գործընթացի խթանումը Lavoisier- ի հետազոտությունն էր: Այժմ նույնիսկ դպրոցականները գիտեն, որ քիմիական էվոլյուցիայի (կամ նախբիոտիկ էվոլյուցիայի) փուլերը պետք է հաշվի առնվեն այն ժամանակից, որը նախորդում էր Երկրի կյանքի առաջացմանը: 18-րդ դարում ոչ ոք այդպիսի գաղափարներ չունի աշխարհի մասին:

Կյանքը

Երկրի քիմիական էվոլյուցիան սկսեց բացարձակ անսպառ մոլորակի վրա, երբ օրգանական նյութերը աստիճանաբար սկսեցին առաջանալ անօրգանական մոլեկուլներից, որոնք հատուկ ձեւով ազդեցին էներգիայի եւ ընտրության գործոններով: Ինքնակերպման գործընթացները, որոնք նույնիսկ բնորոշ են նույնիսկ համեմատաբար բարդ համակարգերի, առաջ են բերվել: Այսպիսով, Երկրի վրա կար ածխածնի: Փոխարենը, առաջին անգամ հայտնվեց ածխածնային պարունակող մոլեկուլները, որոնք հիմնարար նշանակություն ունեն ոչ միայն առաջացման, այլեւ ցանկացած կենդանի հարցի հետագա զարգացման համար:

Մենք դեռ չգիտենք, թե ինչ է քիմիական էվոլյուցիայի էությունը կյանքի զարգացման վաղ փուլերում: Հայտնի է ցանկացած նյութի քիմիայի մասին էվոլյուցիոն գործընթացը սահմանում է ջրային ածխածնի պոստուլատի սահմաններում: Գուցե տիեզերքում գոյություն ունեն կենդանի հարցի տարբեր ձեւի տարբերակներ , եւ մեր սպիտակուցի ծագումը միակ «ելքը չէ»: Այստեղ իրականացվեց հեղուկ փուլում ջրային միջավայրի depolarizing հատկությունների հետ ածխածնի պոլիմերացման որակի յուրահատուկ համադրություն: Այս պայմանները բավարար էին կյանքի կյանքի քիմիական էվոլյուցիայի համար, ինչպես նաեւ անհրաժեշտ է մեզ հայտնի բոլոր կենդանի ձեւերի զարգացման համար:

Սկսել գործընթացը

Մարդիկ գիտեն նույնիսկ ամեն ինչ իր սեփական օրվա մասին: Հատկապես այն մասին, թե որտեղ եւ երբ սկսվեց Երկրի վրա քիմիական էվոլյուցիայի փուլերը: Մենք կարող ենք միայն ենթադրել: Այստեղ, առաջին հերթին, հնարավոր է ցանկացած ժամանակ:

Երբ աստղագուշակության երկրորդ փուլն ավարտվեց, երբ սինթեզի պայթյունի արտադրանքը խտացրեց , ինչը տվել է միջաստղային տիեզերական տարրեր, որոնք կոչվում են ծանր, որոնցում զանգվածը գերազանցում է քսան վեցը: Երբ արդեն երկրորդ սերնդի աստղերը ձեռք են բերել սեփական մոլորակային համակարգեր, որտեղ անհրաժեշտ ծանր տարրերն արդեն բավարար էին: Քիմիական էվոլյուցիայի էությունը կարող է իրականացվել Մեծ Բրիտանիայից հետո ցանկացած պահի, երբ կես միլիարդից մինչեւ մեկ ու կես միլիարդ տարի անց:

Որտեղ կյանք է ծնվել

Որտեղ այն կարող է առաջանալ, նաեւ բաց հարց է: Շատ հնարավոր հավանական պայմաններ ստեղծելով, քիմիական էկոլոգիայի գործարկումը կարող է տեղի ունենալ ցանկացած միջավայրում: Սա մոլորակների խորությունները եւ օվկիանոսի խորքերը, եւ մակերեւույթը, նույնիսկ պաշտպանական կազմավորումները, հարմար են:

Բացի այդ, միջաստղային գազի ամպերը կարող են նաեւ ծառայել որպես ցատկահարթակ կենդանի հարցի վրա անհավասարության վրա հարձակման համար, եւ դա հաստատում է այնտեղ հայտնաբերված օրգանական նյութերը `ալկոհոլը եւ շաքարները, ալդեհիդները, գլիկինային ամինաթթուները եւ այլն, որոնք կարող են ծառայել որպես կյանքի առաջացման նյութ, սկսած քիմիական էվոլյուցիայի միջոցով:

Տեսություն

Հնագույն երկիրը պահպանում է իր գաղտնիքները, եւ մարդկությունը դեռեւս չունի հուսալի տեղեկություններ իր գոյության աշխարհաքիմիական պայմանների մասին, մինչեւ կյանքի տեսքը: Երկրաբանական ուսումնասիրությունները չեն կարող բավարարել բոլոր առաջացող խնդիրները, ուստի աստղագիտությունը լայնորեն օգտագործվում է ուսումնասիրության համար: Այսպիսով քիմիական էվոլյուցիայի տեսությունը կառուցված է: Այսօրվա Վեներայի կամ Մարսի պայմանները համարվում են Երկրի նման նույնական քիմիական էվոլյուցիայի որոշ փուլերում:

Փորձերը դրվում են մոդելների վրա, եւ այդպիսով մեզ հայտնի բոլոր հիմնական տվյալները: Օրինակ, մթնոլորտում տարբեր քիմիական կոմպոզիցիաների եւ կլիմայական պայմանների մոդելավորմամբ, հիդրոսերֆերա, լիտոսֆերա, բարդ օրգանական մոլեկուլներ: Փորձարարական տվյալների միջոցով նոր տվյալների ձեռքբերումը միշտ հարստացնում է կառուցվածքի տեսությունը: Այսպիսով, եղել են բազմաթիվ վարկածներ կոնկրետ մեխանիզմների եւ քիմիական էվոլյուցիայի ուղղակի շարժիչ ուժերի մասին, որոնք տեղի են ունեցել:

Հետազոտություններ Ռուսաստանում

Երկրի վրա կյանքը ձեւավորվել է աբիոգենեզի շնորհիվ, այսինքն, օրգանական միացությունների ծնունդը, որի գոյությունը բնորոշ է ցանկացած կենդանի օրգանիզմից դուրս եւ կենսաբանության աննշան ներգրավմամբ: Սա հենց առաջին փուլն է, երբ կենդանիը հայտնվում է անհավատներից:

20-րդ դարի 20-ականների ակադեմիկոս Օպերինի հավաստմամբ, բարձր մոլեկուլային միացությունների լուծումներն ի վիճակի են որոշակի գոտի ձեւավորելու, որտեղ դրանց խտությունը մեծանում է, եւ արտաքին միջավայրից բաժանումը չի խանգարում նրանց փոխանակել: Այս գոտիները կոչվում են coacervates կամ coocervate կաթիլներ:

Արտերկրում

Առաջին առաձգական սինթեզը, որը իրականացվում էր պրիմիտիվ Երկրի պայմաններում, իրականացվել է 1953 թ. Ստենլի Միլլերի կողմից, ամինաթթուների սինթեզավորում այլ օրգանական նյութերով: Այնուհետեւ հայտնվեց հիպերտիքսների տեսությունը, որը բացատրում է քիմիական էվոլյուցիայի գործընթացում կյանքի դրսեւորումները միմյանց հետեւող կատալիտիկ ռեակցիաների համալիրների առկայությամբ, որտեղ նախորդի արտադրանքը դառնում է հաջորդի կատալիզատորը:

Միայն 2008 թ.-ին ամերիկացի կենսաբանները ստեղծել են առաջին «պրոտոկել» -ը, որը ճարպաթթուների եւ լիպիդների թաղանթով կարողացել է ձեռք բերել միջուկային նեֆեկտիֆ մոնոֆոսֆատները: Այս իմիդազոլի ակտիվացված «աղյուսները» ԴՆԹ-ի սինթեզի համար բացարձակապես անհրաժեշտ են: Իսկ 2011 թ. Ճապոնիայում մուտանտներ ստեղծվեցին ԴՆԹ-ի տարրերով, որոնք կարողացան բաժանվել, քանի որ ԴՆԹ-ի բազմակողմանի շղթայական շղթայական ռեակցիա էր:

Հիմնական վարկածը

Երկրի վրա կյանքի կյանքի քիմիական էվոլյուցիան հիպոթեզներով բացատրում է հետեւյալ հիմնարար կետերը:

1. Երկրի վրա կամ Կոսմոսում պայմանների առաջացման անհրաժեշտությունը, որի պայմաններում տեղի է ունենում թթվածին պարունակող մոլեկուլների ավտոկատիտիտիկ սինթեզ, եւ սինթեզը պետք է ունենա մեծ ծավալներ եւ զգալի բազմազանություն, բավարար համար քիմիական էվոլյուցիայի գործընթացի սկիզբ:
2. Վերեւում նկարագրված մոլեկուլներից առաջացող բջջային կառույցների առաջացումը: Այս կայուն փակ ագրեգատները շրջակա միջավայրից մեկուսացված են, դրանց նյութափոխանակությունը եւ էներգիաները ընտրովի են անցնում: Այսպիսով, կան բջջային կառույցներ:
3. Արդյունքում ագրեգատներում առկա է ինքնուրույն զարգացման ունակություն `բոլոր տեղեկատվական քիմիական համակարգերի ինքնակազմակերպման եւ ինքնակազմակերպման փոփոխություն: Այսպիսով, գոյություն ունեն ժառանգական օրենսգրքի տարրական միավորներ:
4. Հաջորդ փուլը ֆերմենտային ֆունկցիաների եւ RNA- ի եւ ԴՆԹ-ի հետ սպիտակուցների հատկությունների միջեւ փոխկախվածության տեսք է, որպես տեղեկատվության կրողներ: Այսպիսով, ծագում է կենդանական էվոլյուցիայի համար անհրաժեշտ ժառանգության կոդը:

Բացահայտումներ

Ինչպես նշվեց վերեւում, Օպատինը անցյալ դարի քսաներորդ տարում բացեց իր համախոհները: Հետագայում Ստենլի Միլլերը եւ Հարոլդ Ուեյը 1953-ին նկարագրեցին պարզ բիոմոլեկուլների հնարամտության մթնոլորտում եւ դրանց առաջացման գործընթացում տեղի ունեցածը: Հաջորդը, Սիդնեյ Ֆոքսը աշխարհին պատմեց պրոտոնոիդների microspheres մասին: 1981 թ. T. Cecu- ն եւ Ս. Ալտտմանը հաջողությամբ դիտեցին ՌՆԹ-ի ավտոկալիտալիզացիայի բաժանումը, քանի որ ribozymes- ը կարողանում է միավորել մոլեկուլում տեղեկատվությունը եւ կատալիզը, իրենց «կտրելով» շղթայից դուրս եւ միացնելով մնացած «վերջերը»:

1986 թ. Քեմբրիջից W. Gilbert- ը մշակեց «ՌՆԹ-ի աշխարհը» գաղափարը, իսկ Գերմանիայից ժամանած Գյունտեր Ֆոն Քիդորսկին ներկայացրեց առաջին ինքնակարգավորվող ԴՆԹ-ի վրա հիմնված համակարգը, որը մեծ ներդրում է ունեցել ինքնահրատարակման համակարգերը եւ դրանց աճի գործառույթները հասկանալու համար: Գիտությունը արագ առաջ է ընթանում այս ուղղությամբ. Manfred Eigen- ը հայտնաբերել է հիպերտոնիկ, RNA- ի մոլեկուլների անսամբլների էվոլյուցիան եւ Հուլիոս Ռեբեկքը ստեղծեց առաջին արհեստական մոլեկուլը, որը քլորոֆորմում ինքնակազմակերպվում է:

Տիեզերքն ու երկիրը

NASA- ի տիեզերական թռիչքային կենտրոնում Ջոն Կորլսը ուսումնասիրել է ծովերի ջերմային աղբյուրներից էներգիայի եւ քիմիական նյութերի մատակարարման գործընթացը, որը քիմիական էվոլյուցիան է, անկախ տիեզերական միջավայրից, եւ այսօր դրանք բնօրինակի արխոկոֆակտերիայով են մշտական բնակության վայր: Երկաթի սուլֆիդների աշխարհում հայտնվեց Գյունթեր Վախթերսհաուսերի մի շարք վարկածներ:

Նա նկարագրել է առաջին ինքնակազմակերպման կառույցները, պիրիտի (երկաթի սուլֆիդի) մակերեւույթում հայտնված նյութերի փոխանակման հետ, որոնք տվել են նյութափոխանակության համար անհրաժեշտ էներգիա: Ընտրության պայմաններում պիրիտ բյուրեղների աճեցումն ու քայքայումը կարող են աճել եւ բազմապատկել `ստեղծելով տարբեր բնակչություն: Կեղե հանքանյութերը նույնպես խիտ էին ուսումնասիրվել օրգանական մոլեկուլների հայտնաբերման համար: Այնուամենայնիվ, քիմիական էվոլյուցիայի միասնական մոդելը դեռեւս գոյություն չունի, քանի որ այս գործընթացի շարժման հիմնական սկզբունքները դեռեւս բաց չեն: