Bu sayede dünyadaki yaşam doğdu. Dünya'da yaşam nasıl doğdu: tarih, köken özellikleri ve ilginç gerçekler

Valery Spiridonov, RIA Novosti için kafa nakli için ilk aday

Uzun yıllardır insanlık, gezegenimizdeki yaşamın ortaya çıkmasının gerçek nedenini ve tarihini çözmeye çalışıyor. Yüz yıldan biraz daha uzun bir süre önce, hemen hemen tüm ülkelerde, insanlar ilahi müdahale teorisini ve dünyanın daha yüksek bir manevi varlık tarafından yaratılışını sorgulamayı akıllarına bile getirmediler.

Charles Darwin'in en büyük eserinin Kasım 1859'da yayınlanmasından sonra durum değişti ve şimdi bu konu hakkında çok fazla tartışma var. Darwinci evrim teorisinin son on yıl sonu verilerine göre Avrupa ve Asya'da destekçilerinin sayısı %60-70'in üzerinde, Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık %20 ve Rusya'da yaklaşık %19'dur.

Bugün pek çok ülke Darwin'in çalışmalarının dışlanması için çağrıda bulunuyor. Okul müfredatı ya da en azından diğer makul teorilerle birlikte inceleyin. Dünya nüfusunun çoğunluğunun meyilli olduğu dini versiyonun yanı sıra, bugün, gelişimini çeşitli aşamalarda tanımlayan, yaşamın kökeni ve evrimi hakkında birkaç ana teori vardır.

panspermi

Panspermi fikrinin destekçileri, ilk mikroorganizmaların uzaydan Dünya'ya getirildiğine ikna olmuş durumda. Bu, ünlü Alman bilim adamı-ansiklopedist Hermann Helmholtz, İngiliz fizikçi Kelvin, Rus bilim adamı Vladimir Vernadsky ve bugün bu teorinin kurucusu olarak kabul edilen İsveçli kimyager Svante Arrhenius'un görüşüydü.

Mars'tan ve diğer gezegenlerden gelen meteoritlerin Dünya'da defalarca keşfedildiği gerçeğini bilimsel olarak doğruladı, muhtemelen uzaylı yıldız sistemlerinden bile gelebilen kuyruklu yıldızlardan. Bugün bundan kimsenin şüphesi yok, ancak diğer dünyalarda yaşamın nasıl ortaya çıkabileceği henüz net değil. Aslında, panspermi savunucuları yabancı uygarlıklara olanlarla ilgili "sorumluluğu" devrediyorlar.

İlkel çorba teorisi

1950'lerde Harold Urey ve Stanley Miller'ın deneyleri bu hipotezin doğuşuna katkıda bulundu. Yaşamın doğuşundan önce gezegenimizin yüzeyinde var olan koşulların neredeyse aynısını yeniden yaratabildiler. Küçük elektrik deşarjları ve ultraviyole ışık, moleküler hidrojen, karbon monoksit ve metan karışımından geçirildi.

Sonuç olarak, metan ve diğer ilkel moleküller, düzinelerce amino asit, şeker, lipit ve hatta nükleik asitlerin temellerini içeren karmaşık organik maddelere dönüştü.

Nispeten yakın bir zamanda, Mart 2015'te, John Sutherland liderliğindeki Cambridge Üniversitesi'ndeki bilim adamları, RNA, proteinler, yağlar ve karbonhidratlar dahil olmak üzere her türlü "yaşam molekülünün" benzer reaksiyonlar sırasında elde edilebileceğini gösterdi. hangi basit inorganik karbon bileşikleri, hidrojen sülfür, metal tuzları ve fosfatlar.

Hayatın kil nefesi

Yaşamın evriminin önceki versiyonunun ana sorunlarından biri, şekerler, DNA ve RNA dahil olmak üzere birçok organik molekülün, daha önce inanıldığı gibi, Dünya'nın birincil okyanusunun sularında yeterli miktarlarda birikemeyecek kadar kırılgan olmasıdır. evrimciler, ilk canlılar ortaya çıktı.

Bilim adamları, insanların en eski atalarının hangi ortamda yaşadığını keşfettiler.Olduvai Boğazı'ndaki geniş çaplı kazılar, paleontologların, ilk atalarımızın, gölgesinde, Afrika savanlarından zürafa, antilop ve diğer toynaklı leşleri kesebilecekleri palmiye ve akasya bahçelerinde yaşadığını bulmalarına yardımcı oldu.

İngiliz kimyager Alexander Cairns-Smith, yaşamın su kaynaklı değil, "kil" olduğuna inanıyor - optimal ortam karmaşık biriktirmek ve karmaşık hale getirmek organik moleküller Darwin'in "ilkel havuzunda" veya Miller-Urey okyanusunda değil, kil minerallerindeki gözeneklerin ve kristallerin içinde bulunabilir.

Aslında, evrim kristaller düzeyinde başladı ve ancak o zaman, bileşikler yeterince karmaşık ve kararlı hale geldiğinde, ilk canlı organizmalar Dünya'nın birincil okyanusuna "açık bir yolculuk" için ayrıldı.

Okyanusun dibinde yaşamak

Bu fikir, yaşamın okyanusun yüzeyinde değil, dibinin en derin bölgelerinde, "siyah sigara içenler", su altı gayzerleri ve diğer jeotermal kaynakların yakınında ortaya çıktığı günümüzün popüler fikriyle rekabet ediyor.

Onların emisyonları, bilim adamlarına göre, kayaların yamaçlarında birikebilecek ve ilk hayata gerekli tüm gıda kaynaklarını ve reaksiyon katalizörlerini verebilecek hidrojen ve diğer maddeler açısından zengindir.

Bunun kanıtı, Dünya'nın tüm okyanuslarının dibindeki benzer kaynakların yakınında bulunan modern ekosistemler olarak kabul edilebilir - bunlar sadece mikropları değil, hatta çok hücreli canlıları içerir.

RNA Evreni

Diyalektik materyalizm teorisi, bir çift ilkenin eşzamanlı birliğine ve sonsuz mücadelesine dayanır. Bu bilginin kalıtımı ve yapısal biyokimyasal değişiklikler hakkında. RNA'nın kilit bir rol oynadığı yaşamın kökeni versiyonu, 1960'lardaki tanıtımından modern özelliklerini aldığı 1980'lerin sonlarına kadar çok yol kat etti.

Bir yandan, RNA molekülleri bilgiyi depolamada DNA kadar verimli değildir, ancak aynı anda kimyasal reaksiyonları hızlandırabilir ve kendi kopyalarını bir araya getirebilirler. Aynı zamanda, bilim adamlarının RNA yaşamının tüm evrim zincirinin nasıl çalıştığını henüz gösteremedikleri ve bu nedenle bu teorinin henüz evrensel olarak kabul edilmediği anlaşılmalıdır.

protokoller

Canlılığın evrimindeki bir diğer önemli soru da, bu tür RNA veya DNA moleküllerinin ve proteinlerin nasıl dış dünyadan "çevrilerek", içerikleri esnek bir zar veya yarı-çekirdek ile korunan ilk izole hücrelere dönüştüğünün gizemidir. geçirgen sert kabuk.

Bu alandaki öncülerden biri, çift katmanlı yağlı moleküllerle çevrili su damlacıklarının benzer özelliklere sahip olabileceğini gösteren ünlü Sovyet kimyager Alexander Oparin'di.

Fikirleri, 2009 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü sahibi Jack Shostak liderliğindeki Kanadalı biyologlar tarafından hayata geçirildi. Ekibi "paketlemeyi" başardı en basit kümeİlk "protocell"in içine magnezyum iyonları ve sitrik asit ekleyerek yağlı moleküllerin zarına kendi kendini kopyalayabilen RNA molekülleri.

endosimbiyoz

Çok hücreli canlıların nasıl ortaya çıktığı ve insan, hayvan ve bitkilerdeki hücrelerin neden mitokondri ve kloroplast gibi alışılmadık derecede karmaşık bir yapıya sahip özel cisimler içerdiği, yaşamın evrimindeki bir başka gizemdir.

İnsanların ve şempanzelerin atalarının diyetleri 3 milyon yıl önce "ayrıldı"Paleontologlar, Australopithecus'un diş minesindeki karbon izotoplarının oranını karşılaştırdılar ve insan ve şempanzelerin atalarının, daha önce düşünülenden 1,5 milyon yıl önce, 3 milyon yıl önce farklı diyetlere geçtiğini buldular.

İlk kez, Alman botanikçi Andreas Schimper, geçmişte kloroplastların, bitki atalarının hücreleriyle "arkadaşlık eden" ve içlerinde yaşamaya başlayan siyanobakterilere benzer bağımsız organizmalar olduğunu öne süren bu sorunu düşündü.

Bu fikir daha sonra, hücrelerimizdeki mitokondri ve potansiyel olarak tüm diğer karmaşık organellerin benzer bir kökene sahip olduğunu gösteren Rus botanikçi Konstantin Merezhkovsky ve Amerikalı evrimci Lynn Margulis tarafından geliştirildi.
Canlılığın "RNA dünyası" ve "kil" evrimi teorilerinde olduğu gibi, endosimbiyoz fikri de başlangıçta bilim adamlarının büyük bir çoğunluğundan çokça eleştiri aldı, ancak günümüzde hemen hemen tüm evrimciler bunun doğruluğundan şüphe duymuyorlar. .

Kim doğru, kim yanlış?

Darwinci hipotezlerin lehinde çok şey bulundu bilimsel belgeler ve özellikle "ara formlar" alanında uzmanlaşmış araştırmalar. Darwin'in sahip olmadığı gerekli miktar Bilimsel çalışmaları destekleyen arkeolojik eserler, çoğunlukla kişisel tahminlerle yönlendirildiği için.

Örneğin, yalnızca son on yılda, bilim adamları, Tiktaalik ve Indohyus gibi, kara hayvanları ve balıklar ile balinalar ve suaygırları arasında bir çizgi çizmemize izin veren, evrimin bu tür birkaç "kayıp halkasının" kalıntılarını buldular.
Öte yandan, şüpheciler genellikle bu tür hayvanların gerçek ara formlar olmadığını iddia ederler ve bu da Darwinizm taraftarları ile karşıtları arasında bitmek bilmeyen tartışmalara yol açar.

Öte yandan, yaygın E. coli ve çeşitli çok hücreli canlılar üzerinde yapılan deneyler, evrimin gerçek olduğunu ve hayvanların 100-200 nesil önce atalarının sahip olmadığı yeni özellikleri kazanarak yeni yaşam koşullarına hızla uyum sağlayabildiğini açıkça göstermektedir.

Modern toplumun önemli bir bölümünün hala daha yüksek bir ilahi aklın varlığına inanmaya meyilli olduğunu hatırlamakta fayda var. dünya dışı medeniyetler Dünya'da yaşamı kim kurdu. Şimdiye kadar tek bir doğru teori yok ve insanlık gelecekte bu soruya henüz cevap vermiş değil.

Yaşam evrimin mi yoksa yaratılışın mı sonucu? Bu ikilem, birden fazla nesil bilim insanının kafasını karıştırdı. Bu puanla ilgili bitmeyen tartışmalar, giderek daha fazla merak uyandıran teorilere yol açıyor.

Kaosa karşı düzen

Termodinamiğin ikinci yasası (entropi), kozmosun tüm öğelerinin düzenden kaosa doğru hareket ettiğini belirtir. NASA bilim adamı Robert Destrow, "evrenin bir saat gibi durduğunu" iddia eden buna dikkat çekiyor. Yaratılışçılar, çevredeki tüm unsurların kendiliğinden geliştiğini ve karmaşıklaştığını varsayan evrimci bakış açısının tutarsızlığını kanıtlamak için entropi yasasına güvenirler.

19. yüzyıl ilahiyatçısı William Peli aşağıdaki benzetmeyi yaptı. Cep saatlerinin kendiliğinden ortaya çıkmadığını, insan tarafından yapıldığını biliyoruz: Bundan, insan vücudu gibi karmaşık bir yapının da yaratılışın sonucu olduğu sonucu çıkıyor.

Charles Darwin, bu bakış açısını, uzun evrim sürecindeki kalıtsal değişkenliğe dayanarak en karmaşık organik yapıları oluşturabilen doğal seçilimin gücü teorisiyle karşılaştırdı.

Yaratılışçılar, Darwin'in teorisinin zayıflığına dikkat çektiler, "Ama organik yaşam cansız maddeden ortaya çıkamadı".

Kimyagerler Stanley Miller ve Harold Urey tarafından yapılan araştırmaların evrim teorisini savunan argümanlar sunması, ancak nispeten yakın bir zamanda olmuştur.

Amerikalı bilim adamlarının deneyi, ilkel Dünya'da biyolojik moleküllerin ortaya çıkmasına katkıda bulunan koşulların var olduğu hipotezini doğruladı. inorganik maddeler... Onların sonuçlarına göre, moleküller atmosferde sıradan kimyasal reaksiyonlar sonucu oluşmuş ve ardından yağmurla okyanusa düşmesi ilk hücrenin doğmasına yol açmıştır.

Dünya kaç yaşında?

2010 yılında Amerikalı biyokimyacı Douglas Theobald, dünyadaki tüm yaşamın ortak bir ataya sahip olduğunu kanıtlamaya çalıştı. En yaygın proteinlerin dizilerini matematiksel olarak analiz etti ve seçilen moleküllerin insanlarda, sineklerde, bitkilerde ve bakterilerde bulunduğunu buldu. Bilim adamının hesaplamalarına göre ortak bir ata olma olasılığı 102860 idi.

Evrim teorisine göre en basit canlıdan en yüksek canlıya geçiş süreci milyarlarca yıl sürer. Ancak yaratılışçılar, Dünya'nın yaşı on binlerce yılı geçmediği için bunun imkansız olduğunu iddia ediyorlar.

Tüm hayvan ve bitki türleri, onların görüşüne göre, neredeyse aynı anda ve birbirinden bağımsız olarak - şimdi onları gözlemleyebileceğimiz biçimde - ortaya çıktı.

Karasal örneklerin ve göktaşı maddesinin radyoizotop analizi verilerine dayanan modern bilim, Dünya'nın yaşını 4,54 milyar yıl olarak belirler. Ancak bazı deneylerin gösterdiği gibi, bu tarihleme yönteminde çok ciddi hatalar olabilir.

1968'de American Journal of Geographical Research, 1800'de meydana gelen bir volkanik patlamanın sonucu olarak Hawaii'de oluşan volkanik kayaların radyoizotop analizinden elde edilen verileri yayınladı. Kayaların yaşının 22 milyon ile 2 milyar yıl arasında değiştiği belirlendi.

Biyolojik kalıntıların tarihlendirilmesinde kullanılan radyokarbon analizi de birçok soru işareti bırakıyor. Bu yöntem, 10 karbon-14 yarılanma ömrüne sahip 60.000 yılda numuneler için yaş sınırını belirler. Fakat Jura ağaç örneklerinde karbon-14 bulunduğunu nasıl açıklarsınız? Yaratılışçılar, "Yalnızca Dünya'nın yaşının makul olmayan bir şekilde eski olması gerçeğiyle" diye ısrar ediyorlar.

Paleontolog Harold Coffin, tortul kayaçların oluşumunun düzensiz olduğunu ve gezegenimizin gerçek yaşını onlardan bulmanın zor olduğunu belirtiyor. Örneğin, Joggins (Kanada) yakınlarındaki fosil ağaçlarının, toprak tabakasına 3 metre veya daha fazla dikey olarak nüfuz etmesi, bitkilerin çok kısa bir süre içinde felaket olayları sonucunda kaya tabakasının altına gömüldüğünü göstermektedir.

Hızlı evrim

Dünyanın çok eski olmadığını varsayarsak, evrimin daha kısa bir zaman dilimine "uyması" mümkün müdür? 1988'de Richard Lensky liderliğindeki Amerikalı biyologlardan oluşan bir ekip, uzun vadeli bir deney yapmaya karar verdi. laboratuvar koşulları E. coli bakterisi örneğinde evrimsel süreç.

12 koloni bakteri, besin kaynağı olarak yalnızca glikozun ve oksijen varlığında bakteriler tarafından absorbe edilemeyen sitratın bulunduğu özdeş bir ortama yerleştirildi.

Bilim adamları, 20 yıl boyunca E. coli'yi gözlemlediler ve bu süre zarfında 44 binden fazla bakteri nesli değişti. Bilim adamları, tüm koloniler için tipik olan bakteri boyutundaki değişikliklere ek olarak, ilginç özellik, sadece bir kolonide var olan: içinde, 31. ve 32. bin nesiller arasında bir yerde bulunan bakteriler, sitratı özümseme yeteneğini göstermiştir.

1971'de İtalyan bilim adamları, Adriyatik Denizi'ndeki Pod Markaru Adası'na 5 örnek duvar kertenkelesi getirdiler. Eski habitatın aksine, adada kertenkelelerin beslendiği birkaç böcek vardı, ama çok fazla ot vardı. Bilim adamları deneylerinin sonuçlarını sadece 2004'te kontrol ettiler. Ne gördüler?

Kertenkeleler alışılmadık bir ortama adapte olmuşlardır: popülasyonları 5.000 kişiye ulaşmıştır, ancak en önemlisi sürüngenler değişmiştir. görünüm ve iç organların yapısı. Özellikle, büyük yapraklarla başa çıkmak için baş ve ısırma kuvveti arttı ve sindirim sisteminde yeni bir bölüm ortaya çıktı - kertenkelelerin bağırsaklarının sert selülozu sindirmesine izin veren bir fermantasyon odası. Böylece, sadece 33 yıl içinde, yırtıcılardan gelen duvar kertenkeleleri otoburlara dönüştü!

Zayıf bağlantı

Bilim, tür içi değişiklikleri deneysel olarak doğrulayabiliyorsa, evrim sürecinde yeni bir türün ortaya çıkma olasılığı yalnızca teoride kalır. Yaratılışçılık savunucuları, evrimcilere canlıların ara formlarının bulunmadığını göstermekle kalmaz, aynı zamanda türlerin kökenine ilişkin evrim teorisinin tutarsızlığını da bilimsel olarak doğrulamaya çalışırlar.

İspanyol genetikçi Svante Paabo, yaklaşık 50.000 yıl önce yaşadığına inanılan bir Neandertal omurunun bir parçasından DNA çıkarmayı başardı. Modern bir insanın ve bir Neandertal insanının DNA'sının karşılaştırmalı bir analizi, ikincisinin bizim atamız olmadığını gösterdi.

ABD'li genetikçi Alan Wilson, mitokondriyal DNA yöntemini kullanarak, "Havva"nın Dünya'da ne zaman ortaya çıktığını tahmin edebildi. Araştırmaları 150-200 bin yıllık bir yaş verdi. Japon bilim adamı Satoshi Horai de benzer veriler veriyor. Ona göre, modern insan yaklaşık 200 bin yıl önce Afrika'da ortaya çıktı ve oradan Neandertal adamını hızla yerinden ettiği Avrasya'ya taşındı.

Biyolog Jonathan Wells, fosil kayıtlarından elde edilen verilere dayanarak şunları söylüyor: "Krallıklar, türler ve sınıflar düzeyinde, değişim yoluyla ortak atalardan türemenin değişmez bir gerçek olarak kabul edilemeyeceği çok açıktır."

İletişim noktaları

Yaşamın kökenine ilişkin evrimci ve yaratılışçı görüşler her zaman temelde bölünmez. Bu nedenle, birçok yaratılış bilimcisi, antik çağ Dünya ve ilahiyatçılar arasında literalist yaratılışçılığın birçok eleştirmeni var.

Örneğin, Protodeacon Andrei Kuraev şunları yazıyor: “Ortodokslukta evrimciliği reddetmek için metinsel veya doktrinel bir temel yoktur ... Yaratılış, Yaradan'ın iyi gelişme yeteneğine sahip madde yarattığı tezini reddetmek için hiçbir neden yoktur ”.

Rus matematikçi ve filozof Julius Schroeder, Tanrı'nın dünyayı yarattığı altı günün süresini bildiğimiz bir ölçekte nasıl ölçeceğimizi bilmediğimizi, çünkü zamanın kendisi o günlerde yaratıldığını belirtiyor. Bilim adamı, "Yaratılış düzeni, modern kozmolojinin fikirleriyle tutarlıdır" diyor.

Biyolojik Bilimler Doktoru Yuri Simakov, bir insanı bir ürün olarak bile görüyor genetik mühendisliği... Deneyin iki türün - Neandertal ve Homo sapiens - kavşağında gerçekleştirildiğini öne sürüyor. Biyologa göre, "zihnin bizimkinden çok daha üstün olması gereken karmaşık ve kasıtlı bir müdahalesi" vardır.

St. Louis Hayvanat Bahçesi'ndeki Evrim Salonu personeli, iki teoriyi şaka yollu bir şekilde uzlaştırmaya karar verdi. Girişte, "Canlılar dünyasının bir anda yaratılamayacağı kesinlikle söylenemez - sanki uzun bir evrimin sonucu olarak ortaya çıkmış gibi görünüyor."

Gök cisimlerinin tanıtılması yoluyla bakterilerin, mikropların ve diğer küçük organizmaların olası girişi hakkında bir hipotez vardır. Organizmalar gelişti ve uzun süreli dönüşümlerin bir sonucu olarak, yaşam yavaş yavaş Dünya'da ortaya çıktı. Hipotez, oksijensiz bir ortamda ve anormal derecede yüksek veya düşük sıcaklıklarda bile işlev görebilen organizmaları dikkate alır.

Bunun nedeni, gezegenlerin veya diğer cisimlerin çarpışmalarından parçalar olan asteroitler ve meteorlar üzerindeki göçmen bakterilerin varlığıdır. Aşınmaya dayanıklı bir dış kabuğun varlığı ve tüm yaşam süreçlerini yavaşlatabilme (bazen bir anlaşmazlığa dönüşme) nedeniyle, bu tür yaşam çok uzun süre ve çok uzun süre hareket edebilir. mesafeler.

Daha misafirperver koşullara yerleştirildiğinde, "galaksiler arası gezginler" temel yaşamı destekleyen işlevleri etkinleştirir. Ve farkında olmadan, zamanla Dünya'da yaşam oluştururlar.

Cansızdan yaşamak

Günümüzde sentetik ve organik maddelerin varlığı yadsınamaz. Dahası, uzak on dokuzuncu yüzyılda, Alman bilim adamı Friedrich Wöhler organik maddeyi (üre) inorganikten (amonyum siyanat) sentezledi. Daha sonra hidrokarbonlar sentezlendi. Bu nedenle, Dünya gezegenindeki yaşam büyük olasılıkla inorganik materyalden sentez yoluyla ortaya çıkmıştır. Abiyogenez yoluyla, yaşamın kökenine ilişkin teoriler geliştirilir.

Herhangi bir organik organizmanın yapısındaki ana rol amino asitlerdir. Dünya'nın yerleşimine katılımlarının yaşam olduğunu varsaymak mantıklı olacaktır. Stanley Miller ve Harold Urey'in (gazlardan elektrik yükü geçirerek amino asitlerin oluşumu) deneyinden elde edilen verilere dayanarak, amino asitlerin oluşma olasılığından bahsedebiliriz. Sonuçta, amino asitler, sırasıyla vücudun ve herhangi bir yaşamın karmaşık sistemlerinin inşa edildiği yapı taşlarıdır.

kozmogonik hipotez

Muhtemelen her öğrencinin bildiği tüm yorumların en popüleri. Büyük patlama teorisi oldukça eskiydi ve hala öyle olmaya devam ediyor. ilgili konu sıcak tartışmalar için. Büyük Patlama, serbest bırakılmasının bir sonucu olarak Evrenin önemli ölçüde genişlediği tekil bir enerji birikimi noktasından meydana geldi. Kozmik bedenler oluştu. Big Bang Teorisi tüm geçerliliğine rağmen evrenin oluşumunu açıklamaz. Gerçekte olduğu gibi, mevcut hiçbir hipotez açıklayamaz.

Nükleer organizmaların organellerinin simbiyozu

Dünyadaki yaşamın kökeninin bu versiyonuna endosimbiyoz da denir. Sistemin açık hükümleri Rus botanikçi ve zoolog KS Merezhkovsky tarafından hazırlandı. Bu kavramın özü, bir organel ile bir hücrenin karşılıklı yarar sağlayan bir arada yaşamasında yatar. Bu da, endosimbiyozun ökaryotik hücrelerin (çekirdeğin bulunduğu hücreler) oluşumu ile simbiyozun her iki tarafı için de faydalı olduğunu göstermektedir. Daha sonra bakteriler arasında genetik bilgi aktarımı yardımıyla onların gelişimi ve popülasyon artışı gerçekleştirilmiştir. Bu versiyona göre, yaşam ve yaşam formlarının daha sonraki tüm gelişimi, modern türlerin önceki atalarından kaynaklanmaktadır.

spontan nesil

On dokuzuncu yüzyıldaki bu tür bir ifade, bir tuz tanesi olmadan algılanamazdı. Türlerin birdenbire ortaya çıkışı, yani cansızdan yaşamın oluşması o dönemin insanlarına bir hayal gibi geliyordu. Aynı zamanda, heterojenez (ebeveynlerinden çok farklı bireylerin doğmasının bir sonucu olarak üreme yolu) yaşamın makul bir açıklaması olarak kabul edildi. Basit bir örnekçürüyen maddelerden oluşan karmaşık bir canlı sistemin oluşumu olacaktır.

Örneğin, aynı Mısır'da, Mısır hiyeroglifleri su, kum, çürüyen ve çürüyen bitki kalıntılarından çok çeşitli bir yaşamın ortaya çıktığını bildirmektedir. Bu haber antik Yunan filozoflarını hiç şaşırtmayacaktır. Orada hayatın cansızdan geldiğine dair inanış, gerekçeye muhtaç olmayan bir gerçek olarak algılanıyordu. Büyük Yunan filozofu Aristoteles, görünür gerçek hakkında şöyle konuştu: "Yaprak bitleri çürük yiyeceklerden oluşur, Timsah - su altında çürüyen kütüklerdeki işlemlerin sonucu." Gizemli bir şekilde, kilisenin her türlü zulmüne rağmen, mahkûmiyet, gizliliğin bağrında bir yüzyıl boyunca yaşadı.

Dünyadaki yaşam hakkındaki tartışma sonsuza kadar devam edemez. Bu nedenle, on dokuzuncu yüzyılın sonunda Fransız mikrobiyolog ve kimyager Louis Pasteur analizlerini gerçekleştirdi. Araştırmaları kesinlikle bilimseldi. Deney 1860-1862'de gerçekleştirildi. Sporların uyku durumundan çıkarılması sayesinde Pasteur, kendiliğinden yaşam oluşumu sorununu çözebildi. (Bunun için Fransız Bilimler Akademisi tarafından ödüle layık görüldü)

Sıradan kilden varoluşun yaratılması

Kulağa çılgınca geliyor, ama gerçekte bu konunun yaşam hakkı var. Araştırmaya katılan İskoç bilim adamı A.J. Kearns-Smith'in protein yaşam teorisini öne sürmesi boşuna değildir. Benzer çalışmaların güçlü bir şekilde temelini oluşturan, etkileşimden bahsetti. Moleküler seviye organik bileşenler ve basit kil arasında... Etkisi altında kalan bileşenler, her iki bileşenin yapısında değişikliklerin olduğu kararlı sistemler ve ardından zengin bir yaşamın oluşumu. Kearns-Smith pozisyonunu böyle eşsiz ve özgün bir şekilde açıkladı. İçinde biyolojik inklüzyonlar bulunan kil kristalleri birlikte hayat verdi, ardından "işbirlikleri" sona erdi.

Kalıcı felaket teorisi

Georges Cuvier tarafından geliştirilen konsepte göre, şu anda düşünülebilecek dünya hiç de birincil değildir. Ve bu, art arda kopan bir zincirin başka bir halkasıdır. Bu, sonunda yaşamın kitlesel olarak yok olacağı bir dünyada yaşadığımız anlamına gelir. Aynı zamanda, Dünya'daki her şey küresel yıkıma maruz kalmadı (örneğin, bir sel meydana geldi). Bazı türler, uyum sağlamaları sırasında hayatta kaldı ve böylece Dünya'yı doldurdu. Georges Cuvier'e göre türlerin ve yaşamın yapısı değişmeden kaldı.

Nesnel bir gerçeklik olarak madde

Öğretimin ana teması, kesin bilimler açısından evrimin daha yakından anlaşılmasını sağlayan çeşitli alanlar ve alanlardır. (materyalizm, felsefede tüm neden-sonuç koşullarını, fenomenleri ve gerçekliğin faktörlerini ortaya çıkaran bir dünya görüşüdür. Kanunlar bir kişiye, topluma, Dünya'ya uygulanabilir). Teori, dünyadaki yaşamın kimya düzeyindeki dönüşümlerden kaynaklandığına inanan, materyalizmin tanınmış taraftarları tarafından ortaya atıldı. Üstelik, neredeyse 4 milyar yıl önce oldu. Yaşamın açıklamasının DNA, (deoksiribonükleik asit) RNA (ribonükleik asit) ve ayrıca bazı RİA'lar (yüksek moleküler ağırlıklı bileşikler) ile doğrudan bağlantısı vardır. bu durum- proteinler.)

Konsept, moleküler ve genetik biyolojinin, genetiğin özünü ortaya çıkaran bilimsel araştırmalarla oluşturulmuştur. Kaynaklar, özellikle gençleri göz önüne alındığında saygındır. Sonuçta, RNA dünyasının hipotezi üzerine araştırmalar yirminci yüzyılın sonunda başladı. Karl Richard Woese teoriye büyük katkı yaptı.

Charles Darwin'in öğretileri

Türlerin kökeninden bahsetmişken, Charles Darwin gibi gerçekten parlak bir insandan bahsetmemek mümkün değil. Hayatının işi - doğal seçilim, büyük ateist hareketlerin temelini attı. Öte yandan, bilime eşi görülmemiş bir ivme, araştırma ve deneyler için tükenmez bir toprak verdi. Doktrinin özü, organizmaları yerel koşullara uyarlayarak, rekabet koşullarında yardımcı olan yeni özelliklerin oluşumuyla tarih boyunca türlerin hayatta kalmasıydı.

Evrim, bir organizmanın yaşamını ve organizmanın kendisini zaman içinde değiştirmeyi amaçlayan bazı süreçler olarak anlaşılır. Kalıtsal özelliklerle, davranışsal, genetik veya diğer tür bilgilerin aktarımı (anneden kıza aktarım) kastedilmektedir.

Darwin'e göre evrim hareketinin ana güçleri, türlerin seçimi ve değişkenliği yoluyla var olma hakkı için verilen mücadeledir. Darwin'in fikirlerinin etkisi altında, yirminci yüzyılın başında, ekoloji ve genetik alanında aktif olarak araştırmalar yapıldı. Zooloji öğretimi kökten değişti.

Tanrı'nın Yaratılışı

Her yerden birçok insan Dünya hala Tanrı'ya inancını ilan et. Yaratılışçılık, dünyadaki yaşamın oluşumunun yorumlanmasıdır. Yorum, İncil'e dayanan bir ifadeler sisteminden oluşur ve yaşamı yaratıcı tanrı tarafından yaratılmış bir yaratık olarak görür. Veriler “ Eski Ahit”,“ İnciller ”ve diğer kutsal yazılar.

Farklı dinlerde yaşamın yaratılışına ilişkin yorumlar biraz benzerdir. İncil'e dayanarak, Dünya yedi günde yaratıldı. Gökyüzü, gök cismi, su ve benzerlerinin yaratılması beş gün sürdü. Altıncı gün, Tanrı Adem'i çamurdan yarattı. Sıkılmış, yalnız bir insanı gören Tanrı, başka bir mucize gerçekleştirmeye karar verdi. Adem'in kaburgasını alarak Havva'yı yarattı. Yedinci gün izin günü olarak kabul edildi.

Adem ve Havva, yılan şeklindeki kötü niyetli şeytan Havva'yı baştan çıkarmaya karar verene kadar sorunsuz yaşadılar. Ne de olsa cennetin ortasında bir iyilik ve kötülük bilgisi ağacı vardı. İlk anne, Adem'i yemeği paylaşmaya davet ederek Tanrı'ya verilen sözü çiğnedi (yasak meyvelere dokunmayı yasakladı).

İlk insanlar dünyamıza kovulur, böylece tüm insanlığın ve Dünya'daki yaşamın tarihi başlar.

İÇİNDE modern bilim Düşünüyor musun birkaç teori Dünya'da yaşamın ortaya çıkışı. Çoğunluk modern modeller organik bileşiklerin - ilk canlı organizmaların gezegende yaklaşık olarak ortaya çıktığını belirtin 4 milyar yıl önce.

Temas halinde

Yaşamın görünümü hakkında fikirlerin geliştirilmesi

Belli bir tarihsel dönemde, bilim adamları hayatın nasıl ortaya çıktığını farklı şekilde hayal ettiler. Yirminci yüzyıla kadar, aşağıdaki hipotezler bilim çevrelerinde büyük rol oynadı:

1. Kendiliğinden oluşum teorisi.
2. teori denge durumu hayat.
3. Oparin'in teorisi (şimdi kısmen destekleniyor).

Kendiliğinden üretim teorisi

İlginç bir şekilde, gezegende kendiliğinden yaşam oluşumu teorisi bile ortaya çıktı. eski Çağlar... O ile var oldu ilahi köken teorisi gezegendeki tüm canlı organizmaların

Antik Yunan bilim adamı Aristoteles buna inanıyordu. kendiliğinden oluşum hipotezi doğrudur, ilahi sadece gerçeklikten bir sapma iken. Buna inandı hayat kendiliğinden doğdu.

Düşüncelerine göre, spontane oluşum teorisi, insanlar tarafından bilinmeyen bazı "aktif ilke" dir. belirli koşullar yaratmak mümkün itibaren inorganik bileşik basit organizma.

Avrupa'da Hıristiyanlığın benimsenmesi ve yayılmasından sonra, bu bilimsel varsayım arka plana çekildi - yerini aldı. ilahi teori.

Durağan durum teorisi

Bu bilimsel varsayıma göre, Dünya'da yaşamın ne zaman ortaya çıktığını cevaplamak imkansızdır, çünkü sonsuza kadar vardı... Bu nedenle, teorinin takipçileri, türlerin asla ortaya çıkmadığına tanıklık eder - yalnızca yok olabilirler veya sayılarını değiştirebilirler (). Durağan yaşam hipotezi o zamana kadar oldukça popülerdi. 20. yüzyılın ortaları.

Sözde "yaşamın sonsuzluğu teorisi" kurulduğunda genel bir çöküş yaşadı. Evren de hiç var olmadı, ve Big Bang'den sonra yaratıldı. Soruyu yanıtlarken: Başlangıçta kaç yaşam formu vardı, yanıt, virüsler de dahil olmak üzere dördünün de olduğu ortaya çıkıyor. genel olarak kabul edilenle çelişiyor .

Bu nedenle hipotez akademik bilim çevrelerinde tartışılmamaktadır. "Hayatın sonsuzluğu teorisi" tamamen felsefi bir ilgidir, çünkü sonuçları büyük ölçüde modern başarılara katılmıyorum Bilim.

Oparin'in teorisi

Yirminci yüzyılda, bilim adamlarının dikkatini, Akademisyen Oparin'in teoriye olan ilgiyi geri getiren bir makalesi çekti. kendiliğinden yaşam... İçinde bazı "protoorganizmalar" - koaservat damlaları veya sadece bilimsel çevrelerde adlandırıldığı gibi "birincil et suyu" olarak kabul etti.

Bu damlacıklar, daha sonra bağlanan molekülleri ve yağları çeken protein toplarıydı. İlk bilgi taşıyıcıları bu şekilde yaratıldı - ilk pratik hücreler DNA içerenler.

Bu hipotez, nereden geldiğine ve dolayısıyla akademik çevrelerde hiçbir şekilde cevap vermiyor. çoğu bunu reddediyor.

Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin önceki teoriler, modern bilimsel düşüncede temel olarak kabul edilmez. Küçük bir grup bilim insanı da şunu öne sürüyor: hayat sıcak suda başlamış olabilir sualtı volkanlarını çevreleyen. Bu hipotez ana değil, ancak henüz çürütülmedi ve bu nedenle anılmaya değer.

Dünyadaki yaşamın kökeninin ana teorileri

Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin ana teoriler çok uzun zaman önce, yani yirminci yüzyılda ortaya çıktı - insanlığın önceki tarihinin tamamından daha fazla keşif yaptığı bir dönem.

Modern hipotezler Dünya'da yaşamın ortaya çıkışı, bir dizi çalışma tarafından değişen derecelerde doğrulanmıştır ve akademik çevrelerde tartışmanın anahtarıdır. Bunlar arasında şunlar vardır:

• yaşamın kökeninin biyokimyasal teorisi;
• RNA dünyası hipotezi;
• PAH dünyasının teorisi.

biyokimyasal teori

Anahtar sayılır biyokimyasal teoriçoğu bilim insanı tarafından kabul edilen gezegendeki yaşamın ortaya çıkışı.

kimyasal evrim organik yaşamın ortaya çıkmasından önce... Bu aşamada, sonuç olarak ortaya çıkan ilk canlı organizmalar ortaya çıkar. kimyasal reaksiyonlar inorganik moleküllerden

Organik yaşam formlarının 4 milyar yıl önce tepkimeler sonucu ortaya çıkması çok muhtemeldir, çünkü en çok o zaman olduğu için. elverişli ortam.

1000 derecelik bir sıcaklık optimal kabul edilir. Havadaki oksijen içeriği minimumdur, çünkü büyük miktarlarda basit organik bileşikleri yok eder.

RNA dünyası

RNA dünyası, DNA'nın ortaya çıkmasından önce genetik bilginin RNA bileşikleri tarafından depolandığını gösteren sadece bir hipotezdir.

1980'lerde RNA bileşiklerinin özerk olarak var olabilir ve kendini çoğaltma. Milyonlarca yıllık RNA yaşam döngüsü, mutasyonlar sırasında, DNA bileşikleri ortaya çıktıözel gen depoları olarak görev yaptı. RNA'nın evrimi, birçok deneyle kanıtlanmış Dünya'daki yaşamın kökenini kısmen açıklayan ve Dünya'da yaşamın nasıl geliştiği sorusuna cevap veren .

PAH'ların dünyası (poliaromatik hidrokarbonlar)

PAH dünyası düşünülür kimyasal evrim aşaması ve ilk RNA'ların, daha sonra DNA'nın ve gezegende yaşamın yaratılmasına yol açan PAH'lardan ortaya çıktığını gösterir.

PAH'lar artık gözlemlenebilir - bunlar Evrende yaygındır ve ilk olarak kozmosta nebulalarda keşfedilmiştir. Bazı araştırmacılar PAH'ları "yaşam tohumları" olarak adlandırıyor.

alternatif teoriler

Öyle oldu ki, en ilginç teoriler alternatiftir ve birçok bilim adamı onlarla alay bile eder. Alternatif varsayımların güvenilirliğini doğrulamak henüz mümkün değildir ve kısmen veya büyük ölçüde modern bilimsel fikirlerle çelişmek, ancak onların anılması zorunludur.

uzay hipotezi

Bu varsayıma göre, yaşam Dünya'da hiçbir zaman var olmamıştır ve hiçbir önkoşul olmadığı için burada ortaya çıkmış olamaz. İlk canlı organizmalar sonra gezegende ortaya çıktı kozmik bedenin düşüşü bu da onları başka bir galaksiden kendi başına getirdi.

Bu hipotez, üzerinde kaç tane yaşam formu olduğu, ne oldukları ve nasıl geliştikleri sorusuna cevap vermiyor.

Bu kozmik bedenin ne zaman düştüğünü belirlemek de imkansızdır. Ama en önemli şey bilim adamları inanmıyor Herhangi bir organizmanın, Dünya atmosferine girdikten sonra düşen bir kozmik cisim üzerinde hayatta kalabileceğini.

Son yıllarda, bilim adamları, yetenekli bakteriler keşfettiler. aşırı koşullar altında var ve hatta boş alan, ama bir göktaşı veya bir asteroit yansaydı, kesinlikle hayatta kalamazlardı.

UFO hipotezi

En ilginç hipotezleri vurgulayarak, Dünya'daki yaşamın uzaylıların işi olduğu varsayımından bahsetmek mümkün değil. Bu hipotezin taraftarları, böylesine büyük bir Evrende, diğer akıllı yaşam biçimlerinin var olma olasılığının çok yüksek olduğuna inanırlar. Bilim de bu gerçeği inkar etmez.çünkü insanlar hala uzayın %99'unu keşfetmediler.

UFO hipotezinin takipçileri, özellikle uzaylı dediğimiz akıllı yaşam formlarından birinin, özellikle Dünya'ya hayat getirdi... İnsanı neden yarattıklarına dair birkaç teori var.

Bazıları sadece olduğunu söylüyor deneyin bir parçası bu sırada insanları gözlemlerler. Bu varsayımın taraftarları, insanları neden gözlemlemeleri gerektiğine ve bu deneyin ne anlama geldiğine dair güvenilir bir cevap veremezler.

İkincisi, belirli bir kozmik varlık ırkının meşgul olduğunu gösterir. Evrende yaşamın yayılması ve insanlar yarattıkları birçok ırktan biridir. Bu nedenle, bazı tüm canlıların ataları bir kişinin tanrılar için alabileceği.

Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin kozmik teori, ana soruyu yanıtlamaz: Yaşam, Dünya'ya getirilmeden önce orijinal olarak nerede ortaya çıktı?

teolojik hipotez

Dikkat! Gezegendeki yaşamın kökeninin ilahi teorisi, hepsinin en eskisidir ve aynı zamanda 21. yüzyılın en yaygınlarından biri olarak kabul edilir.

Hipotezin taraftarları, genellikle tanrı olarak adlandırılan bir tür her şeye gücü yeten varlığa veya varlıklara inanırlar.

Farklı dinlerde tanrıların sayıları kadar isimleri de farklıdır. Hıristiyanlık, İslam gibi yalnızca bir tanrıdan bahseder, ancak paganlar her biri belirli bir şeyden sorumlu olan düzinelerce hatta yüzlerce tanrıya inanırlar.

Örneğin, bir tanrı aşkın yaratıcısı, diğeri ise denizlerin efendisi olarak kabul edilir.

Hristiyanlar buna inanıyor Tanrı dünyayı ve yaşamı yarattı sadece yedi gün içinde. İnsanlığın ataları olan ilk erkeği ve kadını yaratan oydu.

Gezegendeki milyarlarca insan kendilerini belirli bir dinle özdeşleştirdiği için, tüm yaşamın tam olarak Tanrı'nın veya tanrıların elleri tarafından yaratıldığına inanırlar.

Ve birçok din aynı gerçeklerle örtüşmesine rağmen, akademide her şeye gücü yeten bir varlığın varlığını inkar etmek dünyayı ve içindeki yaşamı yaratan , çünkü bu teori birçok kişiyle çelişiyor bilimsel gelişmeler ve keşifler.

Ayrıca, ilahi hipotez, yaşamın Dünya'da ne zaman ortaya çıktığını belirlemeyi imkansız hale getirir. Bazı kutsal metinler bu bilgiyi hiç içermez, geri kalanında veriler birbiriyle örtüşmez, bu da hipotez hakkında büyük şüpheler uyandırır.

Yukarıdaki teorilerin hiçbiri ideal değil ve gezegendeki yaşamın kökeni sorusunu kapsamlı bir şekilde açıklayamaz. Hangi teoriye bağlı kalacağınız size kalmış.

Dünyadaki yaşamın kökeninin modern teorisi

Dünyadaki yaşamın gelişim aşamaları

Sonuç

Yukarıdakileri özetlersek, yaşamın 4 milyar yıl önce ortaya çıktığı sonucuna varabiliriz. Yaşamın gelişimindeki ilk aşama, kimyasal, bundan sonra yaratıldı RNA ve DNA ve sonra bilinen beş yaşam formunun tümü.

Bilimsel çevrelerde desteklenmeyen alternatif teoriler aksini öne sürüyor. Bunlar arasında kayda değer kozmik ve teolojik(ilahi). Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin modern hipotezler daha ilericidir, ancak eskileri göz ardı edilemez.

Dünyada yaşamın nasıl başladığını merak etmeyecek birini bulmak zor. Bu konuda İncil'den Darwin'e, evrim teorisine göre sürekli değişen modern evrim teorisine kadar pek çok fikir var. en son keşifler Bilim insanları.

Elbette, herkes dinozorları duymuştur, filmlerde ve müzelerde görmüştür ve çok azı onların tarihsel varlığına karşı çıkar.

1842'ye kadar insanlık, gezegenin farklı yerlerinde bulunan dev hayvanların kemiklerinin aynı türe ait olduğunu bile anlamamış, onlara "ejderhalar" adını vermiş veya kalıntılarını Truva Savaşı'nda savaşan titanlara atfetmiştir. Verileri toplayan ve tuhaf kalıntılara dinozorlar adını veren bilim adamlarından bir epifani aldı. Ve bugün, milyonlarca yıl önce soyu tükenmiş bu devasa kertenkelelerin neye benzediğini, türlerinin çoğunu tanımladığını çok iyi biliyoruz ve her çocuk onların kim olduğunu biliyor.

Bu dev sürüngenlerin 225-250 milyon yıl önce Dünya'da ortaya çıkmış olmaları ve kronolojimizden yaklaşık 66 milyon yıl önce tamamen yok olmaları, bilimin ayrıntılarıyla ilgilenmeyen sıradan insanların çoğunluğunu şaşırtmaz. Doğal olarak, 83 milyon yıl önce bir tür olarak ortaya çıkan ve çok eski zamanlardan beri hayatta kalmayı başaran dinozor bağlantılı timsahları da hatırlıyoruz. Ancak tüm bu sayılar, zihnimizde nadiren bir ölçekte ilişkilidir.

insanlık kaç yaşında

Pek çok insan da yaşını bilmiyor. modern görünüm Bilim adamlarının sadece 200 bin yaşında olduğunu tahmin ettiği Homo sapiens anlamına gelen Homo Sapiens. Yani bir tür olarak insanlığın yaşı, dinozorların ait olduğu sürüngenler sınıfının yaşından 1250 kat daha azdır.

Gezegenimizde yaşamın başlangıçta nasıl ortaya çıktığını anlamak istiyorsak, bilince sığdırmak ve bu verileri düzenlemek gerekir. Ve bugün bu hayatı anlamaya çalışan insanların kendileri nereden geldi?

Günümüzde bilim adamlarının gizli materyalleri halkın malı haline gelmiştir. Evrim teorisini yeniden yazan ve gezegenimizde yaşamın nasıl başladığına ışık tutan son yıllardaki şok edici deney tarihi, uzun süredir devam eden dogmaları havaya uçurdu. Genetik sırları, genellikle yalnızca dar bir "girişimci" çevresi tarafından erişilebilir, Darwin'in varsayımına açık bir cevap verdi.

Homo Sapiens (Homo sapiens) türü sadece 200 bin yaşında. Ve gezegenimiz 4,5 milyar!

Gizli malzemeler

Sadece birkaç yüzyıl önce, bu tür fikirlerin tehlikede idam edilmesi beklenebilirdi. Giordano Bruno, 400 yıl önce, Şubat 1600'de sapkınlık nedeniyle yakıldı. Ancak bugün cesur öncülerin gizli keşifleri kamu malı.

50 yıl önce bile, babalar cehaletten sık sık diğer erkeklerin çocuklarını büyüttüler, hatta annenin kendisi bile her zaman gerçeği bilmiyordu. Günümüzde babalık tespiti sıradan bir analizdir. Her birimiz bir DNA testi isteyebilir ve atalarının kim olduğunu, damarlarında kanın aktığını öğrenebiliriz. Nesillerin izi sonsuza dek genetik koda basılmıştır.

İnsanlığın zihnini meşgul eden en yakıcı sorunun cevabı bu şifrede saklı: Hayat nasıl başladı?

Bilim adamlarının Gizli Dosyaları, tek doğru cevabı bulma arayışının tarihini ortaya koyuyor. Modern bilimin en büyük keşiflerini kapsayan azim, azim ve şaşırtıcı yaratıcılığın hikayesi.

İnsanlar hayatın nasıl doğduğunu anlamak için gezegenin en uzak köşelerini keşfetmeye gittiler. Bu arayışlar sırasında, bazı bilim adamları deneyleri için "canavar" damgasını alırken, diğerleri onları totaliter bir sistemin incelemesi altında yürütmek zorunda kaldı.

Dünya'da yaşam nasıl başladı?

Belki de bu, mevcut tüm soruların en zorudur. Binlerce yıl boyunca, insanların büyük çoğunluğu bunu tek bir tezle açıkladı: "Tanrılar yaşamı yarattı." Diğer açıklamalar basitçe düşünülemezdi. Ama zamanla durum değişti. BBC için Michael Marshall, geçtiğimiz yüzyıl boyunca bilim adamlarının gezegendeki ilk yaşamın tam olarak nasıl ortaya çıktığını anlamaya çalıştıklarını yazıyor.

Yaşamın kökenlerini inceleyen modern bilim adamlarının çoğu, doğru yönde gittiklerinden emindir ve devam eden deneyler yalnızca onların güvenini pekiştirmektedir. Newton'un genetikteki keşifleri, bilgi kitabını ilk sayfadan son sayfaya kadar yeniden yazar.

• Çok uzun zaman önce, bilim adamları yaklaşık 540 milyon yıl önce gezegende yaşayan en eski insan atasını keşfettiler. Araştırmacılar, tüm omurgalıların bu "dişli keseden" kaynaklandığını söylüyor. Ortak ata sadece bir milimetre büyüklüğündeydi.
• Modern araştırmacılar, DNA'daki temel değişikliklerle ilk yarı sentetik organizmayı yaratmayı bile başardılar. Yeni proteinlerin, yani tamamen yapay yaşamın sentezine zaten çok yakınız. Sadece birkaç yüzyıl içinde insanlık, yeni bir tür canlı organizmanın yaratılmasında ustalaşmayı başardı.
• Sadece yeni organizmalar yaratmakla kalmıyoruz, aynı zamanda mevcut olanları da güvenle düzenliyoruz. Bilim adamları, hücresel araçları kullanarak DNA zincirini düzenlemenize izin veren "yazılım" bile yarattılar. Bu arada, araştırmacılar, DNA'nın sadece %1'inin genetik bilgi taşıdığını söylüyor. Kalan %99 ne işe yarar?
• DNA o kadar çok yönlüdür ki, bilgileri bir sabit disk gibi depolayabilir. DNA üzerine bir film kaydettiler ve bir disketten dosya aldıkları için bilgileri sorunsuz bir şekilde geri indirebildiler.

Kendinizi eğitimli sayın ve modern adam? O zaman sadece bilmelisin.

DNA'nın keşfi 1869 yılına kadar uzanmasına rağmen, bu bilginin ilk kez adli bilimlerde kullanılması ancak 1986 yılında olmuştur.

Senden önce dünyadaki yaşamın kökeninin hikayesi

Hayat eski. Dinozorlar belki de soyu tükenmiş yaratıkların en ünlüsüdür, ancak sadece 250 milyon yıl önce ortaya çıktılar. Gezegendeki ilk yaşam çok daha erken ortaya çıktı.

En eski fosillerin yaklaşık 3.5 milyar yaşında olduğu tahmin ediliyor. Başka bir deyişle, onlar 14 kez ilkinden daha yaşlı dinozorlar!

Ancak, bu sınır değildir. Örneğin, Ağustos 2016'da 3,7 milyar yıllık fosil bakterileri bulundu. Bu dinozorlardan 15 bin kat daha yaşlı!

Dünyanın kendisi bu bakterilerden çok daha yaşlı değil - gezegenimiz nihayet yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluştu. Yani, Dünya'daki ilk yaşam oldukça “hızlı bir şekilde” ortaya çıktı, yaklaşık 800 milyon yıl sonra, gezegende bakteriler vardı - bilim adamlarına göre zamanla daha karmaşık hale gelmeyi başaran ve ilk basit organizmaların temelini oluşturan canlı organizmalar. okyanusa ve sonunda -sonlara ve insan ırkının kendisine.

Kanada'dan yakın tarihli bir rapor bu verileri doğrulamaktadır: en eski bakterilerin 3.770 ila 4.300 milyar yaşında olduğu tahmin edilmektedir. Yani, gezegenimizdeki yaşam, büyük olasılıkla, oluşumundan 200 milyon yıl sonra "bazı" olarak ortaya çıkmıştır. Bezde yaşayan mikroorganizmalar bulundu. Kalıntıları kuvars kayalarında bulundu.

Yaşamın Dünya'da ortaya çıktığını varsayarsak - ki bu, ne diğer gezegenlerde, ne de uzaydan gelen meteor parçaları üzerinde henüz başka kozmik cisimlerde bulamadığımız düşünülürse, kulağa mantıklı geliyor - o zaman bunun o zaman aralığında olması gerekirdi. Bu, gezegenin nihayet oluştuğu an ile zamanımızda bulunan fosillerin oluşum tarihi arasındaki bir milyar yıl kadardır.

Dolayısıyla, son araştırmalara dayanarak ilgimizi çeken zaman dilimini daraltarak, Dünya'daki ilk yaşamın tam olarak ne olduğunu varsayabiliriz.

Bilim adamları, kazılar sırasında bulunan iskeletlerden tarih öncesi devlerin görünümünü yeniden yarattılar.

Her canlı organizma hücrelerden oluşur (ve siz de öylesiniz)

19. yüzyılda biyologlar, tüm canlı organizmaların "hücrelerden" - çeşitli şekil ve boyutlarda küçük organik madde kümelerinden - oluştuğunu belirlediler.

Hücreler ilk olarak 17. yüzyılda keşfedildi - nispeten güçlü mikroskopların icadıyla aynı anda, ancak yalnızca bir buçuk yüzyıl sonra bilim adamları tek bir sonuca vardı: hücreler gezegendeki tüm yaşamın temelidir.

Tabii ki, dışarıdan, bir kişi balık veya dinozorlara benzemez, ancak insanların hayvan dünyasının temsilcileriyle pratik olarak aynı hücrelerden oluştuğundan emin olmak için sadece bir mikroskoptan bakmak yeterlidir. Ayrıca, aynı hücreler bitkilerin ve mantarların temelini oluşturur.

Siz de dahil olmak üzere tüm organizmalar hücrelerden oluşur.

En çok sayıda yaşam formu tek hücreli bakterilerdir

Bugün, her biri yalnızca tek bir hücreden oluşan en çok sayıdaki yaşam formuna güvenle mikroorganizmalar denebilir.

Bu tür yaşamın en ünlü türü, dünyanın herhangi bir yerinde yaşayan bakterilerdir.

Nisan 2016'da bilim adamları "hayat ağacının" güncellenmiş bir versiyonunu sundular: bir tür soy ağacı her tür canlı organizma için. Bu ağacın "dallarının" büyük çoğunluğu bakteriler tarafından işgal edilmiştir. Ayrıca ağacın şekli, dünyadaki tüm yaşamın atasının bir bakteri olduğunu düşündürür. Başka bir deyişle, tüm canlı organizma çeşitleri (siz dahil) tek bir bakteriden geldi.

Böylece yaşamın kökeni sorusuna daha doğru bir şekilde yaklaşabiliriz. Bu ilk hücreyi yeniden yaratmak için, 3.5 milyar yıldan daha uzun bir süre önce gezegende hüküm süren koşulları olabildiğince doğru bir şekilde yeniden yaratmanız gerekir.

Peki ne kadar zor?

Tek hücreli bakteriler, dünyadaki en bol yaşam biçimidir.

Deneylerin başlangıcı

Yüzyıllar boyunca "yaşam nerede başladı?" pratikte ciddi olarak sormadı. Ne de olsa, en başta hatırladığımız gibi, cevap biliniyordu: Yaşam Yaradan tarafından yaratıldı.

19. yüzyıla kadar çoğu insan "vitalizme" inanıyordu. Bu öğreti, tüm canlıların, onları cansız nesnelerden ayıran özel, doğaüstü bir güce sahip olduğu fikrine dayanmaktadır.

Vitalizm fikirleri genellikle dini varsayımlarla yankılandı. İncil, Tanrı'nın "yaşam nefesi" ile ilk insanları dirilttiğini ve ölümsüz ruhun vitalizmin tezahürlerinden biri olduğunu söylüyor.

Ama bir sorun var. Vitalism'in fikirleri temelde yanlıştır.

19. yüzyılın başlarında bilim adamları, yalnızca canlılarda bulunan birkaç madde keşfettiler. Bu maddelerden biri de idrarda bulunan üre idi ve 1799'da elde edildi.

Ancak bu keşif, vitalizm kavramıyla çelişmedi. Üre sadece canlı organizmalarda ortaya çıktı, bu yüzden belki de onları benzersiz kılan özel bir hayati enerjiye sahiptiler.

vitalizmin ölümü

Ancak 1828'de Alman kimyager Friedrich Wöhler, canlılarla hiçbir ilgisi olmayan inorganik bir bileşik olan amonyum siyanattan üre sentezleyebildi. Diğer bilim adamları deneyini tekrarlayabildiler ve kısa sürede tüm organik bileşiklerin daha basit - inorganik olanlardan elde edilebileceği anlaşıldı.

Bu, bilimsel bir kavram olarak vitalizme son verdi.

Ancak insanların inançlarından kurtulmaları oldukça zordu. Sadece canlıların özelliği olan organik bileşiklerde aslında özel bir şey olmaması gerçeği, birçokları için hayatı bir sihir unsurundan mahrum bırakmış, insanları ilahi yaratıklardan neredeyse makinelere dönüştürmüş gibi görünmektedir. Tabii ki, bu İncil'e çok aykırıydı.

Bazı bilim adamları bile vitalizm için savaşmaya devam ettiler. 1913'te İngiliz biyokimyacı Benjamin Moore, esasen aynı vitalizm olan, ancak farklı bir kapakta olan "biyotik enerji" teorisini hararetle destekledi. Canlılık fikri, insan ruhunda duygusal düzeyde oldukça güçlü kökler bulmuştur.

Bugün, yansımaları en beklenmedik yerlerde bulunabilir. Örneğin, bir karakterin "yaşam enerjisinin" yenilenebileceği veya boşaltılabileceği bir dizi bilimkurgu hikayesini alın. Doctor Who'daki Zaman Lordları ırkının kullandığı "yenilenme enerjisini" düşünün. Bu enerji sona ererse yenilenebilirdi. Fikir fütüristik görünse de, aslında eski moda teorilerin bir yansımasıdır.

Böylece, 1828'den sonra, bilim adamlarının nihayet yaşamın kökeni için yeni bir açıklama aramak için iyi nedenleri vardı, bu sefer ilahi müdahale hakkındaki spekülasyonları bir kenara bıraktılar.

Ama aramaya başlamadılar. Görünüşe göre araştırma konusu kendini önerdi, ancak aslında yaşamın kökeninin gizemine birkaç on yıl boyunca yaklaşılmadı. Belki de herkes hayatına devam edemeyecek kadar dirimselciliğe hâlâ çok bağlıydı.

Kimyager Friedrich Wöhler, organik bir bileşik olan üreyi inorganik maddelerden sentezleyebildi.

Darwin ve evrim teorisi

Alandaki ana atılım biyolojik araştırma 19. yüzyıl, Charles Darwin tarafından geliştirilen ve diğer bilim adamları tarafından devam ettirilen evrim teorisiydi.

Darwin'in 1859'da Türlerin Kökeni'nde ortaya koyduğu teorisi, hayvanlar alemindeki tüm çeşitliliğin tek bir atadan nasıl ortaya çıktığını açıklıyordu.

Darwin, Tanrı'nın her canlı türünü ayrı ayrı yaratmadığını, tüm bu türlerin milyonlarca yıl önce ortaya çıkan ve son evrensel ortak ata olarak da adlandırılan ilkel bir organizmadan geldiğini savundu.

Bu fikir, yine İncil'deki varsayımları çürüttüğü için son derece çelişkili çıktı. Darwin'in teorisi, özellikle gücenmiş Hıristiyanlar tarafından şiddetli eleştirilere maruz kaldı.

Ancak evrim teorisi, ilk organizmanın nasıl ortaya çıktığı hakkında tek kelime etmemiştir.

İlk hayat nasıl ortaya çıktı?

Darwin bunun temel bir soru olduğunu anladı, ancak (belki de din adamlarıyla başka bir çatışmaya girmek istemeyerek) bunu yalnızca 1871 tarihli bir mektupta dile getirdi. Mektubun duygusal tonu, bilim insanının bu konunun derin anlamının farkında olduğunu gösterdi:

“... Ama eğer şimdi [ah, ne kadar büyükse!] Gerekli tüm amonyum ve fosfor tuzlarını içeren ve ışığa, ısıya, elektriğe vb. Erişilebilir herhangi bir ılık su kütlesinde, kimyasal olarak daha da karmaşık dönüşümler yapabilen bir protein oluştu ... "

Başka bir deyişle: basit organik bileşiklerle dolu ve güneşin altında küçük bir su kütlesi hayal edin. Bileşiklerin bazıları etkileşime girmeye başlayabilir ve daha fazlasını oluşturabilir. karmaşık maddeler, sırayla etkileşime girecek ve gelişecek bir protein gibi.

Fikir oldukça yüzeyseldi. Ancak yine de, yaşamın kökeni hakkındaki ilk hipotezlerin temelini oluşturdu.

Darwin sadece evrim teorisini yaratmadı, aynı zamanda yaşamın gerekli inorganik bileşiklerle doyurulmuş ılık sudan kaynaklandığını öne sürdü.

Alexander Oparin'in devrimci fikirleri

Ve bu yöndeki ilk adımlar hiç de beklediğiniz yerde atılmadı. Düşünce özgürlüğünü ima eden bu tür araştırmaların örneğin İngiltere'de veya ABD'de yapılması gerektiğini düşünebilirsiniz. Ama aslında, yaşamın kökeniyle ilgili ilk hipotezler, adını muhtemelen hiç duymadığınız bir bilim adamı tarafından Stalinist SSCB'nin yerel genişliklerinde ortaya atıldı.

Stalin'in genetik alanında birçok çalışmayı kapattığı bilinmektedir. Bunun yerine, komünist ideolojiye daha uygun olduğunu düşündüğü tarım uzmanı Trofim Lysenko'nun fikirlerini destekledi. Genetik alanında araştırma yapan bilim adamları, Lysenko'nun fikirlerini alenen desteklemek zorunda kaldılar, aksi takdirde kamplara düşme riskiyle karşı karşıya kaldılar.

O kadar gergin bir atmosferdeydi ki biyokimyacı Alexander Ivanovich Oparin deneylerini yapmak zorunda kaldı. Bu, kendisini güvenilir bir komünist olarak kurduğu için mümkün oldu: Lysenko'nun fikirlerini destekledi ve hatta o sırada var olan her şeyin en onurlu ödülü olan Lenin Nişanı'nı aldı.

Sovyet biyokimyacı Alexander Oparin, ilk canlı organizmaların koaservatlar olarak oluştuğunu öne sürdü.

Dünyadaki ilk yaşamın kökenine dair yeni bir teori

Oparin, oluşumundan sonraki ilk günlerde Dünya'nın nasıl olduğunu anlattı. Gezegenin kavurucu sıcak bir yüzeyi vardı ve küçük göktaşlarını kendine çekiyordu. Etrafta sadece, çoğu karbona dayalı çok çeşitli kimyasallar içeren yarı erimiş kayalar vardı.

Sonunda Dünya, buharın ilk kez sıvı suya dönüşmesi ve böylece ilk yağmurun oluşması için yeterince soğudu. Bir süre sonra gezegende karbon bazlı kimyasallar açısından zengin sıcak okyanuslar ortaya çıktı. Diğer olaylar iki senaryoya göre gelişebilir.

Birincisi, daha karmaşık bileşiklerin görüneceği maddelerin etkileşimini ima etti. Oparin, canlı organizmalar için önemli olan şekerlerin ve amino asitlerin gezegenin su havzasında oluşabileceğini öne sürdü.

İkinci senaryoda, bazı maddeler etkileşime girdiğinde mikroskobik yapılar oluşturmaya başladı. Bildiğiniz gibi birçok organik bileşik suda çözünmez: örneğin yağ, suyun yüzeyinde bir tabaka oluşturur. Ancak bazı maddeler, suyla temas ettiğinde, çapı 0,01 cm'ye (veya 0,004 inç) kadar olan küresel kürecikler veya "koaservatlar" oluşturur.

Koaservatları mikroskop altında gözlemleyerek, canlı hücrelere benzerliklerini fark edebilirsiniz. Büyürler, şekil değiştirirler ve bazen ikiye bölünürler. Ayrıca çevredeki bileşiklerle etkileşime girerler, böylece diğer maddeler içlerinde yoğunlaşabilir. Oparin, koaservatların modern hücrelerin ataları olduğunu öne sürdü.

John Haldane'in ilk yaşam teorisi

Beş yıl sonra, 1929'da İngiliz biyolog John Burdon Sanderson Haldane bağımsız olarak benzer fikirlerle teorisini ortaya koydu ve Rasyonalist Yıllık'ta yayınlandı.

Haldane, o zamana kadar evrim teorisinin gelişimine büyük bir katkı yapmış, Darwin'in fikirlerinin genetik bilimine entegrasyonuna katkıda bulunmuştu.

Ve o çok unutulmaz bir insandı. Bir kez, bir dekompresyon odasındaki bir deney sırasında, yırtılmış bir kulak zarı yaşadı ve daha sonra aşağıdakileri yazdı: “Kulak zarı zaten iyileşiyor ve içinde bir delik kalsa bile, sağırlığa rağmen, mümkün olacak. Oradan düşünceli bir şekilde tütün dumanı halkalarını serbest bırakın, bunun önemli bir başarı olduğuna inanıyorum ”.

Oparin gibi, Haldane de organik bileşiklerin suda nasıl etkileşime girebileceğini tam olarak önerdi: "(daha önce) ilk okyanuslar sıcak bir çorba kıvamına ulaştı." Bu, "ilk canlı veya yarı canlı organizmaların" ortaya çıkması için gerekli koşulları yarattı. Aynı koşullar altında, en basit organizmalar kendilerini "petrol filmi" içinde bulabilirler.

John Haldane, Oparin'den bağımsız olarak, ilk organizmaların kökeni hakkında benzer fikirler ileri sürdü.

Oparin-Haldane hipotezi

Böylece, Oparin ve Haldane bu teoriyi ortaya atan ilk biyologlardı. Ancak Tanrı'nın veya hatta bazı soyut "yaşam gücünün" canlı organizmaların oluşumuna katılmadığı fikri radikaldi. Darwin'in evrim teorisi gibi, bu düşünce de Hıristiyanlığın suratına atılmış bir tokattı.

SSCB yetkilileri bu durumdan tamamen memnun kaldılar. Sovyet rejimi altında, ülkede ateizm hüküm sürdü ve yetkililer, yaşam gibi karmaşık fenomenler için materyalist açıklamaları memnuniyetle desteklediler. Bu arada Haldane aynı zamanda bir ateist ve komünistti.

Almanya'daki Osnabrück Üniversitesi'nde yaşamın kökeni konusunda uzman olan Armen Mulkidzhanian, "O günlerde, bu fikre yalnızca kendi inançlarının prizmasıyla bakılıyordu: dindar insanlar, komünist fikirlerin destekçilerinin aksine, onu düşmanlıkla karşıladılar" diyor. . “Sovyetler Birliği'nde bu fikir sevinçle kabul edildi, çünkü Tanrı'ya ihtiyaçları yoktu. Ve Batı'da, aynı sol görüş destekçileri, komünistler vb. tarafından paylaşıldı. "

Canlılığın organik bileşiklerden oluşan "ilkel bir çorba" içinde oluştuğu kavramına ne ad verilir? Oparin-Haldane hipotezi... Yeterince inandırıcı görünüyordu ama bir sorun vardı. O zamanlar, bu hipotezin doğruluğunu kanıtlayacak tek bir pratik deney yoktu.

Bu tür deneyler ancak neredeyse çeyrek yüzyıl sonra başladı.

"Test tüpünde" hayat yaratan ilk deneyler

Harold Urey, o zamana kadar zaten almış olan ünlü bir bilim adamı Nobel Ödülü 1934'te kimyada ve hatta atom bombasının yaratılmasında yer aldı.

Dünya Savaşı sırasında, Yuri, bombanın çekirdeği için gerekli olan kararsız uranyum-235'i toplayarak Manhattan Projesi'ne katıldı. Savaşın sona ermesinden sonra, Yuri nükleer teknolojinin sivil kontrolünü savundu.

Yuuri, uzayda meydana gelen kimyasal olaylarla ilgilenmeye başladı. Ve oluşumu sırasında meydana gelen süreçler Güneş Sistemi... Derslerinden birinde, ilk başta Dünya'da büyük olasılıkla oksijen olmadığına dikkat çekti. Ve bu koşullar, Oparin ve Haldane'nin bahsettiği "ilkel çorba"nın oluşumu için idealdi, çünkü gerekli maddelerden bazıları oksijenle temas ettiğinde çözünecek kadar zayıftı.

Derse, Yuuri'ye bu fikre dayalı bir deney yapma önerisiyle yaklaşan Stanley Miller adlı bir doktora öğrencisi katıldı. İlk başta, Yuuri bu fikir hakkında şüpheciydi, ancak daha sonra Miller onu ikna edebildi.

1952'de Miller, dünyadaki yaşamın kökenini açıklamak için en ünlü deneyi gerçekleştirdi.

Stanley Miller'ın deneyi, gezegenimizdeki canlı organizmaların kökenini inceleyen tarihin en ünlüsü oldu.

Dünyadaki yaşamın kökeni üzerine en ünlü deney

Hazırlanması uzun sürmedi. Miller, muhtemelen ilk Dünya'da var olan dört maddenin dolaştırıldığı bir dizi cam şişe bağladı: kaynar su, hidrojen, amonyak ve metan. Gazlar sistematik kıvılcım deşarjlarına maruz bırakıldı - bu, erken Dünya'da yaygın olan yıldırım çarpmalarının bir simülasyonuydu.

Miller, "şişedeki suyun ilk günden sonra gözle görülür şekilde pembeleştiğini ve ilk haftadan sonra çözeltinin bulanık ve koyu kırmızı hale geldiğini" buldu. Yeni kimyasal bileşiklerin oluşumu belirgindi.

Miller, çözeltinin bileşimini analiz ettiğinde, iki amino asit içerdiğini buldu: glisin ve alanin. Bildiğiniz gibi amino asitler genellikle yaşamın yapı taşları olarak tanımlanır. Bu amino asitler, vücudumuzdaki biyokimyasal süreçlerin çoğunu kontrol eden proteinlerin oluşumunda kullanılır. Miller, kelimenin tam anlamıyla, canlı bir organizmanın en önemli bileşenlerinden ikisini sıfırdan yarattı.

1953'te deneyin sonuçları prestijli Science dergisinde yayınlandı. Yuri, yaşının bilginleri için tipik olmasa da asil bir jest ile adını manşetten çıkardı ve tüm ihtişamı Miller'a bıraktı. Buna rağmen, çalışma genellikle Miller-Urey Deneyi olarak anılır.

Miller-Urey deneyinin önemi

Cambridge Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'ndan bir bilim adamı olan John Sutherland, "Miller-Urey deneyinin değeri, basit bir atmosferde bile birçok biyolojik molekülün oluşabileceğini göstermesidir" diyor.

Daha sonra ortaya çıktığı gibi, deneyin tüm detayları doğru değildi. Aslında araştırmalar, erken Dünya atmosferinde başka gazların da olduğunu göstermiştir. Ancak bu hiçbir şekilde deneyin önemini azaltmaz.

Sutherland, “Birçoğunun hayal gücünü şok eden, çığır açan bir deneydi ve bu yüzden hala bu güne atıfta bulunuluyor” diyor.

Miller'in deneyinin ışığında, birçok bilim insanı sıfırdan basit biyolojik moleküller yaratmanın yollarını aramaya başladı. “Dünyada yaşam nasıl başladı?” sorusunun yanıtı çok yakın görünüyordu.

Ama sonra hayatın tahmin edebileceğinizden çok daha karmaşık olduğu ortaya çıktı. Yaşayan hücreler, ortaya çıktığı gibi, sadece bir kimyasal bileşikler topluluğu değil, karmaşık küçük mekanizmalardır. Aniden, canlı hücrelerin sıfırdan yaratılması çok daha fazla hale geldi. Ciddi bir problem bilim adamlarının beklediğinden daha fazla.

Genleri ve DNA'yı incelemek

1950'lerin başlarında, bilim adamları yaşamın tanrıların bir armağanı olduğu fikrinden çoktan uzaklaşmışlardı.

Bunun yerine, yaşamın erken Dünya'da kendiliğinden ve doğal olarak meydana gelme olasılığını keşfetmeye başladılar - ve Stanley Miller'ın dönüm noktası deneyi sayesinde, bu fikir için kanıtlar ortaya çıkmaya başladı.

Miller sıfırdan hayat yaratmaya çalışırken, diğer bilim adamları genlerin neyden yapıldığını anladılar.

Bu noktada, biyolojik moleküllerin çoğu zaten çalışılmıştı. Bunlara şekerler, yağlar, proteinler ve "deoksiribonükleik asit", yani DNA gibi nükleik asitler dahildir.

Bugün herkes DNA'nın genlerimizi içerdiğini biliyor, ancak 1950'lerdeki biyologlar için bu gerçek bir şoktu.

Proteinler daha karmaşık bir yapıya sahipti, bu yüzden bilim adamları gen bilgisinin onlarda yer aldığına inanıyorlardı.

Teori 1952'de Carnegie Enstitüsü'nden bilim adamları - Alfred Hershey ve Martha Chase tarafından çürütüldü. Diğer bakterileri enfekte ederek çoğalan protein ve DNA'dan oluşan basit virüsleri incelediler. Bilim adamları, proteinin değil viral DNA'nın bakterilere nüfuz ettiğini bulmuşlardır. Buradan DNA'nın genetik materyal olduğu sonucuna varıldı.

Hershey ve Chase'in keşfi, DNA'nın yapısını ve nasıl çalıştığını inceleme yarışının başlangıcıydı.

Martha Chase ve Alfred Hershey, DNA'nın genetik bilgiyi taşıdığını keşfettiler.

DNA'nın sarmal yapısı 20. yüzyılın en önemli keşiflerinden biridir.

Cambridge Üniversitesi'nden Francis Crick ve James Watson, meslektaşları Rosalind Franklin'in hafife alınan yardımı ile konuyu ilk ele alan kişilerdi. Bu, Hershey ve Chase'in deneylerinden bir yıl sonra oldu.

Onların keşfi 20. yüzyılın en önemlilerinden biri haline geldi. Bu keşif, yaşamın kökeni arayışına bakışı değiştirerek canlı hücrelerin inanılmaz derecede karmaşık yapısını ortaya çıkardı.

Watson ve Crick, DNA'nın kavisli bir merdivene benzeyen bir çift sarmal (çift vida) olduğunu buldu. Bu merdivenin iki "kutupunun" her biri nükleotid adı verilen moleküllerden oluşur.

Bu yapı, hücrelerin DNA'larını nasıl kopyaladığını netleştirir. Başka bir deyişle, ebeveynlerin genlerinin kopyalarını çocuklarına nasıl aktardığı ortaya çıkıyor.

Çift sarmalın serbest bırakılabileceğini anlamak önemlidir. Bu, genellikle DNA merdiveninin "basamakları" içinde yer alan bir dizi genetik bazdan (A, T, C ve G) oluşan genetik koda erişim sağlayacaktır. Her bir iplik daha sonra diğerinin bir kopyasını oluştururken şablon olarak kullanılır.

Bu mekanizma, genlerin yaşamın en başından itibaren miras alınmasına izin verir. Kendi genleriniz nihayetinde eski bir bakteriden kaynaklanır ve her aktarım, Crick ve Watson'ın keşfettiği mekanizmanın aynısını kullanır.

Hayatın en mahrem sırlarından biri ilk kez kamuoyuna açıklandı.

DNA yapısı: 2 omurga (antiparalel zincirler) ve nükleotid çiftleri.

DNA mücadelesi

Anlaşıldığı üzere, DNA'nın tek bir görevi vardır. DNA'nız, vücudunuzdaki hücrelere, birçok önemli görevi yerine getiren moleküller olan proteinlerin (proteinlerin) nasıl yapılacağını söyler.

Protein olmadan yiyecekleri sindiremezdiniz, kalbiniz atmayı bırakırdı ve nefesiniz dururdu.

Ancak DNA kullanarak protein yapma sürecini kopyalamanın göz korkutucu bir görev olduğu kanıtlandı. Hayatın kökenini açıklamaya çalışan herhangi biri, genel olarak bu kadar karmaşık bir şeyin nasıl kendi kendine ortaya çıkıp gelişebileceğini anlayamadı.

Her protein, esasen belirli bir sırayla dokunmuş uzun bir amino asit zinciridir. Bu düzen, proteinin üç boyutlu şeklini ve dolayısıyla amacını belirler.

Bu bilgi DNA baz dizisinde kodlanmıştır. Dolayısıyla, bir hücrenin belirli bir protein yaratması gerektiğinde, belirli bir amino asit dizisini oluşturmak için DNA'daki karşılık gelen geni okur.

RNA nedir?

DNA'nın hücreler tarafından kullanılması sürecinde bir nüans vardır.

• DNA, hücrenin en değerli kaynağıdır. Bu nedenle hücreler her eylem için DNA'ya dönmemeyi tercih ederler.
• Bunun yerine hücreler, DNA'dan bilgiyi başka bir maddenin küçük moleküllerine kopyalar. RNA (ribonükleik asit).
• RNA, DNA'ya benzer, ancak sadece bir ipliği vardır.

DNA ile bir kütüphane kitabı arasında bir benzetme yaparsak, burada RNA bir sayfa gibi görünecektir. Özet kitabın.

Bilgiyi RNA zinciri yoluyla proteine ​​dönüştürme işlemi, ribozom adı verilen çok karmaşık bir molekül tarafından tamamlanır.

Bu süreç, en basit bakterilerde bile her canlı hücrede gerçekleşir. Yaşamı sürdürmek için yemek ve nefes kadar önemlidir.

Bu nedenle, yaşamın ortaya çıkışına ilişkin herhangi bir açıklama, karmaşık üçlünün nasıl ortaya çıktığını ve nasıl çalışmaya başladığını göstermelidir. DNA, RNA ve ribozomlar.

DNA ve RNA arasındaki fark.

Her şey çok daha karmaşık

Oparin ve Haldane'in teorileri artık naif ve basit görünüyordu ve Miller'in protein oluşturmak için gereken birkaç amino asidi yaratan deneyi amatörce görünüyordu. Üzerinde uzun yol keşfi, ne kadar üretken olursa olsun, yaşamı yaratmanın yalnızca ilk adımıydı.

John Sutherland, "DNA, RNA'nın protein yapmasını sağlar ve bunların hepsi kapalı bir kimyasal torbanın içindedir" diyor. “Buna bakıyorsunuz ve ne kadar zor olduğuna şaşırıyorsunuz. Tüm bunları tek seferde yapacak organik bir bileşik bulmak için ne yapabiliriz?"

Belki de hayat RNA ile başladı?

Bu soruyu ilk yanıtlamaya çalışan Leslie Orgel adlı bir İngiliz kimyager oldu. Crick ve Watson tarafından yaratılan DNA modelini ilk görenlerden biriydi ve daha sonra NASA'ya iniş modüllerinin Mars'a gönderildiği Viking programında yardımcı oldu.

Orgel, görevi basitleştirmeyi amaçladı. 1968'de Crick'in de desteğiyle ilk canlı hücrelerinde protein veya DNA bulunmadığını öne sürdü. Aksine, neredeyse tamamen RNA'dan oluşuyorlardı. Bu durumda, birincil RNA moleküllerinin evrensel olması gerekiyordu. Örneğin, muhtemelen DNA ile aynı eşleştirme mekanizmasını kullanarak kendi kopyalarını yaratmaları gerekiyordu.

Hayatın RNA ile başladığı fikri, gelecekteki tüm araştırmalar üzerinde inanılmaz bir etkiye sahipti. Ve bilim camiasında bugüne kadar devam eden şiddetli tartışmaların nedeni oldu.

Orgel, yaşamın RNA ve belirli bir başka elementle başladığını varsayarak, yaşamın en önemli yönlerinden birinin -kendini yeniden üretme yeteneğinin- diğerlerinden daha erken ortaya çıktığını öne sürdü. Sadece yaşamın ilk nasıl ortaya çıktığı üzerine düşünmekle kalmayıp, yaşamın özü hakkında konuştuğunu söyleyebiliriz.

Birçok biyolog Orgel'in "önce üremenin geldiği" fikrine katılıyor. Darwin'in evrim teorisinde üreme yeteneği ön plandadır: Bir organizmanın bu yarışta "kazanmasının", yani çok sayıda çocuk bırakmasının tek yolu budur.

Leslie Orgel, ilk hücrelerin RNA temelinde işlev gördüğü fikrini ortaya attı.

3 kampa bölün

Ancak hayatın aynı derecede önemli olan başka özellikleri de vardır.

Bunlardan en belirgin olanı metabolizmadır: çevredeki enerjiyi emme ve hayatta kalmak için kullanma yeteneği.

Birçok biyolog için metabolizma yaşamın tanımlayıcı bir özelliğidir, üreme yeteneğini ikinci sıraya koyarlar.

Böylece 1960'lı yıllardan başlayarak hayatın kökeni gizemiyle boğuşan bilim insanları 2 kampa ayrılmaya başladılar.

Sutherland, “Birincisi metabolizmanın genetikten önce geldiğini savundu, ikincisi ise tam tersiydi” diye açıklıyor.

Üçüncü bir grup da vardı ve ilk önce anahtar moleküller için onların parçalanmalarına izin vermeyecek bir tür kap olması gerektiğini iddia eden bir grup vardı.

Sutherland, "Bölmelere ayırma önce gelmeliydi, çünkü onsuz hücre metabolizması anlamsızdı" diye açıklıyor.

Diğer bir deyişle, Oparin ve Haldane'in birkaç on yıl önce vurguladıkları gibi, hücre yaşamın kökeninde yer almalıydı ve belki de bu hücre basit yağlar ve lipidlerle kaplı olmalıydı.

Üç fikrin her biri kendi destekçilerini edindi ve bu güne kadar hayatta kaldı. Bilim adamları bazen soğukkanlı profesyonelliği unuttular ve körü körüne üç fikirden birini desteklediler.

Sonuç olarak, bu konudaki bilimsel konferanslara genellikle skandallar eşlik etti ve bu olayları kapsayan gazeteciler genellikle bir kampın bilim adamlarından meslektaşlarının diğer ikisinden meslektaşlarının çalışmaları hakkında hoş olmayan tepkiler duydular.

Orgel sayesinde yaşamın RNA ile başladığı fikri, halkı sorunu çözmeye bir adım daha yaklaştırdı.

Ve 1980'lerde, Orgel'in hipotezini gerçekten doğrulayan şaşırtıcı bir keşif oldu.

Hangisi önce geldi: kapsayıcı mı, metabolizma mı yoksa genetik mi?

Böylece, 1960'ların sonlarında, gezegendeki yaşamın kökeninin gizemine bir cevap aramak için bilim adamları 3 kampa ayrıldı.

1. İlki, yaşamın biyolojik hücrelerin ilkel versiyonlarının oluşumuyla başladığına inanıyordu.
2. Diğerleri, ilk ve anahtar adımın metabolik sistem olduğuna inanıyordu.
3. Yine diğerleri, genetiğin ve üremenin (replikasyon) önemine odaklandı.

Bu üçüncü kamp, ​​kopyalayıcının RNA'dan oluşması gerektiği fikrini akılda tutarak, ilk kopyalayıcının nasıl görünebileceğini anlamaya çalışıyordu.

RNA'nın birçok yüzü

1960'lara gelindiğinde, bilim adamlarının RNA'nın tüm yaşamın kaynağı olduğuna inanmak için yeterli nedenleri vardı.

Bu nedenler, DNA'nın yapamadığını RNA'nın yapabileceği gerçeğini içeriyordu.

Tek sarmallı bir molekül olarak RNA, katı çift sarmallı DNA ile mümkün olmayan çeşitli şekillere bükülebilir.

Origami gibi katlanmış RNA, davranışında proteinlere çok benziyordu. Sonuçta, proteinler esasen aynı uzun zincirlerdir, ancak daha karmaşık yapılar oluşturmalarına izin veren nükleotitlerden değil amino asitlerden oluşur.

Bu, proteinlerin en şaşırtıcı yeteneğinin anahtarıdır. Bazı proteinler kimyasal reaksiyonları hızlandırabilir veya "katalize edebilir". Bu proteinlere enzim denir.

Örneğin, insan bağırsakları, karmaşık gıda moleküllerini basit olanlara (şeker gibi) parçalayan, yani daha sonra hücrelerimiz tarafından kullanılacak olan birçok enzim içerir. Enzimler olmadan yaşamak imkansız olurdu. Örneğin, Koreli liderin üvey kardeşinin Malezya'daki havaalanında yakın zamanda ölmesine, VX sinir reaktifini baskılayan bir enzimin (enzim) vücudunda çalışmayı durdurması neden oldu - bunun sonucunda solunum sistemi felç oldu. ve kişi birkaç dakika içinde ölür. Enzimler vücudumuzun işleyişi için çok önemlidir.

Leslie Orgel ve Francis Crick başka bir hipotez öne sürdüler. RNA, proteinler gibi katlanabiliyorsa, enzimler de oluşturabilir mi?

Eğer durum buysa, RNA orijinal - ve son derece çok yönlü - yaşayan bir molekül olabilir, bilgi depolayabilir (DNA'nın yaptığı gibi) ve bazı proteinlerin özelliği olan reaksiyonları katalize edebilir.

Fikir ilginçti, ancak önümüzdeki 10 yıl boyunca bunu destekleyecek hiçbir kanıt bulunamadı.

RNA enzimleri

Thomas Chek Iowa'da doğdu ve büyüdü. Çocukken taşlar ve mineraller onun tutkusuydu. Ve zaten lisede, yerel üniversitenin jeologlarını düzenli olarak ziyaret etti ve ona mineral yapı modelleri gösterdi. Sonunda RNA çalışmasına odaklanan bir biyokimyacı oldu.

1980'lerin başında, Chek ve Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki meslektaşları tek hücreli organizma"Tetrahymena termofili" olarak adlandırılır. Bu hücresel organizmanın bir kısmı RNA ipliklerini içeriyordu. Chek, RNA segmentlerinden birinin bazen makasla kesilmiş gibi diğerlerinden ayrıldığını fark etti.

Ekibi, moleküler makas görevi görebilecek tüm enzimleri ve diğer molekülleri ortadan kaldırdığında, RNA bu segmenti izole etmeye devam etti. Aynı zamanda, ilk RNA enzimi keşfedildi: bağlı olduğu büyük zincirden bağımsız olarak ayrılabilen küçük bir RNA parçası.

İki RNA enzimi nispeten hızlı bir şekilde bulunduğundan, bilim adamları aslında çok daha fazla olabileceğini tahmin ettiler. Şimdi giderek daha fazla gerçek, yaşamın RNA ile başladığı gerçeği lehinde konuşuyordu.

Thomas Chek ilk RNA enzimini buldu.

RNA dünyası

Walter Gilbert bu kavramı ilk adlandıran oldu.

Moleküler biyolojiye beklenmedik bir ilgi duyan bir fizikçi olan Gilbert, insan genom dizilimi teorisini ilk savunanlardan biriydi.

1986'da Nature dergisindeki makalesinde Gilbert, yaşamın sözde "RNA Dünyası"nda başladığını öne sürdü.

Gilbert'e göre evrimin ilk aşaması, "RNA moleküllerinin katalizör görevi görerek kendilerini bir nükleotid çorbasında topladıkları süreçten" oluşuyordu.

RNA molekülleri, farklı RNA parçalarını ortak bir zincire kopyalayıp yapıştırarak, mevcut olanlardan daha kullanışlı zincirler yarattı. Sonuç olarak, RNA versiyonlarından çok daha yararlı olduğu ortaya çıkan proteinleri ve protein enzimlerini yaratmayı öğrendikleri an geldi, çoğu zaman onları yerinden etti ve bugün gördüğümüz yaşamı doğurdu.

RNA Dünyası, karmaşık canlı organizmaları sıfırdan yaratmanın oldukça şık bir yoludur.

Bu konseptte, "birincil çorba"da düzinelerce biyolojik molekülün aynı anda oluşumuna güvenmeye gerek yoktur, her şeyin başladığı tek bir molekül yeterli olacaktır.

Kanıtı

2000 yılında, RNA Dünyası hipotezi sağlam kanıtlar elde etti.

Thomas Steitz, canlı hücrelerdeki moleküllerin yapısını incelemek için 30 yıl harcadı. 90'lı yıllarda hayatının ana araştırmasına başladı: ribozomun yapısının incelenmesi.

Her canlı hücre bir ribozom içerir. Bu büyük molekül, RNA'dan gelen talimatları okur ve protein yapmak için amino asitleri birleştirir. İnsan hücrelerindeki ribozomlar vücudun hemen hemen her yerinde sıralanır.

O zamana kadar ribozomun RNA içerdiği zaten biliniyordu. Ancak 2000 yılında, Steitz'in ekibi, RNA'nın ribozomun katalitik çekirdeği olarak göründüğü ribozom yapısının ayrıntılı bir modelini sundu.

Bu keşif, özellikle ribozomun ne kadar eski ve yaşam için temel olduğu düşünüldüğünde ciddiydi. Böylesine önemli bir mekanizmanın RNA'ya dayanması, RNA Dünyası teorisini akademide çok daha inandırıcı hale getirdi. RNA Dünyası kavramının destekçileri keşiften en çok sevindi ve Steitz 2009'da Nobel Ödülü'nü aldı.

Ancak bundan sonra bilim adamları şüphe duymaya başladı.

"RNA Dünyası" teorisinin sorunları

RNA Dünyası teorisinin başlangıçta iki sorunu vardı.

İlk olarak, RNA gerçekten tüm hayati işlevleri yerine getirebilir mi? Ve erken Dünya koşullarında oluşmuş olabilir mi?

Gilbert'in "RNA Dünyası" teorisini yaratmasının üzerinden 30 yıl geçti ve hala RNA'nın teoride açıklanan her şeye gerçekten muktedir olduğuna dair kapsamlı kanıta sahip değiliz. Evet, bu inanılmaz derecede işlevsel bir moleküldür, ancak kendisine atanan tüm işlevler için bir RNA yeterli midir?

Bir tutarsızlık dikkat çekiciydi. Yaşam bir RNA molekülü ile başladıysa, bu, RNA'nın kendi kopyalarını veya replikalarını yaratabildiği anlamına gelir.

Ancak bilinen RNA'ların hiçbiri bu yeteneğe sahip değildir. Bir RNA veya DNA parçasının tam bir kopyasını oluşturmak için birçok enzime ve başka moleküllere ihtiyaç vardır.

Bu nedenle, 1980'lerin sonlarında, bir grup biyolog oldukça umutsuz araştırmalara başladı. Kendi kendini kopyalayabilen bir RNA yaratmak için yola çıktılar.

Kendi kendini kopyalayan RNA yaratma girişimleri

Harvard Tıp Okulu'ndan Jack Shostak bu araştırmacıların ilkiydi. İLE BİRLİKTE erken çocukluk kimya konusunda o kadar tutkuluydu ki bodrumunu bile laboratuvara çevirdi. Bir keresinde tavana cam bir ampul sabitleyen bir patlamaya yol açan güvenliğini küçümsüyordu.

1980'lerin başında Shostak, insan genlerinin kendilerini yaşlanma sürecinden nasıl koruduğunu açıkça gösterdi. Bu erken araştırma daha sonra onu Nobel Ödülü kazananlarına götürecekti.

Ancak kısa süre sonra Chek'in RNA enzimleriyle ilgili araştırmalarıyla dolup taştı. Shostak, "Bence bu inanılmaz bir iş" diyor. "Prensipte, RNA'nın kendi kopyalarını yapmak için bir katalizör görevi görmesi çok muhtemeldir."

1988'de Chek, 10 nükleotit uzunluğunda küçük bir RNA molekülü oluşturabilen bir RNA enzimi keşfetti.

Shostak daha ileri gitmeye ve laboratuvarda yeni RNA enzimleri yaratmaya karar verdi. Ekibi bir dizi rastgele dizi oluşturdu ve her birini, katalizör yeteneklerine sahip en az birini bulmak için test etti. Sonra sıralar değişti ve test devam etti.

10 denemeden sonra Shostak, katalizör olarak reaksiyonu doğal ortamda olduğundan 7 milyon kat daha hızlı hızlandıran bir RNA enzimi yaratmayı başardı.

Shostak'ın ekibi, RNA enzimlerinin son derece güçlü olabileceğini kanıtladı. Ama enzimleri kendi ipuçlarını yaratamadı. Shostak için bir çıkmaz sokaktı.

enzim R18

2001 yılında, bir sonraki atılım, Cambridge'deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden eski bir Shostak - David Bartel öğrencisi tarafından yapıldı.

Bartel, mevcut olanlara dayalı olarak bir RNA zincirine yeni nükleotitler ekleyebilen R18 adlı bir RNA enzimi yarattı.

Başka bir deyişle, enzim rastgele nükleotidler eklemekle kalmadı, diziyi tam olarak kopyaladı.

Kendi kendini kopyalayan moleküller hala çok uzaktaydı, ancak yön doğruydu.

R18 enzimi, 189 nükleotit içeren bir zincirden oluşuyordu ve 11 tane daha, yani uzunluğunun %6'sını ekleyebilirdi. Araştırmacılar, birkaç deneyden sonra bu %6'nın %100'e dönüştürülebileceğini umuyorlardı.

Bu alanda en başarılı olanı Cambridge'deki Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'ndan Philip Holliger'di. 2011 yılında ekibi, R18 enzimini değiştirerek 95 nükleotidlik bir diziyi kopyalayabilen tC19Z enzimini yarattı. Bu, uzunluğunun %48'i kadardı - R18'den daha fazla, ancak açıkça %100 gerekli değil.

La Jolla'daki Scripps Araştırma Enstitüsü'nden Gerald Joyce ve Tracey Lincoln, soruya alternatif bir yaklaşım sundular. 2009'da dolaylı olarak kendi replikasını oluşturan bir RNA enzimi yarattılar.

Enzimleri iki kısa RNA parçasını birleştirir ve başka bir enzim oluşturur. Bu da orijinal enzimi yeniden oluşturmak için diğer iki RNA parçasını birleştirir.

Başlangıç ​​malzemeleri göz önüne alındığında, bu basit döngü süresiz olarak devam edebilir. Ancak enzimler, ancak Joyce ve Lincoln tarafından yaratılan doğru RNA ipliklerine sahipseniz düzgün çalışır.

RNA Dünyası fikrine şüpheyle yaklaşan birçok bilim insanı için, bağımsız RNA replikasyonunun olmaması şüpheciliğin ana nedenidir. RNA, tüm yaşamın yaratıcısı rolüyle baş edemez.

Kimyagerlerin sıfırdan RNA yaratamaması, iyimserlik ve başarısızlık eklemez. Ve RNA, DNA'dan çok daha basit bir molekül olmasına rağmen, yaratılmasının inanılmaz bir meydan okuma olduğu kanıtlanmıştır.

İlk hücreler büyük olasılıkla bölünerek çoğaldı.

Şeker sorunu

Her şey, her nükleotitte bulunan şeker ve nükleotidin bazı ile ilgilidir. Bunları ayrı ayrı oluşturmak mümkündür, ancak bunları birbirine bağlamak mümkün değildir.

1990'ların başında, bu sorun zaten belirgindi. Birçok biyoloğu, RNA Dünyası hipotezinin, ne kadar çekici görünse de, hala sadece bir hipotez olduğuna ikna etti.

• Belki de, erken Dünya'da, başlangıçta farklı bir molekül vardı: RNA'dan daha basittir ve "ilkel çorbadan" toplanabilen ve daha sonra kendi kendini yeniden üretmeye başlayan.
• Belki de bu özel molekül ilkti ve ondan sonra RNA, DNA ve diğerleri ortaya çıktı.

Poliamid nükleik asit (PNA)

1991'de Danimarka'daki Kopenhag Üniversitesi'nden Peter Nielsen, birincil çoğaltıcı rolü için uygun bir aday bulmuş gibi görünüyordu.

Aslında DNA'nın büyük ölçüde geliştirilmiş bir versiyonuydu. Nielsen, bazı değiştirmedi - standart A, T, C ve G - ancak şeker molekülleri yerine poliamid adı verilen molekülleri kullandı.

Ortaya çıkan moleküle poliamid nükleik asit veya PNA adını verdi. Bununla birlikte, zamanla, bir nedenden dolayı kısaltmanın kodunun çözülmesi "peptit nükleik asidine" dönüştü.

PNA doğada bulunmaz. Ama davranışları DNA'nınkine çok benziyor. PNA zinciri, DNA molekülündeki bir ipliğin yerini bile alabilir ve bazlar her zamanki gibi eşleşir. Ayrıca, PNA, DNA gibi bir çift sarmal halinde bükülebilir.

Stanley Miller'ın ilgisini çekmişti. "RNA Dünyası" kavramı hakkında derin bir şüpheyle, PNA'nın ilk genetik materyalin rolü için daha uygun olduğuna inanıyordu.

2000 yılında görüşünü kanıtlarla destekledi. O zamana kadar zaten 70 yaşındaydı ve birkaç felç geçirdi, ardından bir huzurevinde kalabilirdi, ama pes etmeyecekti.

Miller, daha önce anlatılan klasik deneyini, bu sefer metan, nitrojen, amonyak ve su kullanarak tekrarladı ve bir poliamid bazlı PNA ile sonuçlandı.

Bundan, erken Dünya'da RNA'nın aksine PNA'nın ortaya çıkması için koşullar olabileceği sonucu çıktı.

PNA'ların davranışı DNA'ya benzer.

Treoz nükleik asit (TNK)

Bu arada, diğer kimyagerler kendi nükleik asitlerini yarattılar.

2000 yılında Albert Eschenmoser, treoz nükleik asidini (TNK) yarattı.

Esasen aynı DNA'ydı, ancak bazda farklı bir şeker türü vardı. TNC zincirleri bir çift sarmal oluşturabilir ve bilgi RNA'dan TNC'ye aktarılabilir ve bunun tersi de mümkündür.

Ayrıca, TNC'ler, bir protein formu da dahil olmak üzere karmaşık formlar oluşturabilir. Bu, TNK'nın RNA gibi bir enzim gibi davranabileceğini ima etti.

Glikol nükleik asit (GNC)

2005 yılında Eric Meggers, aynı zamanda bir sarmal oluşturabilen bir glikol nükleik asidi yarattı.

Bu nükleik asitlerin her birinin kendi destekçileri vardı: genellikle asitlerin kendilerinin yaratıcıları.

Ancak doğada bu tür nükleik asitlerden hiçbir iz kalmamıştır, bu nedenle ilk yaşamın onları kullandığını varsaysak bile, bir aşamada onları RNA ve DNA lehine terk etmek zorunda kaldı.

Kulağa mantıklı geliyor, ancak kanıtlarla desteklenmiyor.

Konsept güzeldi ama...

Böylece, 21. yüzyılın ilk on yılının ortalarında, RNA Dünyası kavramının savunucuları kendilerini bir ikilem içinde buldular.

Bir yandan, RNA enzimleri doğada mevcuttu ve biyolojik mekanizmaların en önemli parçalarından biri olan ribozomu içeriyordu. Fena değil.

Ancak öte yandan doğada kendi kendini kopyalayan bir RNA bulunamadı ve hiç kimse "birincil çorba"da RNA'nın nasıl oluştuğunu tam olarak açıklayamadı. İkincisi, alternatif nükleik asitlerle açıklanabilir, ancak doğada zaten (veya hiçbir zaman) bulunmamışlardır. Bu kötü.

Tüm RNA Dünyası konsepti için karar açıktı: konsept iyi, ancak ayrıntılı değil.

Bu arada, 1980'lerin ortalarından beri, yavaş yavaş başka bir teori geliştirildi. Destekçileri, yaşamın RNA, DNA veya başka herhangi bir genetik madde ile başlamadığına dair güvence verdi. Onlara göre yaşam, enerjiyi kullanma mekanizması olarak başladı.

Önce enerji?

Böylece, yıllar içinde yaşamın kökeni ile ilgilenen bilim adamları 3 kampa ayrıldılar.

İlkinin temsilcileri, yaşamın bir RNA molekülü ile başladığına ikna oldular, ancak RNA moleküllerinin veya RNA benzeri moleküllerin, erken Dünya'da nasıl kendiliğinden ortaya çıktıklarını ve kendilerini yeniden üretmeye başladıklarını anlayamadılar. Bilim adamlarının başarıları başlangıçta sevindiriciydi, ancak sonunda araştırmacılar durma noktasına geldi. Ancak bu çalışmalar tüm hızıyla devam ederken bile hayatın tamamen farklı bir şekilde başladığına emin olanlar vardı.

RNA Dünyası teorisi basit bir fikre dayanmaktadır: Bir organizmanın en önemli işlevi üreme yeteneğidir. Çoğu biyolog buna katılıyor. Bakterilerden mavi balinalara kadar tüm canlılar yavru bırakmaya çalışır.

Ancak bu konuda birçok araştırmacı üreme fonksiyonunun önce geldiği konusunda hemfikir değildir. Üreme başlamadan önce organizmanın kendi kendine yeterli hale gelmesi gerektiğini söylüyorlar. Kendini hayatta tutabilmeli. Sonuçta, ondan önce ölürsen çocuk sahibi olamazsın.

Bitkiler güneş ışığından enerji emerken, yaşamı yiyeceklerle sürdürürüz.

Evet, sulu bir pirzolayı mutlu bir şekilde yiyip bitiren adam, asırlık bir meşe ağacına benzemiyor ama aslında ikisi de enerjiyi emiyor.

Enerjiyi emmek yaşamın temelidir.

Metabolizma

Canlıların enerjisinden bahsetmişken, metabolizma ile uğraşıyoruz.

1. İlk aşama, örneğin enerji açısından zengin maddelerden (örneğin şeker) enerji elde etmektir.
2. İkincisi, vücutta faydalı hücreler oluşturmak için enerjiyi kullanmaktır.

Enerjiyi kullanma süreci son derece önemlidir ve birçok araştırmacı hayata başlayanın o olduğuna inanır.

Ama sadece bir metabolik işlevi olan organizmalar neye benziyor olabilir?

İlk ve en etkili varsayım, 1980'lerin sonlarında Gunther Wachtershauser tarafından yapıldı. Mesleği olarak bir patent avukatıydı, ancak iyi bir kimya bilgisine sahipti.

Wachtershauser, ilk organizmaların "bildiğimiz her şeyden çarpıcı biçimde farklı olduğunu" öne sürdü. Hücrelerden yapılmadılar. Enzimleri, DNA'ları veya RNA'ları yoktu.

Netlik için Wachtershauser, bir yanardağdan akan sıcak su akışını tanımladı. Su, amonyak gibi volkanik gazlarla doyuruldu ve yanardağın merkezinden mineral parçacıkları içeriyordu.

Derenin kayaların üzerinden aktığı yerlerde kimyasal reaksiyonlar başladı. Suda bulunan metaller, daha basit olanlardan büyük organik bileşiklerin oluşmasına katkıda bulunmuştur.

metabolik döngü

Dönüm noktası, ilk metabolik döngünün yaratılmasıydı.

Bu süreç sırasında, bir kimyasal diğerlerine dönüştürülür ve bu böyle devam eder, ta ki sonunda her şey ilk maddenin yeniden yaratılmasına gelinceye kadar.

İşlem sırasında, metabolizmaya dahil olan tüm sistem, döngüyü yeniden başlatmak veya yeni bir süreci başlatmak için kullanılabilen enerji biriktirir.

Sahip olduğu diğer her şey modern organizmalar(DNA, hücreler, beyin), daha sonra ve bu kimyasal döngüler temelinde ortaya çıktı.

Metabolik döngüler hayata çok benzemez. Bu nedenle Wachtershauser, icatlarını "öncü organizmalar" olarak adlandırdı ve "canlı olarak adlandırılmasının zor olduğunu" yazdı.

Ancak Wachtershauser tarafından tanımlanan metabolik döngüler her zaman herhangi bir canlı organizmanın merkezinde yer alır.

Hücreleriniz aslında bazı maddeleri sürekli olarak parçalayarak diğerlerine dönüştüren mikroskobik fabrikalardır.

Metabolik döngüler, mekanik olmakla birlikte, yaşamın temelidir.

Wachtershauser, 20. yüzyılın son yirmi yılını teorisine adadı ve onu ayrıntılı olarak geliştirdi. Hangi minerallerin diğerlerinden daha iyi olacağını ve hangi kimyasal döngülerin gerçekleşebileceğini anlattı. Akıl yürütmesi taraftar kazanmaya başladı.

deneysel onay

1977'de, Jack Corliss'in Oregon Eyalet Üniversitesi'ndeki ekibi doğu sularına daldı. Pasifik Okyanusu 2,5 kilometre (1,5 mil) derinliğe kadar. Bilim adamları, Galapagos kaplıcasını, alttan kaya sırtlarının yükseldiği bir yerde incelediler. Sırtların başlangıçta volkanik olarak aktif olduğu biliniyordu.

Corliss, sırtların neredeyse kaplıcalarla dolu olduğunu buldu. Sıcak ve kimyasal yüklü su, deniz tabanından yükseliyor ve kayalardaki deliklerden dışarı çıkıyordu.

Şaşırtıcı bir şekilde, bu "hidrotermal menfezler" tuhaf yaratıklarla yoğun bir şekilde dolduruldu. Bunlar birkaç türden oluşan devasa yumuşakçalar, midyeler ve annelidlerdi.

Su da bakteri doluydu. Bu organizmaların tümü hidrotermal menfezlerden gelen enerjiyle yaşadı.

Hidrotermal menfezlerin keşfi Corliss'e mükemmel bir ün kazandırdı. Onu da düşündürdü.

Okyanustaki hidrotermal menfezler, günümüzde organizmalar için yaşam sağlamaktadır. Belki de birincil kaynağı haline geldiler?

hidrotermal menfezler

1981'de Jack Corliss, 4 milyar yıl önce Dünya'da bu tür havalandırma deliklerinin var olduğunu ve yaşamın onların çevresinde ortaya çıktığını öne sürdü. Tüm kariyerini bu fikri geliştirmeye adadı.

Corliss, hidrotermal menfezlerin bir kimyasal karışım oluşturabileceğini teorileştirdi. Her bir deliğin, "ilkel et suyu" spreyi gibi olduğunu savundu.

• Sıcak su kayalardan akarken, ısı ve basınç, en basit organik bileşiklerin amino asitler, nükleotidler ve şeker gibi daha karmaşık bileşiklere dönüşmesine neden oldu.
• Suyun artık eskisi kadar sıcak olmadığı okyanus çıkışına daha yakın, zincirler oluşturmaya, karbonhidratlar, proteinler ve DNA gibi nükleotidler oluşturmaya başladılar.
• Daha sonra, zaten okyanusun kendisinde, suyun önemli ölçüde soğuduğu yerde, bu moleküller basit hücrelerde toplandı.

Teori mantıklı geldi ve dikkat çekti.

Ancak deneyi daha önce tartışılan Stanley Miller, coşkuyu paylaşmadı. 1988'de havalandırmaların içlerinde yaşam oluşamayacak kadar sıcak olduğunu yazdı.

Corliss'in teorisi, aşırı sıcaklıkların amino asitler gibi maddelerin oluşumunu tetikleyebileceğiydi, ancak Miller'in deneyleri, onları yok edebileceğini de gösterdi.

Şeker gibi temel bileşikler en fazla birkaç saniye sürebilir.

Üstelik bu basit moleküller, çevrelerindeki su neredeyse anında onları parçalayacağından, zincirler oluşturamayacaktı.

Sıcak, daha da sıcak...

Bu noktada jeolog Mike Russell tartışmaya girdi. Havalandırma teorisinin Wachtershauser'ın öncül organizmalarıyla mükemmel bir şekilde uyduğuna inanıyordu. Bu düşünceler onu yaşamın kökeni hakkında en popüler teorilerden birini yaratmaya yöneltti.

Russell'ın erken yaşamı, aspirinin yaratılması ve değerli minerallerin incelenmesiyle geçti. Ve 60'lı yıllarda olası bir volkanik patlama sırasında, hiçbir tecrübesi olmadan bir müdahale planını başarıyla koordine etti. Ancak, Dünya yüzeyinin farklı dönemlerde nasıl değiştiğini incelemekle ilgilendi. Tarihe bir jeolog perspektifinden bakma fırsatı ve yaşamın kökeni teorisini oluşturdu.

80'lerde, eski zamanlarda sıcaklığın 150 santigrat dereceyi geçmediği hidrotermal menfezlerin olduğunu gösteren fosiller buldu. Bu ılıman sıcaklıkların, moleküllerin Miller'ın inandığından çok daha uzun süre dayanmasına izin verebileceğini savundu.

Dahası, bu daha az sıcak olan havalandırmaların fosillerinde ilginç bir şey bulundu. Pirit adı verilen, demir ve kükürtten oluşan, 1 milimetre uzunluğunda tüpler şeklinde bir mineral.

Russell, laboratuvarında piritin küresel damlacıklar da oluşturabileceğini keşfetti. İlk karmaşık organik moleküllerin tam olarak pirit yapıların içinde oluştuğunu öne sürdü.

Aynı zamanda, Wachtershauser, kimyasallar açısından zengin bir su akışının belirli bir mineralle etkileşime girdiği gerçeğine dayanan teorilerini yayınlamaya başladı. Hatta bu mineralin pirit olabileceğini bile öne sürdü.

2+2=?

Russell'ın sadece 2 ve 2'yi toplaması gerekiyordu.

Wachtershauser öncü organizmalarının, derin denizlerde pirit yapılarının oluşabileceği sıcak hidrotermal menfezlerde oluştuğunu varsayıyordu. Russell yanılmıyorsa, yaşam denizin derinliklerinde ortaya çıktı ve önce metabolizma ortaya çıktı.

Bütün bunlar, Miller'ın klasik deneyinden 40 yıl sonra, 1993'te Russell'ın yayınladığı makalesinde özetlendi.

Basında yankı çok daha az ortaya çıktı, ancak bu, keşfin önemini azaltmaz. Russell, iki farklı fikri (Wachtershauser metabolik döngüleri ve Corliss hidrotermal havalandırmaları) oldukça çekici bir konseptte birleştirdi.

Russell, ilk organizmaların enerjiyi nasıl emdiği konusundaki fikirlerini paylaştığında konsept daha da etkileyici hale geldi. Başka bir deyişle, metabolizmalarının nasıl çalıştığını açıkladı. Onun fikri, modern bilimin unutulmuş dahilerinden birinin çalışmasına dayanıyordu.

Mitchell'in "Saçma" Deneyleri

60'larda biyokimyacı Peter Mitchell, hastalık nedeniyle Edinburgh Üniversitesi'nden ayrılmak zorunda kaldı.

Cornwall'daki bir konağı kişisel bir laboratuvara dönüştürdü. Bilimsel topluluktan kopmuş, çalışmalarını yerli ineklerinden süt satarak finanse etti. RNA üzerine araştırmaları daha önce tartışılan Leslie Orgel de dahil olmak üzere birçok biyokimyacı, Mitchell'in çalışmasını son derece gülünç buldu.

Yaklaşık yirmi yıl sonra, Mitchell zafere ulaştı ve 1978'de Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı. Hiçbir zaman ünlü olmadı, ancak fikirleri biyoloji üzerine herhangi bir ders kitabında izlenebilir.

Mitchell hayatını organizmaların yiyeceklerden nasıl enerji harcadıklarını araştırmaya adadı. Başka bir deyişle, saniyeden saniyeye nasıl hayatta kaldığımızı merak etti.

İngiliz biyokimyacı Peter Mitchell, ATP sentez mekanizması üzerindeki çalışmaları nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'nü aldı.

Vücut enerjiyi nasıl depolar

Mitchell, tüm hücrelerin enerjiyi belirli bir molekül olan adenozin trifosfatta (ATP) depoladığını biliyordu. Önemli olan, adenosine bağlı üç fosfat zinciridir. Daha sonra ATP'de bulunan üçüncü fosfatın bağlanması çok fazla enerji gerektirir.

Bir hücre enerjiye ihtiyaç duyduğunda (örneğin, bir kas kasıldığında), ATP'den üçüncü fosfatı keser. Bu, ATP'yi adenosidifosfata (ADP) dönüştürür ve depolanan enerjiyi serbest bırakır.

Mitchell, hücrelerin başlangıçta ATP'yi nasıl oluşturmayı başardığını anlamak istedi. Üçüncü fosfatın bağlanması için ADP'de yeterli enerjiyi nasıl yoğunlaştırdılar?

Mitchell, ATP'yi yapan enzimin zarda olduğunu biliyordu. Hücrenin proton adı verilen yüklü parçacıkları zara pompaladığı ve bu nedenle bir tarafta çok sayıda proton görülebildiği, diğer tarafta ise neredeyse hiç olmadığı sonucuna varmıştır.

Daha sonra protonlar her iki taraftaki dengeyi korumak için zara geri dönmeye çalışırlar, ancak sadece enzime girebilirler. Hızlanan protonların akışı, enzime ATP oluşturmak için ihtiyaç duyduğu enerjiyi verir.

Mitchell bu fikri ilk olarak 1961'de dile getirdi. Önümüzdeki 15 yıl boyunca, ezici kanıtlara rağmen teorisini saldırılara karşı savundu.

Bugün Mitchell'in tarif ettiği sürecin gezegendeki her canlının doğasında olduğu bilinmektedir. Şu anda hücrelerinizde oluyor. DNA gibi, bildiğimiz şekliyle yaşamın temel bir parçasıdır.

Yaşam gerekli doğal proton ayrımı

Russell, yaşam teorisini kurarken, Mitchell tarafından gösterilen protonların ayrılmasına dikkat çekti: zarın bir tarafında çok sayıda proton ve diğer tarafında sadece birkaç tane.

Tüm hücreler, enerji depolamak için bu proton ayrımına ihtiyaç duyar.

Modern hücreler bu bölünmeyi protonları zardan dışarı pompalayarak yaratır, ancak bu, bir gecede ortaya çıkamayan karmaşık moleküler mekanikleri içerir.

Böylece Russell başka bir mantıklı sonuç çıkardı: yaşam, protonların doğal bir şekilde ayrıldığı yerde oluştu.

Hidrotermal menfezlerin yakınında bir yerde. Ancak havalandırma belirli bir tipte olmalıdır.

Erken Dünya'nın asidik denizleri vardı ve asidik su basitçe protonlarla doyuruldu. Protonları ayırmak için hidrotermal menfezlerdeki suyun proton bakımından kıt olması, yani alkali olması gerekir.

Corliss hidrotermal menfezleri bu gereksinimi karşılamadı. Sadece çok sıcak değillerdi, aynı zamanda asitlerle aşırı doymuşlardı.

Ancak 2000 yılında, Washington Üniversitesi'nden Deborah Kelly, ilk alkali hidrotermal menfezleri keşfetti.

Deborah Kelly.

Alkali ve soğuk hidrotermal menfezler

Kelly büyük zorluklarla bilim adamı olmayı başardı. O lisedeyken babası vefat etti ve üniversite harçlığını ödemek için derslerden sonra çalışmak zorunda kaldı.

Ancak başarılı oldu ve daha sonra su altı volkanlarını ve sıcak hidrotermal kaynakları inceleme fikriyle alev aldı. Volkanları ve su altındaki sıcak menfezleri keşfetme tutkusu onu Atlantik Okyanusu'nun kalbine götürdü. Derinlerde, okyanus tabanından yükselen görkemli bir dağ silsilesi vardı.

Bu sırtta Kelly, "Kayıp Şehir" adını verdiği bir hidrotermal menfez ağı keşfetti. Corliss'in bulduğu gibi değillerdi.

Onlardan 40-75 santigrat derece sıcaklıkta ve az miktarda alkali içeren su aktı. Bu tür sulardan karbonat mineralleri, duman sütunlarına benzer ve bir organın boruları gibi alttan yükselen dik beyaz sütunlar oluşturdu. Ürkütücü ve "hayalet" görünümlerine rağmen, bu sütunlar aslında ılık suda yaşayan mikroorganizma kolonilerine ev sahipliği yapıyordu.

Bu alkalin menfezler Russell'ın teorisine tam olarak uyuyor. Hayatın Kayıp Şehir'dekilere benzer havalandırma deliklerinde başladığından emindi.

Ama bir sorun vardı. Bir jeolog olarak Russell, teorisini olabildiğince inandırıcı kılmak için biyolojik hücreler hakkında fazla bir şey bilmiyordu.

Dünyadaki yaşamın kökenine dair en kapsamlı teori

Sınırlı bilgi sorunlarının üstesinden gelebilmek için Russell, Amerikalı biyolog William Martin ile birlikte çalıştı. Tartışma Martin, kariyerinin çoğunu Almanya'da geçirdi.

2003'te Russell'ın erken konseptinin geliştirilmiş bir versiyonunu tanıttılar. Ve belki de, dünyadaki yaşamın kökeni hakkındaki bu teori, mevcut olanların en kapsamlısı olarak adlandırılabilir.

Kelly sayesinde, alkali menfezlerin kayalarının gözenekli olduğunu biliyorlardı: su dolu küçük deliklerle noktalıydılar. Bilim adamları, bu deliklerin "hücre" rolünü oynadığını öne sürdüler. Her biri pirit gibi mineraller gibi önemli maddeler içeriyordu. Buna havalandırma delikleri tarafından sağlanan doğal proton fisyonunu ekleyin ve metabolizmanın başlaması için mükemmel bir siteye sahip olursunuz.

Russell ve Martin, yaşamın havalandırmalardan gelen suyun kimyasal enerjisini kullanmaya başladığı anda, RNA gibi moleküller yaratmaya başladığını öne sürdü. Sonunda kendi zarını yarattı, gerçek bir hücre oldu ve gözenekli kayayı terk ederek açık sulara gitti.

Bugün yaşamın kökeni ile ilgili önde gelen hipotezlerden biridir.

son keşifler

Bu teori, Martin'in "son evrensel ortak ata"nın (UPC) bazı özelliklerini yeniden yapılandıran araştırmasını yayınladığı Temmuz 2016'da güçlü bir destek aldı. Bu, milyarlarca yıl önce var olan ve modern yaşamın tüm çeşitliliğine yol açan bir organizmanın geleneksel adıdır.

Bu organizmanın fosillerini artık bulamayabiliriz, ancak mevcut tüm verilere dayanarak, modern mikroorganizmaları inceleyerek neye benzediğini ve hangi özelliklere sahip olduğunu tahmin edebiliriz.

Martin'in yaptığı tam olarak buydu. 1930 modern mikroorganizmaların DNA'sını inceledi ve hemen hemen hepsinde bulunan 355 geni izole etti.

Bu 355 genin nesilden nesile aktarıldığı varsayılabilir, çünkü tüm bu 1930 mikropları ortak bir ataya sahipti - muhtemelen PUPP'nin hala var olduğu zamandan beri.

Bu genler arasında, proton bölünmesini kullanmaktan sorumlu olanlar vardı, ancak bu bölünmeyi yaratmaktan sorumlu olmayanlar - tıpkı Russell ve Martin'in teorisinde olduğu gibi.

Dahası, EMP, volkanik olarak aktif metan varlığını ima eden metan gibi maddelere uyum sağlayabilmiş görünüyor. Çevre etrafında. Yani, bir hidrotermal havalandırma.

O kadar basit değil

Ancak, RNA Dünyası fikrinin savunucuları, Russell-Martin kavramıyla ilgili iki sorun buldular. Biri hala potansiyel olarak düzeltilebilir, ancak bir diğeri tüm teorinin çöküşü anlamına gelebilir.

İlk sorun, Russell ve Martin tarafından açıklanan süreçlerin gerçekten gerçekleştiğine dair deneysel kanıtların olmamasıdır.

Evet, bilim adamları adım adım bir teori oluşturdular, ancak adımların hiçbiri laboratuvar koşullarında henüz tekrarlanmadı.

"Birincil görünüm fikrinin destekçileri çoğaltma düzenli olarak deneylerin sonuçlarını sağlayın ”diyor yaşamın kökeni konusunda uzman olan Armen Mulkidzhanyan. “Birincil görünüm fikrinin destekçileri metabolizma yapmazlar."

Ancak bu, Martin'in meslektaşı, University College London'dan Nick Lane sayesinde yakında değişebilir. Lane, bir alkali menfez içindeki koşulları simüle edecek bir "yaşamın başlangıcı reaktörü" tasarladı. Metabolik döngüleri ve hatta muhtemelen RNA'yı yeniden yaratmayı umuyor. Ama bunun hakkında konuşmak için çok erken.

İkinci sorun, havalandırma deliklerinin suyun derinliklerinde yer almasıdır. Miller'in 1988'de belirttiği gibi, RNA ve proteinler gibi uzun zincirli moleküller, onları parçalanmalarını önleyecek enzimler olmadıkça suda oluşamazlar.

Birçok araştırmacı için bu argüman belirleyici hale geldi.

Mulkidzhanian, "Kimyada bir geçmişe sahipseniz, derin deniz delikleri teorisine inanamayacaksınız çünkü kimyayı biliyorsunuz ve tüm bu moleküllerin su ile uyumsuz olduğunu anlıyorsunuz" diyor.

Ancak Russell ve destekçileri fikirlerinden vazgeçmeye isteksizdir.

Ancak son on yılda, bir dizi son derece ilginç deneyin eşlik ettiği üçüncü bir yaklaşım öne çıktı.

RNA Dünyası ve hidrotermal havalandırma teorilerinden farklı olarak, bu yaklaşım, eğer başarılı olursa, düşünülemez olanı vaat ediyordu - canlı bir hücrenin sıfırdan yaratılması.

Kafes nasıl oluşturulur?

21. yüzyılın başlarında, yaşamın kökeni konusunda önde gelen iki kavram vardı.

1. destekçiler "Mira RNA" yaşamın kendi kendini kopyalayan bir molekülle başladığını iddia etti.
2. Teorinin destekçileri “ birincil metabolizma " derin deniz hidrotermal menfezlerinde yaşamın nasıl ortaya çıkmış olabileceğine dair ayrıntılı bir anlayış yarattı.

Ancak, üçüncü bir teori öne çıktı.

Yeryüzündeki her canlı hücrelerden oluşur. Her hücre esasen sert bir duvar veya "zar" ile yumuşak bir toptur.

Hücrenin görevi, tüm yaşamsal unsurları içinde barındırmaktır. Dış duvar kırılırsa, iç kısımlar dışarı taşacak ve hücre gerçekten ölecek - tıpkı bir insan gibi.

Hücrenin dış duvarı o kadar önemlidir ki bazı bilim adamları hücrenin önce ortaya çıkması gerektiğine inanırlar. "Birincil genetik" teorisinin ve "birincil metabolizma" teorisinin temelde yanlış olduğuna inanıyorlar.

Alternatifleri olan “birincil bölümlendirme”, öncelikle Roma'daki Roma Tre Üniversitesi'nden Pier Luigi Luisi'nin çalışmalarına dayanmaktadır.

ön hücre teorisi

Louise'in argümanları basit ve ikna edici. Moleküllerin güvenli olduğu bir kap yoksa, tek bir yerde birçok maddeye ihtiyaç duyduğunuz bir metabolik süreci veya kendi kendini çoğaltan RNA'yı nasıl hayal edebilirsiniz?

Buradan çıkan sonuç şudur: Yaşamın kökeninin yalnızca bir versiyonu vardır.

Her nasılsa, ilk Dünya'nın sıcak ve fırtınalarının ortasında, bazı ham maddeler ilkel hücreleri veya "protohücreleri" oluşturdu.

Bu teoriyi kanıtlamak için laboratuvarda deneyler yapmak - basit bir canlı hücre oluşturmaya çalışmak gerekir.

Louise'in fikirleri, daha önce tartışılan Sovyet bilim adamı Alexander Oparin'in eserlerine dayanıyordu. Oparin, bazı maddelerin kabarcıklar oluşturduğunu vurguladı. koaservatlar merkezinde diğer maddeleri tutabilen.

Louisi, bu koaservatların ilk proto-hücreler olduğunu öne sürdü.

Koaservatlar ilk proto-hücreler olabilir.

Lipidler dünyası

Herhangi bir yağlı veya yağlı madde su üzerinde kabarcıklar veya bir film tabakası oluşturur. Bu madde grubuna lipidler denir ve yaşamı ortaya çıkaranların onlar olduğu teorisine "lipidler dünyası" denir.

Ancak kabarcık oluşumu tek başına yeterli değildir. Kararlı olmalılar, "kız" kabarcıklar oluşturmak için bölünme yeteneğine sahip olmalılar ve onlara giren ve çıkan maddelerin akışını en azından hafifçe kontrol etmeliler - tüm bunlar modern hücrelerde bu işlevlerden sorumlu proteinler olmadan.

Bu nedenle, gerekli malzemelerden protohücreler oluşturmak gerekiyordu. Louise'in onlarca yıldır yaptığı tam olarak buydu, ama hiçbir zaman inandırıcı bir şey sunmadı.

RNA ön hücresi

Sonra 1994'te Louise cesur bir tahminde bulundu. Ona göre, ilk protohücrelerin RNA içermesi gerekirdi. Ayrıca, bu RNA'nın protohücre içinde kendini yeniden üretebilmesi gerekiyordu.

Bu varsayım, saf "birincil bölümlendirmeyi" terk etmek anlamına geliyordu, ancak Louise'in bunun için iyi nedenleri vardı.

Dış duvarı olan ama içinde gen bulunmayan bir hücrenin pek çok işlevi yoktu. Kız hücrelere bölünebilmesi gerekiyordu, ancak kendisi hakkındaki bilgileri yavrularına iletemiyordu. Bir hücre ancak en az birkaç gene sahipse gelişmeye ve daha karmaşık hale gelmeye başlayabilir.

Yakında teori, RNA Dünyası hipotezi üzerindeki çalışmaları daha önce tartışılan Jack Shostak'ın şahsında sağlam bir destek buldu. uzun yıllar bu bilim adamları bilimsel topluluğun karşıt taraflarındaydı - Louise "birincil bölümlendirme" fikrini ve Shostak - "birincil genetik" fikrini destekledi.

Shostak, “Hayatın başlangıcı konferanslarında, neyin daha önemli olduğu ve neyin önce geldiği konusunda her zaman uzun bir tartışmaya girdik” diye hatırlıyor. "Sonunda, hücrelerin her ikisine de ihtiyacı olduğunu fark ettik. Bölümlere ayrılma ve genetik sistem olmadan ilk yaşamın oluşamayacağı sonucuna vardık."

2001 yılında Shostak ve Louise güçlerini birleştirdi ve araştırmalarına devam etti. Nature dergisindeki bir makalede, sıfırdan canlı bir hücre yaratmak için kendi kendini kopyalayan RNA'nın basit bir yağ damlasına yerleştirilmesi gerektiğini savundular.

Fikir cesurdu ve kısa süre sonra Shostak kendini tamamen bunun uygulanmasına adadı. "Pratik kanıtlar olmadan bir teori çizilemez" diyerek haklı olarak, protohücrelerle deneylere başlamaya karar verdi.

veziküller

İki yıl sonra, Shostak ve iki meslektaşı büyük bir bilimsel buluşu duyurdular.

Deneyler veziküller üzerinde gerçekleştirildi: dışta iki kat yağ asidi ve içte sıvı bir çekirdek bulunan küresel damlalar.

Veziküllerin oluşumunu hızlandırmak için bilim adamları, montmorillonit adı verilen bir kil mineralinin parçacıklarını eklediler. Bu, vezikül oluşumunu 100 kat hızlandırdı. Kilin yüzeyi, esasen bir enzim olarak hizmet eden bir katalizör görevi gördü.

Ayrıca veziküller, kil yüzeyinden hem montmorillonit partiküllerini hem de RNA ipliklerini emebilir.

Basit kilin eklenmesi sayesinde, protohücreler sonunda hem genleri hem de katalizörü içeriyordu.

Montmorillonit ekleme kararı bir sebepten dolayı ortaya çıktı. Onlarca yıllık araştırma, montmorillonit ve diğer kil minerallerinin yaşamın kökeninde çok önemli olduğunu göstermiştir.

Montmorillonit yaygın bir kildir. Günümüzde, örneğin kedi kumu için dolgu maddesi olarak günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Volkanik külün hava koşullarının etkisiyle parçalanmasıyla oluşur. Erken Dünya'da birçok volkan bulunduğundan, montmorillonitin bol olduğunu varsaymak mantıklıdır.

1986'da kimyager James Ferris, montmorillonitin organik moleküllerin oluşumunu destekleyen bir katalizör olduğunu kanıtladı. Daha sonra, bu mineralin küçük RNA'ların oluşumunu hızlandırdığını da keşfetti.

Bu, Ferris'i, bir zamanlar yaşamın başladığı yerin betimlenmemiş kilin olduğu fikrine götürdü. Shostak bu fikri aldı ve ön hücreler oluşturmak için montmorilloniti kullandı.

Kilin katılımıyla veziküllerin oluşumu yüzlerce kat daha hızlı gerçekleşti.

Protohücrelerin gelişimi ve bölünmesi

Bir yıl sonra, Shostak'ın ekibi, proto-hücrelerinin kendi başlarına büyüdüğünü keşfetti.

Protohücreye yeni RNA molekülleri eklendikçe, dış duvar artan basınç altında sarktı. Sanki ön hücre midesini doldurmuş ve patlamak üzereydi.

Basıncı telafi etmek için, ön hücreler en fazla yağ asidini seçti ve büyük bir boyuta güvenli bir şekilde şişmeye devam etmek için onları duvara yerleştirdi.

Ancak önemli olan, yağ asitlerinin daha düşük RNA içeriğine sahip diğer protohücrelerden alınmış olmasıdır, bu nedenle küçülmeye başlamıştır. Bu, protohücrelerin rekabet ettiği ve en çok RNA içerenlerin kazandığı anlamına geliyordu.

Bu etkileyici sonuçlara yol açtı. Protohücreler büyüyebilseydi, bölünebilirler miydi? Shostak, protohücreleri kendi başlarına çoğaltabilecek mi?

Shostak'ın ilk deneyleri, ön hücreleri bölmenin yollarından birini gösterdi. Ön-hücreler küçük deliklerden itildiğinde, tübüllere küçüldüler ve daha sonra "kız" ön hücrelere bölündüler.

Bu harikaydı, çünkü sürece hiçbir hücresel mekanizma dahil değildi, sadece olağan mekanik basınç.

Ancak deney sırasında protohücreler içeriklerinin bir kısmını kaybettiği için dezavantajlar da vardı. Ayrıca, ilk hücrelerin ancak onları dar deliklerden itecek dış kuvvetlerin baskısı altında bölünebildiği ortaya çıktı.

Vezikülleri bölmenin birçok yolu vardır; örneğin, güçlü bir su akışı ekleyin. Ancak ön hücrelerin içeriklerini kaybetmeden bölünecekleri bir yol bulmak gerekiyordu.

soğan prensibi

2009'da Shostak ve öğrencisi Tin Zhu bir çözüm buldu. Bir soğanın katmanları gibi, birkaç duvarlı biraz daha karmaşık protohücreler yarattılar. Görünen karmaşıklığa rağmen, bu tür ön hücreler oluşturmak oldukça basitti.

Zhu onları yağ asitleriyle beslerken, protohücreler büyüdü ve şekil değiştirdi, uzadı ve ipliksi bir şekil aldı. Ön-hücre yeterince büyüdüğünde, küçük yavru proto-hücrelere ayrılmak için sadece küçük bir miktar güç gerekti.

Her yavru ön hücre, anne ön hücresinden RNA içeriyordu ve neredeyse hiçbir RNA öğesi kaybolmadı. Dahası, ön hücreler bu döngüye devam edebilirler - yavru ön hücreler kendi başlarına büyür ve bölünürler.

Daha sonraki deneyler sırasında Zhu ve Shostak, protohücreleri bölmenin bir yolunu buldular. Sorunun bir kısmı çözülmüş gibi görünüyor.

Kendi kendini kopyalayan RNA ihtiyacı

Ancak, protohücreler hala düzgün çalışmıyordu. Louise, protohücreleri kendi kendini kopyalayan RNA'ların taşıyıcıları olarak gördü, ancak şimdiye kadar RNA'lar hemen içerideydi ve hiçbir şey üzerinde hiçbir etkisi olmadı.

Protohücrelerin gerçekten de Dünya'daki ilk yaşam olduğunu göstermek için Shostak'ın RNA'yı kendisinin kopyalarını yapması gerekiyordu.

Görev kolay değildi, çünkü daha önce hakkında yazdığımız bilim adamlarının onlarca yıllık deneyleri, kendi kendini kopyalayan RNA'ların yaratılmasına yol açmadı.

Shostak'ın kendisi de "RNA Dünyası" teorisi üzerine ilk çalışmaları sırasında aynı problemle karşı karşıya kaldı. O zamandan beri, hiç kimse çözmedi gibi görünüyor.

Orgel, 70'leri ve 80'leri RNA dizisi kopyalama ilkesini incelemekle geçirdi.

Özü basittir. Bir RNA zinciri almanız ve onu nükleotidlerle dolu bir kaba koymanız gerekir. Ardından, ilkini tamamlayan ikinci bir RNA zinciri oluşturmak için bu nükleotidleri kullanın.

Örneğin, "CGC" örneğinin RNA dizisi, "GCG" örneğinin ek bir dizisini oluşturacaktır. Bir sonraki kopya, orijinal "CGC" zincirini yeniden oluşturacaktır.

Orgel, belirli koşullar altında RNA ipliklerinin enzimlerin yardımı olmadan bu şekilde kopyalandığını fark etti. İlk canlının genlerini bu şekilde kopyalamış olması mümkündür.

1987'de Orgel, RNA dizilerinde, uzunluğu da 14 nükleotite eşit olan 14 nükleotitlik ek diziler oluşturabildi.

Eksik eleman

Adamala ve Shostak, reaksiyon için magnezyumun gerekli olduğunu keşfettiler. Bu sorunluydu çünkü magnezyum protohücreleri öldürüyordu. Ancak bir çıkış yolu vardı: limon ve portakalda bulunan sitrik asitle neredeyse aynı olan ve herhangi bir canlı hücrede bulunan sitratı kullanmak.

Adamala ve Shostak 2013 yılında yayınladıkları bir raporda, protohücrelere sitratın eklendiği, magnezyumla örtüşen ve protohücreleri zincir kopyalamaya müdahale etmeden koruyan bir çalışmadan bahsettiler.

Başka bir deyişle, Louise'in 1994'te bahsettiği şeyi başardılar. Shostak, "Yağ asidi kesecikleri içinde RNA'nın kendi kendini kopyalamasına başladık" diyor.

Shostak'ın ekibi sadece on yıllık bir araştırma içinde inanılmaz sonuçlar elde etti.

• Bilim adamları, çevreden faydalı molekülleri emerken genlerini koruyan protohücreler yarattılar.
• Protohücreler büyüyebilir, bölünebilir ve hatta birbirleriyle rekabet edebilir.
• Kendilerini kopyalayan RNA'lar içerirler.
• Laboratuarda oluşturulan protohücreler her yönüyle şaşırtıcı bir şekilde yaşamı andırıyor.

Onlar da dayanıklıydı. 2008'de Shostak'ın ekibi, protohücrelerin, çoğu modern hücrenin öldüğü sıcaklık olan 100 santigrat dereceye kadar olan sıcaklıklarda hayatta kalabileceğini keşfetti. Bu, yalnızca ön hücrelerin, sürekli meteor yağmurları koşullarında bir şekilde hayatta kalması gereken ilk hayata benzer olduğu inancını artırdı.

Armen Mulkidzhanyan, "Shostak'ın başarısı etkileyici" diyor.

Ancak, ilk bakışta Shostak'ın yaklaşımı, yaşamın kökeni konusunda son 40 yıldır devam eden diğer çalışmalardan çok farklı. "Birincil kendini yeniden üretme" veya "birincil bölümlere ayırma" üzerine odaklanmak yerine, bu teorileri uzlaştırmanın bir yolunu buldu.

Bu, Dünya'daki yaşamın kökeni sorununun araştırılmasına yeni bir birleşik yaklaşımın yaratılmasının nedeniydi.

Bu yaklaşım, ilk yaşamın diğerlerinden daha önce ortaya çıkan özelliğe sahip olmadığını varsayar. "Birincil özellikler kümesi" fikri zaten birçok pratik kanıta sahiptir ve varsayımsal olarak mevcut teorilerin tüm sorunlarını çözebilir.

Büyük birleşme

20. yüzyılın bilim adamları, yaşamın kökeni sorusuna cevap ararken 3 kampa ayrıldı. Her biri yalnızca kendi hipotezlerine bağlı kaldı ve diğer ikisinin çalışmaları hakkında konuştu. Bu yaklaşım kesinlikle başarılı oldu, ancak kampların her biri sonunda çözülemez sorunlarla karşı karşıya kaldı. Bu nedenle, bugün birkaç bilim adamı bu soruna ortak bir yaklaşım denemeye karar verdi.

Birleşme fikrinin kökleri, "RNA Dünyası"nın geleneksel "birincil kendini yeniden üretme" teorisini kanıtlayan, ancak yalnızca ilk bakışta kanıtlayan yakın tarihli bir keşifte yatmaktadır.

2009 yılında, RNA Dünyası teorisinin savunucuları büyük bir zorlukla karşı karşıya kaldı. RNA'nın yapı taşları olan nükleotidleri, erken Dünya koşullarında kendi kendilerine yaratabilecekleri şekilde yaratamadılar.

Daha önce gördüğümüz gibi, bu birçok araştırmacıyı ilk yaşamın RNA'ya dayalı olmadığına inandırdı.

John Sutherland bunu 1980'lerden beri düşünüyor. “Birisi RNA'nın kendi başına nasıl bir araya geldiğini gösterebilseydi harika olurdu” diyor.

Neyse ki Sutherland için Cambridge Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nda (LMB) çalıştı. Çoğunluk Araştırma enstitüleri yeni keşifler beklentisiyle çalışanlarını sürekli taciz ediyor, ancak LMB, çalışanların sorun üzerinde ciddi bir şekilde çalışmasına izin verdi. Bu nedenle, Sutherland sakince RNA nükleotidleri yaratmanın neden bu kadar zor olduğunu düşündü ve birkaç yıl boyunca alternatif bir yaklaşım geliştirdi.

Sonuç olarak, Sutherland, yaşamın tüm temel bileşenlerinin aynı anda oluşabileceği yönündeki yaşamın kökeni hakkında tamamen yeni bir görüşe ulaştı.

Cambridge Moleküler Biyoloji Laboratuvarı için mütevazı bir bina.

Moleküllerin ve koşulların mutlu bir birleşimi

Sutherland, "RNA kimyasının birkaç önemli yönü aynı anda çalışmadı" diye açıklıyor. Her RNA nükleotidi şeker, baz ve fosfattan oluşur. Ancak pratikte, şeker ve bazın etkileşime girmesi için zorlamanın imkansız olduğu ortaya çıktı. Moleküller doğru şekilde değildi.

Bu nedenle, Sutherland diğer maddelerle deneyler yapmaya başladı. Sonunda ekibi, adından da anlaşılacağı gibi siyanür ile ilgili olan başka bir şeker ve siyanamid türünden oluşan 5 basit molekül yarattı. Bu maddeler, sonuçta dört nükleotitten ikisinin oluşmasına yol açan bir dizi kimyasal reaksiyondan geçirildi.

Sutherland'ın itibarını bir anda yükselten inkar edilemez bir başarıydı.

Pek çok gözlemciye göre bu, "RNA Dünyası" teorisinin lehine bir başka kanıttı. Ama Sutherland'ın kendisi bunu farklı gördü.

"RNA Dünyası"nın "klasik" hipotezi, ilk organizmalarda RNA'nın tüm hayati işlevlerden sorumlu olduğu gerçeğine odaklandı. Ancak Sutherland, iddiayı "umutsuzca iyimser" olarak nitelendiriyor. RNA'nın onlarda yer aldığına inanıyor, ancak canlılık için önemli olan tek bileşen değildi.

Sutherland, "RNA Dünyası"nın "birincil kendini kopyalama" kavramını Pierre Luigi Louisi'nin "birincil bölümlendirme" hakkındaki fikirleriyle birleştiren Jack Shostak'ın son çalışmasından ilham aldı.

Sıfırdan canlı bir hücre nasıl oluşturulur

Sutherland'ın dikkati, nükleotidlerin sentezindeki, ilk bakışta tesadüfi görünen ilginç bir ayrıntıya çekildi.

Sutherland'in deneylerindeki son adım, her zaman nükleotide fosfat eklenmesiydi. Ama sonradan eklenmesi gerektiğini anladı. başından beriçünkü fosfat erken reaksiyonları hızlandırır.

Fosfatın ilk ilavesi yalnızca reaksiyonun rastgeleliğini artırıyor gibi görünüyordu, ancak Sutherland bu rastgeleliğin faydalı olduğunu anlayabildi.

Bu onu düşündürdü karışımlar kaotik olmalı... Dünya'nın başlarında, muhtemelen bir su birikintisi içinde yüzen bir kimyasal birikintisi vardı. Tabii ki, karışımlar bataklık sularına benzememelidir, çünkü optimal rastgelelik seviyesini bulmanız gerekir.

Stanley Miller'ın daha önce bahsedilen 1950 karışımları, Sutherland'ın karışımlarından çok daha kaotikti. Biyolojik moleküller içeriyorlardı, ancak Sutherland'ın dediği gibi "çok fazla değildi ve onlara birçok biyolojik olmayan bileşik eşlik ediyordu."

Sutherland, Miller'ın deneyinin koşullarının yeterince temiz olmadığını hissetti. Karışım çok kaotikti, çünkü içinde gerekli maddeler basitçe kayboldu.

Bu nedenle, Sutherland "Goldilocks kimyasını" almaya karar verdi: çeşitli maddelerle işe yaramaz hale gelecek kadar aşırı yüklenmedi, aynı zamanda olasılıklarla sınırlı kalacak kadar basit değildi.

Yaşamın tüm bileşenlerinin aynı anda birleşip birleşebileceği karmaşık bir karışım yaratmak gerekiyordu.

İlkel bir gölet ve dakikalar içinde şekillenen yaşam

Basitçe söylemek gerekirse, 4 milyar yıl önce Dünya'da küçük bir gölet olduğunu hayal edin. Uzun yıllar boyunca, karışım elde edilene kadar içinde gerekli maddeler oluştu. kimyasal bileşim, süreci başlatmak için gerekli olan. Ve sonra ilk hücre oluştu, belki sadece birkaç dakika içinde.

Bu, ortaçağ simyacılarının iddiaları gibi fantastik gelebilir. Ama Sutherland kanıt bulmaya başlamıştı.

2009'dan beri, ilk iki RNA nükleotidinin oluşturulduğu aynı maddeleri kullanarak, herhangi bir canlı organizma için önemli olan başka moleküller yaratmanın mümkün olduğunu göstermiştir.

Bir sonraki bariz adım, diğer RNA nükleotidlerini yaratmak olacaktır. Sutherland henüz bununla ilgilenmedi, ancak 2010'da potansiyel olarak nükleotitlere dönüşebilecek buna yakın moleküller gösterdi.

Ve 2013'te amino asit öncülerini topladı. Bu sefer istenen reaksiyonu oluşturmak için bakır siyanür ekledi.

Siyanür bazlı maddeler birçok deneyde mevcuttu ve 2015 yılında Sutherland bunları tekrar kullandı. Aynı madde grubuyla, hücre duvarlarını oluşturan moleküller olan lipidlerin öncüllerini yaratmanın mümkün olduğunu gösterdi. Reaksiyon, ultraviyole radyasyonun etkisi altında gerçekleşti ve buna kükürt ve bakır katılarak süreci hızlandırmaya yardımcı oldu.

Shostak, "Tüm yapı taşları ortak bir kimyasal reaksiyon çekirdeğinden [oluşturuldu]" diye açıklıyor.

Sutherland haklıysa, yaşamın kökeni sorununa bakış açımız son 40 yıldır temelde yanlıştır.

Bilim adamları, hücrenin yapısının ne kadar karmaşık olduğunu gördükleri andan itibaren, herkes ilk hücrelerin bir araya geldiği fikrine odaklandı. kademeli olarak, eleman eleman.

Sutherland, Leslie Orgel'in RNA'nın ilk ortaya çıkan olduğu fikrini dile getirdiğinden beri, araştırmacılar "bir elementi temel almaya ve sonra onu geri kalanını yaratmaya zorlamaya çalıştılar" diyor. Kendisi yaratmanın gerekli olduğuna inanıyor hepsi birden.

Kaos yaşam için gerekli bir koşuldur

Sutherland, “Bir hücrenin hemen ortaya çıkamayacak kadar karmaşık olduğu fikrini sorguladık” diyor. "Gördüğünüz gibi, aynı anda tüm sistemler için yapı taşları oluşturabilirsiniz."

Hatta Shostak, yaşam molekülleri yaratma ve onları canlı hücrelerde birleştirme girişimlerinin çoğunun aynı nedenle başarısız olduğundan şüpheleniyor: Deney koşulları çok steril.

Bilim adamları gerekli maddeleri aldılar ve erken Dünya'da da var olabilecekleri tamamen unuttular. Ancak Sutherland'ın çalışması, karışıma yeni maddeler eklendiğinde daha karmaşık bileşiklerin oluştuğunu gösteriyor.

Shostak, 2005 yılında protohücrelerine bir RNA enzimi sokmaya çalıştığında bununla karşılaştı. Enzim, protohücrelerin zarını tahrip eden magnezyuma ihtiyaç duyuyordu.

Çözüm zarifti. Sadece bir yağ asidinden kesecikler oluşturmak yerine, onları iki asit karışımından oluşturun. Ortaya çıkan veziküller magnezyum ile başa çıkabilir, bu da RNA enzimlerinin "taşıyıcıları" olarak hareket edebilecekleri anlamına gelir.

Üstelik Shostak, ilk genlerin muhtemelen kaotik olduğunu söylüyor.

Modern organizmalar, genleri aktarmak için saf DNA kullanır, ancak büyük olasılıkla, en başta saf DNA basitçe mevcut değildi. Yerine RNA nükleotitleri ve DNA nükleotitlerinin bir karışımı olabilir.

2012'de Shostak, böyle bir karışımın saf RNA gibi görünen ve davranan "mozaik" moleküller halinde toplanabileceğini gösterdi. Bu da RNA ve DNA molekülleri karışımı teorisinin var olma hakkının olduğunu kanıtlıyor.

Bu deneyler aşağıdakilerden bahsetti - ilk organizmaların saf RNA'ya veya saf DNA'ya sahip olup olmadığı önemli değil.

Shostak, "Aslında, ilk polimerin RNA'ya benzer olduğu, ancak biraz daha kaotik göründüğü fikrine geri döndüm" diyor.

RNA alternatifleri

Daha önce tartışılan mevcut TNC'lere ve PNA'lara ek olarak RNA'ya daha fazla alternatif olması mümkündür. Erken Dünya'da var olup olmadıklarını bilmiyoruz, ancak var olsalar bile, ilk organizmalar onları RNA ile birlikte kullanmış olabilir.

Artık "RNA Dünyası" değil, "Bir şeyin Dünyası-sadece-hayır" idi.

Bütün bunlardan şu ders çıkarılabilir - ilk canlı hücrenin kendi kendini yaratması, bize daha önce göründüğü kadar zor değildi. Evet, hücreler karmaşık mekanizmalardır. Ancak, ortaya çıktığı gibi, doğaçlama malzemelerden "gözleri bağlı" olsalar bile ideal olarak olmasa da çalışacaklar.

Görünen o ki, yapı açısından bu tür kaba hücreler ortaya çıktıktan sonra, Dünya'nın erken dönemlerinde hayatta kalma şansları çok azdı. Öte yandan, rekabetleri yoktu, herhangi bir yırtıcı tarafından tehdit edilmediler, bu nedenle bozulmamış Dünya'daki yaşam birçok yönden şimdi olduğundan daha kolaydı.

Ama bir "Ama" var.

Ancak ne Sutherland ne de Shostak'ın çözemediği bir sorun var ve bu oldukça ciddi.

İlk organizmanın bir tür metabolizmaya sahip olması gerekiyordu. En başından beri, yaşam enerji alma yeteneğine sahip olmalıydı, aksi takdirde bu yaşam yok olurdu.

Bu noktada Sutherland, Mike Russell, Bill Martin ve diğer "birincil metabolizma" savunucularının fikirleriyle hemfikirdi.

“'RNA dünyası' ve 'birincil metabolizma' hakkındaki teorilerin savunucuları boşuna birbirleriyle tartıştılar. Her iki tarafın da iyi argümanları vardı ”diye açıklıyor Sutherland.

Shostak, "Metabolizma bir şekilde bir yerde başladı" diye yazıyor. "Fakat kimyasal enerjinin kaynağının ne olduğu büyük bir sorudur."

Martin ve Russell, yaşamın derin deliklerde başladığına dair bir hayal kuruyor olsalar bile, teorilerinin birçok kısmı gerçeğe yakındır. Birincisi, metallerin yaşamın kökenindeki önemli rolüdür.

Doğadaki birçok enzimin çekirdeğinde bir metal atomu bulunur. Bu genellikle enzimin "aktif" kısmıdır, molekülün geri kalanı ise destekleyici yapıdır.

İlk yaşamda, karmaşık enzimler mevcut olamazdı, bu yüzden büyük olasılıkla katalizör olarak "çıplak" metaller kullandı.

Katalizörler ve enzimler

Gunter Wachtenshauser de yaşamın demir pirit üzerinde oluştuğunu öne sürerken aynı şeyi söyledi. Russell ayrıca hidrotermal menfezlerdeki suyun katalizör olabilecek metallerle doymuş olduğuna dikkat çekiyor ve Martin'in modern bakterilerdeki son evrensel ortak ataya ilişkin araştırması, suyun birçok demir bazlı enzim içerdiğini öne sürüyor.

Bütün bunlar, Sutherland'ın kimyasal reaksiyonlarının çoğunun yalnızca bakır (ve Wachtershauser'in vurguladığı gibi kükürt) pahasına başarılı olduğunu ve Shostak'ın ön hücrelerindeki RNA'nın magnezyuma ihtiyaç duyduğunu gösteriyor.

Hidrotermal menfezler de yaşamın yaratılması için önemli olabilir.

Shostak, “Modern metabolizmaya bakarsanız, demir ve kükürt kümeleri gibi kendileri için konuşan elementleri görebilirsiniz” diye açıklıyor. "Yaşamın, suyun demir ve kükürt ile doyurulduğu bir menfezde veya yakınında ortaya çıktığı fikrine uyuyor."

Bununla birlikte, yalnızca bir şey eklenebilir. Sutherland ve Shostak açıksa doğru yol o zaman havalandırma teorisinin bir yönü kesinlikle bir yanılgıdır: hayat denizin derinliklerinde başlamış olamaz.

Sutherland, "Keşfettiğimiz kimyasal süreçler, ultraviyole radyasyona büyük ölçüde bağımlı" diyor.

Bu tür radyasyonun tek kaynağı güneştir, bu nedenle reaksiyonlar doğrudan ışınlarının altında gerçekleşmelidir. Bu, derin deniz versiyonunun üzerini çiziyor.

Shostak, denizin derinliklerinin yaşamın beşiği olarak kabul edilemeyeceği konusunda hemfikirdir. "En kötü yanı, siyanür gibi enerji açısından zengin hammaddelerin kaynağı olan atmosferle etkileşimden izole olmaları."

Ancak tüm bu problemler hidrotermal menfezler teorisini işe yaramaz hale getirmez. Belki de bu havalandırma delikleri, erişebildikleri sığ sularda bulunuyordu. Güneş ışığı ve siyanür.

Hayat okyanusta değil karada başladı

Armen Mulkidzhanyan bir alternatif önerdi. Ya yaşam suda ortaya çıktıysa, okyanusta değil de karada olsaydı? Yani, volkanik bir gölette.

Mulkidzhanyan, hücrelerin kimyasal bileşimine dikkat çekti: özellikle hangi maddeleri aldıkları ve hangilerini reddettikleri. Herhangi bir organizmanın hücrelerinin, sodyum hariç çok fazla fosfat, potasyum ve diğer metalleri içerdiği ortaya çıktı.

Modern hücreler, metallerin dengesini korur, onları çevreden dışarı pompalar, ancak ilk hücrelerin bu fırsatı yoktu - pompalama mekanizması henüz geliştirilmemiştir. Bu nedenle Mulkidzhanyan, ilk hücrelerin, bugünün hücrelerini oluşturan yaklaşık bir dizi maddenin bulunduğu yerde ortaya çıktığını öne sürdü.

Bu, okyanusu yaşamın potansiyel beşiği listesinden hemen çıkarır. Canlı hücreler okyanustan çok daha fazla potasyum ve fosfata ve çok daha az sodyuma sahiptir.

Volkanların yakınındaki jeotermal kaynaklar bu teori için daha uygundur. Bu havuzlar, hücrelerle aynı metal karışımını içerir.

Shostak fikri güçlü bir şekilde desteklemektedir. "Bana öyle geliyor ki, jeotermal olarak aktif bir alanda sığ bir göl veya gölet tüm koşullar için ideal olacaktır" diye onaylıyor. "Hidrotermal menfezlere ihtiyacımız var, ancak derin olanlara değil, Yellowstone gibi volkanik olarak aktif bölgelerde bulunanlara benzer."

Böyle bir yerde Sutherland'ın kimyasal reaksiyonları gerçekleşebilir. Kaynaklar gerekli maddelere sahiptir, su seviyesi dalgalanır, böylece zaman zaman bazı alanlar kurur ve güneş ultraviyole ışınları sıkıntısı olmaz.

Üstelik Shostak, bu havuzların kendi ön hücreleri için harika olduğunu söylüyor.

Shostak, "Protohücreler genellikle düşük bir sıcaklık tutar, bu da RNA kopyalama ve diğer basit metabolizma türleri için iyidir" diyor. "Ancak zaman zaman kısaca ısınırlar, bu da RNA ipliklerinin ayrılmasını teşvik eder ve onları daha fazla kendi kendine üreme için hazırlar." Soğuk veya sıcak su akışları da protohücrelerin paylaşılmasına yardımcı olabilir.

Volkanların yakınındaki jeotermal kaynaklar, yaşamın doğum yeri olabilir.

Hayatlara meteorlar yardım edebilirdi

Mevcut tüm argümanlara dayanarak, Sutherland üçüncü bir seçenek öneriyor - göktaşı düşüşünün yeri.

Dünya, varlığının ilk 500 milyon yılında düzenli olarak meteor yağmurlarına maruz kaldı - bugün hala düşüyorlar, ancak çok daha az sıklıkta. Uygun büyüklükte bir göktaşı çarpma alanı, Mulkidzhanyan'ın bahsettiği göletler ile aynı koşulları yaratabilir.

İlk olarak, meteorlar çoğunlukla metaldir. Ve düştükleri yerler genellikle demir ve kükürt gibi metaller açısından zengindir. Ve en önemlisi, göktaşının düştüğü yerlerde yerkabuğu jeotermal aktiviteye ve sıcak suya yol açar.

Sutherland, hepsi ultraviyole ışınlarının etkisi altında, siyanür bazlı maddeleri kayalardan çeken yeni oluşan kraterlerin yamaçları boyunca akan küçük nehirleri ve dereleri tanımlar. Her damla diğerlerinden biraz farklı bir madde karışımı taşır, bunun sonucunda farklı reaksiyonlar meydana gelir ve bir dizi organik madde üretilir.

Sonunda, akarsular kraterin altındaki volkanik bir gölette birleşir. Belki de öyle bir havuzdaydı ki, bir zamanlar ilk protohücrelerin oluştuğu gerekli tüm maddeler toplandı.

Sutherland, "Bu çok özel bir olay akışı," diye kabul ediyor. Ancak bulunan kimyasal reaksiyonlara dayanarak buna yöneliyor: "Deneylerimde gösterilen tüm reaksiyonların gerçekleşebileceği tek olay akışı bu."

Shostak bundan henüz tam olarak emin değil, ancak Sutherland'ın fikirlerinin yakın ilgiyi hak ettiğini kabul ediyor: “Bana öyle geliyor ki bu olaylar bir göktaşı çarpması alanında meydana gelmiş olabilir. Ama aynı zamanda volkanik sistemler fikrini de seviyorum. Her iki versiyonun da lehine güçlü argümanlar var. "

Hayat nasıl başladı sorusunun cevabını ne zaman alacağız?

Görünüşe göre tartışma yakında bitmeyecek ve bilim adamları hemen ortak bir görüşe varamayacaklar. Tecrübelere göre karar verilecek kimyasal reaksiyonlar ve ön hücreler. Seçeneklerden birinin anahtar bir maddeden yoksun olduğu veya protohücreleri yok eden bir maddenin kullanıldığı ortaya çıkarsa, yanlış olarak kabul edilecektir.

Bu, tarihte ilk kez yaşamın nasıl başladığının en eksiksiz açıklamasının eşiğinde olduğumuz anlamına geliyor.

Sutherland iyimser bir şekilde “Görevler artık imkansız görünmüyor” diyor.

Şimdiye kadar, Shostak ve Sutherland'ın “hep birden” yaklaşımı sadece kaba taslaklardan ibaret. Ancak bu yaklaşımın argümanlarının her biri onlarca yıllık deneylerle kanıtlanmıştır.

Bu kavram, önceki tüm yaklaşımlar üzerine inşa edilmiştir. Tüm en iyi uygulamaları bir araya getirirken aynı zamanda her yaklaşımın bireysel sorunlarını çözer.

Örneğin, Russell'ın hidrotermal menfezler teorisini çürütmez, ancak onun en başarılı unsurlarını kullanır.

4 Milyar Yıl Önce Ne Oldu

4 milyar yıl önce ne olduğunu kesin olarak bilmiyoruz.

Martin, "E. coli'nin çıktığı yerden bir reaktör yaratsanız bile... bunun o ilk yaşamın bir reprodüksiyonu olduğunu söyleyemezsiniz" diyor.

Yapabileceğimiz en iyi şey, vizyonumuzu kanıtlarla destekleyerek olayların gidişatını görselleştirmektir: kimya alanındaki deneyler, erken Dünya hakkında tüm bilgiler ve biyolojinin erken yaşam formları hakkında söylediği her şey.

Sonuç olarak, yüzyıllarca süren yorucu çabalardan sonra, olayların gerçek seyrinin tarihinin nasıl şekillenmeye başladığını göreceğiz.

Bu, insanlık tarihindeki en büyük bölünmeye yaklaştığımız anlamına geliyor: yaşamın kökeni tarihini öğrenenler ile bu ana kadar yaşamamış ve bu nedenle onu asla öğrenemeyecek olanlar arasındaki bölünme.

Darwin'in Türlerin Kökeni kitabının 1859'da yayınlandığını göremeyenlerin hepsi, evrim hakkında hiçbir şey bilmedikleri için insanın kökeni hakkında en ufak bir fikre sahip olmadan öldüler. Ancak bugün, birkaç izole topluluk dışında herkes, hayvanlar dünyasının diğer temsilcileriyle olan akrabalığımız hakkındaki gerçeği öğrenebilir.

Aynı şekilde Yuri Gagarin'in Dünya'nın yörüngesine girmesinden sonra doğan herkes, başka dünyalara seyahat edebilecek bir toplumun üyesi oldu. Ve gezegenin her sakini gezegenin dışında olmasa da, uzay yolculuğu şimdiden modern bir gerçeklik haline geldi.

yeni gerçeklik

Bu gerçekler, dünya algımızı fark edilmeden değiştiriyor. Bizi daha akıllı yaparlar. Evrim bize her canlıya değer vermeyi öğretir, çünkü hepimiz uzak da olsak akraba olarak kabul edilebiliriz. Uzay yolculuğu bize ne kadar eşsiz ve kırılgan olduğunu anlamak için ana gezegenimize dışarıdan bakmayı öğretir.

Şu anda yaşayan insanların bir kısmı çok yakında tarihte kökenlerini anlatabilecek ilk kişiler olacaklar. Ortak atalarını ve nerede yaşadığını öğrenecekler.

Bu bilgi bizi değiştirecek. Tamamen bilimsel bir bakış açısıyla, bize evrende yaşamın doğma şansı ve onu nerede aramamız gerektiği konusunda bir fikir verecektir. Aynı zamanda bize hayatın özünü de gösterecek.

Ancak yaşamın kökeninin sırrının ortaya çıktığı anda önümüze hangi bilgeliğin çıkacağını ancak tahmin edebiliriz. Her ay ve yıl, gezegenimizdeki yaşamın kökeninin büyük gizemini çözmeye daha da yaklaşıyoruz. Siz bu satırları okurken şu anda yeni keşifler yapılıyor.

Ayrıca okuyun:

Bu makaleyi paylaş