Kimyoviy evolyutsiya: bosqichlari va mohiyati

aylantirish jarayoni deb atalmish kimyoviy evolyutsiyasi bilan ilm-fan kimyo bajarildi, va inqilobiy jarayon burilish nuqtasi kislorod rolini tavsiflovchi frantsuz tabiiy olim Lavoisier yonish nazariyasi tomonidan 1777 yilda tashkil etish keyin sodir bo'lgan. So'ngra barcha asosiy tushuncha va kimyo asosiy tamoyillari, bir o'tilganlik sanasi boshladi, moddalar terminologiya va nomenklaturasini o'zgardi.

Boshlang'ich kurs

1789 bir darslik Lavoisier chiqishi, darhol tug'ilgan tadqiqotchilar va ilm-fan amaliyot uchun muhim mos yozuvlar bo'ldi ko'rdim. "Boshlang'ich kimyo kursi" jahon ro'yxatida birinchi bo'ldi - oddiy organlari jadval, ma'lum bo'lgan kimyoviy elementlarni ro'yxati. kimyoviy evolyutsiya mutlaqo yangi aytmoqchi qaratilgan tushgunga aniq yonish kislorod nazariyasi yotgan bu Tome Lavoisier, asosi. aniqlash eng muhim element - bir olim va asosiy mezon etib saylandi va bunday atom yoki tajriba tomonidan tasdiqlangan emas hamma narsa, nima tajriba, molekulyar tuzilishi, Lavoisier hisoblanmaydi edi.

birikmalar, asosiy tarkibda o'z farqlar xususiyatlari tabiati haqida, massasi saqlash - Kimyoviy evolyutsiya u ham shakllantirish qonunlari orqali ketdi. Bu kimyo eksperimental organlari tarkibini o'rganish, o'zini bir fan aylanganini keyin edi. Men sub'ektning rasionalizatorlik kimyoviy evolyutsiyasi holda, albatta, mumkin emas, va materiya tabiati va uning xususiyatlari haqida g'oyalar keskin va tez o'zgartirish Shunday qilib, insoniyat nihoyat, alchemical o'tmishini tark. Lekin bu jarayon uchun turtki Lavoisier tadqiqotlar xizmat qilgan. Endi, hatto maktab o'quvchilari kimyoviy evolyutsiyasi (yoki prebiotikning evolyutsiyasi) bosqichlari oldin vaqti hisobga olinishi lozim, deb bilaman Yerda hayot paydo. XVIII asrda, dunyo kabi tushunchalar hech kim bo'ldi.

hayot

Organik modda asta-sekin, ayniqsa, energiya va tanlash omillar ta'sir noorganik molekulalar, paydo boshladi qachon kimyoviy evolyusiya Yerda juda jonsiz sayyora boshladi. hatto nisbatan murakkab tizimlarni xos bo'lgan o'z-o'zini tashkil etish jarayonlarini, yuzaga kelayotgan. Shunday qilib, Yer yuzida uglerod paydo bo'ldi. Balki, tashqi ko'rinishi, balki barcha tirik materiyaning yanada rivojlantirish uchun emas, balki faqat asosiy ahamiyatga birinchi molekulalar bor uglerodli.

Biz hozirga qadar, hayotning ilk bosqichlarida kimyoviy evolyutsiya mohiyati nima bilmayman. har qanday moddaning ma'lum kimyo evolyutsion jarayon chegaralari suvli uglerod faraz chegaralaydi. Balki, koinotdagi imkoniyatlari mavjudligi boshqa xil bor hayot materiya va oqsil kelib chiqishi - faqat "chiqib yo'li" emas. suyuq faza suvli o'rta uglerod depolarize xususiyatlari bilan polimer xususiyatlari noyob birlashmasidan bor amalga oshirilgan edi. Bu shartlar hayot kimyoviy evolyutsiya va bizga hayot shakllari turli ma'lum bo'lgan barcha rivojlantirish zarurligini boshlash uchun etarli edi.

jarayonini boshlash

Hatto o'z beshikda zoti emas, balki butun bilaman. Ayniqsa, qaerda va qachon Yerda kimyoviy evolyutsiya bosqichlaridan boshlash uchun. Bu biz ham, faqat taxmin qilishimiz mumkin, nima bo'ladi. Bu erda, birinchi, albatta, har bir vaqt bor bo'lishi mumkin.

Agar yulduz shakllanishi ikkinchi davrini tugatish qachon portlash quyultirilgan mahsulotlari qachon o'ta yangi yulduzlardan tashkil, kimning vazn yulduzlararo kosmik unsurlar og'ir deb nomlangan berdi, yigirma olti oshadi. Yulduz ikkinchi avlod mavjud shart og'ir elementlar etarli miqdorda bo'lgan o'z sayyora tizimlari, topildi. kimyoviy evolyutsiya mohiyatini anglab mumkin yarim milliard yarim milliard yil oradan Katta Portlashdan keyin istalgan vaqtda.

Qani hayot boshlandi

Bundan tashqari, ochiq savol - qaerdan u paydo bo'lishi mumkin. Qachon yaratish ko'p juda ehtimol ishga tushirilishi kimyoviy ekolyutsii sharoitlar deyarli har qanday sharoitda sodir bo'lishi mumkin. Bu yer qa'ri va sayyoralar, va okean va yuzasi chuqurligi, mos, hatto protoplanetary shakllantirish.

Bundan tashqari, bulut yulduzlararo gaz, shuningdek, nazar jonsiz yashayotgan hujum uchun bir pog'ona taxta bo'lib xizmat qilishi mumkin va u organik aniqlangan moddalar unda tasdiqlanadi - va shakar spirtli ichimliklarni, aldegidlar, aminokislotalar, glisin va yana qodir kimyoviy evolyutsiya boshladi orqali hayot uchun boshlang'ich moddasi bo'lib xizmat qiladi.

nazariya

Qadimgi Yer, uning sirlarini saqlaydi, va insoniyat hali hayot paydo oldin uning mavjudligi geokimyoviy sharoitlarda haqida ishonchli ma'lumot yo'q. Geologiya tadqiqot barcha savollarga qondirish mumkin emas, va shuning uchun to'liq astronomiya jalb o'rganish. Shunday qilib, kimyoviy evolyutsiya nazariyasini qurildi. Bugungi Venusian va Mars sharoitlar kimyoviy evolyutsiya ma'lum bosqichlarida Yerga o'xshash, deb qabul qilinadi.

modellari haqida tajriba va butun ma'lum asosiy ma'lumotlarni olish uchun. Misol uchun, turli xil kimyoviy tarkibi va atmosferadagi iqlim sharoitlari simulasyonu foydalanib, gidrosfera, murakkab organik molekulalar olingan Litosfera. eksperiment yangi ma'lumotlar olish, qurilish nazariyasini boyitadi ostida har doim bo'ladi. Shunday qilib, u muayyan mexanizmlari haqida farazlar bir qator nomzod va bevosita kuchlar kimyoviy evolyusiya bo'lib o'tdi.

Rossiyada tadqiqot

Erdagi hayot, deb, abiogenesis orqali tashkil etilgan mavjudligi xarakterli bo'lgan Wildlife organi tashqarida va fermentlar zarracha ishtirokisiz bo'ladi organik birikmalar Tug'ilgan. nonliving bir tirik bo'lganda, bu, birinchi bosqichi hisoblanadi.

XX asrning voyaga etgan faraz akademik Oparin tomonidan, yuqori molekulyar birikmalar echimlar ularni u bilan muloqot qilish to'sqinlik qilmaydi, tashqi muhit bir muayyan ularning konsentratsiyasi ortadi maydoni va ajratish shakllantirish ega. Bunday joylar coacervates yoki coacervate tomchi deyiladi.

Chet elda

1953 yilda o'tkazgan bir ibtidoiy er yuzida amalga oshirilayotgan Kelib abiyotik sintezi boshqa organik moddalar bilan aminokislotalar sintez, Stanley Miller godu. Keyinchalik oldingi mahsulot keyingi uchun katalizator bo'lib ketma-ket bir katalitik reaktsiya, borligi kimyoviy evolyutsiya jarayonida hayot mavjud tushuntiradi hypercycles nazariyasi paydo bo'ldi.

Faqat birinchi yog 'kislotalari va lipidlarning g'ilofga orqali atrof muhitdan nukleotid monofosfat olish imkoniyatiga ega bo'ldi Amerika biolog tomonidan 2008 yilda tashkil etilgan "protohücrenin". Bu faollashtirilgan imidazol "g'ishtlar" DNK sintezi uchun muhim ahamiyatga ega. Va 2011 yilda Yaponiyada polirazmernaya zanjir reaktsiya, DNK replikatsiya bo'lib, ajratish imkoniga ega bo'ldi, katyonik membrana ostida DNK elementlar bilan veziküller yaratildi.

Asosiy faraz

Yer faraz hayot kimyoviy evolyutsiya quyidagi asosiy nuqtalarini tushuntirib beradi.

1. Zarurat sintezi kimyoviy evolyutsiya jarayonini boshlash uchun etarlicha katta hajmi va bir talay turli bo'lishi kerak bilan, molekulalar ugrerodosoderzhaschih bir autocatalytic sintez bor bo'lgan, Yer yuzida yoki kosmik sharoitda paydo bo'ladi.
2. Yuqorida tasvirlangan molekulalar paydo o'rni protocellular tuzilmalar. Bu barqaror yopiq agregatlar atrof-muhit, moddalar va energiya almashinuvi izolyatsiya qilingan va tanlab, ularni o'tadi. Ya'ni, u erda protocellular tuzilishi.
3. o'z-o'zini replikatsiya va kimyoviy tizimlari barcha ma'lumotlarni o'z-o'zini o'zgartirish - hosil birliklari o'z-o'zini rivojlantirish uchun qobiliyati bor. Shunday qilib, irsiy kodi asosiy birliklari mavjud.
4. Keyingi bosqich - fermentlar ma'lumotlar tashuvchilar sifatida RNK va DNK bilan oqsillarni xususiyatlari, ko'rinishi va vazifalari o'rtasidagi munosabatlar. Shunday qilib, biologik evolyutsiyasi uchun zarur bo'lgan irsiy kodi aslida bor.

kashfiyot

Yuqorida aytib o'tilganidek, Aleksandr Oparin sifatida erta o'tgan asrning voyaga etgan, yillar coacervates ochildi, deb. Keyingi Stanley Miller va 1953 yilda Harold Urey, oddiy biyomoleküllerin va ularning yuzaga jarayonini modellashtirish qadimiy atmosferaning paydo tasvirlangan. Keyingi Sidney Foks protenoidov ning mikro haqida dunyoni aytdi. 1981-yilda, T. va ribozimlerin molekula ichida axborot va kataliz integratsiya qodir deb autocatalytic RNK bo'linishini kuzatib qodir S. sarfettiğini Altmane, zanjirning o'zlarini "chiqib o'yma" va qolgan «oxiri» bog'lanish.

1986-yilda, Kembrij Uilyam Gilbert "RNK Dunyo" g'oyasini ishlab, va bir vaqtning o'zida Germaniya Gunther von Kidrovski o'z-o'zini replikatsiya tizimlari va ularning rivojlanish vazifalarini tushunish uchun muhim hissa bo'ldi DNK asoslangan birinchi o'zini-replikatsiya tizimi, taqdim etildi. Manfred Eigen hyperframe, RNK molekulalarining ansambllari evolyutsiyasi ochilib, Yuliy Rebek xloroform o'z-o'zini replikatsiya birinchi sun'iy molekula yaratilgan: Fan tez bu yo'nalishda oldinga ketdi.

Space & Yer

NASA Dzhon Korlis tipi Flight markazi kosmik atrof-muhitni kimyoviy evolyutsiya mustaqil qilish dengizlar energiya va kimyoviy termik buloqlardan etkazib berish jarayonini o'rganib, ular bugungi kunda dastlabki Archaebacteria doimiy yashash uchun. temir Sülfitler dunyoda, faraz Gunter Vehterskhoyzera bir qator.

U moddalar almashish uchun zarur energiya berdi pirit yuzasi (temir sulfid), kuni kelib birinchi o'zini-replikatsiya tuzilmalari metabolizm tasvirlangan. tanlash aholi turli xil yaratish, o'sib borayotgan va o'sadi va qayta mumkin pirit kristallari chirigan jihatidan. organik molekulalar paydo qil minerallarni ham yaqindan o'rganilgan. Bu jarayonning harakatining asosiy tamoyillari hali ochiq emas, chunki Biroq, kimyoviy evolyutsiya yagona model hali mavjud emas.