El origen de la vida es una vasta problema científico. Ha habido una gran cantidad de nuevos datos e investigaciones disponibles durante los últimos 10 años. Hoy en día todavía quedan cuestiones sin resolver, pero la imagen general de cómo pudo surgir la vida a partir de materia inanimada se está aclarando muy rápidamente. Pero, como sabes, en ciencia cada respuesta genera 10 nuevas preguntas.
Modelos de evolución gradual desde compuestos inorgánicos hasta los primeros organismos están ahora bien desarrollados. Pero la historia de este tema se remonta al famoso autor. .
El naturalista e investigador inglés no escribió nada sobre esto en sus trabajos científicos y no estudió seriamente teorías e hipótesis sobre el origen de la vida. Este tema estaba más allá de la comprensión de la ciencia del siglo XIX. Charles sólo hablaba de cómo los primeros organismos vivos que ya existían dieron origen a toda la diversidad de formas biológicas que vemos.
Sólo de sus cartas al mejor amigo Sabemos que Darwin intentó pensar en este tema, pero por supuesto, a ese nivel de conocimiento, no podía asumir específicamente nada excepto lo más ideas generales, que de alguna manera aún podrían química Inorgánica, sales de amonio, fósforo, con el uso de electricidad en un pequeño estanque cálido se generan sustancias orgánicas.
Pero cabe señalar que incluso en esta carta adivinó muchas cosas con mucha precisión. Por ejemplo, los químicos han descubierto una vía plausible para la síntesis abiogénica de nucleótidos, los componentes básicos del ARN. Resultó que estos nucleótidos pueden sintetizarse espontáneamente en condiciones similares a las de un pequeño estanque cálido.
Se han inventado una gran cantidad de versiones del origen de toda la vida en la Tierra. Muchos de ellos fueron inventados por teóricos de la conspiración y pseudocientíficos. Pero aún así, la mayor parte de las teorías se basan en hechos reales y la investigación.
Principales teorías del origen de la vida:
— creacionismo;
- panspermia;
— teoría del estado estacionario;
- generación espontánea;
- evolución bioquímica.
Hipótesis creacionista a la que se adhieren las personas que creen que la vida fue creada por un creador, Dios, la mente universal. No tiene pruebas y su promoción no la llevan a cabo científicos, sino periodistas, teólogos y teólogos. A ellos también se suman personas que quieren ganar dinero extra mediante engaños.
Estos mismos creacionistas continúan argumentando que hay un misterio en la cuestión del origen de las personas, ya que los arqueólogos no pueden encontrar algún eslabón perdido, es decir, una forma de transición de Hombre anciano Cromagnon hasta el homo sapiens moderno. Artículos que son extremadamente importantes de entender:
» Orígenes 100% humanos: teorías e hipótesis
Teoría del estado estacionario es que los seres vivos, junto con el universo y, en consecuencia, el mundo entero, han existido y existirán siempre, independientemente del tiempo. Junto a esto, los cuerpos y formaciones derivadas del universo, como las estrellas, los sistemas planetarios y los organismos vivos, tienen una limitación en el tiempo: nacen y mueren.
Por el momento, esta hipótesis sólo tiene importancia histórica y hace mucho tiempo que no se discute en los círculos científicos, ya que ha sido refutada por la ciencia moderna en un punto clave: el universo surgió gracias al Big Bang y su posterior expansión. Un artículo importante sobre este tema en un lenguaje sencillo y comprensible: 100% Origen y evolución del universo.
Teoría de la panspermia ya más científico. Se supone lo siguiente: los organismos vivos trajeron cuerpos cósmicos como meteoritos o cometas a nuestro planeta. Algunos partidarios especialmente soñadores están seguros de que los ovnis y los extraterrestres lo hicieron deliberadamente, persiguiendo sus objetivos.
En nuestro sistema solar, la probabilidad de encontrar organismos vivos en cualquier otro lugar es extremadamente pequeña, pero la vida podría haber llegado hasta nosotros desde otro sistema estelar. Los datos astronómicos muestran que, según la composición bioquímica de los meteoritos, meteoritos y cometas, a menudo se pueden encontrar en ellos compuestos orgánicos, por ejemplo, aminoácidos. Fueron ellos quienes pudieron convertirse en semillas cuando un cuerpo cósmico entró en contacto con la Tierra, del mismo modo que las semillas de diente de león se esparcen a cientos de metros a la redonda.
El principal contrapeso a las afirmaciones panspermistas es la pregunta lógica de dónde vino la vida en otros planetas desde los cuales voló este mismo asteroide o cometa. Por tanto, la hipótesis panspérmica del origen extraterrestre de los organismos vivos sólo puede complementar la versión principal: la bioquímica.
Teoría de la abiogénesis a través de la evolución bioquímica, estudia y demuestra con éxito la formación de estructuras orgánicas a partir de materia inorgánica, fuera del organismo y sin el uso de enzimas especiales.
La síntesis de los compuestos orgánicos más simples a partir de materia inorgánica puede tener lugar en una amplia variedad de condiciones naturales: en el planeta o en el espacio (por ejemplo, en un disco protoplanetario - proplyd). En 1953 se llevó a cabo el famoso experimento clásico de Miller-Urey, demostrando que compuestos orgánicos como los aminoácidos pueden aparecer en una mezcla de diferentes gases que imitarían la composición atmosférica del planeta.
En la naturaleza, con el tiempo, se formó y adquirió la capacidad de (por cierto, hoy en día su síntesis por parte del hombre es muy difícil). Pero éste es el elemento principal, y en él reside precisamente la respuesta a la pregunta sobre el origen de la vida en la Tierra.
Ahora está absolutamente claro cómo surgió la molécula de ácido desoxirribonucleico. Al principio, los seres biológicos se basaban en otra molécula similar llamada ARN. Por mucho tiempo Había otro mundo vivo en el que los organismos tenían información hereditaria en forma de una molécula de ácido ribonucleico que actuaba como proteínas. Esta molécula es capaz de almacenar información hereditaria como el ADN y realizar un trabajo activo como las proteínas.
En las células modernas, estas funciones están separadas: el ADN almacena información hereditaria, las proteínas hacen el trabajo y el ARN sirve como una especie de intermediario entre ellas. En los primeros organismos antiguos sólo existía el ARN, que realizaba ambas tareas por sí solo.
Un patrón interesante en la cuestión del origen de todos los seres vivos es que en los últimos años han aparecido decenas de nuevos artículos científicos que nos acercan lo más posible a resolver el misterio, y ninguna otra teoría o hipótesis sobre el origen de todos los seres vivos. Actualmente se requieren formas de vida distintas a la abiogénica.
Una de las preguntas más importantes que ha ocupado las mentes de los científicos y la gente común, se trata del surgimiento y desarrollo de la diversidad de formas de vida en nuestro planeta.
Por el momento, las teorías se pueden clasificar en uno de 5 grandes grupos:
- Creacionismo.
- Generación espontánea de vida.
- Hipótesis del estado estacionario.
- Panspermia.
- Teoría de la evolución.
Cada uno de los conceptos es interesante e inusual a su manera, por lo que definitivamente debes familiarizarte con ellos con más detalle, porque el origen de la vida es una pregunta cuya respuesta toda persona pensante quiere saber.
El creacionismo se refiere a la creencia tradicional de que la vida fue creada por algún ser supremo: Dios. Según esta versión, la prueba de que toda la vida en la Tierra fue creada por una mente superior, como se llame, es el alma. Esta hipótesis surgió en tiempos muy antiguos, incluso antes de la fundación de las religiones mundiales, pero la ciencia aún niega la viabilidad de esta teoría del origen de la vida, ya que la presencia de un alma en las personas es indemostrable, y este es el principal argumento del creacionismo. apologistas.
La hipótesis del origen espontáneo de la vida apareció en Oriente y fue apoyada por muchos filósofos y pensadores famosos. Antigua Grecia y Roma. Según esta versión, la vida puede, bajo determinadas condiciones, originarse en sustancias inorgánicas y objetos inanimados. Por ejemplo, la carne podrida puede albergar larvas de moscas y el barro húmedo puede albergar renacuajos. Este enfoque tampoco resiste las críticas de la comunidad científica.
La hipótesis parece haber aparecido junto con la llegada de los humanos, ya que sugiere que la vida no se originó, sino que siempre existió aproximadamente en el mismo estado en el que se encuentra ahora.
Esta teoría está respaldada principalmente por investigaciones de paleontólogos que encuentran evidencias cada vez más antiguas de vida en la Tierra. Es cierto que, estrictamente hablando, esta hipótesis se destaca un poco de esta clasificación, ya que no toca en absoluto una cuestión como el origen de la vida.
La hipótesis de la panspermia es una de las más interesantes y controvertidas. Según este concepto, como resultado de que, por ejemplo, de alguna manera se introdujeron microorganismos en el planeta. En particular, la investigación de un científico que estudió los meteoritos Efremovka y Murchisonsky mostró la presencia de restos fosilizados de microorganismos en su sustancia. Sin embargo, no existe confirmación de estos estudios.
A este grupo también pertenece la teoría del paleocontacto, que afirma que el factor que desencadenó el origen de la vida y su desarrollo fue una visita a la Tierra de extraterrestres que trajeron microorganismos al planeta o incluso lo poblaron específicamente. Esta hipótesis está cada vez más extendida en todo el mundo.
Finalmente, una de las explicaciones más populares sobre el origen de la vida tiene que ver con la aparición evolutiva y el desarrollo de la vida en el planeta. Este proceso aún está en curso.
Estas son las principales hipótesis que intentan explicar el origen de la vida y su diversidad. Ninguna de ellas puede todavía ser aceptada o rechazada de manera inequívoca. Quién sabe, tal vez en el futuro la gente todavía resuelva este enigma.
Se sabe que revistas científicas Intentan no aceptar la publicación de artículos dedicados a problemas que atraen la atención general, pero que no tienen una solución clara: una publicación de física seria no publicará un proyecto de movimiento perpetuo. Este tema fue el origen de la vida en la Tierra. La cuestión del surgimiento de la naturaleza viva, la aparición del hombre, ha preocupado a las personas pensantes durante muchos milenios, y sólo los creacionistas, partidarios del origen divino de todas las cosas, han encontrado una respuesta definitiva, pero esta teoría no es científica porque no puede ser verificado.
Vistas de los antiguos.
Los antiguos manuscritos chinos e indios hablan sobre el surgimiento de criaturas vivientes del agua y los restos podridos; el nacimiento de criaturas anfibias en los sedimentos fangosos de los grandes ríos está escrito en los antiguos jeroglíficos egipcios y en la escritura cuneiforme de la antigua Babilonia. Las hipótesis sobre el origen de la vida en la Tierra mediante generación espontánea eran obvias para los sabios del pasado lejano.
Los filósofos antiguos también dieron ejemplos del surgimiento de animales a partir de materia inanimada, pero su justificaciones teóricas Tenía diferentes naturalezas: materialista e idealista. Demócrito (460-370 a.C.) encontró la causa de la vida en interacción especial las partículas más pequeñas, eternas e indivisibles: los átomos. Platón (428-347 aC) y Aristóteles (384-322 aC) explicaron el origen de la vida en la Tierra por la influencia milagrosa de un principio superior sobre la materia sin vida, infundiendo almas en los objetos naturales.
La idea de la existencia de algunos. vitalidad", que favorece la aparición de seres vivos, resultó ser muy persistente. Dio forma a las opiniones sobre el origen de la vida en la Tierra entre muchos científicos que vivieron en la Edad Media y posteriormente, hasta finales del siglo XIX.
Teoría de la generación espontánea.
Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), con la invención del microscopio, convirtió los microorganismos más pequeños que descubrió en el principal tema de disputa entre los científicos que compartían dos teorías principales sobre el origen de la vida en la Tierra: la biogénesis y la abiogénesis. Los primeros creían que todos los seres vivos podían ser producto únicamente de seres vivos, los segundos creían que era posible la generación espontánea de materia orgánica en soluciones colocadas en condiciones especiales. La esencia de esta disputa no ha cambiado hasta el día de hoy.
Los experimentos de algunos naturalistas demostraron la posibilidad de la aparición espontánea de los microorganismos más simples; los partidarios de la biogénesis negaron completamente esta posibilidad. Louis Pasteur (1822-1895) estrictamente metodos cientificos, con la gran exactitud de sus experimentos, demostró la ausencia de una fuerza vital mítica transmitida a través del aire y generando bacterias vivas. Sin embargo, en sus obras admitió la posibilidad de generación espontánea en algunos condiciones especiales, que los científicos de las generaciones futuras debían descubrir.
Teoría de la evolución
Las obras del gran Charles Darwin (1809-1882) sacudieron los cimientos de muchos Ciencias Naturales. El surgimiento de una enorme diversidad de especies biológicas a partir de un ancestro común, proclamado por él, volvió a convertir el origen de la vida en la Tierra en la cuestión científica más importante. La teoría de la selección natural tuvo dificultades para encontrar partidarios al principio y ahora está sujeta a ataques críticos que parecen bastante razonables, pero es el darwinismo el que se encuentra en la base de las ciencias naturales modernas.
Después de Darwin, la biología no pudo considerar el origen de la vida en la Tierra desde sus posiciones anteriores. Los científicos de muchas ramas de las ciencias biológicas estaban convencidos de la verdad del camino evolutivo del desarrollo de los organismos. Déjalos cambiar de muchas maneras. vistas modernas sobre el ancestro común colocado por Darwin en la base del Árbol de la Vida, pero la verdad del concepto general es inquebrantable.
Teoría del estado estacionario
La refutación de laboratorio de la generación espontánea de bacterias y otros microorganismos, la conciencia de la compleja estructura bioquímica de la célula, junto con las ideas del darwinismo, tuvieron una influencia particular en el surgimiento de versiones alternativas de la teoría del origen de la vida en la Tierra. En 1880, William Preyer (1841-1897) propuso una de las nuevas sentencias. Creía que no era necesario hablar del nacimiento de la vida en nuestro planeta, ya que existe para siempre y no tuvo un comienzo como tal, es inmutable y está constantemente lista para renacer en cualquier condición adecuada.
Las ideas de Preyer y sus seguidores son de interés puramente histórico y filosófico, porque los astrónomos y físicos posteriores calcularon el momento de la existencia final de los sistemas planetarios y registraron la expansión constante pero constante del Universo, es decir, nunca fue eterno ni constante.
El deseo de ver el mundo como una única entidad viviente global se hizo eco de las opiniones del gran científico y filósofo ruso Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945), quien también tenía su propia idea sobre el origen de la vida en la Tierra. Se basó en la comprensión de la vida como una característica integral del Universo, el cosmos. Según Vernadsky, el hecho de que la ciencia no pudiera encontrar capas que no contuvieran rastros de sustancias orgánicas hablaba de la eternidad geológica de la vida. Vernadsky llamó una de las formas en que apareció la vida en el joven planeta sus contactos con objetos espaciales: cometas, asteroides y meteoritos. Aquí su teoría se fusionó con otra versión que explicaba el origen de la vida en la Tierra mediante el método de la panspermia.
La cuna de la vida es el espacio.
Panspermia (griego - "mezcla de semillas", "semillas en todas partes") considera que la vida es una propiedad fundamental de la materia y no explica las formas de su origen, pero llama al cosmos una fuente de vida, gérmenes que caen sobre los cuerpos celestes en condiciones adecuadas. para su “germinación”.
La primera mención de los conceptos básicos de panspermia se puede encontrar en los escritos del antiguo filósofo griego Anaxágoras (500-428 a. C.), y en el siglo XVIII el diplomático y geólogo francés Benoit de Maillet (1656-1738) habló sobre ello. Estas ideas fueron revividas por Svante August Arrhenius (1859-1927), Lord Kelvin William Thomson (1824-1907) y Hermann von Helmholtz (1821-1894).
El estudio de la cruel influencia de la radiación cósmica y las condiciones de temperatura del espacio interplanetario en los organismos vivos hizo que tales hipótesis sobre el origen de la vida en la Tierra no fueran muy relevantes, pero con el comienzo de la era espacial aumentó el interés por la panspermia.
En 1973 Premio Nobel Francis Crick (1916-2004) expresó la idea de la producción extraterrestre de sistemas vivos moleculares y su llegada a la Tierra con meteoritos y cometas. Al mismo tiempo, evaluó las posibilidades de que se produzca abiogénesis en nuestro planeta como muy bajas. El origen y desarrollo de la vida en la Tierra mediante el método de autoensamblaje de materia orgánica. nivel alto el destacado científico no lo consideró una realidad.
Se han encontrado estructuras biológicas fosilizadas en meteoritos de todo el planeta, y se han encontrado rastros similares en muestras de suelo traídas de la Luna y Marte. Por otro lado, se están realizando numerosos experimentos sobre el tratamiento de estructuras biológicas con influencias que son posibles cuando se encuentran en el espacio exterior y al atravesar una atmósfera similar a la terrestre.
En 2006 se llevó a cabo un importante experimento como parte de la misión Deep Impact. El cometa Tempel fue embestido por una sonda impactadora especial lanzada por un dispositivo automático. El análisis de la sustancia cometaria liberada como resultado del impacto mostró la presencia de agua y diversos compuestos orgánicos en ella.
Conclusión: Desde sus inicios, la teoría de la panspermia ha cambiado significativamente. Ciencia moderna interpreta de manera diferente aquellos elementos primarios de la vida que podrían haber llegado a nuestro joven planeta mediante objetos espaciales. Investigaciones y experimentos demuestran la viabilidad de las células vivas durante los viajes interplanetarios. Todo esto hace relevante la idea del origen extraterrestre de la vida terrestre. Los principales conceptos sobre el origen de la vida en la Tierra son teorías que incluyen la panspermia como parte principal o como método para entregar componentes a la Tierra para crear materia viva.
Teoría de Oparin-Haldane de la evolución bioquímica
La idea de la generación espontánea de organismos vivos a partir de sustancias inorgánicas siempre ha sido casi la única alternativa al creacionismo, y en 1924 se publicó una monografía de 70 páginas que le dio a esta idea la fuerza de una teoría bien desarrollada y fundada. Este trabajo se llamó "El origen de la vida" y su autor fue el científico ruso Alexander Ivanovich Oparin (1894-1980). En 1929, cuando las obras de Oparin aún no habían sido traducidas al idioma en Inglés El biólogo inglés John Haldane (1860-1936) expresó conceptos similares sobre el origen de la vida en la Tierra.
Oparin propuso que si la atmósfera primitiva del joven planeta Tierra se estaba reduciendo (es decir, sin contener oxígeno), un poderoso estallido de energía (como un rayo o Radiación ultravioleta) podría contribuir a la síntesis de compuestos orgánicos a partir de No materia orgánica. Posteriormente, tales moléculas podrían formar coágulos y agrupaciones (gotas de coacervados, que son protoorganismos alrededor de los cuales se forman camisas de agua), los rudimentos de una membrana de membrana, se produce la separación, generando una diferencia de carga, lo que significa movimiento: el comienzo del metabolismo. , los rudimentos del metabolismo, etc. Se consideraba que los coacervados eran la base para el inicio de los procesos evolutivos que llevaron a la creación de las primeras formas de vida.
Haldane introdujo el concepto de "sopa primordial", el océano terrestre inicial, que se convirtió en un enorme laboratorio químico conectado a una poderosa fuente de energía: la luz solar. La combinación de dióxido de carbono, amoníaco y radiación ultravioleta dio como resultado una población concentrada de monómeros y polímeros orgánicos. Posteriormente, tales formaciones se combinaron con la aparición de una membrana lipídica a su alrededor, y su desarrollo condujo a la formación de una célula viva.
Las principales etapas del origen de la vida en la Tierra (según Oparin-Haldane)
Según la teoría del surgimiento del Universo a partir de un coágulo de energía, Big Bang Ocurrió hace unos 14 mil millones de años, y hace unos 4,6 mil millones de años se completó la creación de los planetas. sistema solar.
La joven Tierra, enfriándose gradualmente, ganó Concha dura, alrededor del cual tuvo lugar la formación de la atmósfera. La atmósfera primaria contenía vapor de agua y gases, que luego sirvieron como materias primas para la síntesis orgánica: óxido y dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, metano, amoníaco y compuestos de cianuro.
Los bombardeos de objetos espaciales que contienen agua congelada y la condensación de vapor de agua en la atmósfera llevaron a la formación del Océano Mundial, en el que varios compuestos químicos. Poderosas tormentas acompañaron la formación de una atmósfera a través de la cual penetraba una fuerte radiación ultravioleta. En tales condiciones, se produjo la síntesis de aminoácidos, azúcares y otras materias orgánicas simples.
Al final de los primeros mil millones de años de existencia de la Tierra, comenzó el proceso de polimerización en agua de los monómeros más simples en proteínas (polipéptidos) y ácidos nucleicos (polinucleótidos). Comenzaron a formar compuestos prebiológicos: coacervados (con los rudimentos del núcleo, el metabolismo y la membrana).
3,5-3 mil millones de años antes de Cristo: la etapa de formación de protobiontes con autorreproducción, intercambio regulado sustancias, una membrana con permeabilidad variable.
3 mil millones de años antes de Cristo mi. - la aparición de organismos celulares, ácidos nucleicos, bacterias primarias, el comienzo de la evolución biológica.
Evidencia experimental de la hipótesis de Oparin-Haldane
Muchos científicos valoraron positivamente los conceptos básicos del origen de la vida en la Tierra basados en la abiogénesis, aunque desde el principio encontraron cuellos de botella e inconsistencias en la teoría de Oparin-Haldane. EN diferentes paises Se comenzó a trabajar en la realización de estudios de prueba de la hipótesis, de los cuales el más famoso es el experimento clásico realizado en 1953 por los científicos estadounidenses Stanley Miller (1930-2007) y Harold Urey (1893-1981).
La esencia del experimento era simular en el laboratorio las condiciones de la Tierra primitiva, en las que podía producirse la síntesis de los compuestos orgánicos más simples. En el dispositivo circulaba una mezcla de gases de composición similar a la de la atmósfera terrestre primaria. El diseño del dispositivo proporcionaba una imitación de la actividad volcánica y las descargas eléctricas que pasaban a través de la mezcla creaban el efecto de un rayo.
Después de hacer circular la mezcla por el sistema durante una semana, se observó la transición de una décima parte del carbono a compuestos orgánicos, se descubrieron aminoácidos, azúcares, lípidos y compuestos que preceden a los aminoácidos. Experimentos repetidos y modificados confirmaron plenamente la posibilidad de abiogénesis en condiciones simuladas de la Tierra primitiva. En los años siguientes se llevaron a cabo repetidos experimentos en otros laboratorios. Se añadió sulfuro de hidrógeno a la composición de la mezcla de gases como posible componente de las emisiones volcánicas y se realizaron otros cambios no drásticos. En la mayoría de los casos, la experiencia de sintetizar compuestos orgánicos fue exitosa, aunque los intentos de ir más allá y obtener elementos más complejos, cercanos a la composición de una célula viva, fracasaron.
mundo del ARN
A finales del siglo XX, muchos científicos que nunca dejaron de interesarse por el problema del origen de la vida en la Tierra, quedó claro que, con toda la armonía de las construcciones teóricas y la clara confirmación experimental, la teoría de Oparin-Haldane había defectos obvios, tal vez insuperables. El principal fue la imposibilidad de explicar la aparición en los protobiontes de las propiedades que definen a un organismo vivo: reproducirse manteniendo características hereditarias. Con el descubrimiento de la genética. estructuras celulares, con la determinación de la función y estructura del ADN, con el desarrollo de la microbiología, apareció un nuevo candidato para el papel de molécula de vida primordial.
Se convirtió en una molécula de ácido ribonucleico: ARN. Esta macromolécula, que forma parte de todas las células vivas, es una cadena de nucleótidos, las unidades orgánicas más simples que consisten en átomos de nitrógeno, un monosacárido, ribosa y un grupo fosfato. Es la secuencia de nucleótidos el código de la información hereditaria y, en los virus, por ejemplo, el ARN desempeña el mismo papel que el ADN en las estructuras celulares complejas.
Además, los científicos han descubierto habilidad única Algunas moléculas de ARN introducen roturas en otras cadenas o unen elementos individuales de ARN, y algunas desempeñan el papel de autocatalizadores, es decir, contribuyen a una rápida autorreproducción. El tamaño relativamente pequeño de la macromolécula de ARN y su estructura simplificada en comparación con el ADN (una hebra) hicieron del ácido ribonucleico el principal candidato para el papel de elemento principal de los sistemas prebiológicos.
Finalmente nueva teoría La aparición de materia viva en el planeta fue formulada en 1986 por Walter Gilbert (nacido en 1932), físico, microbiólogo y bioquímico estadounidense. No todos los expertos estuvieron de acuerdo con esta visión del origen de la vida en la Tierra. Brevemente llamada "Mundo de ARN", la teoría de la estructura del mundo prebiológico de nuestro planeta no puede responder a la simple pregunta de cómo apareció la primera molécula de ARN con las propiedades dadas, incluso si en el interior estuviera presente una gran cantidad de "material de construcción". forma de nucleótidos, etc.
mundo de la HAP
Simon Nicholas Platts intentó encontrar la respuesta en mayo de 2004, y en 2006 un grupo de científicos dirigido por Pascale Ehrenfreund. Se han propuesto hidrocarburos poliaromáticos como materiales de partida para el ARN con propiedades catalíticas.
El mundo de los HAP se fundó gracias a la gran abundancia de estos compuestos en espacio visible(probablemente estaban presentes en la "sopa primordial" de la Tierra joven) y las características de su estructura en forma de anillo, que facilita una conexión rápida con las bases nitrogenadas, los componentes clave del ARN. La teoría de la PAH habla una vez más de la relevancia de algunas disposiciones de la panspermia.
Vida única en un planeta único
Hasta que los científicos tengan la oportunidad de retroceder hace 3 mil millones de años, el misterio del origen de la vida en nuestro planeta no se revelará; esta es la conclusión a la que llegan muchos de los que han estudiado este problema. Los principales conceptos del origen de la vida en la Tierra son: la teoría de la abiogénesis y la teoría de la panspermia. Es posible que se superpongan de muchas maneras, pero lo más probable es que no puedan responder: cómo apareció en medio del vasto cosmos con una precisión sorprendente. sistema equilibrado de la Tierra y su satélite - la Luna, cómo se originó la vida en ella...
La cuestión de cuándo apareció la vida en la Tierra siempre ha preocupado no sólo a los científicos, sino también a todas las personas. respuestas a ello
casi todas las religiones. Aunque todavía no existe una respuesta científica exacta a esta pregunta, algunos hechos nos permiten formular hipótesis más o menos razonables. Los investigadores encontraron una muestra de roca en Groenlandia
con un pequeño chorrito de carbón. La edad de la muestra es de más de 3.800 millones de años. Lo más probable es que la fuente de carbono fuera algún tipo de materia orgánica; durante este tiempo perdió por completo su estructura. Los científicos creen que este trozo de carbono puede ser el rastro de vida más antiguo en la Tierra.
¿Cómo era la Tierra primitiva?
Avancemos rápidamente hasta hace 4 mil millones de años. La atmósfera no contiene oxígeno libre, se encuentra sólo en óxidos. Casi no hay sonidos excepto el silbido del viento, el silbido del agua que estalla en lava y los impactos de los meteoritos en la superficie de la Tierra. Ni plantas, ni animales, ni bacterias. ¿Quizás así era la Tierra cuando apareció la vida en ella? Aunque este problema ha sido motivo de preocupación para muchos investigadores durante mucho tiempo, sus opiniones al respecto varían mucho. Las rocas podrían indicar las condiciones en la Tierra en ese momento, pero fueron destruidas hace mucho tiempo como resultado de procesos geológicos y movimientos de la corteza terrestre.
En este artículo hablaremos brevemente sobre varias hipótesis sobre el origen de la vida, que reflejan las ideas científicas modernas. Según Stanley Miller, un conocido experto en el campo del origen de la vida, podemos hablar del origen de la vida y del inicio de su evolución desde el momento en que las moléculas orgánicas se autoorganizaron en estructuras capaces de reproducirse. . Pero esto plantea otras preguntas: ¿cómo surgieron estas moléculas? por qué podían reproducirse y ensamblarse en aquellas estructuras que dieron origen a los organismos vivos; ¿Qué condiciones se necesitan para esto?
Según una hipótesis, la vida comenzó en un trozo de hielo. Aunque muchos científicos creen que el dióxido de carbono presente en la atmósfera aseguraba el mantenimiento condiciones de invernadero Otros creen que el invierno reinaba en la Tierra. A bajas temperaturas, todos los compuestos químicos son más estables y, por tanto, pueden acumularse en mayores cantidades que a altas temperaturas. Fragmentos de meteoritos traídos del espacio, emisiones de fuentes hidrotermales y reacciones químicas, que se producen durante las descargas eléctricas en la atmósfera, eran fuentes de amoníaco y compuestos orgánicos como formaldehído y cianuro. Al entrar al agua del Océano Mundial, se congelaron con él. En la columna de hielo, las moléculas de sustancias orgánicas se acercaron y entraron en interacciones que llevaron a la formación de glicina y otros aminoácidos. El océano estaba cubierto de hielo, lo que protegía a los compuestos recién formados de la destrucción por la radiación ultravioleta. Este mundo helado podría derretirse, por ejemplo, si un enorme meteorito cayera sobre el planeta (Fig. 1).
Charles Darwin y sus contemporáneos creían que la vida podría haber surgido en una masa de agua. Muchos científicos todavía mantienen este punto de vista. En un depósito cerrado y relativamente pequeño, las sustancias orgánicas aportadas por las aguas que fluyen hacia él podrían acumularse en las cantidades necesarias. Luego, estos compuestos se concentraron aún más en las superficies internas de minerales en capas, lo que podría catalizar las reacciones. Por ejemplo, dos moléculas de fosfaldehído que se encontraron en la superficie de un mineral reaccionaron entre sí para formar una molécula de carbohidrato fosforilada, un posible precursor del ácido ribonucleico (Fig. 2).
¿O tal vez la vida surgió en zonas de actividad volcánica? Inmediatamente después de su formación, la Tierra era una bola de magma que escupe fuego. Durante las erupciones volcánicas y con los gases liberados del magma fundido, superficie de la Tierra varios sustancias químicas, necesario para la síntesis de moléculas orgánicas. si, moleculas monóxido de carbono, una vez en la superficie del mineral pirita, que tiene propiedades catalíticas, podían reaccionar con compuestos que tenían grupos metilo y formar ácido acético, a partir del cual luego se sintetizaban otros compuestos orgánicos (Fig. 3).
Por primera vez, el científico estadounidense Stanley Miller logró obtener moléculas orgánicas (aminoácidos) en condiciones de laboratorio que simulaban las que se encontraban en la Tierra primitiva en 1952. Luego, estos experimentos causaron sensación y su autor ganó fama mundial. Actualmente continúa realizando investigaciones en el campo de la química prebiótica (antes de la vida) en la Universidad de California. La instalación en la que se realizó el primer experimento fue un sistema de matraces, en uno de los cuales se pudo obtener una potente descarga eléctrica con un voltaje de 100.000 V.
Miller llenó este matraz con gases naturales: metano, hidrógeno y amoníaco, que estaban presentes en la atmósfera de la Tierra primitiva. El matraz de abajo contenía una pequeña cantidad de agua, simulando el océano. La descarga eléctrica tenía una fuerza cercana a la del rayo, y Miller esperaba que bajo su acción se formaran compuestos químicos que, al entrar en el agua, reaccionarían entre sí y formarían moléculas más complejas.
El resultado superó todas las expectativas. Al apagar la instalación por la noche y regresar a la mañana siguiente, Miller descubrió que el agua del matraz había adquirido un color amarillento. Lo que surgió fue una sopa de aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. Por tanto, este experimento demostró con qué facilidad se pueden formar los ingredientes primarios de la vida. Todo lo que se necesitaba era una mezcla de gases, un pequeño océano y un pequeño rayo.
Otros científicos se inclinan a creer que la antigua atmósfera de la Tierra era diferente de la que modeló Miller y, muy probablemente, consistía en dióxido de carbono y nitrógeno. Utilizando esta mezcla de gases y la configuración experimental de Miller, los químicos intentaron producir compuestos orgánicos. Sin embargo, su concentración en el agua era tan insignificante como si se disolviera una gota de colorante alimentario en una piscina. Naturalmente, es difícil imaginar cómo podría surgir la vida en una solución tan diluida.
Si realmente la contribución de los procesos terrestres a la creación de reservas de materia orgánica primaria fue tan insignificante, ¿de dónde vino entonces? ¿Quizás desde el espacio? Los asteroides, cometas, meteoritos e incluso partículas de polvo interplanetario podrían transportar compuestos orgánicos, incluidos aminoácidos. Estos objetos extraterrestres podrían proporcionar cantidades suficientes de compuestos orgánicos para que el origen de la vida ingrese al océano primordial o pequeña masa de agua.
La secuencia y el intervalo de tiempo de los eventos, desde la formación de la materia orgánica primaria hasta la aparición de la vida como tal, sigue siendo y, probablemente, seguirá siendo para siempre un misterio que preocupa a muchos investigadores, así como la pregunta de qué. de hecho, considérelo vida.
Actualmente existen varias definiciones científicas de la vida, pero no todas son precisas. Algunos de ellos son tan anchos que bajo ellos caen objetos inanimados como fuego o cristales minerales. Otros son demasiado estrechos y, según ellos, las mulas que no dan a luz a sus crías no son reconocidas como vivas.
Uno de los más exitosos define la vida como un sistema químico autosostenible capaz de comportarse de acuerdo con las leyes de la evolución darwiniana. Esto significa que, en primer lugar, un grupo de individuos vivos debe producir descendientes similares a ellos, que hereden las características de sus padres. En segundo lugar, las generaciones de descendientes deben mostrar las consecuencias de las mutaciones: cambios genéticos que son heredados por las generaciones posteriores y causan variabilidad poblacional. Y en tercer lugar, es necesario que funcione un sistema de selección natural, como resultado del cual algunos individuos obtienen una ventaja sobre otros y sobreviven en condiciones cambiadas, produciendo descendencia.
¿Qué elementos del sistema eran necesarios para que tuviera las características de un organismo vivo? Número grande Los bioquímicos y biólogos moleculares creen que las moléculas de ARN tenían las propiedades necesarias. El ARN (ácidos ribonucleicos) son moléculas especiales. Algunos de ellos pueden replicarse, mutar, transmitir información y, por tanto, podrían participar en la selección natural. Es cierto que no son capaces de catalizar el proceso de replicación por sí solos, aunque los científicos esperan que en un futuro próximo se encuentre un fragmento de ARN con tal función. Otras moléculas de ARN participan en la “lectura” de la información genética y su transferencia a los ribosomas, donde se produce la síntesis de moléculas de proteínas, en las que interviene el tercer tipo de moléculas de ARN.
Así, el más primitivo sistema vivo podría estar representado por moléculas de ARN que se duplican, sufren mutaciones y están sujetas a selección natural. En el curso de la evolución, a partir del ARN, surgieron moléculas de ADN especializadas, guardianas de la información genética, y moléculas de proteínas no menos especializadas, que asumieron las funciones de catalizadores para la síntesis de todas las moléculas biológicas conocidas actualmente.
En algún momento, un “sistema vivo” de ADN, ARN y proteínas encontró refugio dentro de un saco formado por una membrana lipídica, y esta estructura, más protegida de las influencias externas, sirvió como prototipo de las primeras células que dieron lugar a a las tres ramas principales de la vida, que están representadas en el mundo moderno por bacterias, arqueas y eucariotas. En cuanto a la fecha y secuencia de aparición de estas células primarias, sigue siendo un misterio. Además, según estimaciones probabilísticas simples, no hay tiempo suficiente para la transición evolutiva de las moléculas orgánicas a los primeros organismos: los primeros organismos más simples aparecieron demasiado repentinamente.
Durante muchos años, los científicos creyeron que era poco probable que la vida hubiera podido surgir y desarrollarse durante el período en el que la Tierra estaba constantemente sujeta a colisiones con grandes cometas y meteoritos, un período que terminó hace aproximadamente 3.800 millones de años. Sin embargo, recientemente se han descubierto rastros de estructuras celulares complejas que datan de al menos 3.860 millones de años en las rocas sedimentarias más antiguas de la Tierra, que se encuentran en el suroeste de Groenlandia. Esto significa que las primeras formas de vida podrían haber surgido millones de años antes de que cesara el bombardeo de nuestro planeta por grandes cuerpos cósmicos. Pero entonces es posible un escenario completamente diferente (Fig. 4).
Los objetos espaciales que caen a la Tierra podrían haber jugado un papel central en el surgimiento de la vida en nuestro planeta, ya que, según varios investigadores, células similares a las bacterias podrían haber surgido en otro planeta y luego haber llegado a la Tierra junto con los asteroides. Una evidencia que respalda la teoría del origen extraterrestre de la vida se encontró dentro de un meteorito con forma de papa y llamado ALH84001. Este meteorito era originalmente un trozo de corteza marciana, que luego fue arrojado al espacio como resultado de una explosión cuando un enorme asteroide chocó con la superficie de Marte, lo que ocurrió hace unos 16 millones de años. Y hace 13 mil años, tras un largo viaje dentro del sistema solar, este fragmento de roca marciana en forma de meteorito aterrizó en la Antártida, donde fue descubierto recientemente. Un estudio detallado del meteorito reveló estructuras en forma de varillas que se asemejan a bacterias fosilizadas en su interior, lo que dio lugar a un acalorado debate científico sobre la posibilidad de que haya vida en las profundidades de la corteza marciana. Estas disputas no se podrán resolver antes de 2005, cuando la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos implementará un programa para llevar una nave espacial interplanetaria a Marte para tomar muestras de la corteza marciana y entregarlas a la Tierra. Y si los científicos logran demostrar que Marte alguna vez estuvo habitado por microorganismos, entonces podremos hablar con mayor confianza sobre el origen extraterrestre de la vida y la posibilidad de que la vida haya sido traída desde el espacio exterior (Fig. 5).
Arroz. 5. Nuestro origen es de los microbios.
¿Qué hemos heredado de las formas de vida antiguas? La siguiente comparación de organismos unicelulares con células humanas revela muchas similitudes.
 1. Reproducción sexual |
 2. Pestañas |
 3. Captura otras células |
 4. mitocondrias |
 5. Flagelos |
La evolución de la vida en la Tierra: de lo simple a lo complejo
En la actualidad, y probablemente en el futuro, la ciencia no podrá responder a la pregunta de cómo era el primer organismo que apareció en la Tierra: el antepasado del que se originaron las tres ramas principales del árbol de la vida. Una de las ramas son los eucariotas, cuyas células tienen un núcleo formado que contiene material genético y orgánulos especializados: mitocondrias productoras de energía, vacuolas, etc. Los organismos eucariotas incluyen algas, hongos, plantas, animales y humanos.
La segunda rama son las bacterias: procarióticas (prenucleares). organismos unicelulares, sin núcleo ni orgánulos pronunciados. Y finalmente, la tercera rama son los organismos unicelulares llamados arqueas o arqueobacterias, cuyas células tienen la misma estructura que los procariotas, pero una estructura química de lípidos completamente diferente.
Muchas arqueobacterias pueden sobrevivir en condiciones ambientales extremadamente desfavorables. Algunos de ellos son termófilos y viven sólo en aguas termales con temperaturas de 90 °C o incluso superiores, donde otros organismos simplemente morirían. Sintiéndose muy bien en tales condiciones, estos organismos unicelulares consumen sustancias que contienen hierro y azufre, así como una serie de compuestos químicos que son tóxicos para otras formas de vida. Según los científicos, las arqueobacterias termófilas encontradas son organismos extremadamente primitivos y, en términos evolutivos, parientes cercanos de las formas de vida más antiguas de la Tierra.
Es interesante que los representantes modernos de las tres ramas de la vida, más similares a sus antepasados, todavía vivan hoy en lugares con alta temperatura. En base a esto, algunos científicos se inclinan a creer que, muy probablemente, la vida surgió hace unos 4 mil millones de años en el fondo del océano cerca de fuentes termales, haciendo erupción en corrientes ricas en metales y sustancias de alta energía. Al interactuar entre sí y con el agua del entonces océano estéril, entrando en una amplia variedad de reacciones químicas, estos compuestos dieron lugar a moléculas fundamentalmente nuevas. Así, durante decenas de millones de años, en esta “cocina química” se preparó el plato más importante: la vida. Y hace unos 4.500 millones de años, aparecieron en la Tierra organismos unicelulares, cuya existencia solitaria continuó durante todo el período Precámbrico.
El estallido de la evolución que dio origen a los organismos multicelulares se produjo mucho más tarde, hace poco más de 500 millones de años. Aunque los microorganismos son tan pequeños que una sola gota de agua puede contener miles de millones, la escala de su trabajo es enorme.
Se cree que inicialmente no había oxígeno libre en la atmósfera terrestre ni en los océanos, y en estas condiciones sólo vivían y se desarrollaban microorganismos anaeróbicos. Un paso especial en la evolución de los seres vivos fue la aparición de bacterias fotosintéticas que, utilizando la energía luminosa, convertían el dióxido de carbono en compuestos de carbohidratos que servían de alimento a otros microorganismos. Si los primeros fotosintéticos produjeron metano o sulfuro de hidrógeno, entonces los mutantes que aparecieron una vez comenzaron a producir oxígeno durante la fotosíntesis. A medida que el oxígeno se acumula en la atmósfera y el agua, las bacterias anaeróbicas, para las que es destructivo, ocuparon nichos libres de oxígeno.
Fósiles antiguos encontrados en Australia que datan de hace 3.460 millones de años han revelado estructuras que se cree que son restos de cianobacterias, los primeros microorganismos fotosintéticos. El antiguo predominio de los microorganismos anaeróbicos y las cianobacterias se evidencia en los estromatolitos que se encuentran en aguas costeras poco profundas de masas de agua salada no contaminadas. En su forma se asemejan a grandes rocas y representan una interesante comunidad de microorganismos que viven en rocas calizas o dolomitas formadas como resultado de su actividad vital. A una profundidad de varios centímetros de la superficie, los estromatolitos están saturados de microorganismos: en la capa superior viven cianobacterias fotosintéticas que producen oxígeno; se encuentran bacterias más profundas que son hasta cierto punto tolerantes al oxígeno y no requieren luz; en la capa inferior hay bacterias que sólo pueden vivir en ausencia de oxígeno. Ubicados en diferentes capas, estos microorganismos forman un sistema unido por relaciones complejas entre ellos, incluidas las relaciones alimentarias. Detrás de la película microbiana hay una roca formada como resultado de la interacción de los restos de microorganismos muertos con carbonato de calcio disuelto en agua. Los científicos creen que cuando tierra primitiva Todavía no había continentes y sobre la superficie del océano sólo se elevaban archipiélagos de volcanes; en las aguas poco profundas abundaban los estromatolitos.
Como resultado de la actividad de las cianobacterias fotosintéticas, apareció oxígeno en el océano y aproximadamente mil millones de años después comenzó a acumularse en la atmósfera. En primer lugar, el oxígeno resultante interactuó con el hierro disuelto en agua, lo que provocó la aparición de óxidos de hierro, que precipitaron gradualmente en el fondo. Así, a lo largo de millones de años, con la participación de microorganismos, surgieron enormes depósitos de mineral de hierro, a partir de los cuales hoy se funde el acero.
Luego, cuando la mayor parte del hierro de los océanos se oxidó y ya no pudo unirse al oxígeno, escapó a la atmósfera en forma gaseosa.
Después de que las cianobacterias fotosintéticas crearon una cierta reserva de materia orgánica rica en energía a partir de dióxido de carbono y enriquecieron la atmósfera terrestre con oxígeno, surgieron nuevas bacterias: las aerobias, que sólo pueden existir en presencia de oxígeno. Necesitan oxígeno para la oxidación (combustión) de compuestos orgánicos, y una parte importante de la energía resultante se convierte en una forma biológicamente disponible: el trifosfato de adenosina (ATP). Este proceso es energéticamente muy favorable: las bacterias anaeróbicas, al descomponer una molécula de glucosa, reciben solo 2 moléculas de ATP, y las bacterias aeróbicas que utilizan oxígeno reciben 36 moléculas de ATP.
Con la llegada de oxígeno suficiente para un estilo de vida aeróbico, también hicieron su debut las células eucariotas que, a diferencia de las bacterias, tienen un núcleo y orgánulos como mitocondrias, lisosomas y, en algas y plantas superiores, cloroplastos, donde tienen lugar las reacciones fotosintéticas. Existe una hipótesis interesante y bien fundada sobre el surgimiento y desarrollo de los eucariotas, expresada hace casi 30 años por el investigador estadounidense L. Margulis. Según esta hipótesis, las mitocondrias, que funcionan como fábricas de energía en una célula eucariota, son bacterias aeróbicas y los cloroplastos. células vegetales, en las que se produce la fotosíntesis, son cianobacterias, probablemente absorbidas hace unos 2 mil millones de años por amebas primitivas. Como resultado de interacciones mutuamente beneficiosas, las bacterias absorbidas se convirtieron en simbiontes internos y formaron un sistema estable con la célula que las absorbió: una célula eucariota.
Los estudios de restos fósiles de organismos en rocas de diferentes edades geológicas han demostrado que durante cientos de millones de años después de su origen, las formas de vida eucariotas estuvieron representadas por organismos unicelulares microscópicos esféricos como la levadura, y su desarrollo evolutivo avanzó a un ritmo muy lento. paso. Pero hace poco más de mil millones de años surgieron muchas especies nuevas de eucariotas, lo que marcó un salto espectacular en la evolución de la vida.
En primer lugar, esto se debió al surgimiento de la reproducción sexual. Y si las bacterias y los eucariotas unicelulares se reproducen produciendo copias genéticamente idénticas de sí mismos y sin la necesidad de una pareja sexual, entonces la reproducción sexual en organismos eucariotas más altamente organizados ocurre de la siguiente manera. Dos células sexuales haploides de los padres, que tienen un solo juego de cromosomas, se fusionan para formar un cigoto que tiene un doble juego de cromosomas con los genes de ambos socios, lo que crea oportunidades para nuevas combinaciones de genes. El surgimiento de la reproducción sexual condujo a la aparición de nuevos organismos que entraron en el ámbito de la evolución.
Tres cuartas partes de toda la existencia de vida en la Tierra estuvieron representadas exclusivamente por microorganismos, hasta que se produjo un salto cualitativo en la evolución que condujo al surgimiento de organismos altamente organizados, incluidos los humanos. Sigamos los principales hitos de la historia de la vida en la Tierra en línea descendente.
Hace 1.200 millones de años se produjo una explosión de la evolución, provocada por el advenimiento de la reproducción sexual y marcada por la aparición de formas de vida altamente organizadas: plantas y animales.
La formación de nuevas variaciones en el genotipo mixto que surge durante la reproducción sexual se manifestó en forma de biodiversidad de nuevas formas de vida.
Hace 2 mil millones de años, aparecieron células eucariotas complejas cuando los organismos unicelulares complicaron su estructura al absorber otras células procarióticas. Algunas de ellas, bacterias aeróbicas, se convirtieron en mitocondrias, estaciones de energía para la respiración de oxígeno. Otras, las bacterias fotosintéticas, comenzaron a realizar la fotosíntesis dentro de la célula huésped y se convirtieron en cloroplastos en algas y células vegetales. Las células eucariotas, que tienen estos orgánulos y un núcleo claramente diferenciado que contiene material genético, constituyen todas las formas de vida complejas modernas, desde los mohos hasta los humanos.
Hace 3.900 millones de años aparecieron organismos unicelulares que probablemente se parecían a bacterias y arqueobacterias modernas. Tanto las células procarióticas antiguas como las modernas tienen una estructura relativamente simple: no tienen un núcleo formado ni orgánulos especializados, su citoplasma gelatinoso contiene macromoléculas de ADN, portadoras de información genética y ribosomas en los que se produce la síntesis de proteínas y se produce energía. la membrana citoplasmática que rodea a la célula.
Hace 4 mil millones de años surgió misteriosamente el ARN. Es posible que se haya formado a partir de moléculas orgánicas más simples que aparecieron en la Tierra primitiva. Se cree que las antiguas moléculas de ARN tenían la función de portadoras de información genética y catalizadores de proteínas, eran capaces de replicarse (autoduplicación), mutaban y estaban sujetas a selección natural. En las células modernas, el ARN no tiene o no presenta estas propiedades, pero juega un papel muy importante como intermediario en la transferencia de información genética del ADN a los ribosomas, en los que se produce la síntesis de proteínas.
ALABAMA. Prójorov
Basado en un artículo de Richard Monasterski
en revista National Geographic, 1998 No. 3
Se sabe que las revistas científicas intentan no aceptar la publicación de artículos dedicados a problemas que atraen la atención general, pero que no tienen una solución clara: una publicación seria sobre física no publicará un proyecto para una máquina de movimiento perpetuo. Este tema fue el origen de la vida en la Tierra. La cuestión del surgimiento de la naturaleza viva, la aparición del hombre, ha preocupado a las personas pensantes durante muchos milenios, y sólo los creacionistas, partidarios del origen divino de todas las cosas, han encontrado una respuesta definitiva, pero esta teoría no es científica porque no puede ser verificado.
Vistas de los antiguos.
Los antiguos manuscritos chinos e indios hablan sobre el surgimiento de criaturas vivientes del agua y los restos podridos; el nacimiento de criaturas anfibias en los sedimentos fangosos de los grandes ríos está escrito en los antiguos jeroglíficos egipcios y en la escritura cuneiforme de la antigua Babilonia. Las hipótesis sobre el origen de la vida en la Tierra mediante generación espontánea eran obvias para los sabios del pasado lejano.
Los filósofos antiguos también dieron ejemplos del surgimiento de animales a partir de materia inanimada, pero sus justificaciones teóricas eran de otra naturaleza: materialistas e idealistas. Demócrito (460-370 aC) encontró la razón del surgimiento de la vida en la interacción especial de las partículas más pequeñas, eternas e indivisibles: los átomos. Platón (428-347 aC) y Aristóteles (384-322 aC) explicaron el origen de la vida en la Tierra por la influencia milagrosa de un principio superior sobre la materia sin vida, infundiendo almas en los objetos naturales.
La idea de la existencia de algún tipo de “fuerza vital” que contribuya al surgimiento de los seres vivos ha demostrado ser muy persistente. Dio forma a las opiniones sobre el origen de la vida en la Tierra entre muchos científicos que vivieron en la Edad Media y posteriormente, hasta finales del siglo XIX.
Teoría de la generación espontánea.
Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), con la invención del microscopio, convirtió los microorganismos más pequeños que descubrió en el principal tema de disputa entre los científicos que compartían dos teorías principales sobre el origen de la vida en la Tierra: la biogénesis y la abiogénesis. Los primeros creían que todos los seres vivos podían ser producto únicamente de seres vivos, los segundos creían que era posible la generación espontánea de materia orgánica en soluciones colocadas en condiciones especiales. La esencia de esta disputa no ha cambiado hasta el día de hoy.
Los experimentos de algunos naturalistas demostraron la posibilidad de la aparición espontánea de los microorganismos más simples; los partidarios de la biogénesis negaron completamente esta posibilidad. Louis Pasteur (1822-1895), utilizando métodos estrictamente científicos y la gran exactitud de sus experimentos, demostró la ausencia de una fuerza vital mítica transmitida a través del aire y generando bacterias vivas. Sin embargo, en sus trabajos admitió la posibilidad de una generación espontánea en algunas condiciones especiales, que los científicos de las generaciones futuras debían descubrir.
Teoría de la evolución
Los trabajos del gran Charles Darwin (1809-1882) sacudieron los cimientos de muchas ciencias naturales. El surgimiento de una enorme diversidad de especies biológicas a partir de un ancestro común, proclamado por él, volvió a convertir el origen de la vida en la Tierra en la cuestión científica más importante. La teoría de la selección natural tuvo dificultades para encontrar partidarios al principio y ahora está sujeta a ataques críticos que parecen bastante razonables, pero es el darwinismo el que se encuentra en la base de las ciencias naturales modernas.
Después de Darwin, la biología no pudo considerar el origen de la vida en la Tierra desde sus posiciones anteriores. Los científicos de muchas ramas de las ciencias biológicas estaban convencidos de la verdad del camino evolutivo del desarrollo de los organismos. Aunque las opiniones modernas sobre el ancestro común colocado por Darwin en la base del Árbol de la Vida han cambiado en muchos aspectos, la verdad del concepto general es inquebrantable.
Teoría del estado estacionario
La refutación de laboratorio de la generación espontánea de bacterias y otros microorganismos, la conciencia de la compleja estructura bioquímica de la célula, junto con las ideas del darwinismo, tuvieron una influencia particular en el surgimiento de versiones alternativas de la teoría del origen de la vida en la Tierra. En 1880, William Preyer (1841-1897) propuso una de las nuevas sentencias. Creía que no era necesario hablar del nacimiento de la vida en nuestro planeta, ya que existe para siempre y no tuvo un comienzo como tal, es inmutable y está constantemente lista para renacer en cualquier condición adecuada.
Las ideas de Preyer y sus seguidores son de interés puramente histórico y filosófico, porque los astrónomos y físicos posteriores calcularon el momento de la existencia final de los sistemas planetarios y registraron la expansión constante pero constante del Universo, es decir, nunca fue eterno ni constante.
El deseo de ver el mundo como una única entidad viviente global se hizo eco de las opiniones del gran científico y filósofo ruso Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945), quien también tenía su propia idea sobre el origen de la vida en la Tierra. Se basó en la comprensión de la vida como una característica integral del Universo, el cosmos. Según Vernadsky, el hecho de que la ciencia no pudiera encontrar capas que no contuvieran rastros de sustancias orgánicas hablaba de la eternidad geológica de la vida. Vernadsky llamó una de las formas en que apareció la vida en el joven planeta sus contactos con objetos espaciales: cometas, asteroides y meteoritos. Aquí su teoría se fusionó con otra versión que explicaba el origen de la vida en la Tierra mediante el método de la panspermia.
La cuna de la vida es el espacio.
Panspermia (griego - "mezcla de semillas", "semillas en todas partes") considera que la vida es una propiedad fundamental de la materia y no explica las formas de su origen, pero llama al cosmos una fuente de vida, gérmenes que caen sobre los cuerpos celestes en condiciones adecuadas. para su “germinación”.
La primera mención de los conceptos básicos de panspermia se puede encontrar en los escritos del antiguo filósofo griego Anaxágoras (500-428 a. C.), y en el siglo XVIII el diplomático y geólogo francés Benoit de Maillet (1656-1738) habló sobre ello. Estas ideas fueron revividas por Svante August Arrhenius (1859-1927), Lord Kelvin William Thomson (1824-1907) y Hermann von Helmholtz (1821-1894).
El estudio de la cruel influencia de la radiación cósmica y las condiciones de temperatura del espacio interplanetario en los organismos vivos hizo que tales hipótesis sobre el origen de la vida en la Tierra no fueran muy relevantes, pero con el comienzo de la era espacial aumentó el interés por la panspermia.
En 1973, el premio Nobel Francis Crick (1916-2004) expresó la idea de la producción extraterrestre de sistemas vivos moleculares y su llegada a la Tierra en forma de meteoritos y cometas. Al mismo tiempo, evaluó las posibilidades de que se produzca abiogénesis en nuestro planeta como muy bajas. El eminente científico no consideró una realidad el origen y desarrollo de la vida en la Tierra mediante el método de autoensamblaje de materia orgánica de alto nivel.
Se han encontrado estructuras biológicas fosilizadas en meteoritos de todo el planeta, y se han encontrado rastros similares en muestras de suelo traídas de la Luna y Marte. Por otro lado, se están realizando numerosos experimentos sobre el tratamiento de estructuras biológicas con influencias que son posibles cuando se encuentran en el espacio exterior y al atravesar una atmósfera similar a la terrestre.
En 2006 se llevó a cabo un importante experimento como parte de la misión Deep Impact. El cometa Tempel fue embestido por una sonda impactadora especial lanzada por un dispositivo automático. El análisis de la sustancia cometaria liberada como resultado del impacto mostró la presencia de agua y diversos compuestos orgánicos en ella.
Conclusión: Desde sus inicios, la teoría de la panspermia ha cambiado significativamente. La ciencia moderna interpreta de manera diferente aquellos elementos primarios de la vida que podrían haber llegado a nuestro joven planeta mediante objetos espaciales. Investigaciones y experimentos demuestran la viabilidad de las células vivas durante los viajes interplanetarios. Todo esto hace relevante la idea del origen extraterrestre de la vida terrestre. Los principales conceptos sobre el origen de la vida en la Tierra son teorías que incluyen la panspermia como parte principal o como método para entregar componentes a la Tierra para crear materia viva.
Teoría de Oparin-Haldane de la evolución bioquímica
La idea de la generación espontánea de organismos vivos a partir de sustancias inorgánicas siempre ha sido casi la única alternativa al creacionismo, y en 1924 se publicó una monografía de 70 páginas que le dio a esta idea la fuerza de una teoría bien desarrollada y fundada. Este trabajo se llamó "El origen de la vida" y su autor fue el científico ruso Alexander Ivanovich Oparin (1894-1980). En 1929, cuando las obras de Oparin aún no se habían traducido al inglés, el biólogo inglés John Haldane (1860-1936) expresó conceptos similares sobre el origen de la vida en la Tierra.
Oparin propuso que si la atmósfera primitiva del joven planeta Tierra se estuviera reduciendo (es decir, sin contener oxígeno), un poderoso estallido de energía (como un rayo o una radiación ultravioleta) podría promover la síntesis de compuestos orgánicos a partir de materia inorgánica. Posteriormente, tales moléculas podrían formar coágulos y agrupaciones (gotas de coacervados, que son protoorganismos alrededor de los cuales se forman camisas de agua), los rudimentos de una membrana de membrana, se produce la separación, generando una diferencia de carga, lo que significa movimiento: el comienzo del metabolismo. , los rudimentos del metabolismo, etc. Se consideraba que los coacervados eran la base para el inicio de los procesos evolutivos que llevaron a la creación de las primeras formas de vida.
Haldane introdujo el concepto de "sopa primordial", el océano terrestre inicial, que se convirtió en un enorme laboratorio químico conectado a una poderosa fuente de energía: la luz solar. La combinación de dióxido de carbono, amoníaco y radiación ultravioleta dio como resultado una población concentrada de monómeros y polímeros orgánicos. Posteriormente, tales formaciones se combinaron con la aparición de una membrana lipídica a su alrededor, y su desarrollo condujo a la formación de una célula viva.
Las principales etapas del origen de la vida en la Tierra (según Oparin-Haldane)
Según la teoría del surgimiento del Universo a partir de un coágulo de energía, el Big Bang ocurrió hace unos 14 mil millones de años, y hace unos 4,6 mil millones de años se completó la creación de los planetas del sistema solar.
La joven Tierra, al enfriarse gradualmente, adquirió una capa sólida alrededor de la cual se formó una atmósfera. La atmósfera primaria contenía vapor de agua y gases, que luego sirvieron como materias primas para la síntesis orgánica: óxido y dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, metano, amoníaco y compuestos de cianuro.
Los bombardeos de objetos espaciales que contienen agua congelada y la condensación de vapor de agua en la atmósfera llevaron a la formación del Océano Mundial, en el que se disolvieron diversos compuestos químicos. Poderosas tormentas acompañaron la formación de una atmósfera a través de la cual penetraba una fuerte radiación ultravioleta. En tales condiciones, se produjo la síntesis de aminoácidos, azúcares y otras materias orgánicas simples.
Al final de los primeros mil millones de años de existencia de la Tierra, comenzó el proceso de polimerización en agua de los monómeros más simples en proteínas (polipéptidos) y ácidos nucleicos (polinucleótidos). Comenzaron a formar compuestos prebiológicos: coacervados (con los rudimentos del núcleo, el metabolismo y la membrana).
3,5-3 mil millones de años antes de Cristo: la etapa de formación de protobiontes con autorreproducción, metabolismo regulado y una membrana con permeabilidad variable.
3 mil millones de años antes de Cristo mi. - la aparición de organismos celulares, ácidos nucleicos, bacterias primarias, el comienzo de la evolución biológica.
Evidencia experimental de la hipótesis de Oparin-Haldane
Muchos científicos valoraron positivamente los conceptos básicos del origen de la vida en la Tierra basados en la abiogénesis, aunque desde el principio encontraron cuellos de botella e inconsistencias en la teoría de Oparin-Haldane. En diferentes países se comenzó a trabajar en la realización de estudios de prueba de la hipótesis, de los cuales el más famoso es el experimento clásico realizado en 1953 por los científicos estadounidenses Stanley Miller (1930-2007) y Harold Urey (1893-1981).
La esencia del experimento era simular en el laboratorio las condiciones de la Tierra primitiva, en las que podía producirse la síntesis de los compuestos orgánicos más simples. En el dispositivo circulaba una mezcla de gases de composición similar a la de la atmósfera terrestre primaria. El diseño del dispositivo proporcionaba una imitación de la actividad volcánica y las descargas eléctricas que pasaban a través de la mezcla creaban el efecto de un rayo.
Después de hacer circular la mezcla por el sistema durante una semana, se observó la transición de una décima parte del carbono a compuestos orgánicos, se descubrieron aminoácidos, azúcares, lípidos y compuestos que preceden a los aminoácidos. Experimentos repetidos y modificados confirmaron plenamente la posibilidad de abiogénesis en condiciones simuladas de la Tierra primitiva. En los años siguientes se llevaron a cabo repetidos experimentos en otros laboratorios. Se añadió sulfuro de hidrógeno a la composición de la mezcla de gases como posible componente de las emisiones volcánicas y se realizaron otros cambios no drásticos. En la mayoría de los casos, la experiencia de sintetizar compuestos orgánicos fue exitosa, aunque los intentos de ir más allá y obtener elementos más complejos, cercanos a la composición de una célula viva, fracasaron.
mundo del ARN
A finales del siglo XX, muchos científicos que nunca dejaron de interesarse por el problema del origen de la vida en la Tierra, quedó claro que, con toda la armonía de las construcciones teóricas y la clara confirmación experimental, la teoría de Oparin-Haldane había defectos obvios, tal vez insuperables. El principal fue la imposibilidad de explicar la aparición en los protobiontes de las propiedades que definen a un organismo vivo: reproducirse manteniendo características hereditarias. Con el descubrimiento de las estructuras celulares genéticas, con la determinación de la función y estructura del ADN, con el desarrollo de la microbiología, apareció un nuevo candidato para el papel de la molécula de la vida primordial.
Se convirtió en una molécula de ácido ribonucleico: ARN. Esta macromolécula, que forma parte de todas las células vivas, es una cadena de nucleótidos, las unidades orgánicas más simples que consisten en átomos de nitrógeno, un monosacárido, ribosa y un grupo fosfato. Es la secuencia de nucleótidos el código de la información hereditaria y, en los virus, por ejemplo, el ARN desempeña el mismo papel que el ADN en las estructuras celulares complejas.
Además, los científicos han descubierto la capacidad única de algunas moléculas de ARN para introducir roturas en otras cadenas o unir elementos de ARN individuales, y algunas desempeñan el papel de autocatalizadores, es decir, contribuyen a una rápida autorreproducción. El tamaño relativamente pequeño de la macromolécula de ARN y su estructura simplificada en comparación con el ADN (una hebra) hicieron del ácido ribonucleico el principal candidato para el papel de elemento principal de los sistemas prebiológicos.
La nueva teoría sobre el origen de la materia viva en el planeta fue finalmente formulada en 1986 por Walter Gilbert (nacido en 1932), físico, microbiólogo y bioquímico estadounidense. No todos los expertos estuvieron de acuerdo con esta visión del origen de la vida en la Tierra. Brevemente llamada "Mundo de ARN", la teoría de la estructura del mundo prebiológico de nuestro planeta no puede responder a la simple pregunta de cómo apareció la primera molécula de ARN con las propiedades dadas, incluso si en el interior estuviera presente una gran cantidad de "material de construcción". forma de nucleótidos, etc.
mundo de la HAP
Simon Nicholas Platts intentó encontrar la respuesta en mayo de 2004, y en 2006 un grupo de científicos dirigido por Pascale Ehrenfreund. Se han propuesto hidrocarburos poliaromáticos como materiales de partida para el ARN con propiedades catalíticas.
El mundo de los HAP se basó en la gran abundancia de estos compuestos en el espacio visible (probablemente estaban presentes en la “sopa primordial” de la joven Tierra) y las peculiaridades de su estructura en forma de anillo, que facilita una rápida combinación con bases nitrogenadas. Componentes clave del ARN. La teoría de la PAH habla una vez más de la relevancia de algunas disposiciones de la panspermia.
Vida única en un planeta único
Hasta que los científicos tengan la oportunidad de retroceder hace 3 mil millones de años, el misterio del origen de la vida en nuestro planeta no se revelará; esta es la conclusión a la que llegan muchos de los que han estudiado este problema. Los principales conceptos del origen de la vida en la Tierra son: la teoría de la abiogénesis y la teoría de la panspermia. Pueden superponerse de muchas maneras, pero lo más probable es que no puedan responder: cómo, en medio del vasto cosmos, apareció un sistema sorprendentemente equilibrado de la Tierra y su satélite, la Luna, cómo surgió la vida. en eso...
