Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата

Сам факт существования жизни изменяет Землю. Так жизнь начала своё развитие, по мнению Б. С. Соколова, ещё 4,25 млрд. лет назад, то есть ещё начала геологической эволюции, так как геологическая эволюция происходила из-за влияния живых организмов на земную кору. А к началу архея жизнь уже прошла сложный путь от белковых молекул до самовоспроизводящихся биологических систем, но до этого ей ещё нужно будет пройти сложный путь.

Анализируя палеонтологические и биохимические данные Г. В. Вайткевич и
Ю. И. Холодков пришли к выводу, что первейшие зачатки жизни на Земле возникли практически с образованием самой Земли, как твёрдого тела. Но опять же оговорю, что теорий множество и это лишь одна из них.

Так что, вероятно, что предбиологическая стадия развития Земли была довольно кратковременна и лишь создала начальные условия для возникновения жизни. В этот период Земля от холодного состояния переходило в разогретое.
Планета первоначально сформировалась относительно холодной, так как большая часть тепла ушла на формирование Земли как твердого тела. Сама планета никогда не находилась в расплавленном состоянии, так как иначе все летучие вещества, находившиеся на ней испарились и улетучились в космос, но каждая часть Земли когда-то да была расплавлена.

Разогрев не мог достичься только за счет энергии солнца. В недрах планеты происходили ядерные реакции, разогревавшие её изнутри. По мере разогрева на поверхность выходили различные газы, которые сформировали оболочки Земли: протокору, гидросферу и атмосферу.

Химические вещества, необходимые для возникновения жизни могли оказаться на нашей планете различными путями. По одному из самых вероятных мнений они могли первоначально присутствовать на планете с момента её образования. То есть планета произошла путем притягивания друг к другу частиц так называемой комической пыли, которая как раз и состояла из различных химических веществ. Объяснить появление этих различных химических веществ еще в космосе можно следующим образом: в процессе гравитационного коллапса звезд гравитационная энергия превращается в тепло и энергию световых квантов, инициируя реакцию слияния протонов в (-частицы.
Дальнейшее сжатие и сопровождающий его разогрев звезды создают условия для синтеза из (-частиц ядер углерода. В этих процессах высвобождается громадное количество энергии – намного больше чем при изменении гравитационной энергии. Это происходит за счет превращения вещества в энергию в реакциях нуклеосинтеза.

В CN-цикле протоны сливаются в (-частицы, при этом углерод выступает в роли катализатора. Кроме того, (-частицы могут и непосредственно взаимодействовать с ядрами кислорода, порождая ядра неона, магния, кремния и серы. В процессе фоторасщепления ядер энергия электромагнитного излучения инициирует образование и более тяжелых ядер вплоть до ядер железа.

Таким образом, в образовании химических элементов участвуют источники энергии четырех типов: гравитационной, тепловой, ядерной и энергии световых квантов.

При мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая в то время состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни, все происходило примерно по описанному ниже образом.

По мере остывания планеты ее плотный облачный покров, подобный венерианскому, опускался все ниже и ниже. Из облаков проливались горячие ливни, но поначалу они выкипали на лету. Наконец дождевые капли стали достигать поверхности, но они падали и тут же вскипали. Это продолжалось достаточно долго, вплоть до того момента, когда одна из них не выкипела целиком, упав, следовательно, на максимально охлажденную точку горячей протокоры, с которой и начался стремительный рост гидросферы. В составе тонкой пленки первородного бульона имелись все нужные для синтеза предбиологической органики компоненты, хотя сама вода была тогда в дефиците.

В той первой капле в подкипящем состоянии (250 – 200 оС и 50 атм.) первая тетрамерная спиральная цепочка связанной с жестким силикатным субстратом воды, совершенно случайно оказалось левовращающей (с той же вероятностью она могла быть и правовращающей). На ней была синтезирована первая аминокислота, которая уже не случайно получилась левовращающей. К первой тетрамерной цепочке присоединилась вторая, тоже левая, как и синтезированная на ней аминокислота, то есть все последующие аминокислоты становились левовращающими. И так последовательно заработал водно-матричный механизм синтеза сразу хирально-чистой аминокислотной органики.

Однако одновременно с левовращающими «разворачивались» и правовращающие тетрамерные цепочки связанной воды, на которых позднее начался синтез менее термостойких сахаров – основы нуклеиновых кислот.
Такой синхронный синтез полипептидов и полинуклеотидов неумолимо вел к образованию сложных нуклеопротеидных комплексов с записью в их примитивной
РНК однозначного генетического кода.

Итак, главным фактором хирального очищения органики и возникновения генетического кода живого вещества Земли могло быть лишь одно из необычайных свойств воды, а именно ее собственная рацемичность. Следует отметить также, что в принятых сейчас сценариях биопоэза синтез рацемичной предбиологической органики происходил в уже существовавшем океане, в котором позднее произошла хиральная катастрофа.

В интерпретации же Ю. А. Колясникова все началось с самой первой капли, и далее шла стремительная экспансия бульонной пленки с синтезом в ней сразу хирально-чистой органики, что исключает маловероятную хиральную катастрофу. В результате на поверхности планеты образовался первобытный
Солярис, огромная сеть бульонной пленки состоящей из предбиологического органического вещества.

С появлением в первом вулканическом катаклизме 4 млрд. лет назад на поверхности планеты свободной воды, уцелевшие фрагменты первобытного
Соляриса дезинтегрировались в плазмиды, прионы и наноразмерные нуклеопротеидные комплексы. Избегая прямого контакта с чуждой им объемной политетрамерной водой, последние сворачивались, формируя белковые капсулы с
РНК внутри них. Следовательно, вторым этапом биопоэза можно считать образование в первичной гидросфере бесчисленного множества разнообразных протовирусов, вироидов и прочих.

Позднее появились мембраны разного состава, а на их основе возникли первые клетки как вполне автономные истинно живые системы. Но и те, и другие продолжали использовать в своей жизнедеятельности первичную водную матрицу, обеспечивающую ускоренный синтез их биополимеров.

В настоящее время большинство ученых придерживается традиционных представлений о зарождении жизни в древнем теплом океане. Однако ряд открытий сделанных в последние одно-два десятилетия, главным образом крупнейшими микробиологами мира указывает на несколько иной порядок вещей.
К. Везе, обобщая данные по эволюции микроорганизмов, расположил данную группу в основании бактериального филогенетического дерева. Таким образом, все прокариоты разделились на две группы - архебактерий и эубактерий. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что архебактерии и эубактерии являются параллельными ветвями, развившимися из общей гипотетичной предковой формы - Прогенота. Реконструирование главных характеристик
Прогенота, проведенное К. Везе, привело к вполне определенному выводу: наш общий предок существовал при температуре кипения воды, т. е. был гипертермофилом. Однако кроме проблемы температуры среды, в которой зародилась жизнь, существует и другая, более важная проблема: проблема понимания существа и причинности процессов, приводящих к возникновению простейших форм жизни.

Путь к решению данной проблемы пролегает через комплекс идей и концепций, рассматривающих явления самоорганизации природных систем. В основании этого направления лежит сформулированная в рамках неравновесной термодинамики теория диссипативных структур. К классу диссипативных структур относятся все без исключения биологические и социальные системы, а также некоторые химические и физические системы, в которых существуют незатухающие динамические явления. Фактически в рамках теории диссипативных структур сформулирован целый ряд универсальных законов появления, развития и отмирания природных систем, которые справедливы в частности и для широкого класса биологических систем.

Кратким итогом сказанного выше являются три основных требования к среде, в которой зародилась жизнь:

1. Среда должна быть высокотемпературной;

2. В ней должны были происходить сильные колебания термодинамических и физико-химических параметров.

3. Среда должна быть жидкой.

Рассмотрим на основе этих критериев возможные среды, в которых могла возникнуть жизнь.

На планете Земля известны две жидкие глобальные геологические системы
- гидросфера, объединяющая приповерхностные воды, главная масса которых сконцентрирована в океане и гидротермальные системы, представляющие обычно высокотемпературные глубинные потоки растворов, составленные из ювенильных и вадозных вод. Общее сопоставление химического состава планетарного океана и усредненного состава гидротермальных источников показывает наличие большого сходства. Эта особенность является естественной, поскольку океан формировался за счет мощных гидротермальных излияний в ходе геологического развития Земли.

Переходя ко второму критерию среды возникновения жизни - ее высокотемпературности - следует сделать выбор из этих двух сред в пользу гидротермальных систем. Хотя следует отметить, что критерий высокотемпературности не позволяет сделать окончательный выбор между океаном и гидротермальными системами, так как в случае исходно горячей
Земли первичный океан тоже должен быть достаточно горячим.

Третье требование к среде - сильная неравновесность - является ключевым. Требования сильной неравновесности среды, необходимой для спонтанного возникновения явлений самоорганизации, означает наличие в среде сильных флуктуаций. Амплитуда флуктуаций должна быть велика для преодоления критического рубежа, за которым начинаются процессы самоорганизации. При небольших колебаниях параметров относительно средних равновесных значений никакой самоорганизации не происходит, последняя возникает только вдали от состояния равновесия. Оценивая с этих позиций степень возможных флуктуаций в океане можно сказать, пользуясь терминологией неравновесной термодинамики, что океан находится в состоянии аттракции, или относительно
(подвижного) равновесия, которое характеризуется небольшими колебаниями параметров вокруг равновесных значений.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: защита реферата, капитанская дочка сочинение.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата