Про що говорить теорія походження життя з прудика?
Первая, самая знаменитая модель зарождения жизни на
Такие водоемы возникали на поверхности планеты при падении комет и метеоритов за несколько миллионов лет до того, как на ней возник первичный океан.
И до конца 70-х годов XX века, пока не состоялись те самые глубоководные экспедиции к разломам, эта гипотеза была самой популярной. Другие ученые начала XX века, такие как Джон Холдейн и Александр Опарин, согласились с Дарвином и развили его теорию.
Вони незалежно одна від одної припустили, щомолода Земля мала «відновлює» атмосферу, тобто антагоністичну тієї, де продукується кисень. У такій атмосфері, наприклад, ніколи не буде іржавіти залізо. Атмосфера того часу, можливо, була насичена метаном і аміаком, формуючи ідеальний «первинний бульйон», з якого життя і з'явилася в якомусь дрібному водоймі.
На користь цієї теорії говорить той факт, що наповерхні суші був присутній ряд критично важливих для життя елементів, наприклад, молібдену, бору і азоту, концентрація яких в первинному океані була вкрай мала.
Як теорію намагалися довести?
Для того, чтобы первый организм появился, должны быть клетки, хотя бы одна.
На думку вчених, появи клітинипосприяло накопичення в навколишньому середовищі органічних речовин і поява пребіотіческіх форм - протоклеток, які стали сполучною ланкою між живою та неживою матерією. Однак цих протоклеток вже немає на землі. Але вчені знають, що в них точно мала міститися:
- здатна до самореплікаціі молекула зі спадковою інформацією;
- оболонка, що захищає її від навколишнього середовища.
Аналоги протоклеток удалось синтезировать в 2011 году биологам Токийского университета. В результате полимеразной цепной реакции (ПЦР) удалось добиться их полноценного самопроизвольного деления — аналогичного тому, что происходит в естественных условиях.
Для того, чтобы подготовить первичный субстрат, или, другими словами, коацерват, авторы работы взяли десятки органических компонентов, соотношение которых предварительно рассчитали на компьютере. Соединившись, эти вещества сформировали в субстрате коацерватные пузырьки с катионной оболочкой и элементами ДНК внутри.
Однако этого еще было недостаточно, чтобы подтвердить, что живое может происходить из неживого. ДНК не способна к самовоспроизведению без участия определенных ферментов — специфических белков, которые катализируют все этапы ее репликации. Японским ученым удалось создать ее в лаборатории, но, опять же, с использованием биологических компонентов.
Що послужило матеріалом для першого життя?
Нове дослідження міжнародної групи вчених було заточене під те, щоб знайти потенційні механізми утворення перших клітин «з нуля» - тільки в ході хімічних процесів, без участі біології.
Вони вивчили широкий спектр сполук, які могли сформуватися в результаті пребіотіческіх реакцій в умовах ранньої Землі.
І виявили, що багато хто з цих речовин - ефіри,аміни, азиди, іміди та інші - за певних умов полимеризуются легше, ніж біологічні сполуки. А деякі навіть спонтанно створюють клітинно-подібні структури - компартменти. На думку авторів, ланцюжки полімерів всередині таких компартментов, закручуючись, могли утворити унікальні тривимірні форми - прообрази білків або РНК.
Для отримання полімерних ланцюжків в лабораторіїавтори використовували періодичну зміну сухих і вологих умов. При випаровуванні розведеного розчину, як правило, починався процес полімеризації, але не всі утворилися полімери витримували сушку. Деякі розпадалися. А інші при додаванні води продовжували самовоспроизводящийся цикл синтезу. У цьому автори бачать найраніше, ще на рівні молекул, прояв еволюційного відбору, який згодом став невід'ємною ознакою всіх живих організмів.
Исследователи изучили полимеры под микроскопом и обнаружили, что внутри некоторых появились компартменты величиной с клетку: в них было от 10 до 20 атомов. По мнению ученых, со временем эти клеточно-подобные агрегаты после долгих химических преобразований могли стать полноценными клетками — самоорганизующимися структурами, состоящими уже из миллионов атомов.
Що було важливо для зародження перших клітин?
Условия в прудике, о которых говорил Дарвин, были основой для зарождения жизни, это подтвердили исследования. Особенность абстрактного прудика заключается в том, что он то становится наполненным водой, то пересыхает. То есть циклическое чередование влажных и сухих периодов способствует появлению в химической системе сложных пребиотических соединений, подтверждают и физики.
Автори досліджували Коацервати поліелектролітів врідкому середовищі, що має такий же склад, як і вода в ставку. Вони змоделювали умови, коли ставок то пересихає, то знову наповнюється дощовою водою. І з'ясували: в першому випадку концентрація нуклеїнових кислот і солей збільшується, у другому - зменшується. Усередині ж полімерних компартментов вона не змінюється.
На думку дослідників, це стало ключовим фактором поступового формування всередині протоклеток складних самовідтворюються полімерних з'єднань, таких як РНК.
Відповідно, для життя потрібно три умови:
- компартментализация,
- самореплікаціі,
- метаболізм.
Читати також
Нейрони в мозку людини і мережу галактик виявилися схожі
Через рух плит дно Тихого океану зараз знаходиться глибоко під Китаєм
Вчені зламали робот-пилосос для віддаленої записи розмов користувачів