Chemical ebolusyon: ang yugto at kakanyahan

Ang proseso ng conversion ay natapos sa agham ng kimika sa ang tinatawag na chemical evolution, at ang pag-on punto ng rebolusyonaryong proseso na naganap pagkatapos ng paglikha sa 1777 ng Pranses likas na scientist Lavoisier combustion theory na naglalarawan sa mga papel na ginagampanan ng oxygen. Pagkatapos ay nagsimula ng isang review ng lahat ng mga pangunahing mga konsepto at mga pangunahing mga prinsipyo ng kimika, ay nagbago ang mga terminolohiya at mga katawagan ng mga sangkap.

siyempre elementarya

1789 nakita ang release ng isang aklat-aralin Lavoisier, agad na naging isang pangunahing sanggunian para sa mga mananaliksik at practitioners ng agham ipinanganak. Ang "elementarya kimika kurso" ay ang unang sa listahan ng mundo - Talaan ng mga simpleng mga katawan, na naglilista ng mga kilalang mga elemento kemikal. Ang batayan ng ito tome Lavoisier namamalagi tiyak oxygen teorya ng combustion, kung saan ang mga kemikal na ebolusyon ay nakadirekta sa pamamagitan ng isang ganap na bagong paraan. Ang pinaka-mahalagang sangkap sa ang kahulugan ng - karanasan, na kung saan ay kung ano ang isang scientist at inihalal ang pangunahing criterion, at lahat ng bagay na ay hindi nakumpirma sa pamamagitan ng karanasan, tulad ng isang atomic o molekular istraktura, Lavoisier ay hindi isaalang-alang.

Chemical evolution sumailalim sa mga batas siya formulated - ang konserbasyon ng masa, tungkol sa kalikasan ng ang mga katangian ng mga compounds, ang kanilang mga pagkakaiba sa mga simple komposisyon. Ito ay pagkatapos na kimika ay naging isang agham ng sarili, pag-aaral ng komposisyon ng katawan pagtuklas. Hindi ko maaaring gawin nang walang kemikal ebolusyon ng rasyonalisasyon ng paksa, at sa gayon, ang sangkatauhan sa wakas ay nilisan ang alchemical nakaraan, pati na ideya tungkol sa likas na katangian ng bagay at pag-aari nito baguhin drastically at mabilis. Ngunit ang puwersa para sa prosesong ito ay nagsilbi Lavoisier pananaliksik. Ngayon, kahit schoolchildren malaman na ang yugto ng chemical evolution (o prebiotic evolution) ay dapat na itinuturing na mula sa panahon na nauna sa paglitaw ng buhay sa Earth. Sa ikalabing-walo siglo, tulad conceptions ng mundo walang isa ay kailanman nagkaroon.

buhay

Chemical evolution nagsimula sa Earth ganap na walang buhay planeta kapag ang organikong sangkap ay dahan-dahan ay nagsimulang sumulpot mula sa tulagay molecule, na partikular na nakakaapekto sa enerhiya at pagpili kadahilanan. Paglalahad ng mga proseso ng self-organisasyon, na kung saan ay katangian ng kahit relatibong kumplikadong sistema. Kaya, ang carbon sa Earth lumitaw. Sa halip, may karbon unang Molekyul ng pangunahing kahalagahan hindi lamang para sa hitsura ngunit din para sa karagdagang pag-unlad ng lahat ng nabubuhay na bagay.

Hindi namin alam sa ngayon, ano ang kakanyahan ng chemical evolution sa maagang yugto ng buhay. Ang kilala kimika ng anumang mga sangkap naglilimita sa gitna ng ebolusyon proseso hangganan aqueous carbon-kuro. Marahil, sa uniberso may mga pagpipilian sa iba pang mga mode ng pag-iral ng buhay na bagay at ang pinagmulan ng ating mga protina - ay hindi lamang ang "paraan out". May ay natanto ng isang natatanging kumbinasyon ng polymer properties na may carbon depolarizing katangian ng aqueous daluyan sa liquid phase. Ang mga kondisyon ay sapat na upang simulan ang chemical evolution ng buhay at ang pangangailangan para sa pag-unlad ng lahat ng mga kilalang sa amin sa iba't-ibang mga form ng buhay.

Simulan ang proseso

Sangkatauhan maging ng kaniyang duyan hindi lahat alam. Lalo na tungkol sa kung saan at kung kailan upang simulan ang yugto ng chemical evolution sa Earth. Ito ay kung ano ang namin, masyadong, ay maaari lamang hulaan. Dito, una, maaaring mayroong walang pasubali anumang oras.

Kapag natapos mo ang pangalawang ikot ng pagbuo ng bituin kapag ang letse mga produkto ng pagsabog ng supernova, na nagbigay sa interstellar space elemento na tinatawag na mabigat na, na ang bigat ay lumampas beintisais. Kapag ang mga bituin ay sa ikalawang henerasyon natagpuan ang kanilang sariling mga planetary system, kung saan kinakailangan mabibigat na elemento ay naging isang sapat na dami. Natanto ang kakanyahan ng mga kemikal ebolusyon ng dati sa anumang oras makalipas ang Big Bang sa isang pagitan ng kalahati ng isang bilyong at kalahating bilyong taon.

Saan nagsimula ang buhay

Kung saan siya ay maaaring arisen - ding isang bukas na katanungan. Kapag gumagawa ng maraming lubos na malamang launch kemikal ekolyutsii kondisyon ay maaaring mangyari sa halos anumang kapaligiran. Ito ilalim ng lupa at mga planeta, at ang lalim ng karagatan at sa ibabaw, kahit protoplanetary formation naaangkop.

Dagdag pa rito, cloud interstellar gas ay maaari ring maglingkod bilang isang pambuwelo para sa pag-atake sa buhay na bagay na walang buhay, at ito ay nakumpirma na sa ganyang bagay organic sangkap nakita - at asukal alcohols, aldehydes, amino acids, glycine at mas may kakayahang magsilbi bilang panimulang materyal para sa buhay sa pamamagitan ng mga kemikal na ebolusyon ay nagsimula.

teorya

Sinaunang Daigdig mapigil ang kanyang mga lihim, at ang sangkatauhan ay wala pang maaasahang impormasyon tungkol sa geochemical mga kondisyon ng pag-iral nito bago ang paglitaw ng buhay. Geological pananaliksik ay maaaring masiyahan ang lahat ng mga katanungan, at samakatuwid ay upang pag-aralan nang husto kasangkot sa astronomy. Kaya binuo ng isang teorya ng mga kemikal na ebolusyon. Ngayong Araw Venusian at Martian kondisyon ay isinasaalang-alang upang maging katulad sa Earth sa partikular na antas ng mga kemikal na ebolusyon.

Upang mag-eksperimento sa mga modelo at sa gayon ay makakuha ng lahat ng mga kilalang mga pangunahing data. Halimbawa, ang paggamit ng simulation ng iba't-ibang komposisyon kemikal at klimatiko kondisyon sa kapaligiran, ang tubig, lupa kumplikadong organic molecules ay natamo. Pagkuha ng mga bagong data sa pamamagitan ng eksperimento ay laging under construction enriches ang teorya. Kaya, ito ay iminungkahi sa isang bilang ng mga pagpapalagay tungkol sa mga tiyak na mekanismo at direktang pagmamaneho pwersa gaganapin chemical evolution.

Research sa Russia

Buhay sa Earth ay nabuo sa pamamagitan ng abyohenesis, iyon ay, ang kapanganakan ng organic compounds na kung saan ang presensya ay katangi wildlife sa kabila ng katawan at walang ang slightest partisipasyon ng enzymes. Ito ang unang yugto, kapag may isang buhay na mula sa nonliving.

Sa pamamagitan ng hypothesis akademikong Oparin sa twenties ng ikadalawampu siglo, solusyon ng mataas na molekular compounds ay magagawang upang bumuo ng isang tiyak na lugar kung saan ang kanilang concentration ay nadagdagan, at paghihiwalay mula sa panlabas na kapaligiran ay hindi maiwasan ang mga ito upang makipag-usap sa mga ito. Mga lugar na ito ay tinatawag na coacervates o coacervate patak.

sa ibang bansa

Pinagmulan abiotic synthesis Ipinatupad sa isang primitive lupa na ginugol sa 1953 godu Stanley Miller, synthesizing amino acids sa iba pang mga organic na mga sangkap. Kasunod lumitaw hypercycles teorya na nagpapaliwanag sa pag-iral ng buhay sa kurso ng kemikal ebolusyon ng pagkakaroon ng isang catalytic reaksyon, sunud-sunod, kung saan ang mga nakaraang mga produkto ay nagiging ang katalista para sa susunod.

Tanging ang unang "protocell" ay nilikha noong 2008 sa pamamagitan ng Amerikanong biologist na sa pamamagitan ng kaluban ng mataba acids at lipids Nagawa upang makakuha ng nucleotide monophosphate mula sa kapaligiran. Ang mga aktibo imidazole "bricks" ay mahalaga para sa synthesis ng DNA. At noong 2011 sa Japan ay nilikha vesicles na may mga elemento ng DNA sa ilalim ng cationic lamad, na kung saan ay magagawang upang hatiin, na gaya ni polirazmernaya chain reaction, ang pagtitiklop ng DNA.

pangunahing pagpapalagay

Chemical ebolusyon ng buhay sa Earth teorya ay nagpapaliwanag na ang mga sumusunod na pangunahing mga puntos.

1. Pangangailangan ay lilitaw sa Earth o sa kondisyon na espasyo, kung saan mayroong isang autocatalytic synthesis ugrerodosoderzhaschih molecule, na may synthesis ay dapat magkaroon ng malaking volume at isang malaki iba't-ibang, sapat na upang simulan ang proseso ng kemikal ebolusyon.
2. Pangyayari protocellular istruktura umuusbong mula sa mga molecule ng inilarawan sa itaas. Ang mga matatag na closed Pinagsasama-sama ihiwalay mula sa kapaligiran, enerhiya palitan ng mga sangkap at ipinapasa ang mga ito nang pili. Kaya mayroong protocellular istraktura.
3. Ang binuo yunit mayroong isang kakayahan na self-unlad - self-pagtitiklop at self-pagbabago ng lahat ng impormasyon ng sistema ng kemikal. Kaya doon ay ang mga pangunahing yunit ng ang minanang pag-code.
4. Ang susunod na yugto - ang relasyon sa pagitan ng hitsura at pag-andar ng mga enzymes ang mga katangian ng mga protina na may RNA at DNA bilang ang carrier ng data. Kaya doon ay talagang namamana code na kinakailangan para sa biological evolution.

pagkatuklas

Tulad ng nabanggit sa itaas, Alexander Oparin kasing aga ng twenties ng huling siglo binuksan coacervates. Susunod Stanley Miller at Harold Urey sa 1953, inilarawan ang paglitaw ng mga sinaunang kapaligiran sa pagtulad sa mga simpleng biomolecules at ang proseso ng kanilang paglitaw. Susunod Sidney Foks sinabi sa mundo tungkol sa microspheres ng protenoidov. Noong 1981, T. at S. Ceku Altmane able sa pagmasdan ang dibisyon ng autocatalytic RNA bilang ribozymes ay magagawang upang maisama ang impormasyon at katalisis sa Molekyul, "larawang inukit out" ang kanilang mga sarili mula sa kadena at pagkonekta mga natitirang "dulo".

Sa 1986, William Gilbert of Cambridge na binuo sa ideya ng "RNA World", at Gunther von Kidrovski mula sa Germany at sa parehong oras ay nagpakita ang unang self-Kinokopya system na batay sa DNA, na kung saan ay isang mahalagang kontribusyon sa pag-unawa ng self-Kinokopya sistema at ang kanilang mga pag-andar na paglago. Science ay mabilis na nawala forward sa direksyong ito: Manfred Eigen binuksan hyperframe, ang ebolusyon ng ensembles ng RNA molecules, at Yuliy Rebek nilikha ang unang artipisyal na Molekyul na self-Kinokopya sa kloropormo.

Space & Daigdig

Ang Space Flight Center ng NASA Dzhon Korlis aral sa proseso ng paghahatid ng mga thermal spring ng mga dagat ng enerhiya at mga kemikal na gumawa ng mga kemikal ebolusyon independiyenteng ng kapaligiran na espasyo, at ngayon ang mga ito ay para sa paunang archaebacteria permanenteng tirahan. Sa iron sulfide mundo, ang isang bilang ng mga pagpapalagay Gunter Vehterskhoyzera.

Siya inilarawan ang unang self-Kinokopya istruktura metabolismo dulot sa ibabaw ng pyrite (iron sulfide), na nagbigay ng enerhiya na kinakailangan para sa pakikipagpalitan ng mga sangkap. Sa mga tuntunin ng pagpili ng lumalagong at decaying pyrite crystal maaaring lumaki at magparami, ang paglikha ng isang iba't ibang mga populasyon. clay mineral para sa ang hitsura ng organic molecule na rin ang malapit na pinag-aralan. Gayunman, ang isang pinag-isang modelo ng chemical evolution ay hindi pa umiiral, dahil ang pangunahing mga prinsipyo ng sa paggalaw ng prosesong ito ay hindi pa bukas.