Evoluce a změny v hypotézách o původu života na planetě Zemi – historie studia a pochopení tajemství života

AbiogenezeNebo původ života, – v širokém slova smyslu jde o proces, při kterém se neživá hmota nějakým způsobem přeměňuje v živou hmotu. Zúžíme-li pojem „abiogeneze“, budeme hovořit o spontánní tvorbě organických sloučenin z anorganických v přírodě. A tady bude opačný proces panspermie – „příchod“ na Zemi (nebo na jinou mladou, neživou planetu) organických sloučenin a dokonce i živých organismů z vesmíru, z jiných světů. Panspermie odpovídá biogeneze (živá věc se objevila z jiné živé bytosti).

Samozřejmě, že se lidé už dlouho zajímají o to, jak se objevují živé věci, život? Když ne z vůle božstva, tak jak? Lze identifikovat následující hlavní hypotézy původu života:

2. Hypotéza stacionárního životního stavu.

3. Hypotéza spontánního generování života.

4. Hypotéza panspermie.

5. Hypotéza biochemické evoluce neboli „prvotní polévka“.

Kreacionismus – hypotéza náboženská, filozofická, ale vůbec ne vědecká (nehledě na to, že například na některých školách v USA probíhají rozhodné pokusy nahradit výuku Darwinovy ​​teorie „vědeckým“ kreacionismem). Zastánci kreacionismu věří, že Země a veškerý život na Zemi byly vytvořeny současně Stvořitelem. Souhlasí dokonce s uznáním evoluce – ale pro „hotové“ tvory jako fázi jejich vývoje.

Hypotéza stacionárního stavu životanebo věčnosti, má k vědeckému stejně daleko. To bylo předloženo německým fyziologem Thierry William Preyer v roce 1880. Přívrženci eternismu věřili, že Vesmír, planeta Země a živé organismy v podobě, v jaké je pozorujeme, existovaly vždy. První ani druhá teorie nijak nekoreluje s daty archeologie, geologie, genetiky a dalších věd – to ale jejich obhájcům nikdy nevadilo.

Hypotéza spontánního vzniku života

Tato hypotéza naznačovala, že náhle někde mohou vzniknout hotové živé bytosti, složité organismy: ryby z bahna, červi z půdy, myši ze starých hadrů, mouchy ze zkaženého masa, ptáci a zvířata z ovoce. Tato hypotéza byla velmi běžná ve starověkém světě od Číny po Řecko a sdílel ji i Aristoteles, zakladatel biologie. Věřil, že existuje určitý „aktivní princip“, který je schopen z ničeho vytvořit živý organismus. Může působit v oplodněném vajíčku, v bahně a v hnijícím mase. Například Aristoteles zjistil, že úhoři nemají jikry ani mléko a došel k závěru, že úhoři se tvoří z bahna, které vzniká třením dospělých ryb o dno. Vědec se samozřejmě mýlil – ve skutečnosti úhoř stráví několik let v řece (bez kaviáru a zrajícího mléka) a poté během tření migruje do moře, klade vajíčka na dno a umírá.

Hypotéza „vydržela“ do poloviny 17. století, do začátku éry skeptických přírodovědců. Zavrávorala pod tíhou objevu Nizozemce Anthonyho van Leeuwenhoeka, který pomocí čoček objevil v dešťové vodě drobná „zvířátka“ (mikroorganismy). Leeuwenhoek byl zvědavý, odkud se berou, a provedl experiment – ​​nasbíral dešťovou vodu do čisté misky, ve které neviděl žádné „zvířata“, nechal ji chvíli stát. A zjistil, že se voda hemží organismy. Ukazuje se, že nespadly z nebe, ale odkud se vzali, nebylo jasné. Mezitím věda stále věřila Aristotelovi.

Italský lékař Francesco Redi byl starším Leeuwenhoekovým současníkem. Jeho zkušenost (v roce 1668) zasadila první ránu hypotéze o spontánním generování života. Nádobu se syrovým masem pokryl mušelínem a nechal maso znehodnotit a shnít. Mouchy se tam samovolně netřily – jak jsme pochopili, protože hmyz nemohl proniknout do masa a klást larvy. Mouchy vlétly do druhé, otevřené nádoby a nakladly vajíčka, ze kterých se vyklubaly larvy. Rediho experiment v podstatě potvrdil koncept biogeneze. Ale zastánci hypotézy spontánního generování považovali takový experiment za nepřesvědčivý – vždyť „životní síla“ potřebná pro spontánní generování života nemůže proniknout do nádoby chráněné látkou!

Jako další do „boje“ vstoupil italský vědec Lazzaro Spallanzani. Ve druhé polovině 18. století se zavázal dokázat, že ve vodě důkladně převařené a umístěné v těsně uzavřené nádobě nemohou vznikat mikrobi. Spallanzani umístil různá semena do čistých nádob, naplnil je vodou, utěsnil hrdla nádob, obsah povařil hodinu a nechal je několik dní o samotě. Mimochodem, Spallanzani také připravil další várku nádob, krátce povařených, jejichž hrdla se jednoduše ucpala zátkami. Výsledkem bylo, že v první várce nenašel žádné mikroorganismy, ale ve druhé se jich hemžilo, protože přicházely ze vzduchu přes špatně vymleté ​​zátky. Podobné experimenty prováděl zhruba ve stejnou dobu ruský vědec a lékař Martyn Matveevich Terekhovsky, který pracoval na sterilizaci.

Věrní zastánci hypotézy spontánní generace však opět nesouhlasili – říkají, že hermetické uzavření nádob zabraňuje pronikání „životní síly“ do nich a vaření ji může dokonce zničit. Tato hypotéza existovala až do poloviny 19. století, až do objevu Louise Pasteura, který umožnil „životní síle“ proniknout do nádoby a přesto nakonec vyvrátil myšlenku spontánního generování!

Na počátku 1860. let XNUMX. století Pasteur provedl krásný experiment. Uvařenou sterilní živnou půdu umístil do nádob s velmi úzkým a složitě zakřiveným (ale stále otevřeným směrem ven) hrdlem. V tomto prostředí „nevznikly“ žádné mikroorganismy, protože bakterie přítomné v okolním vzduchu nemohly překonat ohyb krku, protože se v něm usadily. Pokud byl krk odstraněn, rychle se uvnitř objevili mikrobi. Nakonec se na příkladu baňky se zakřiveným hrdlem prokázalo, že nedochází ke spontánnímu generování a Louis Pasteur získal vysokou akademickou cenu.

Řešení tohoto problému (a vznikající chápání nutnosti sterilizace) však nezrušilo další otázku – došlo na planetě k primární spontánní generaci života? Jestliže nový život již vyžaduje živé věci (Pasteur, stejně jako Redi, byl zastáncem biogeneze) a každá buňka pochází z jiné buňky (buněčná teorie, 1838), jak se pak tato původní buňka objevila?

Hypotéza panspermie

Jeho hlavní myšlenkou je, že život na planetě byl nějakým způsobem přenesen z vesmíru: z jiných planetárních systémů spolu s kosmickým prachem a meteority. Tuto hypotézu vyslovil počátkem 1996. století švédský fyzik Svante August Arrhenius, jejím zastáncem byl i Vladimír Vernadskij (který se však přikláněl k hypotéze stacionárního stavu, protože se domníval, že život jako základní vlastnost byl vždy; existoval). Existuje mnoho důkazů pro možnost panspermie, například v roce XNUMX byla zveřejněna studie o meteoritu, který k nám přiletěl z Marsu. Byly v něm nalezeny struktury podobné koloniím bakterií a stopy vitální aktivity těchto bakterií. Ano, tato hypotéza může vysvětlit, jak život na Zemi přišel, ale není schopna odpovědět na otázku, jak vůbec vznikl.

Biochemická evoluční hypotéza

Tato hypotéza se vyvíjela a opravovala téměř století. Jeho zakladateli, nezávisle na sobě, byli biochemik Alexander Ivanovič Oparin (SSSR) a biolog John Haldane (Velká Británie).

Podle hypotézy v raných fázích existence naší planety (a po velmi dlouhou dobu, nekonečné miliony let) existoval abiogeneze – proces tvorby organických látek z anorganických.

V atmosféře bylo tehdy hodně plynů, ultrafialové záření a záření doslova sežehlo Zemi, kterou nechráněná ozónová vrstva, a udeřily strašlivé blesky. V oceánu se pod vlivem těchto faktorů vytvořily organické látky – takzvaný „primární vývar“.

Oparin dal přednost proteinům, které tvoří koacerváty. Koacerváty – jedná se o sraženiny vzniklé v roztocích organických látek z bílkovin, nukleových kyselin, lipidů. Nezhroutily se, naopak, „uvízly“ na nich nové vazby, rostly a byly složitější. Haldane věřil, že primární makromolekulární systém je schopen reprodukce – nukleové kyseliny.

Probionty – proteinové koacerváty, předchůdci živých organismů, které se staly prvními buňkami. V určité fázi proteinové probionty „absorbovaly“ nukleové kyseliny. Vznikly tak základní vlastnosti živých věcí: schopnost sebereprodukce, uchování a přenosu dědičné informace. Proto se nyní probionti stali primitivními protobuňkami.

Stanley Miller, americký chemik, experimentálně potvrdil hypotézu Oparin-Haldane. Aminokyseliny dostával za simulovaných podmínek. Dále byly polypeptidy, polynukleotidy, polysacharidy a lipidy syntetizovány abiogenně v mnoha laboratořích.

Oparin-Haldanova hypotéza však stále není v globálním smyslu dokonalá – zatím není jasné, jak obecně došlo ke kvalitativnímu skoku od neživé hmoty k živé hmotě. Kdy a proč začala chemická evoluce ve vesmíru?