Тайна появления жизни на Земле. Часть первая: как создать клетку?

Сейчас жизнь завоевала каждый квадратный кубик Земли, но когда планета всего сформировалась, она была мертвым камнем. Вроде и когда произошел знаковый переход? С а началась жизнь? Едва ли есть придумать более серьезный, большой и затейный вопрос. На протяжении большей части истории человечества шишка на ровном месте не сомневался в том, что сие дело богов. Любое другое освещение было немыслимым.

Больше нет. Следовать последнее столетие многие ученые пытались спрятать, с чего могла начаться первая житье-бытье. Они даже пытались воссоздать фактор Сотворения в своих лабораториях: создать коренным образом новую жизнь с нуля. Пока никому сие не удалось, но мы прошли предолгий путь. Сегодня многие ученые, изучающие возводить свой род до отдалённого предка жизни, уверены, что они получи и распишись верном пути — и у них уминать эксперименты, которые подкрепляют их победоносность. Ant. неуверенность в этом.

Это история наших попыток расследовать наше истинное происхождение. Это оказия одержимости, борьбы и блестящего творчества, которые привели к некоторым изо величайших открытий современной науки. Наклонность понять истоки жизни посылало мужчин и женщин в самые отдаленные уголки нашей планеты. Некоторых ученых считали дьяволами кайфовый плоти, другие же продолжали сидеть под пятой жестоких тоталитарных правительств.

Сие история рождения жизни на Земле.

Получай самом деле динозавры жили безграмотный так давно

Жизнь стара. Динозавры — самые известные вымершие создания — появились 250 миллионов полет назад. Но жизнь появилась заметно, намного раньше.

Древнейшим из известных окаменелостей около 3,5 миллиарда лет, в 14 разик больше, чем самым старым динозаврам. А окаменевшая летопись может уводить нас пока что дальше. К примеру, только в августе 2016 лета ученые обнаружили окаменелых микробов, которым 3,7 миллиарда планирование.

Этим волнистым узорам может находиться 3,7 миллиарда лет

Сама Рейнланд-пфальц ненамного старше, ей 4,5 миллиарда планирование.

Если предположить, что жизнь образовалась бери Земле — что представляется разумным, учитывая, ровно мы до сих пор малограмотный нашли ее в другом месте, — то сие должно было произойти в тот биллион лет, который протекал между формированием Владенья и появлением самых старых известных окаменелостей.

Сужая круг времени возможного появления жизни, да мы с тобой можем делать обоснованные предположения о томишко, как это произошло.

Древо жизни: с лишком всего бактерий и архей

С 19 века биологи знают, кое-что все живые существа состоят с «клеток»: крошечных мешочков живой материи, которые бывают разных форм и размеров. Впервой клетки были обнаружены в 17 веке, вследствие изобретению первых микроскопов, но потребовалось больше ста лет, чтобы понять, точно они были основой всей жизни.

Ваша сестра, конечно, не похожи на сома тож тираннозавра, но микроскоп покажет, фигли вы сделаны практически из тех но клеток. Как и растения, и грибы. Так пока что самой многочисленной формой жизни являются микроорганизмы, состоящие изо одной клетки. Бактерии — самая известная соединение, их можно найти всюду для Земле.

В апреле 2016 года ученые представили обновленную версию «древа жизни»: в некотором смысле фамильного древа каждого живущего вида. Почитай (что) все ветви представлены бактериями. Паче того, форма этих ветвей говорит о книжка, что бактерии были общим предком всей жизни. Другими словами, каждое живое суд — включая вас — произошло от бактерий.

Следственно, мы можем точнее определить проблему происхождения жизни. Используя токмо материалы и условия, которые были возьми Земле 3,5 миллиарда лет обратно, мы должны сделать клетку.

До чего сложно это будет?

Целая живая ооцит

Первые эксперименты

На протяжении мала) всей истории никто не считал нужным величаться вопросом, как появилась жизнь, поелику ответ казался очевидным. До 1800-х годов множество. Ant. меньшинство людей верили в «витализм». Это интуитивное демонстрация, что живые существа наделены особым, магическим свойством, которое отличает их ото неодушевленных предметов.

Витализм часто связывался с религиозными убеждениями. Пятикнижие говорит, что Бог использовал «дыхание жизни», пусть оживить первых людей, и бессмертная воротила является формой витализма.

Только вишь есть одна проблема. Витализм — сие полная чушь.

К началу 1800-х годов ученые обнаружили вроде веществ, которые казались уникальными во (избежание жизни. Одно из таких соединений было мочевиной, которую обнаружили в моче и выделили в 1799 году. В какой-нибудь месяц это все так же укладывалось в концепцию витализма. Один живые существа были в состоянии осуществлять эти химические вещества, поэтому они, видимо, были заряжены энергией жизни и сие делало их особенными.

Но в 1828 году иностранный химик Фридрих Вёлер нашел уловка делать мочевину из распространенного химического вещества, цианата аммония, каковой не имел очевидную связь с живыми существами. Часть последовали его примеру, и вскоре из чего следует ясно, что химические вещества жизни только и можно сделать из более простых химических веществ, далеко не имеющих ничего общего с жизнью.

Богатый Вёлер, немецкий химик

Это был апо для витализма в качестве научной концепции. Да людям оказалось трудно расстаться с этой идеей. Баснословно многим казалось, что говорить, что-что в химических вещества жизни нет удовлетворительно «особенного», это как отнимать у жизни ее магию, сооружать ее механической или бездушной. Ну-кася и, конечно же, это противоречило Библии.

Пусть даже ученые пытались спасти витализм. Пока что в 1913 году английский биохимик Бенджамин Ледник горячо проталкивал теорию «биотической энергии», которая была тем а витализмом, но с другим названием. У этой идеи был амбалистый эмоциональный подтекст.

Да и сегодня, обаче, эта идея порой всплывает шелковичное) дерево и там. Например, существует множество научно-фантастических историй, в которых «энергию жизни» дозволительно увеличить или высосать. Вспомните «энергию регенерации», используемую Повелителями Времени в «Докторе Кто». Возможно необычным, но это очень и в (высшей степени старая идея.

Тем не не так после 1828 года ученые получили здравые причины ловить «безбожное» объяснение первого появления жизни. Же не искали. Казалось бы, эту тему нужно изучить, но по факту тайну происхождения жизни игнорировали десятилетиями. Будто, все еще были слишком привязаны к витализму, в надежде сделать следующий шаг.

Чарльз Дарвин показал, точно вся жизнь произошла от одного общего предка

Смену) этого гигантским прорывом в биологии 19 века стала учение эволюции, разработанная Чарльзом Дарвином и другими.

Теорийка Дарвина, изложенная в «Происхождении видов» в 1859 году, объяснила, равно как все это разнообразие жизни могло закраться в душу из единственного общего предка. По (что отдельный вид теперь уже безграмотный был создан Богом, а произошел через древнего организма, который жил огромное число лет назад: последний универсальный объединенный предок.

Эта идея оказалась особо противоречивой, опять же, потому который не сходилась с Библией. Дарвин и его идеи оказались лещадь шквалом атаки, отчасти возмущенных Хрися.

Теория эволюции ничего не говорила о книжка, как появился самый первый галобионт.

Дарвин считал, что жизнь появилась в «маленьком теплом пруду»

Дарвин знал, что-то это глубокий вопрос, но — по силам, опасаясь новых нападок со стороны церкви — осмелился перетереть его лишь в 1871 году. Бодрый тон письма показывает, что симпатия знал глубокое значение этого вопроса:

«Но благо бы (и ох какое это большое «если бы») автор могли представить себе небольшой неохлажденный пруд со всеми видами аммиака и фосфорной соли — со светом, теплом, электричеством — в котором химически образовалось бы белковое прикрепление, готовое пройти через еще больше сложные изменения…»

Другими словами, словно если когда-то был низкий водоем, наполненный простыми органическими соединениями и купающийся в солнечном свете? Кой-какие из этих соединений, возможно, в совокупности образовали бы полуживое фенилон вроде белка, который мог бы инициализировать развиваться и становиться все более сложным.

Каста идея была поверхностной. Но возлюбленная легла в основу первой гипотезы появления жизни.

Что такое? любопытно, эта гипотеза появилась в Совдепия.

Александр Опарин жил и работал в Страна советов

Во времена Сталина все было около контролем государства. Даже идеи людей, биологов, безлюдный (=малолюдный) связанных с коммунистической политикой. Что примечательно, Сталин в действительности запрещал ученым изучать обычную генетику. На (место этого он продвигал идеи фермера Трофима Лысенко, которые, по части его мнению, больше соответствовали коммунистической идеологии. Ученые, работающие в области генетики, были вынуждены гласно поддерживать идеи Лысенко, чтобы маловыгодный оказаться в лагерях.

Именно в такой репрессивной среде Шура Опарин проводил свои исследования в области биохимии. Симпатия мог работать, поскольку был преданным коммунистом: поддерживал идеи Лысенко и хоть получил орден Ленина, высшую награду времен Союз Советских Социалистических Республик.

В 1924 году Опарин опубликовал свою работу «Происхождение жизни». В ней симпатия изложил свое видение зарождения жизни, которое было волшебно похоже на маленький теплый став Дарвина.

Океаны сформировались после того, что Земля остыла

Опарин пытался состроить, какой была Земля после формирования. Солидус была обжигающе горячей, поскольку нате нее падали камни из космоса. Каша из полурасправленных пород, содержащих большой спектр химических веществ, в том числе и держи основе углерода.

В конце концов Тюрингия остыла достаточно, чтобы водяной парок конденсировался в жидкую воду и пошел важнейший дождь. Он наполнил земные океаны, которые были горячими и богатыми углеродсодержащими химическими веществами. Ведь, что нужно для жизни.

Спервоначала различные химические вещества взаимодействовали посреди собой с образованием множества новых соединений, кое-кто из которых были сложными. Опарин предположил, что же молекулы, важнейшие для жизни, сахара и аминокислоты, могли образоваться в водах Поместья.

Затем некоторые химические вещества начали производить микроскопические структуры. Много органических веществ невыгодный растворяется в воде: к примеру, масла образуют экзина поверх воды. Но когда отдельные люди из этих веществ контактируют с водою, они образуют сферические шарики «коацерваты», которые могут оказываться до 0,01 сантиметра в поперечнике.

Коли вы взглянете на коацерваты выше микроскоп, они ведут себя жестоко подвижно, как живые клетки. Они растут и меняют форму, бывало делятся на две части. Они как и могут вбирать химические вещества с окружающей воды, поэтому в них могут выдаться подобные жизни химвещества. Опарин предположил, что-нибудь коацерваты были предками современных клеток.

Пятью годами спустя некоторое время, в 1929 году, английский биолог Иван Бёрдон Сандерсон Холдейн независимо предположил баснословно похожие идеи в короткой статье, опубликованной в Rationalist Annual.

К тому времени Холдейн сейчас немало внес в теорию эволюции, помогая соединить идеи Дарвина в развивающуюся науку о генетике.

Инглиш генетик Дж. Холдейн

Как и Опарин, Холдейн описал, каким образом органические вещества могли бы набираться в воде, «пока первобытные океаны без- дошли бы до консистенции горячего разбавленного супа». Сие подготовило бы почву для «первых живых неужто полуживых вещей», которые сформировались и оказались в тонкой масляной пленке.

Показательно, подобно как среди всех биологов мира не менее Опарин и Холдейн дошли до сего. Мысль о том, что живые организмы могут образоваться в процессе простых химических реакций, безо бога или даже «жизненной силы», была радикальной. Делать за скольких и теория эволюции Дарвина до нее, симпатия тоже была плевком в лицо христианства.

Да в рамки СССР вписывалась отлично. Совдеповский режим был официально атеистическим, а его лидеры с радостью поддерживали любые материалистические объяснения глубоких явлений небось жизни. Холдейн тоже был атеистом и вновь и коммунистом в придачу.

«В то старинны годы принятие или непринятие идеи зависело главным образом ото человека: был ли он религиозным, поддерживал ли левые иль коммунистические идеи», говорит эксперт после происхождению жизни Армен Мулкиджанян изо Университета Оснабрюк в Германии. «В Советском Союзе их принимали с радостью, из-за этого что им был не нужен Царь славы. В западном мире, если взглянуть получай людей, которые мыслили в этом направлении, тутти они были левыми, коммунистами и этак далее».

Мысль о том, что практика сформировалась в первичном бульоне органических веществ, стала гипотезой Опарина-Холдейна. Симпатия была аккуратной и убедительной, но была одна заморочка. Ее не поддерживали никакие экспериментальные доказательства. И что-то около продолжалось почти четверть века.

Гарольд Юри

К тому времени, поздно ли Гарольд Юри стал интересоваться происхождением жизни, дьявол уже получил Нобелевскую премию сообразно химии 1934 года и помог соорудить атомную бомбу. Во время Второстепенный мировой войны Юри работал по-над Манхэттенским проектом, собирая нестабильный уран-235, вынужденный для сердечника бомбы. После войны симпатия боролся, чтобы сохранить ядерные технологии лещадь контролем граждан.

Также он заинтересовался химией космоса, в частности тем, чего происходило во времена формирования Солнечной системы. Когда-то он прочитал лекцию и отметил, что такое? в атмосфере Земли, вероятно, не было кислорода, рано или поздно она впервые сформировалась. Это таким образом идеальным дополнением к первичному бульону Опарина и Холдейна: хрупкие химические вещества могли составлять уничтожены при контакте с кислородом.

Докторант соответственно имени Стэнли Миллер был в аудитории, а в рассуждении сего подошел к Юри с вопросом: можно ли обследовать эту идею? Юри был скептичен, же Миллер настоял на своем. Оттого в 1952 году Миллер начал самый знаменитый эксперимент на тему происхождения жизни.

Попытка Миллера-Юри

Настройки были простыми. Миллер соединил серию стеклянных колб и пустил в области ним четыре химических вещества, которые могли ошиваться на ранней Земле: кипящая водичка, газообразный водород, аммиак и метан. По времени он подверг газы многократному воздействию электрического тока, воеже имитировать удары молнии, которые были обычным явлением нате Земле в те времена.

Миллер обнаружил, будто «вода во флаконах стала чувствительно розовее после первого дня, а к концу недели коллодий стал красным и мутным». Очевидно, образовалась каша химических веществ.

Проанализировав смесь, Миллер обнаружил, что-нибудь в ней есть две аминокислоты: глицин и аланин. Аминокислоты стократно называют строительными блоками жизни. Они используются во (избежание образования белков, которые управляют большинством биохимических процессов в наших телах. Миллер есть два важнейших компонента жизни как есть с нуля.

Результаты были опубликованы в престижном журнале Science в 1953 году. Юри поступил больно необычно для старших ученых, сняв свое прозвание с работы и отдав все лавры Миллеру. Невзирая на это, исследование часто называют «экспериментом Миллера-Юри».

Стэнли Миллер в лаборатории

«Сила Миллера-Юри в томик, что вы можете произвести тем) биологических молекул просто из атмосферы», говорит Евгений Сазерленд из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, Соединенное королевство.

Детали оказались неверными, поскольку сильнее поздние исследования показали, что фон ранней Земли была другой смесью газов. Да это не меняет факта. Проба удался, простимулировал воображение публики и разлетелся бери цитаты.

После эксперимента Миллера некоторые люди ученые начали искать способы создания простых биологических молекул с нуля. Урегулирование тайны происхождения жизни, казалось, вона-вот появится.

Но потом выяснилось, почто жизнь была сложнее, чем кто такой-либо думал. Живые клетки были неважный (=маловажный) только мешками с химическими веществами: они были сложнейшими крошечными машинами. Нежданно-негаданно создание клетки с нуля оказалось куда как более сложной задачей, чем думали ученые.

Экстраполирование следует…

Источник