چگونه زندگی بر روی زمین آغاز شد. زندگی واقعاً بر روی زمین چگونه آغاز شد

پیدا کردن شخصی که نمی تواند تعجب کند که چگونه زندگی بر روی زمین آغاز شد دشوار است. ایده های زیادی در مورد این موضوع وجود دارد، از کتاب مقدس و داروین گرفته تا نظریه مدرن تکامل که مطابق با آخرین اکتشافات دانشمندان دائماً در حال تغییر است.

طبیعتاً همه در مورد دایناسورها شنیده اند، آنها را در فیلم ها و موزه ها دیده اند و کمتر کسی وجود تاریخی آنها را مناقشه می کند.

اگرچه تا سال 1842، بشریت حتی متوجه نمی شد که استخوان های حیوانات غول پیکری که در نقاط مختلف کره زمین یافت می شوند متعلق به یک نوع هستند، آنها را "اژدها" می نامیدند یا بقایای آن را به تیتان هایی که در جنگ تروجان می جنگیدند نسبت می دادند. نیاز به بینش دانشمندانی داشت که داده ها را مقایسه کردند و نام بقایای عجیب را گذاشتند: دایناسورها. و امروز ما به خوبی می دانیم که این مارمولک های غول پیکر که میلیون ها سال پیش منقرض شده اند، چه شکلی بودند، بسیاری از گونه های آنها شرح داده شده است، و هر کودکی می داند که آنها چه کسانی هستند.

این واقعیت که این خزندگان غول پیکر 225 تا 250 میلیون سال پیش روی زمین ظاهر شدند و تقریباً 66 میلیون سال قبل از گاهشماری ما کاملاً منقرض شدند، اکثریت مردم عادی را که به جزئیات علم علاقه ندارند شوکه نمی کند. به طور طبیعی، تمساح‌های مرتبط با دایناسورها را نیز به یاد می‌آوریم که منشأ خود را به عنوان یک گونه در 83 میلیون سال پیش دنبال می‌کنند و از آن زمان تاکنون توانسته‌اند زنده بمانند. اما همه این اعداد به ندرت در ذهن ما در مقیاس همبستگی وجود دارد.

انسانیت چند ساله است؟

افراد زیادی سن گونه مدرن هومو ساپینس را نمی دانند که به معنای هومو ساپینس است که دانشمندان تنها 200 هزار سال تخمین زده اند. یعنی سن بشریت به عنوان یک گونه 1250 برابر کمتر از سن کلاس خزندگان است که دایناسورها به آن تعلق داشتند.

اگر می‌خواهیم بفهمیم که زندگی در ابتدا در سیاره ما چگونه ظاهر شد، لازم است این داده‌ها را در آگاهی جا داده و سازماندهی کنیم. و خود مردمی که امروز سعی در درک این زندگی دارند از کجا آمده اند؟

امروزه مواد محرمانه دانشمندان در دسترس عموم قرار گرفته است. داستان تکان‌دهنده آزمایش‌های سال‌های اخیر که نظریه تکامل را بازنویسی کرده و چگونگی شروع زندگی در سیاره ما را روشن کرده است، دهه‌ها عقیده ثابت شده را منفجر کرده است. اسرار ژنتیک که معمولاً فقط برای دایره باریکی از «مغدیر» قابل دسترسی است، پاسخ روشنی به فرض داروین داد.

گونه Homo Sapiens (انسان منطقی) تنها 200 هزار سال قدمت دارد. و سیاره ما 4.5 میلیارد است!

مواد مخفی

همین چند قرن پیش، چنین ایده هایی می توانست به معنای اعدام در خطر باشد. جوردانو برونو کمی بیش از 400 سال پیش در فوریه 1600 به دلیل بدعت سوزانده شد. اما امروزه تحقیقات زیرزمینی پیشگامان شجاع به دانش عمومی تبدیل شده است.

حتی 50 سال پیش، پدران از روی ناآگاهی، اغلب فرزندان مردان دیگر را بزرگ می کردند؛ حتی خود مادر هم همیشه حقیقت را نمی دانست. امروزه تعیین پدری یک تحلیل معمولی است. هر کدام از ما می توانیم آزمایش DNA را سفارش دهیم و بفهمیم که اجداد او چه کسانی بوده اند و خون آنها در رگ های او جریان دارد. رد نسل ها برای همیشه در کد ژنتیکی نقش بسته است.

این رمز است که حاوی پاسخ سوزان ترین سؤالی است که ذهن بشر را به خود مشغول کرده است: زندگی چگونه آغاز شد؟

پرونده های مخفی دانشمندان داستان تلاش برای یافتن تنها پاسخ واقعی را نشان می دهد. این داستان سرسختی، پشتکار و خلاقیت شگفت انگیز است که بزرگترین اکتشافات علم مدرن را پوشش می دهد.

در تلاش برای درک چگونگی آغاز زندگی، مردم به کاوش در دورترین نقاط این سیاره پرداخته اند. در جریان این جستجو، برخی از دانشمندان به دلیل آزمایشات خود برچسب "هیولا" گرفتند، در حالی که برخی دیگر مجبور بودند آنها را تحت نظارت دقیق یک رژیم توتالیتر انجام دهند.

زندگی بر روی زمین چگونه آغاز شد؟

این شاید سخت ترین سوال موجود باشد. برای هزاران سال، اکثریت قریب به اتفاق مردم این را با یک تز توضیح دادند - "زندگی توسط خدایان ساخته شد." توضیحات دیگر به سادگی غیرقابل تصور بود. اما با گذشت زمان اوضاع تغییر کرد. مایکل مارشال برای بی‌بی‌سی می‌نویسد، در طول قرن گذشته، دانشمندان در تلاش بوده‌اند تا دریابند که اولین حیات روی این سیاره دقیقا چگونه پدید آمد.

اکثر دانشمندان مدرنی که منشا حیات را مطالعه می کنند، مطمئن هستند که در مسیر درستی حرکت می کنند - و آزمایش هایی که انجام می شود فقط اعتماد به نفس آنها را تقویت می کند. اکتشافات نیوتن از ژنتیک، کتاب دانش را از صفحه اول تا آخر بازنویسی می کند.

• چندی پیش، دانشمندان قدیمی ترین جد انسان را کشف کردند که تقریباً 540 میلیون سال پیش روی این سیاره زندگی می کرد. به گفته محققان، همه مهره داران از این "کیسه دندان" منشأ گرفته اند. اندازه جد مشترک تنها یک میلی متر بود.
• محققان مدرن حتی موفق به ایجاد اولین ارگانیسم نیمه مصنوعی با تغییرات اساسی در DNA شده اند. ما در حال حاضر به سنتز پروتئین های جدید، یعنی زندگی کاملا مصنوعی، بسیار نزدیک هستیم. تنها در چند قرن، بشریت توانسته است بر ایجاد نوع جدیدی از موجودات زنده تسلط یابد.
• ما نه تنها موجودات جدیدی ایجاد می کنیم، بلکه موجودات موجود را نیز با اطمینان ویرایش می کنیم. دانشمندان حتی «نرم‌افزاری» ایجاد کرده‌اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد زنجیره DNA را با استفاده از ابزارهای سلولی ویرایش کنند. به گفته محققان، تنها 1 درصد از DNA حامل اطلاعات ژنتیکی است. 99% دیگر برای چه چیزی لازم است؟
• DNA آنقدر متنوع است که می تواند اطلاعات را مانند یک هارد دیسک ذخیره کند. آنها قبلاً یک فیلم روی DNA ضبط کرده بودند و می توانستند اطلاعات را بدون مشکل بارگیری کنند، همانطور که قبلاً پرونده ها را از فلاپی دیسک می گرفتند.

آیا خود را فردی تحصیل کرده و مدرن می دانید؟ سپس شما به سادگی باید این را بدانید.

اگرچه کشف DNA به سال 1869 برمی گردد، اما تا سال 1986 اولین بار این دانش در علم پزشکی قانونی مورد استفاده قرار گرفت.

در اینجا داستان پیدایش حیات بر روی زمین است

زندگی قدیمی است. دایناسورها شاید مشهورترین موجودات منقرض شده باشند، اما آنها نیز تنها 250 میلیون سال پیش ظاهر شدند. اولین حیات روی این سیاره خیلی زودتر از این به وجود آمد.

قدیمی ترین فسیل ها حدود 3.5 میلیارد سال تخمین زده می شود. به عبارت دیگر آنها 14 برابر از دایناسورهای اول پیرتر هستند!

با این حال، این محدودیت نیست. به عنوان مثال، در آگوست 2016، باکتری های فسیلی با قدمت 3.7 میلیارد سال کشف شد. این 15 هزار برابر از دایناسورها پیرتر است!

خود زمین از این باکتری ها پیرتر نیست - سیاره ما در نهایت حدود 4.5 میلیارد سال پیش شکل گرفت. یعنی اولین حیات روی زمین کاملاً "سریع" به وجود آمد؛ پس از حدود 800 میلیون سال، باکتری ها در این سیاره وجود داشتند - موجودات زنده، که به گفته دانشمندان، با گذشت زمان توانستند پیچیده تر شوند و ابتدا ارگانیسم های ساده را به وجود آوردند. اقیانوس، و در پایان، و به خود نسل بشر.

یک گزارش اخیر از کانادا این داده ها را تأیید می کند: قدیمی ترین باکتری ها بین 3770 تا 4300 میلیارد سال تخمین زده می شود. یعنی، حیات در سیاره ما، احتمالاً «حدود» 200 میلیون سال پس از شکل گیری آن به وجود آمده است. میکروارگانیسم های یافت شده روی آهن زندگی می کنند. بقایای آنها در سنگ های کوارتز پیدا شد.

اگر فرض کنیم که حیات در زمین سرچشمه گرفته است - که معقول به نظر می رسد، با توجه به اینکه ما هنوز آن را در دیگر اجرام کیهانی، نه در سیارات دیگر، و نه در قطعات شهاب سنگ های آورده شده از فضا پیدا نکرده ایم - پس باید در آن دوره زمانی اتفاق می افتاد. که بین زمانی که سیاره در نهایت شکل گرفت تا تاریخ فسیل‌هایی که امروزه یافت می‌شوند، میلیاردها سال را در بر می‌گیرد.

بنابراین، با محدود کردن دوره زمانی مورد علاقه ما، بر اساس آخرین تحقیقات، می توانیم فرض کنیم که اولین زندگی روی زمین دقیقا چگونه بوده است.

دانشمندان با استفاده از اسکلت هایی که در حین کاوش ها پیدا شده اند، ظاهر غول های ماقبل تاریخ را بازسازی کرده اند.

هر موجود زنده از سلول تشکیل شده است (و شما هم همینطور)

در قرن نوزدهم، زیست‌شناسان کشف کردند که همه موجودات زنده از «سلول‌ها» یعنی توده‌های کوچکی از مواد آلی با اشکال و اندازه‌های مختلف تشکیل شده‌اند.

سلول‌ها برای اولین بار در قرن هفدهم و همزمان با اختراع میکروسکوپ‌های نسبتاً قدرتمند کشف شدند، اما تنها یک قرن و نیم بعد دانشمندان به یک نتیجه مشترک رسیدند: سلول‌ها اساس همه حیات در این سیاره هستند.

البته، از نظر ظاهری، یک فرد شبیه ماهی یا دایناسور نیست، اما فقط باید به یک میکروسکوپ نگاه کنید تا مطمئن شوید که افراد تقریباً از همان سلول هایی هستند که نمایندگان دنیای حیوانات هستند. علاوه بر این، همان سلول ها در زیر گیاهان و قارچ ها قرار دارند.

همه موجودات از سلول ساخته شده اند، از جمله شما.

پرشمارترین شکل حیات باکتری های تک سلولی هستند.

امروزه، بی‌شمارترین اشکال حیات را می‌توان میکروارگانیسم‌ها نامید که هر کدام از آنها فقط از یک سلول تشکیل شده‌اند.

معروف ترین نوع چنین حیاتی باکتری ها هستند که در هر نقطه از کره زمین زندگی می کنند.

در آوریل 2016، دانشمندان نسخه به روز شده ای از "درخت زندگی" را ارائه کردند: نوعی درخت خانوادگی برای هر گونه از موجودات زنده. اکثریت قریب به اتفاق "شاخه های" این درخت توسط باکتری ها اشغال شده است. علاوه بر این، شکل درخت نشان می دهد که جد تمام حیات روی زمین یک باکتری بوده است. به عبارت دیگر، همه تنوع موجودات زنده (از جمله شما) از یک باکتری به وجود آمده است.

بنابراین، می‌توانیم با دقت بیشتری به مسئله منشأ حیات نزدیک شویم. برای بازآفرینی اولین سلول، لازم است شرایطی را که بیش از 3.5 میلیارد سال پیش بر روی سیاره حاکم بود، با دقت هر چه بیشتر بازسازی کرد.

پس چقدر سخت است؟

باکتری های تک سلولی رایج ترین شکل حیات روی زمین هستند.

شروع آزمایشات

برای قرن‌ها این سوال مطرح می‌شد که "زندگی از کجا آغاز شد؟" تقریباً هرگز آن را جدی نپرسید. از این گذشته ، همانطور که در همان ابتدا به یاد آوردیم ، پاسخ مشخص بود: زندگی توسط خالق آفریده شده است.

تا قرن نوزدهم، اکثر مردم به "ویتالیسم" اعتقاد داشتند. این آموزه بر این ایده استوار است که همه موجودات زنده دارای یک نیروی ویژه و فوق طبیعی هستند که آنها را از اشیای بی جان متمایز می کند.

ایده های حیات گرایی اغلب با اصول دینی همپوشانی داشت. کتاب مقدس می گوید که خداوند از «نفس حیات» برای احیای اولین انسان ها استفاده کرد و روح جاودانه یکی از مظاهر حیات گرایی است.

اما یک مشکل وجود دارد. ایده های حیات گرایی اساساً اشتباه است.

در اوایل قرن نوزدهم، دانشمندان چندین ماده را کشف کردند که منحصراً در موجودات زنده یافت می شد. یکی از این مواد اوره بود که در ادرار وجود داشت و در سال 1799 به دست آمد.

اما این کشف با مفهوم حیات گرایی مغایرتی نداشت. اوره فقط در موجودات زنده ظاهر می شود، بنابراین شاید آنها دارای انرژی حیاتی خاصی بودند که آنها را منحصر به فرد می کرد.

مرگ حیات گرایی

اما در سال 1828، شیمیدان آلمانی فردریش ویلر توانست اوره را از یک ترکیب غیر آلی، سیانات آمونیوم، که هیچ ارتباطی با موجودات زنده نداشت، سنتز کند. دانشمندان دیگر توانستند آزمایش او را تکرار کنند و به زودی مشخص شد که همه ترکیبات آلی را می توان از ساده ترها - ترکیبات معدنی - به دست آورد.

این پایان حیات گرایی به عنوان یک مفهوم علمی را نشان داد.

اما برای مردم خیلی سخت بود که از شر اعتقادات خود خلاص شوند. این واقعیت که در واقع هیچ چیز خاصی در مورد ترکیبات آلی که منحصر به موجودات زنده هستند وجود ندارد، برای بسیاری به نظر می رسد که عنصر جادو را از زندگی گرفته است و مردم را از موجودات الهی تقریباً به ماشین تبدیل می کند. البته این بسیار مغایر با کتاب مقدس بود.

حتی برخی از دانشمندان به مبارزه برای حیات گرایی ادامه دادند. در سال 1913، بنجامین مور، بیوشیمی‌دان انگلیسی، با شور و اشتیاق نظریه‌ی «انرژی زیستی» خود را که اساساً همان حیات‌گرایی بود، اما در پوششی متفاوت، ترویج کرد. ایده حیات گرایی در سطح عاطفی ریشه های بسیار قوی در روح انسان پیدا کرده است.

امروزه بازتاب های آن را می توان در غیرمنتظره ترین مکان ها یافت. به عنوان مثال، تعدادی از داستان های علمی تخیلی را در نظر بگیرید که در آنها می توان «انرژی زندگی» یک شخصیت را دوباره پر کرد یا تخلیه کرد. به "انرژی بازسازی" استفاده شده توسط Time Lords از Doctor Who فکر کنید. این انرژی در صورت پایان یافتن می تواند دوباره پر شود. اگرچه این ایده آینده نگرانه به نظر می رسد، اما در واقع بازتابی از نظریه های قدیمی است.

بنابراین، پس از سال 1828، دانشمندان سرانجام دلایل قانع‌کننده‌ای برای جستجوی توضیح جدیدی برای منشأ حیات داشتند و این بار گمانه‌زنی‌ها در مورد مداخله الهی را کنار گذاشتند.

اما آنها شروع به جستجو نکردند. به نظر می رسد که موضوع تحقیق خود را مطرح کرده است، اما در واقع، معمای منشأ حیات برای چندین دهه بیشتر مورد توجه قرار نگرفت. شاید همه هنوز آنقدر به حیات گرایی وابسته بودند که نمی توانستند ادامه دهند.

شیمیدان فردریش ویلر توانست اوره - یک ترکیب آلی - را از مواد معدنی سنتز کند.

داروین و نظریه تکامل

پیشرفت عمده در تحقیقات بیولوژیکی در قرن نوزدهم، نظریه تکامل بود که توسط چارلز داروین توسعه یافت و توسط دانشمندان دیگر ادامه یافت.

نظریه داروین، که در سال 1859 در اثر او در مورد منشأ گونه ها بیان شد، توضیح داد که چگونه همه تنوع پادشاهی حیوانات از یک اجداد منفرد نشأت گرفته است.

داروین استدلال می کرد که خداوند هر گونه از موجودات زنده را به طور جداگانه خلق نکرده است، بلکه همه این گونه ها از یک ارگانیسم ابتدایی که میلیون ها سال پیش ظاهر شده است، که آخرین جد مشترک جهانی نیز نامیده می شود، نشأت گرفته اند.

این ایده دوباره بسیار بحث برانگیز شد، زیرا فرضیه های کتاب مقدس را رد می کرد. نظریه داروین به‌ویژه توسط مسیحیان آزرده به شدت مورد انتقاد قرار گرفت.

اما نظریه تکامل کلمه ای در مورد چگونگی ظهور اولین موجود زنده بیان نکرد.

اولین زندگی چگونه ظاهر شد؟

داروین فهمید که این یک سؤال اساسی است، اما (شاید نمی‌خواست وارد درگیری دیگری با روحانیت شود) فقط در نامه‌ای در سال 1871 آن را مطرح کرد. لحن احساسی نامه نشان داد که دانشمند از اهمیت عمیق این موضوع آگاه است:

«...اما اگر حالا [آه، چه بزرگ است!]در مقداری آب گرم حاوی تمام نمک های آمونیوم و فسفر لازم و قابل دسترسی به نور، گرما، الکتریسیته و غیره، پروتئینی از نظر شیمیایی تشکیل شد که قادر به دگرگونی های پیچیده تر است ... "

به عبارت دیگر: حجم کوچکی از آب را تصور کنید که با ترکیبات آلی ساده پر شده و زیر نور خورشید قرار دارد. برخی از ترکیبات ممکن است شروع به برهمکنش کنند و مواد پیچیده تری مانند پروتئین ها ایجاد کنند که به نوبه خود نیز برهم کنش می کنند و توسعه می یابند.

ایده نسبتا سطحی بود. اما، با این وجود، اساس اولین فرضیه ها در مورد منشاء حیات را تشکیل داد.

داروین نه تنها نظریه تکامل را ایجاد کرد، بلکه پیشنهاد کرد که حیات از آب گرم، اشباع شده از ترکیبات معدنی لازم سرچشمه می گیرد.

ایده های انقلابی الکساندر اوپارین

و اولین قدم ها در این مسیر اصلاً در جایی که انتظار داشتید برداشته نشد. ممکن است فکر کنید که چنین تحقیقاتی که به معنای آزادی فکر است، باید مثلاً در بریتانیا یا ایالات متحده انجام می شد. اما در واقع، اولین فرضیه‌ها در مورد منشأ حیات توسط دانشمندی که احتمالاً هرگز نامش را نشنیده‌اید، در گستره‌های بومی اتحاد جماهیر شوروی استالینی مطرح شد.

مشخص است که استالین بسیاری از مطالعات در زمینه ژنتیک را تعطیل کرد. در عوض، او ایده‌های تروفیم لیسنکو، کشاورزی‌دان، را که به نظر او برای ایدئولوژی کمونیستی مناسب‌تر بود، ترویج کرد. دانشمندانی که در زمینه ژنتیک تحقیق می‌کردند، موظف بودند افکار لیسنکو را علناً حمایت کنند، در غیر این صورت خطر سقوط در کمپ‌ها را داشتند.

در چنین محیط پرتنشی بود که بیوشیمیدان الکساندر ایوانوویچ اوپارین مجبور شد آزمایشات خود را انجام دهد. این امکان پذیر بود زیرا او ثابت کرد که یک کمونیست قابل اعتماد است: او از ایده های لیسنکو حمایت کرد و حتی نشان لنین را دریافت کرد - افتخاری ترین جایزه ای که در آن زمان وجود داشت.

الکساندر اوپارین، بیوشیمیدان شوروی، پیشنهاد کرد که اولین موجودات زنده به صورت کواسروات تشکیل شده اند.

نظریه جدید منشأ اولین حیات روی زمین

اوپارین توصیف کرد که زمین در اولین روزهای پس از تشکیل آن چگونه بود. این سیاره دارای سطح داغ داغ بود و شهاب‌سنگ‌های کوچک را جذب می‌کرد. در اطراف فقط سنگ های نیمه مذاب وجود داشت که حاوی طیف وسیعی از مواد شیمیایی بود که بسیاری از آنها بر پایه کربن بودند.

در نهایت زمین به قدری سرد شد که برای اولین بار تبخیر به آب مایع تبدیل شد و در نتیجه اولین باران ایجاد شد. پس از مدتی، اقیانوس های داغی در این سیاره ظاهر شدند که سرشار از مواد شیمیایی مبتنی بر کربن بودند. رویدادهای بیشتر ممکن است بر اساس دو سناریو توسعه یابد.

اولی متضمن برهمکنش مواد بود که در آن ترکیبات پیچیده تری ظاهر می شدند. اوپارین پیشنهاد کرد که قند و آمینو اسیدهای مهم برای موجودات زنده ممکن است در حوضه آب این سیاره شکل گرفته باشند.

در سناریوی دوم، برخی از مواد در اثر متقابل، شروع به تشکیل ساختارهای میکروسکوپی کردند. همانطور که می دانید، بسیاری از ترکیبات آلی در آب حل نمی شوند: به عنوان مثال، روغن یک لایه روی سطح آب تشکیل می دهد. اما برخی از مواد، هنگام تماس با آب، گلبول‌های کروی شکل یا «کواسروتات» با قطر تا 0.01 سانتی‌متر (یا 0.004 اینچ) تشکیل می‌دهند.

با مشاهده کواسروات ها در زیر میکروسکوپ، می توان به شباهت آنها به سلول های زنده پی برد. آنها رشد می کنند، تغییر شکل می دهند و گاهی اوقات به دو قسمت تقسیم می شوند. آنها همچنین با ترکیبات اطراف برهم کنش می کنند تا مواد دیگر در آنها متمرکز شوند. اوپارین پیشنهاد کرد که کواسروات ها اجداد سلول های مدرن هستند.

اولین نظریه زندگی جان هالدن

پنج سال بعد، در سال 1929، جان بوردون ساندرسون هالدن، زیست شناس انگلیسی، به طور مستقل نظریه خود را با ایده های مشابه ارائه کرد که در مجله Rationalist Annual منتشر شد.

هالدان قبلاً سهم بزرگی در توسعه نظریه تکامل داشته است و به ادغام ایده های داروین در علم ژنتیک کمک کرده است.

و او فردی بسیار خاطره انگیز بود. یک بار، در طی آزمایشی در یک اتاقک رفع فشار، او دچار پارگی پرده گوش شد، که بعداً در مورد آن نوشت: "پرده گوش در حال بهبود است، و حتی اگر سوراخی در آن باقی بماند، با وجود ناشنوایی، امکان پذیر خواهد بود. به طور متفکرانه حلقه های دود تنباکو را از آنجا دمیدن، که به نظر من یک دستاورد مهم است."

مانند Oparin، Haldane دقیقاً چگونگی تعامل ترکیبات آلی در آب را پیشنهاد کرد: "(قبلتر) اولین اقیانوس ها به قوام یک سوپ داغ رسیدند." این شرایط را برای ظهور "اولین موجودات زنده یا نیمه زنده" ایجاد کرد. در همین شرایط، ساده‌ترین موجودات می‌توانند خود را در داخل یک فیلم روغنی بیابند.

جان هالدن، مستقل از اوپارین، ایده های مشابهی را در مورد منشاء اولین موجودات مطرح کرد.

حدس Oparin-Haldane

بنابراین، اولین زیست شناسانی که این نظریه را مطرح کردند Oparin و Haldane بودند. اما این ایده که شکل‌گیری موجودات زنده شامل خدا یا حتی برخی «نیروی حیات» انتزاعی نمی‌شود، رادیکال بود. مانند نظریه تکامل داروین، این ایده نیز سیلی بر صورت مسیحیت بود.

مقامات اتحاد جماهیر شوروی کاملاً از این واقعیت راضی بودند. تحت رژیم شوروی، الحاد در کشور حاکم بود و مقامات با خوشحالی از توضیحات مادی برای پدیده های پیچیده ای مانند زندگی حمایت کردند. اتفاقا، هالدان هم یک آتئیست و یک کمونیست بود.

آرمن مولکیجانیان، کارشناس منشأ زندگی در دانشگاه اوسنابروک در آلمان می‌گوید: «در آن روزها، این ایده صرفاً از منظر اعتقادات خود دیده می‌شد: مذهبی‌ها برخلاف حامیان ایده‌های کمونیستی، آن را با خصومت درک می‌کردند. . "در اتحاد جماهیر شوروی، این ایده با خوشحالی پذیرفته شد، زیرا آنها به خدا نیاز نداشتند. و در غرب با همان طرفداران دیدگاه های چپ، کمونیست ها و غیره مشترک بود.»

این مفهوم که زندگی در یک "سوپ اولیه" از ترکیبات آلی تشکیل شده است نامیده می شود فرضیه Oparin-Haldane. او به اندازه کافی قانع کننده به نظر می رسید، اما یک مشکل وجود داشت. در آن زمان، حتی یک آزمایش عملی که صحت این فرضیه را ثابت کند، انجام نشده بود.

چنین آزمایشاتی تنها پس از تقریباً یک ربع قرن آغاز شد.

اولین آزمایش برای ایجاد حیات در شرایط آزمایشگاهی

هارولد اوری، دانشمند مشهوری که قبلاً در سال 1934 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرده بود و حتی در ساخت بمب اتمی شرکت داشت، به مسئله منشا حیات علاقه مند شد.

در طول جنگ جهانی دوم، اوری در پروژه منهتن شرکت کرد و اورانیوم 235 ناپایدار مورد نیاز برای یک هسته بمب را جمع آوری کرد. پس از پایان جنگ، یوری از کنترل غیرنظامی فناوری هسته ای حمایت کرد.

یوری به پدیده های شیمیایی که در فضای بیرونی رخ می دهد علاقه مند شد. و بیشترین علاقه برای او فرآیندهایی بود که در طول شکل گیری منظومه شمسی رخ داد. او در یکی از سخنرانی های خود اشاره کرد که در ابتدا به احتمال زیاد اکسیژنی روی زمین وجود نداشت. و این شرایط برای تشکیل "سوپ اولیه" که Oparin و Haldane از آن صحبت کردند ایده آل بود، زیرا برخی از مواد لازم آنقدر ضعیف بودند که در تماس با اکسیژن حل می شوند.

در این سخنرانی یک دانشجوی دکترا به نام استنلی میلر حضور داشت که با پیشنهاد انجام آزمایشی بر اساس این ایده به اوری نزدیک شد. در ابتدا، یوری در مورد این ایده شک داشت، اما بعداً میلر موفق شد او را متقاعد کند.

در سال 1952، میلر معروف ترین آزمایشی را که تاکنون برای توضیح منشأ حیات روی زمین انجام داده است، انجام داد.

آزمایش استنلی میلر مشهورترین آزمایش در تاریخ مطالعه منشا موجودات زنده در سیاره ما شد.

معروف ترین آزمایش در مورد منشا حیات روی زمین

آماده سازی زمان زیادی نگرفت. میلر مجموعه‌ای از فلاسک‌های شیشه‌ای را به هم وصل کرد که از طریق آن چهار ماده که گمان می‌رود در زمین اولیه وجود داشته‌اند در گردش بودند: آب جوش، هیدروژن، آمونیاک و متان. گازها در معرض تخلیه جرقه های سیستماتیک قرار گرفتند - این شبیه سازی برخورد صاعقه بود که یک اتفاق رایج در زمین اولیه بود.

میلر دریافت که "آب داخل فلاسک بعد از روز اول به طرز محسوسی صورتی شد و پس از هفته اول محلول کدر و به رنگ قرمز تیره شد." تشکیل ترکیبات شیمیایی جدید مشهود بود.

وقتی میلر ترکیب محلول را تجزیه و تحلیل کرد، متوجه شد که حاوی دو اسید آمینه است: گلیسین و آلانین. همانطور که می دانید اسیدهای آمینه اغلب به عنوان اجزای سازنده زندگی توصیف می شوند. این آمینو اسیدها در تشکیل پروتئین‌ها استفاده می‌شوند که اکثر فرآیندهای بیوشیمیایی بدن ما را کنترل می‌کنند. میلر به معنای واقعی کلمه از ابتدا دو مورد از مهم ترین اجزای یک موجود زنده را خلق کرد.

در سال 1953، نتایج این آزمایش در مجله معتبر Science منتشر شد. یوری، در یک حرکت نجیبانه، اگرچه مختص دانشمندان هم سن و سال او نبود، نام خود را از عنوان حذف کرد و تمام شکوه را به میلر واگذار کرد. با وجود این، این مطالعه معمولاً به عنوان "آزمایش میلر-اوری" شناخته می شود.

اهمیت آزمایش میلر-اوری

جان ساترلند، دانشمند آزمایشگاه بیولوژی مولکولی کمبریج، می گوید: ارزش آزمایش میلر-اوری این است که نشان می دهد حتی در یک جو ساده نیز می توان مولکول های بیولوژیکی زیادی تشکیل داد.

همانطور که بعداً مشخص شد، همه جزئیات آزمایش دقیق نبود. در واقع تحقیقات نشان داده است که گازهای دیگری در جو زمین اولیه وجود داشته است. اما این به هیچ وجه از اهمیت آزمایش کم نمی کند.

ساترلند می‌گوید: «این یک آزمایش برجسته بود که تخیل بسیاری را به خود جلب کرد، به همین دلیل است که امروزه نیز به آن اشاره می‌شود.

با توجه به آزمایش میلر، بسیاری از دانشمندان شروع به جستجوی راه هایی برای ایجاد مولکول های بیولوژیکی ساده از ابتدا کردند. به نظر می رسید که پاسخ به این سوال که "زندگی در زمین چگونه آغاز شد؟" بسیار نزدیک بود.

اما بعد معلوم شد که زندگی بسیار پیچیده تر از چیزی است که بتوان تصور کرد. سلول های زنده، همانطور که مشخص شد، فقط مجموعه ای از ترکیبات شیمیایی نیستند، بلکه مکانیسم های کوچک پیچیده ای هستند. ناگهان ایجاد سلول های زنده از ابتدا به مشکلی بسیار بزرگتر از آنچه دانشمندان انتظار داشتند تبدیل شد.

مطالعه ژن ها و DNA

در آغاز دهه 50 قرن بیستم، دانشمندان قبلاً از این ایده که زندگی هدیه ای از جانب خدایان است فاصله گرفته بودند.

در عوض، آنها شروع به مطالعه امکان ظهور خود به خود و طبیعی حیات در زمین اولیه کردند - و به لطف آزمایش برجسته استنلی میلر، شواهدی برای این ایده شروع به ظهور کردند.

در حالی که میلر در تلاش بود تا زندگی را از ابتدا بیافریند، دانشمندان دیگر در حال کشف این بودند که ژن ها از چه چیزی ساخته شده اند.

در این مرحله، بیشتر مولکول‌های بیولوژیکی قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته بودند. اینها شامل قندها، چربی ها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک مانند "دئوکسی ریبونوکلئیک اسید" - با نام مستعار DNA است.

امروزه همه می دانند که DNA حاوی ژن های ما است، اما برای زیست شناسان در دهه 1950 این یک شوک واقعی بود.

پروتئین ها ساختار پیچیده تری داشتند، به همین دلیل دانشمندان بر این باور بودند که اطلاعات ژنتیکی در آنها وجود دارد.

این نظریه در سال 1952 توسط دانشمندان مؤسسه کارنگی - آلفرد هرشی و مارتا چیس - رد شد. آنها ویروس های ساده ساخته شده از پروتئین و DNA را که با آلوده کردن سایر باکتری ها تکثیر می شدند، مورد مطالعه قرار دادند. دانشمندان دریافته اند که DNA ویروسی است که به باکتری ها نفوذ می کند نه پروتئین. از این نتیجه به این نتیجه رسید که DNA ماده ژنتیکی است.

کشف هرشی و چیس رقابتی را برای درک ساختار DNA و نحوه عملکرد آن آغاز کرد.

مارتا چیس و آلفرد هرشی کشف کردند که DNA حامل اطلاعات ژنتیکی است.

ساختار مارپیچ DNA یکی از مهمترین اکتشافات قرن بیستم است.

اولین کسانی که مشکل را حل کردند فرانسیس کریک و جیمز واتسون از دانشگاه کمبریج بودند، بدون کمک دست کم گرفته شده همکارشان، روزالیند فرانکلین. این یک سال پس از آزمایش های هرشی و چیس اتفاق افتاد.

کشف آنها یکی از مهم ترین کشفیات در قرن بیستم شد. این کشف نحوه جستجوی منشاء حیات را تغییر داد و ساختار فوق‌العاده پیچیده سلول‌های زنده را آشکار کرد.

واتسون و کریک کشف کردند که DNA یک مارپیچ دوتایی (مارپیچ دوگانه) است که شبیه یک نردبان منحنی است. هر یک از دو قطب این نردبان از مولکول هایی به نام نوکلئوتید تشکیل شده است.

این ساختار بینشی را در مورد چگونگی کپی کردن DNA سلول ها ارائه می دهد. به عبارت دیگر، روشن می شود که چگونه والدین نسخه هایی از ژن های خود را به فرزندان خود منتقل می کنند.

درک این نکته مهم است که مارپیچ دوگانه را می توان "باز کرد". این امکان دسترسی به کد ژنتیکی را فراهم می‌کند که متشکل از دنباله‌ای از پایگاه‌های ژنتیکی (A، T، C و G) است که معمولاً در "پله‌های" نردبان DNA قرار دارند. سپس هر رشته به عنوان یک الگو برای ایجاد یک کپی از دیگری استفاده می شود.

این مکانیسم باعث شده است که ژن ها از ابتدای زندگی به نسل ها منتقل شوند. ژن های خود شما در نهایت از یک باکتری باستانی می آیند - و هر بار که منتقل می شدند، از همان مکانیسمی استفاده می کردند که کریک و واتسون کشف کردند.

برای اولین بار یکی از عمیق ترین رازهای زندگی برای عموم فاش شد.

ساختار DNA: 2 ستون فقرات (زنجیره های ضد موازی) و جفت نوکلئوتید.

چالش DNA

همانطور که مشخص شد، DNA تنها یک وظیفه دارد. DNA شما به سلول های بدن شما می گوید که چگونه پروتئین بسازند، مولکول هایی که بسیاری از وظایف مهم را انجام می دهند.

بدون پروتئین، شما نمی توانید غذا را هضم کنید، قلب شما از تپش می ایستد و تنفس شما متوقف می شود.

اما ثابت شده است که بازسازی فرآیندی که طی آن پروتئین ها با استفاده از DNA تشکیل می شوند، کار بسیار دشواری است. هر کسی که سعی در توضیح منشاء زندگی داشت به سادگی نمی توانست بفهمد که چگونه چیزی به این پیچیده به طور مستقل ظاهر و توسعه یافته است.

هر پروتئین در اصل یک زنجیره طولانی از اسیدهای آمینه است که به ترتیب خاصی به هم تنیده شده اند. این ترتیب شکل سه بعدی پروتئین و در نتیجه هدف آن را تعیین می کند.

این اطلاعات در توالی بازهای DNA کدگذاری می شود. بنابراین، هنگامی که یک سلول نیاز به ایجاد یک پروتئین خاص دارد، ژن مربوطه را در DNA می خواند تا سپس توالی مشخصی از اسیدهای آمینه را بسازد.

RNA چیست؟

در فرآیند استفاده از DNA توسط سلول ها یک تفاوت وجود دارد.

• DNA با ارزش ترین منبع سلول است. بنابراین، سلول ها ترجیح می دهند برای هر عملی به DNA مراجعه نکنند.
• در عوض، سلول ها اطلاعات را از DNA به مولکول های کوچک ماده دیگری به نام کپی می کنند RNA (ریبونوکلئیک اسید).
• RNA مشابه DNA است، اما فقط یک رشته دارد.

اگر قیاسی بین DNA و کتاب کتابخانه ای ترسیم کنیم، RNA در اینجا مانند صفحه ای با خلاصه ای از کتاب به نظر می رسد.

فرآیند تبدیل اطلاعات از طریق رشته ای از RNA به پروتئین توسط یک مولکول بسیار پیچیده به نام ریبوزوم تکمیل می شود.

این فرآیند در هر سلول زنده ای حتی در ساده ترین باکتری ها اتفاق می افتد. حفظ زندگی به اندازه غذا و تنفس مهم است.

بنابراین، هر توضیحی در مورد ظهور زندگی باید نشان دهد که چگونه یک سه گانه پیچیده ظاهر شد و شروع به کار کرد، که شامل DNA، RNA و ریبوزوم ها.

تفاوت بین DNA و RNA

همه چیز بسیار پیچیده تر است

تئوری های اوپارین و هالدان اکنون ساده و ساده به نظر می رسید و آزمایش میلر که چندین اسید آمینه لازم برای تشکیل پروتئین را ایجاد کرد، آماتور به نظر می رسید. در راه طولانی برای ایجاد حیات، تحقیقات او اگرچه سازنده بود، اما آشکارا تنها اولین قدم بود.

جان ساترلند می‌گوید: «DNA به RNA می‌گوید که پروتئین بسازد، همه اینها در یک کیسه کوچک در بسته از مواد شیمیایی است. "شما به آن نگاه می کنید و از سختی آن شگفت زده می شوید. برای یافتن یک ترکیب آلی که همه این کارها را یکجا انجام دهد، چه کاری می‌توانیم انجام دهیم؟»

شاید زندگی با RNA آغاز شد؟

اولین کسی که سعی کرد به این سوال پاسخ دهد یک شیمیدان انگلیسی به نام لزلی ارگل بود. او یکی از اولین کسانی بود که مدل DNA ایجاد شده توسط کریک و واتسون را دید و بعداً به ناسا در برنامه وایکینگ که فرودگرها را به مریخ فرستاد کمک کرد.

اورگل قصد داشت کارها را ساده تر کند. در سال 1968، با حمایت کریک، او پیشنهاد کرد که اولین سلول های زنده نه پروتئین دارند و نه DNA. برعکس، آنها تقریباً به طور کامل از RNA تشکیل شده بودند. در این مورد، مولکول‌های RNA اولیه باید جهانی می‌بودند. برای مثال، آنها نیاز داشتند تا از خود کپی تهیه کنند، احتمالاً با استفاده از مکانیزم جفت شدن مشابه DNA.

این ایده که زندگی با RNA آغاز شد تأثیر باورنکردنی بر تمام تحقیقات بعدی داشت. و باعث بحث های شدید در جامعه علمی شد که تا امروز ادامه دارد.

با فرض اینکه زندگی با RNA و یک عنصر دیگر آغاز شد، ارگل پیشنهاد کرد که یکی از مهمترین جنبه های زندگی - توانایی بازتولید خود - قبل از بقیه ظاهر می شود. می توان گفت که او نه تنها در مورد چگونگی ظاهر شدن زندگی برای اولین بار تأمل کرد، بلکه در مورد ماهیت زندگی صحبت کرد.

بسیاری از زیست شناسان با این ایده اورگل موافق بودند که "تولید اول شد". در نظریه تکامل داروین، توانایی تولید مثل در خط مقدم قرار دارد: این تنها راهی است که یک موجود زنده می تواند در این مسابقه "برنده" شود - یعنی بچه های متعددی را پشت سر بگذارد.

لزلی ارگل این ایده را مطرح کرد که اولین سلول ها بر اساس RNA عمل می کنند.

تقسیم به 3 اردوگاه

اما زندگی ویژگی های دیگری دارد که به همان اندازه مهم هستند.

بارزترین آنها متابولیسم است: توانایی جذب انرژی محیطی و استفاده از آن برای بقا.

برای بسیاری از زیست شناسان، متابولیسم مشخصه تعیین کننده زندگی است و تولید مثل در ثانیه ای دور است.

بنابراین، از دهه 1960، دانشمندانی که با رمز و راز منشا حیات دست و پنجه نرم می کردند، شروع به تقسیم به 2 اردوگاه کردند.

ساترلند توضیح می‌دهد: «اولی استدلال می‌کرد که متابولیسم پیش از ژنتیک است، دومی برعکس بود.

گروه سومی بودند که استدلال می کردند که ابتدا باید نوعی ظرف برای مولکول های کلیدی وجود داشته باشد که اجازه تجزیه آنها را نمی دهد.

ساترلند توضیح می‌دهد: «تقسیم‌بندی باید اول باشد، زیرا بدون آن، متابولیسم سلولی بی‌معنی می‌شود.

به عبارت دیگر، منشأ حیات باید یک سلول باشد، همانطور که اوپارین و هالدان قبلاً چندین دهه قبل تأکید کرده بودند، و شاید این سلول باید با چربی‌ها و لیپیدهای ساده پوشیده شده باشد.

هر یک از این سه ایده طرفداران خود را پیدا کرد و تا به امروز باقی مانده است. دانشمندان گاهی اوقات حرفه ای بودن خونسرد را فراموش می کردند و کورکورانه از یکی از این سه ایده حمایت می کردند.

در نتیجه، کنفرانس‌های علمی درباره این موضوع اغلب با رسوایی‌هایی همراه بود و روزنامه‌نگارانی که این رویدادها را پوشش می‌دادند، اغلب نظرات نامطلوب دانشمندان یک اردوگاه را درباره کار همکاران خود از دو اردوگاه دیگر می‌شنیدند.

به لطف ارگل، این ایده که زندگی با RNA آغاز شد، مردم را یک قدم به راه حل نزدیکتر می کند.

و در دهه 1980، یک کشف خیره کننده رخ داد که در واقع فرضیه اورگل را تایید کرد.

چه چیزی اول شد: ظرف، متابولیسم یا ژنتیک؟

بنابراین، در اواخر دهه 1960، در جستجوی پاسخی برای رمز و راز منشأ حیات در این سیاره، دانشمندان به 3 اردوگاه تقسیم شدند.

1. اولین ها متقاعد شدند که زندگی با شکل گیری نسخه های اولیه سلول های بیولوژیکی آغاز شد.
2. دومی معتقد بود که اولین و کلیدی ترین مرحله سیستم متابولیک است.
3. برخی دیگر بر اهمیت ژنتیک و تولید مثل تمرکز کرده اند.

این اردوگاه سوم با در نظر داشتن این ایده که همانندساز باید از RNA ساخته شده باشد، تلاش کرد تا بفهمد اولین تکثیرگر ممکن است چه شکلی باشد.

چهره های متعدد RNA

در دهه 1960، دانشمندان دلایل زیادی برای این باور داشتند که RNA منبع همه حیات است.

این دلایل شامل این واقعیت بود که RNA می تواند کارهایی را انجام دهد که DNA نمی تواند.

به عنوان یک مولکول تک رشته ای، RNA می تواند به اشکال مختلفی خم شود که DNA صلب و دو رشته ای نمی تواند.

RNA که مانند اوریگامی چین خورده بود، در رفتار خود به شدت شبیه پروتئین ها بود. از این گذشته، پروتئین ها اساساً همان زنجیره های طولانی هستند، اما به جای نوکلئوتیدها از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند که به آنها اجازه می دهد ساختارهای پیچیده تری ایجاد کنند.

این کلید شگفت انگیزترین توانایی پروتئین است. برخی از پروتئین ها می توانند واکنش های شیمیایی را تسریع یا "کاتالیز" کنند. این پروتئین ها آنزیم نامیده می شوند.

به عنوان مثال، روده انسان حاوی آنزیم‌های زیادی است که مولکول‌های غذایی پیچیده را به مولکول‌های ساده (مانند قند) تجزیه می‌کنند - یعنی آنزیم‌هایی که متعاقباً توسط سلول‌های ما استفاده می‌شوند. زندگی بدون آنزیم به سادگی غیرممکن خواهد بود. به عنوان مثال، مرگ اخیر برادر ناتنی رهبر کره در فرودگاه مالزی به این دلیل بود که آنزیم (آنزیم) در بدن وی از کار افتاد که عملکرد آن توسط معرف عصبی VX سرکوب می شود - به عنوان یک در نتیجه دستگاه تنفسی فلج می شود و فرد در عرض چند دقیقه می میرد. آنزیم ها برای عملکرد بدن ما بسیار مهم هستند.

لزلی ارگل و فرانسیس کریک فرضیه دیگری را مطرح کردند. اگر RNA می توانست مانند پروتئین ها تا شود، آیا می تواند آنزیم نیز ایجاد کند؟

اگر معلوم شود که چنین است، RNA می تواند مولکول زنده اصلی - و بسیار همه کاره - باشد که اطلاعات را ذخیره می کند (همانطور که DNA انجام می دهد) و واکنش ها را کاتالیز می کند، که مشخصه برخی پروتئین ها است.

این ایده جالب بود، اما در طول 10 سال بعد هیچ مدرکی برای حمایت از آن یافت نشد.

آنزیم های RNA

توماس چک در آیووا به دنیا آمد و بزرگ شد. حتی در کودکی اشتیاق او به سنگ و مواد معدنی بود. و قبلاً در دبیرستان مهمان دائمی زمین شناسان در دانشگاه محلی بود که مدل هایی از ساختارهای معدنی را به او نشان دادند. او سرانجام با تمرکز بر مطالعه RNA، یک بیوشیمیست شد.

در اوایل دهه 1980، چک و همکارانش در دانشگاه کلرادو بولدر یک ارگانیسم تک سلولی به نام Tetrahymena thermophile را مورد مطالعه قرار دادند. بخشی از این ارگانیسم سلولی شامل رشته های RNA بود. چک متوجه شد که یکی از بخش های RNA گاهی از بقیه جدا می شود، گویی با قیچی جدا شده است.

وقتی تیم او تمام آنزیم‌ها و مولکول‌های دیگری را که می‌توانستند به عنوان قیچی مولکولی عمل کنند، حذف کردند، RNA همچنان به جداسازی بخش ادامه داد. در همان زمان، اولین آنزیم RNA کشف شد: بخش کوچکی از RNA که می تواند به طور مستقل از زنجیره بزرگی که به آن متصل شده است جدا شود.

از آنجایی که دو آنزیم RNA نسبتاً سریع پیدا شد، دانشمندان حدس زدند که در واقع ممکن است تعداد بیشتری از آنها وجود داشته باشد. اکنون شواهد بیشتری از این ایده حمایت می‌کنند که زندگی با RNA آغاز شده است.

توماس چک اولین آنزیم RNA را کشف کرد.

RNA جهان

اولین کسی که این مفهوم را نام برد والتر گیلبرت بود.

گیلبرت به عنوان فیزیکدانی که ناگهان به زیست شناسی مولکولی علاقه مند شد، یکی از اولین کسانی بود که از نظریه توالی یابی ژنوم انسان دفاع کرد.

گیلبرت در مقاله ای در سال 1986 در مجله نیچر پیشنهاد کرد که زندگی در دنیای به اصطلاح RNA آغاز شده است.

به گفته گیلبرت، مرحله اول تکامل شامل «فرآیندی بود که در آن مولکول‌های RNA به عنوان کاتالیزور عمل می‌کردند و خود را در سوپی از نوکلئوتیدها جمع می‌کردند».

با کپی و چسباندن قطعات مختلف RNA در یک زنجیره مشترک، مولکول‌های RNA زنجیره‌های مفیدتری از زنجیره‌های موجود ایجاد کردند. در نهایت، لحظه ای فرا رسید که آنها یاد گرفتند پروتئین ها و آنزیم های پروتئینی بسازند که بسیار مفیدتر از نسخه های RNA بودند، تا حد زیادی آنها را جابجا کردند و زندگی امروزی را به وجود آوردند.

RNA World یک روش نسبتاً زیبا برای ایجاد موجودات زنده پیچیده از ابتدا است.

در این مفهوم، نیازی به تکیه بر تشکیل همزمان ده‌ها مولکول بیولوژیکی در «سوپ اولیه» نیست؛ تنها یک مولکول که همه چیز با آن شروع شد کافی است.

اثبات

در سال 2000، فرضیه RNA World شواهد محکمی به دست آورد.

توماس استیتز 30 سال را صرف مطالعه ساختار مولکول ها در سلول های زنده کرد. در دهه 90، او تحقیقات اصلی زندگی خود را آغاز کرد: مطالعه ساختار ریبوزوم.

هر سلول زنده حاوی یک ریبوزوم است. این مولکول بزرگ دستورالعمل های RNA را می خواند و اسیدهای آمینه را برای ایجاد پروتئین ترکیب می کند. ریبوزوم های موجود در سلول های انسان تقریباً هر قسمت از بدن را پوشانده اند.

در آن زمان مشخص شده بود که ریبوزوم حاوی RNA است. اما در سال 2000، تیم استیتز مدلی دقیق از ساختار ریبوزوم ارائه کرد که در آن RNA به عنوان هسته کاتالیزوری ریبوزوم ظاهر شد.

این کشف بسیار مهم بود، به ویژه با توجه به اینکه چقدر ریبوزوم باستانی و اساساً برای زندگی مهم است. این واقعیت که چنین مکانیسم مهمی بر اساس RNA بود، نظریه RNA World را در محافل علمی بسیار قابل قبول تر کرد. حامیان مفهوم "دنیای RNA" از این کشف بسیار خوشحال بودند و استیتز در سال 2009 جایزه نوبل را دریافت کرد.

اما پس از این، دانشمندان شروع به تردید کردند.

مشکلات نظریه "دنیای RNA".

در ابتدا دو مشکل با نظریه RNA World وجود داشت.

اول، آیا RNA واقعاً می‌تواند همه عملکردهای حیاتی را انجام دهد؟ و آیا می توانست تحت شرایط زمین اولیه شکل گرفته باشد؟

30 سال از زمانی که گیلبرت نظریه جهان RNA را ایجاد کرد، می گذرد، و ما هنوز شواهد قطعی مبنی بر اینکه RNA در واقع قادر به انجام هر چیزی است که این نظریه توصیف می کند، نداریم. بله، این یک مولکول شگفت انگیز عملکردی است، اما آیا RNA برای تمام عملکردهای نسبت داده شده به آن کافی است؟

یک تناقض نظرم را جلب کرد. اگر زندگی با یک مولکول RNA آغاز شده باشد، آنگاه RNA می تواند کپی هایی از خود یا کپی هایی ایجاد کند.

اما هیچ یک از همه RNA های شناخته شده این توانایی را ندارند. برای ایجاد یک کپی دقیق از یک قطعه RNA یا DNA، بسیاری از آنزیم ها و مولکول های دیگر مورد نیاز است.

بنابراین، در اواخر دهه 80، گروهی از زیست شناسان تحقیقات نسبتاً ناامیدانه ای را آغاز کردند. آنها شروع به ایجاد RNA کردند که بتواند خودش را تکثیر کند.

تلاش برای ایجاد RNA خودتکثیر شونده

جک شوستاک از دانشکده پزشکی هاروارد اولین محقق از این دست بود. او از اوایل کودکی آنقدر به شیمی علاقه داشت که حتی زیرزمین خود را به آزمایشگاه تبدیل کرد. او ایمنی خود را نادیده گرفت، که یک بار منجر به انفجاری شد که یک فلاسک شیشه ای را به سقف چسباند.

در اوایل دهه 1980، شوستاک به وضوح نشان داد که چگونه ژن های انسانی از خود در برابر روند پیری محافظت می کنند. این تحقیقات اولیه باعث شد که او بعداً برنده جایزه نوبل شود.

اما خیلی زود به تحقیقات چک در مورد آنزیم های RNA علاقه مند شد. Szostak می گوید: "من فکر می کنم این یک کار باورنکردنی است." در اصل، به احتمال زیاد RNA می تواند به عنوان یک کاتالیزور برای ساختن کپی از خود عمل کند.

در سال 1988، چک یک آنزیم RNA را کشف کرد که قادر به تشکیل یک مولکول RNA کوچک به طول 10 نوکلئوتید بود.

شوستاک تصمیم گرفت پا را فراتر بگذارد و آنزیم های جدید RNA را در آزمایشگاه بسازد. تیم او مجموعه‌ای از توالی‌های تصادفی را ایجاد کرد و هر کدام را برای یافتن حداقل یکی که دارای توانایی‌های کاتالیزوری بود، آزمایش کرد. سپس توالی ها تغییر کردند و آزمایش ادامه یافت.

پس از 10 تلاش، Szostak توانست یک آنزیم RNA ایجاد کند که به عنوان یک کاتالیزور، واکنش را 7 میلیون برابر سریعتر از آنچه در محیط طبیعی رخ می دهد تسریع می کند.

تیم شوستاک ثابت کرده است که آنزیم های RNA می توانند بسیار قدرتمند باشند. اما آنزیم آنها نمی تواند ماکت های خود را ایجاد کند. این یک بن بست برای شوستاک بود.

آنزیم R18

در سال 2001، پیشرفت بعدی توسط شاگرد سابق شوستاک، دیوید بارتل از موسسه فناوری ماساچوست در کمبریج انجام شد.

بارتل یک آنزیم RNA به نام R18 ایجاد کرد که می تواند نوکلئوتیدهای جدیدی را به زنجیره RNA بر اساس زنجیره های موجود اضافه کند.

به عبارت دیگر، آنزیم به سادگی نوکلئوتیدهای تصادفی را اضافه نکرد، بلکه توالی را دقیقا کپی کرد.

مولکول های خودتکثیر شونده هنوز خیلی دور بودند، اما جهت آن درست بود.

آنزیم R18 شامل زنجیره ای بود که شامل 189 نوکلئوتید بود و می توانست 11 نوکلئوتید دیگر را به آن اضافه کند - یعنی 6٪ از طول آن. محققان امیدوار بودند که پس از چند آزمایش دیگر، این 6 درصد به 100 درصد تبدیل شود.

موفق ترین در این زمینه فیلیپ هالیگر از آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی در کمبریج بود. در سال 2011، تیم او آنزیم R18 را برای ایجاد آنزیم tC19Z تغییر داد، که می‌تواند توالی‌هایی از 95 نوکلئوتید را کپی کند. این 48٪ از طول آن را به خود اختصاص می دهد - بیشتر از R18، اما به وضوح 100٪ لازم نیست.

جرالد جویس و تریسی لینکلن از مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس در لا جولا رویکردی جایگزین برای این سوال ارائه کردند. در سال 2009، آنها یک آنزیم RNA ساختند که ماکت خود را به طور غیر مستقیم ایجاد می کند.

آنزیم آنها دو قطعه کوتاه RNA را ترکیب می کند و آنزیم دیگری ایجاد می کند. این به نوبه خود، دو قطعه دیگر از RNA را برای بازسازی آنزیم اصلی ترکیب می کند.

با توجه به مواد اولیه، این چرخه ساده می تواند به طور نامحدود ادامه یابد. اما آنزیم‌ها تنها در صورتی به درستی کار می‌کنند که رشته‌های RNA مناسب وجود داشته باشند، همانطور که توسط جویس و لینکلن ایجاد شده‌اند.

برای بسیاری از دانشمندان که در مورد ایده RNA World تردید دارند، عدم تکرار خود RNA دلیل اصلی شک و تردید است. RNA به سادگی نمی تواند با نقش خالق تمام زندگی کنار بیاید.

شکست شیمیدانان در ایجاد RNA از ابتدا به خوش بینی نمی افزاید. و اگرچه RNA مولکولی بسیار ساده تر از DNA است، اما ثابت شده است که ایجاد آن یک چالش باورنکردنی است.

اولین سلول ها به احتمال زیاد با تقسیم تکثیر می شوند.

مشکل از شکر است

همه چیز در مورد قند موجود در هر نوکلئوتید و پایه نوکلئوتید است. امکان ایجاد آنها به طور جداگانه وجود دارد، اما امکان پیوند آنها با یکدیگر وجود ندارد.

در اوایل دهه 90، این مشکل از قبل آشکار بود. او بسیاری از زیست شناسان را متقاعد کرد که فرضیه "دنیای RNA"، مهم نیست که چقدر جذاب به نظر می رسد، هنوز فقط یک فرضیه باقی مانده است.

• شاید در زمین اولیه ابتدا یک مولکول متفاوت وجود داشته باشد: ساده تر از RNA، که توانست خود را از "سوپ اولیه" جمع کند و بعداً شروع به تولید مثل کند.
• شاید این مولکول خاص اولین بود و پس از آن RNA، DNA و دیگران ظاهر شد.

اسید نوکلئیک پلی آمید (PNA)

در سال 1991، پیتر نیلسن از دانشگاه کپنهاگ در دانمارک به نظر می رسید کاندیدای مناسبی برای نقش شبیه ساز اصلی پیدا کرده است.

در واقع، این یک نسخه بسیار بهبود یافته از DNA بود. نیلسن پایه را یکسان نگه داشت - استاندارد A، T، C و G - اما به جای مولکول های قند از مولکول هایی به نام پلی آمید استفاده کرد.

او مولکول حاصل را پلی آمید اسید نوکلئیک یا PNA نامید. با این حال، با گذشت زمان، رمزگشایی اختصار به دلایلی به "اسید نوکلئیک پپتیدی" تبدیل شد.

PNA در طبیعت رخ نمی دهد. اما رفتار آن بسیار شبیه رفتار DNA است. یک رشته PNA حتی می تواند جایگزین یک رشته در یک مولکول DNA شود و بازها به طور معمول جفت می شوند. علاوه بر این، PNA می تواند مانند DNA به یک مارپیچ دوگانه بپیچد.

استنلی میلر کنجکاو شده بود. او که عمیقاً در مورد مفهوم "دنیای RNA" تردید داشت، معتقد بود که PNA برای نقش اولین ماده ژنتیکی مناسب تر است.

او در سال 2000 نظر خود را با شواهدی تایید کرد. در آن زمان او 70 ساله بود و چندین بار دچار سکته مغزی شده بود که پس از آن می توانست در خانه سالمندان به سر ببرد، اما قرار نبود تسلیم شود.

میلر آزمایش کلاسیک خود را که قبلا توضیح داده شد، این بار با استفاده از متان، نیتروژن، آمونیاک و آب تکرار کرد و در نهایت پایه پلی آمید PNA را به دست آورد.

به دنبال آن بود که در زمین اولیه به خوبی می‌توانست شرایطی برای ظهور PNA، در مقابل RNA وجود داشته باشد.

PNA مانند DNA عمل می کند.

تروز نوکلئیک اسید (TNA)

در همین حال، شیمیدانان دیگر نوکلئیک اسیدهای خود را ایجاد کردند.

در سال 2000، آلبرت اشنموزر تریوز نوکلئیک اسید (TNA) را ایجاد کرد.

اساساً همان DNA بود، اما با نوع دیگری از قند در پایه. زنجیره های TNK می توانند یک مارپیچ دوتایی تشکیل دهند و اطلاعات را می توان از RNA به TNK و به عقب منتقل کرد.

علاوه بر این، TNC می تواند اشکال پیچیده، از جمله شکل یک پروتئین را تشکیل دهد. این نشان می دهد که TNA می تواند مانند RNA به عنوان یک آنزیم عمل کند.

گلیکول اسید نوکلئیک (GNA)

در سال 2005، اریک مگرز یک اسید نوکلئیک گلیکول ساخت که می تواند یک مارپیچ را نیز تشکیل دهد.

هر یک از این اسیدهای نوکلئیک حامیان خود را داشتند: معمولاً خود سازندگان اسیدها.

اما در طبیعت اثری از چنین اسیدهای نوکلئیک باقی نمانده است ، بنابراین حتی اگر فرض کنیم که زندگی اول از آنها استفاده کرده است ، در مرحله ای مجبور شد آنها را به نفع RNA و DNA رها کند.

قابل قبول به نظر می رسد، اما شواهد آن را تایید نمی کند.

مفهوم خوبی بود اما...

بنابراین، در اواسط دهه اول قرن بیست و یکم، طرفداران مفهوم RNA World خود را در موقعیت دشواری دیدند.

از یک طرف، آنزیم های RNA در طبیعت وجود داشتند و شامل یکی از مهمترین قطعات مکانیسم های بیولوژیکی - ریبوزوم بودند. بد نیست.

اما، از سوی دیگر، هیچ RNA خودتکثیری در طبیعت یافت نشد، و هیچ کس قادر به توضیح دقیق چگونگی تشکیل RNA در «سوپ اولیه» نبود. مورد دوم را می توان با اسیدهای نوکلئیک جایگزین توضیح داد، اما آنها دیگر (یا هرگز) در طبیعت وجود نداشتند. این بد است.

حکم در مورد کل مفهوم RNA World واضح بود: مفهوم خوب بود، اما جامع نبود.

در همین حال، از اواسط دهه 80، نظریه دیگری به آرامی در حال توسعه بود. حامیان آن استدلال می کردند که زندگی با RNA، DNA یا هر ماده ژنتیکی دیگری آغاز نشده است. به نظر آنها زندگی به عنوان مکانیزمی برای استفاده از انرژی آغاز شد.

اول انرژی؟

بنابراین، در طول سال ها، دانشمندانی که در حال مطالعه منشا حیات هستند، به 3 اردوگاه تقسیم شده اند.

اولی ها متقاعد شده بودند که زندگی با یک مولکول RNA آغاز شده است، اما آنها قادر به کشف این موضوع نبودند که چگونه مولکول های RNA یا RNA مانند به طور خود به خود در زمین اولیه ظاهر شده و شروع به تولید مثل می کنند. موفقیت های دانشمندان در ابتدا مورد تحسین قرار گرفت، اما در نهایت محققان به بن بست رسیدند. با این حال، حتی زمانی که این مطالعات در حال انجام بود، قبلاً کسانی بودند که مطمئن بودند زندگی به روشی کاملاً متفاوت سرچشمه گرفته است.

نظریه RNA World بر اساس یک ایده ساده است: مهمترین عملکرد یک موجود زنده توانایی تولید مثل است. اکثر زیست شناسان با این موضوع موافق هستند. همه موجودات زنده - از باکتری ها گرفته تا نهنگ های آبی - در تلاش هستند تا فرزندانی به جا بگذارند.

با این حال، بسیاری از محققان در مورد این موضوع موافق نیستند که عملکرد تولیدمثلی حرف اول را می زند. آنها می گویند قبل از شروع تولید مثل، ارگانیسم باید خودکفا شود. او باید بتواند زندگی را در درون خود حفظ کند. بالاخره اگر اول بمیرید نمی توانید بچه دار شوید.

ما زندگی را از طریق غذا حفظ می کنیم، در حالی که گیاهان انرژی را از نور خورشید جذب می کنند.

بله، مردی که با خوشحالی یک قطعه آبدار را می بلعد، به وضوح شبیه یک درخت بلوط صد ساله نیست، اما در واقع، هر دو انرژی جذب می کنند.

جذب انرژی اساس زندگی است.

متابولیسم

وقتی از انرژی موجودات زنده صحبت می کنیم، با متابولیسم سروکار داریم.

1. مرحله اول به دست آوردن انرژی است، به عنوان مثال، از مواد غنی از انرژی (به عنوان مثال، شکر).
2. دوم استفاده از انرژی برای ساخت سلول های مفید در بدن است.

فرآیند استفاده از انرژی بسیار مهم است و بسیاری از محققان بر این باورند که زندگی از اینجا شروع شد.

اما موجوداتی که تنها یک عملکرد متابولیک دارند چگونه می توانند باشند؟

اولین و تاثیرگذارترین پیشنهاد توسط گونتر واچترشاوزر در اواخر دهه 1980 ارائه شد. او در حرفه وکیل ثبت اختراع بود، اما دانش مناسبی از شیمی داشت.

واچترشاوزر پیشنهاد کرد که اولین موجودات "به طرز چشمگیری با هر چیزی که ما می دانیم متفاوت بودند." آنها از سلول ساخته نشده بودند. آنها هیچ آنزیم، DNA یا RNA نداشتند.

برای وضوح، واچترشاوزر جریان آب داغی را که از آتشفشان جاری می شود، توصیف کرد. آب با گازهای آتشفشانی مانند آمونیاک اشباع شده بود و حاوی ذرات معدنی از مرکز آتشفشان بود.

در جاهایی که جریان بر روی سنگ ها جاری می شد، واکنش های شیمیایی آغاز شد. فلزات موجود در آب به ایجاد ترکیبات آلی بزرگ از ترکیبات ساده تر کمک کردند.

چرخه متابولیک

نقطه عطف ایجاد اولین چرخه متابولیک بود.

در طی این فرآیند، یک ماده شیمیایی به چندین ماده دیگر تبدیل می‌شود و به همین ترتیب، تا زمانی که در نهایت همه چیز به بازسازی اولین ماده ختم می‌شود.

در طول این فرآیند، کل سیستم درگیر در متابولیسم انرژی انباشته می کند، که می تواند برای شروع مجدد چرخه یا شروع فرآیند جدید مورد استفاده قرار گیرد.

هر چیز دیگری که ارگانیسم های مدرن به آن وقف دارند (DNA، سلول ها، مغز) بعدها و بر اساس این چرخه های شیمیایی ظاهر شد.

چرخه های متابولیک شباهت زیادی به زندگی ندارند. بنابراین، واچترشاوزر اختراعات خود را "جانداران پیش ساز" نامید و نوشت که "به سختی می توان آنها را زنده نامید."

اما چرخه های متابولیک توصیف شده توسط واچترشاوزر همیشه در مرکز هر موجود زنده ای قرار دارند.

سلول های شما در واقع کارخانه های میکروسکوپی هستند که دائماً مواد خاصی را تجزیه می کنند و آنها را به مواد دیگر تبدیل می کنند.

چرخه های متابولیک، اگرچه مکانیکی هستند، اما اساساً برای زندگی مهم هستند.

واچترشاوزر دو دهه آخر قرن بیستم را به نظریه خود اختصاص داد و به تفصیل آن را بررسی کرد. او توضیح داد که کدام کانی ها بهتر از سایرین مناسب هستند و چه چرخه های شیمیایی ممکن است اتفاق بیفتد. استدلال او شروع به جذب طرفداران کرد.

تایید تجربی

در سال 1977، تیم جک کورلیس از دانشگاه ایالتی اورگان تا عمق 2.5 کیلومتری (1.5 مایلی) در شرق اقیانوس آرام شیرجه زد. دانشمندان چشمه آب گرم گالاپاگوس را در مکانی که برآمدگی های سنگی از پایین آن بالا می رفت، مطالعه کردند. این محدوده ها در ابتدا از نظر آتشفشانی فعال شناخته شده بودند.

کورلیس کشف کرد که برآمدگی ها عملاً مملو از چشمه های آب گرم هستند. آب داغ و مملو از مواد شیمیایی از بستر دریا برخاسته و از سوراخ های سنگ ها بیرون می ریزد.

به طرز شگفت انگیزی، این "دریچه های گرمابی" توسط موجودات عجیب و غریب پر جمعیت بود. اینها نرم تنان بزرگ از چندین گونه، صدف و حلق بودند.

آب هم پر از باکتری بود. همه این موجودات با انرژی حاصل از دریچه های گرمابی زندگی می کردند.

کشف منافذ هیدروترمال به کورلیس شهرت بسیار خوبی داد. او را نیز به فکر واداشت.

دریچه های گرمابی موجود در اقیانوس ها امروزه از موجودات زنده پشتیبانی می کنند. شاید آنها منبع اصلی آن شدند؟

دریچه های هیدروترمال

در سال 1981، جک کورلیس پیشنهاد کرد که منافذ مشابهی در 4 میلیارد سال پیش روی زمین وجود داشته و در اطراف آنها بود که زندگی آغاز شد. او تمام کار خود را وقف توسعه این ایده کرد.

کورلیس پیشنهاد کرد که دریچه های گرمابی می توانند مخلوطی از مواد شیمیایی ایجاد کنند. او استدلال می‌کرد که هر دریچه چیزی شبیه توزیع‌کننده «آبگوشت اولیه» است.

• در حالی که آب داغ از میان سنگ ها جاری می شد، گرما و فشار ساده ترین ترکیبات آلی را وادار کرد تا به ترکیبات پیچیده تر مانند اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و قند تبدیل شوند.
• نزدیک‌تر به خروجی اقیانوس، جایی که آب دیگر چندان داغ نبود، شروع به تشکیل زنجیره‌ها کردند و کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و نوکلئوتیدهایی مانند DNA را تشکیل دادند.
• سپس، در خود اقیانوس، جایی که آب به طور قابل توجهی سرد شد، این مولکول ها به سلول های ساده جمع شدند.

این نظریه منطقی به نظر می رسید و توجه را به خود جلب کرد.

اما استنلی میلر، که آزمایش او قبلاً مورد بحث قرار گرفت، در این شور و شوق شریک نبود. در سال 1988، او نوشت که دریچه‌ها برای پشتیبانی از زندگی بسیار گرم هستند.

نظریه کورلیس این بود که دمای شدید می تواند باعث تشکیل موادی مانند اسیدهای آمینه شود، اما آزمایشات میلر نشان داد که می تواند آنها را نیز از بین ببرد.

ترکیبات کلیدی مانند شکر می توانند حداکثر چند ثانیه دوام بیاورند.

علاوه بر این، این مولکول های ساده به سختی قادر به تشکیل زنجیره خواهند بود، زیرا آب اطراف آنها را تقریباً فورا می شکند.

گرم، حتی گرمتر ...

در این مرحله مایک راسل زمین شناس وارد بحث شد. او معتقد بود که نظریه دریچه کاملاً با گمانه زنی های واچترشاوزر در مورد موجودات پیش ساز مطابقت دارد. این افکار او را به ایجاد یکی از مشهورترین نظریه ها در مورد منشأ حیات سوق داد.

دوران جوانی راسل به تولید آسپرین و مطالعه مواد معدنی ارزشمند سپری شد. و در طول یک فوران آتشفشانی احتمالی در دهه 1960، او با موفقیت طرح واکنش را بدون هیچ تجربه ای در پشت سر خود هماهنگ کرد. اما او علاقه مند به مطالعه چگونگی تغییر سطح زمین در دوره های مختلف بود. فرصت نگاه کردن به تاریخ از منظر یک زمین شناس، نظریه او را در مورد منشأ حیات شکل داد.

در دهه 1980، او فسیل‌هایی پیدا کرد که نشان می‌دهد در زمان‌های قدیم دریچه‌های گرمابی وجود داشته که دمای آنها از 150 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند. او استدلال کرد که این دماهای متوسط ​​می تواند به مولکول ها اجازه دهد که بسیار بیشتر از آنچه میلر فکر می کرد دوام بیاورند.

علاوه بر این، فسیل‌های این دریچه‌های کمتر داغ چیز جالبی را آشکار کردند. ماده معدنی به نام پیریت متشکل از آهن و گوگرد به شکل لوله هایی به طول 1 میلی متر.

راسل در آزمایشگاه خود کشف کرد که پیریت همچنین می تواند قطرات کروی شکل دهد. او پیشنهاد کرد که اولین مولکول های آلی پیچیده در ساختارهای پیریت تشکیل شده اند.

تقریباً در همان زمان، واچترشاوزر شروع به انتشار تئوری های خود بر اساس این واقعیت کرد که یک جریان آب، غنی از مواد شیمیایی، با یک ماده معدنی خاص در تعامل است. او حتی پیشنهاد کرد که این کانی می تواند پیریت باشد.

2+2=?

تنها کاری که راسل باید انجام می داد این بود که 2 و 2 را کنار هم بگذارد.

او فرض کرد که ارگانیسم‌های پیش‌ساز واچترشاوزر در داخل دریچه‌های گرمابی گرم در اعماق دریا شکل گرفته‌اند، جایی که ساختارهای پیریت می‌توانستند تشکیل شوند. اگر راسل اشتباه نمی کرد، پس زندگی در اعماق دریا به وجود آمد و متابولیسم ابتدا ظاهر شد.

همه اینها در مقاله ای توسط راسل که در سال 1993، 40 سال پس از آزمایش کلاسیک میلر منتشر شد، بیان شد.

طنین بسیار کمتری در مطبوعات وجود داشت، اما این از اهمیت این کشف کم نمی کند. راسل دو ایده متفاوت (چرخه‌های متابولیک واچترشاوزر و دریچه‌های هیدروترمال کورلیس) را در یک مفهوم نسبتاً قانع‌کننده ترکیب کرد.

این مفهوم زمانی که راسل ایده های خود را در مورد چگونگی جذب انرژی توسط موجودات اولیه به اشتراک گذاشت، حتی بیشتر چشمگیر شد. به عبارت دیگر، او توضیح داد که چگونه متابولیسم آنها می تواند کار کند. ایده او بر اساس کار یکی از نابغه های فراموش شده علم مدرن بود.

آزمایش های "مضحک" میچل

در دهه 60، بیوشیمیدان پیتر میچل به دلیل بیماری مجبور به ترک دانشگاه ادینبورگ شد.

او یک عمارت در کورنوال را به آزمایشگاه شخصی خود تبدیل کرد. او که از جامعه علمی جدا شده بود، هزینه کار خود را با فروش شیر گاوهای خانگی خود تأمین می کرد. بسیاری از بیوشیمی دانان، از جمله لزلی ارگل، که تحقیقاتش در مورد RNA قبلاً مورد بحث قرار گرفت، کار میچل را بسیار مضحک می دانستند.

تقریباً دو دهه بعد، میچل پیروز شد و جایزه نوبل شیمی را در سال 1978 دریافت کرد. او هرگز مشهور نشد، اما ایده های او را می توان در هر کتاب درسی زیست شناسی دید.

میچل زندگی خود را وقف مطالعه چگونگی مصرف انرژی موجودات زنده از غذا کرد. به عبارت دیگر، او علاقه داشت که چگونه ثانیه به ثانیه زنده بمانیم.

پیتر میچل، بیوشیمی‌دان بریتانیایی، جایزه نوبل شیمی را به خاطر کارش در کشف مکانیسم سنتز ATP دریافت کرد.

چگونه بدن انرژی را ذخیره می کند

میچل می دانست که همه سلول ها انرژی را در یک مولکول خاص به نام آدنوزین تری فسفات (ATP) ذخیره می کنند. نکته مهم این است که آدنوزین یک زنجیره از سه فسفات به آن متصل است. افزودن سومین فسفات انرژی زیادی می گیرد که بعداً در ATP ذخیره می شود.

هنگامی که یک سلول به انرژی نیاز دارد (مثلاً در هنگام انقباض عضلانی)، سومین فسفات ATP را قطع می کند. این ATP را به آدنوزید فسفات (ADP) تبدیل می کند و انرژی ذخیره شده را آزاد می کند.

میچل می‌خواست بفهمد که سلول‌ها چگونه توانستند ATP را در وهله اول ایجاد کنند. چگونه آنها انرژی کافی را برای پیوستن فسفات سوم به ADP متمرکز کردند؟

میچل می دانست که آنزیمی که ATP تولید می کند روی غشاء قرار دارد. او به این نتیجه رسید که سلول‌ها ذرات باردار به نام پروتون را در سراسر غشاء پمپ می‌کنند، به طوری که بسیاری از پروتون‌ها در یک طرف دیده می‌شوند، در حالی که تقریباً هیچ یک در طرف دیگر دیده نمی‌شوند.

سپس پروتون ها سعی می کنند برای حفظ تعادل در هر طرف به غشاء برگردند، اما آنها فقط می توانند وارد آنزیم شوند. جریان پروتون هایی که به اطراف می چرخند به آنزیم انرژی لازم برای ایجاد ATP می دهد.

میچل اولین بار این ایده را در سال 1961 مطرح کرد. او برای 15 سال بعد، علیرغم شواهد فراوان، از نظریه خود در برابر حمله دفاع کرد.

امروزه مشخص شده است که روند توصیف شده توسط میچل مشخصه هر موجود زنده روی این سیاره است. در حال حاضر در سلول های شما اتفاق می افتد. مانند DNA، بخشی اساسی از زندگی است که ما می شناسیم.

جداسازی طبیعی پروتون ها برای زندگی ضروری بود

راسل در ساختن نظریه زندگی خود به جدایی پروتون‌هایی که میچل نشان داد توجه کرد: تعداد زیادی پروتون در یک طرف غشاء و فقط تعداد کمی در طرف دیگر.

همه سلول ها برای ذخیره انرژی به این اشتراک پروتون نیاز دارند.

سلول های مدرن این تقسیم را با پمپاژ پروتون ها به بیرون از غشاء ایجاد می کنند، اما مکانیک های مولکولی پیچیده ای درگیر هستند که نمی توانند یک شبه اتفاق بیفتند.

بنابراین راسل یک نتیجه منطقی دیگر گرفت: زندگی در جایی شکل گرفت که یک جداسازی طبیعی پروتون ها وجود داشت.

جایی نزدیک دریچه های هیدروترمال. اما دریچه باید از نوع خاصی باشد.

زمین اولیه دریاهای اسیدی داشت و آب اسیدی به سادگی از پروتون اشباع شده بود. برای جداسازی پروتون ها، آب در دریچه های گرمابی باید از نظر پروتون فقیر باشد: به عبارت دیگر، باید قلیایی باشد.

دریچه های هیدروترمال کورلیس این شرایط را نداشتند. نه تنها خیلی داغ بودند، بلکه خیلی اسیدی هم بودند.

اما در سال 2000، دبورا کلی از دانشگاه واشنگتن اولین دریچه های هیدروترمال قلیایی را کشف کرد.

دکتر دبورا کلی.

دریچه های هیدروترمال قلیایی و خنک

کلی به سختی توانست دانشمند شود. پدرش در دوران دبیرستان از دنیا رفت و او مجبور شد بعد از سخنرانی ها برای پرداخت هزینه های دانشگاه کار کند.

اما او موفق شد و بعداً ایده مطالعه آتشفشان های زیر آب و چشمه های گرمابی گرم را پیدا کرد. اشتیاق او به مطالعه آتشفشان ها و دریچه های داغ زیر آب او را به قلب اقیانوس اطلس هدایت کرد. اینجا در اعماق بود که یک رشته کوه با شکوه از کف اقیانوس برخاسته بود.

در این خط الراس، کلی یک شبکه کامل از منافذ هیدروترمال را کشف کرد که او آن را "شهر گمشده" نامید. آنها شبیه آنهایی نبودند که کورلیس پیدا کرد.

آب از آنها در دمای 40-75 درجه سانتیگراد و با محتوای قلیایی کمی جاری شد. مواد معدنی کربناته از چنین آبی، ستون های سفید شیب دار را تشکیل می دادند، شبیه به ستون های دود و مانند لوله های اندام از پایین بالا می رفتند. علیرغم ظاهر ترسناک و «شبح‌آمیز»شان، این ستون‌ها در واقع محل زندگی کلنی‌های میکروارگانیسم‌هایی بودند که در آب گرم زندگی می‌کردند.

این دریچه های قلیایی کاملاً مطابق با نظریه راسل است. او مطمئن بود که زندگی در دریچه هایی شبیه به دریچه های شهر گمشده آغاز شده است.

ولی یه مشکلی بود. راسل به عنوان یک زمین شناس، اطلاعات کافی در مورد سلول های بیولوژیکی نداشت تا نظریه خود را تا حد ممکن متقاعد کند.

جامع ترین نظریه در مورد پیدایش حیات روی زمین

راسل برای غلبه بر مشکلات دانش محدود خود با زیست شناس آمریکایی ویلیام مارتین همکاری کرد. مارتین که مردی جنجالی بود، بیشتر دوران کاری خود را در آلمان گذراند.

در سال 2003، آنها نسخه بهبود یافته ای از مفهوم قبلی راسل را ارائه کردند. و شاید بتوان این نظریه در مورد منشأ حیات روی زمین را جامع ترین نظریه موجود نامید.

به لطف کلی، آنها می دانستند که سنگ های دریچه های قلیایی متخلخل هستند: آنها با سوراخ های کوچک پر از آب پر شده بودند. دانشمندان پیشنهاد کردند که این سوراخ ها به عنوان "سلول" عمل می کنند. هر یک از آنها حاوی مواد مهمی مانند مواد معدنی مانند پیریت بود. شکافت طبیعی پروتون‌ها را که دریچه‌ها فراهم می‌کنند به این اضافه کنید، و مکانی ایده‌آل برای تولد متابولیسم خواهید داشت.

راسل و مارتین نظریه پردازی کردند، هنگامی که حیات شروع به مهار انرژی شیمیایی آب دریچه کرد، شروع به ایجاد مولکول هایی مانند RNA کرد. در نهایت، او غشای خود را ایجاد کرد و به یک سلول واقعی تبدیل شد و سنگ متخلخل را ترک کرد و به سمت آب های آزاد رفت.

امروزه این یکی از فرضیه های اصلی در مورد منشاء حیات است.

آخرین اکتشافات

این نظریه در ژوئیه 2016، زمانی که مارتین تحقیقاتی را منتشر کرد که برخی از ویژگی‌های «آخرین جد مشترک جهانی» (LUCA) را بازسازی می‌کرد، مورد حمایت عمده قرار گرفت. این نام متعارف موجودی است که میلیاردها سال پیش وجود داشته است و همه تنوع زندگی مدرن را به وجود آورده است.

شاید هرگز فسیلی از این موجودات را پیدا نکنیم، اما بر اساس تمام داده های موجود، می توانیم با مطالعه میکروارگانیسم های مدرن حدس بزنیم که ظاهر آن چگونه بوده و چه ویژگی هایی داشته است.

این دقیقاً همان کاری بود که مارتین انجام داد. او DNA 1930 میکروارگانیسم مدرن را مطالعه کرد و 355 ژن را شناسایی کرد که تقریباً در همه آنها وجود داشت.

می توان فرض کرد که این 355 ژن از نسلی به نسل دیگر منتقل شده اند، زیرا همه این 1930 میکروب یک اجداد مشترک داشتند - احتمالاً از زمانی که PUOP هنوز وجود داشت.

در میان این ژن ها کسانی بودند که مسئول استفاده از شکافت پروتون بودند، اما نه کسانی که مسئول ایجاد این شکاف بودند - درست مانند نظریه راسل و مارتین.

علاوه بر این، به نظر می رسید که PUOP قادر به انطباق با موادی مانند متان است، که دلالت بر وجود یک محیط فعال آتشفشانی در اطراف آن دارد. یعنی دریچه هیدروترمال.

نه چندان ساده

با این حال، طرفداران ایده RNA World دو مشکل در مفهوم راسل-مارتین پیدا کردند. یکی هنوز به طور بالقوه می تواند اصلاح شود، اما دیگری می تواند به معنای فروپاشی کل نظریه باشد.

اولین مشکل فقدان شواهد تجربی است مبنی بر اینکه فرآیندهای توصیف شده توسط راسل و مارتین واقعاً اتفاق افتاده است.

بله، دانشمندان گام به گام یک نظریه ساخته اند، اما هنوز حتی یک مرحله در آزمایشگاه تکثیر نشده است.

"طرفداران ایده ظاهر اولیه همانند سازیآرمن مولکیجانیان، کارشناس منشأ حیات، می‌گوید: «به طور منظم نتایج آزمایش‌ها را ارائه می‌کنیم. «حامیان ایده ظاهر اولیه متابولیسمآنها این کار را نمی کنند.»

اما به لطف همکار مارتین، نیک لین از دانشگاه کالج لندن، این به زودی می تواند تغییر کند. لین یک «رآکتور منشأ حیات» طراحی کرد که شرایط درون یک دریچه قلیایی را شبیه‌سازی می‌کرد. او امیدوار است که چرخه های متابولیک و شاید حتی RNA را بازآفرینی کند. اما هنوز برای صحبت در این مورد زود است.

مشکل دوم این است که دریچه ها در اعماق آب قرار دارند. همانطور که میلر در سال 1988 اشاره کرد، مولکول های با زنجیره بلند مانند RNA و پروتئین ها نمی توانند بدون آنزیم در آب تشکیل شوند تا از تجزیه آنها جلوگیری کنند.

برای بسیاری از محققان، این استدلال تعیین کننده شد.

مولکیجانیان می‌گوید: «با سابقه‌ای در شیمی، نمی‌توانید نظریه دریچه اعماق دریا را باور کنید، زیرا شیمی را می‌دانید و می‌دانید که همه این مولکول‌ها با آب ناسازگار هستند».

با این حال، راسل و حامیانش عجله ای برای چشم پوشی از ایده های خود ندارند.

اما در دهه گذشته، رویکرد سومی به منصه ظهور رسیده است که با یک سری آزمایشات بسیار جالب همراه است.

برخلاف نظریه‌های مربوط به RNA World و دریچه‌های هیدروترمال، این رویکرد، در صورت موفقیت‌آمیز، نوید غیرقابل تصور را می‌داد - ایجاد یک سلول زنده از ابتدا.

چگونه یک سلول ایجاد کنیم؟

در آغاز قرن بیست و یکم، دو مفهوم اصلی در مورد منشاء زندگی وجود داشت.

1. حامیان "دنیای RNA"استدلال کرد که زندگی با یک مولکول خودتثبیت کننده آغاز شد.
2. طرفداران نظریه در مورد " متابولیسم اولیه"تصویری دقیق از چگونگی پیدایش حیات در دریچه های گرمابی در اعماق دریا ایجاد کرده اند.

با این حال، یک نظریه سوم به منصه ظهور رسیده است.

هر موجود زنده روی زمین از سلول تشکیل شده است. هر سلول در اصل یک توپ نرم با یک دیواره سخت یا "غشاء" است.

وظیفه سلول این است که تمام عناصر حیاتی را در درون خود داشته باشد. اگر دیواره بیرونی پاره شود، داخل آن بیرون می‌ریزد و سلول اساساً می‌میرد - مانند یک فرد خارج شده.

دیواره سلولی بیرونی آنقدر مهم است که برخی از دانشمندان معتقدند که باید اول از همه باشد. آنها مطمئن هستند که نظریه "ژنتیک اولیه" و نظریه "متابولیسم اولیه" اساسا اشتباه است.

جایگزین آنها، "تقسیم بندی اولیه"، اساساً از کار پیر لوئیجی لوئیسی از دانشگاه Roma Tre در رم استوار است.

نظریه پروتوسل

استدلال های لوئیسی ساده و قانع کننده است. چگونه می توانید یک فرآیند متابولیک یا RNA خود-تکثیر شونده را تصور کنید که به مواد زیادی در یک مکان نیاز دارد، اگر ظرفی وجود نداشته باشد که مولکول ها در آن ایمن باشند؟

نتیجه گیری از این امر به شرح زیر است: تنها یک گزینه برای منشاء زندگی وجود دارد.

به نوعی، در میان گرما و طوفان های زمین اولیه، مواد خام خاصی سلول های اولیه یا «پروتسلول ها» را تشکیل دادند.

برای اثبات این نظریه، انجام آزمایشات در آزمایشگاه ضروری است - تلاش برای ایجاد یک سلول زنده ساده.

ایده های لوئیسی ریشه در آثار دانشمند شوروی الکساندر اوپارین داشت که قبلاً در مورد او صحبت شد. اوپارین تاکید کرد که برخی از مواد حباب هایی به نام کواسروات می کند، که می تواند مواد دیگر را در مرکز خود نگه دارد.

لوئیسی پیشنهاد کرد که این کواسروت ها اولین سلول های اولیه هستند.

کواسروات ها ممکن است اولین پروتوسل ها بوده باشند.

دنیای لیپیدها

هر ماده چرب یا روغنی حباب یا لایه ای روی آب ایجاد می کند. این گروه از مواد، لیپید نامیده می شوند و نظریه ای که آنها باعث حیات شدند، «دنیای لیپیدها» نامیده می شود.

اما تشکیل حباب به تنهایی کافی نیست. آنها باید پایدار باشند، بتوانند برای ایجاد حباب های "دختری" تقسیم شوند و حداقل کنترلی بر جریان مواد در داخل و خارج از آنها داشته باشند - همه بدون پروتئین هایی که مسئول این عملکردها در سلول های مدرن هستند.

این بدان معنی است که لازم بود از مواد لازم پروتوسل ایجاد شود. این دقیقاً همان کاری است که لوئیسی برای چندین دهه انجام داد، اما او هرگز چیزی قانع کننده ارائه نکرد.

پروتوسل با RNA

سپس در سال 1994، لوئیسی پیشنهاد جسورانه ای داد. به نظر او، اولین پروتوسل ها باید حاوی RNA باشند. علاوه بر این، این RNA باید بتواند خود را در داخل پروتوسل بازتولید کند.

این فرض به معنای رد "تقسیم بندی اولیه" خالص بود، اما لوئیسی دلایل خوبی برای این داشت.

سلولی با دیواره بیرونی اما هیچ ژنی در داخل آن فاقد عملکردهای بسیاری بود. باید توانایی تقسیم به سلول های دختر را داشت، اما نمی توانست اطلاعات مربوط به خود را به فرزندانش منتقل کند. یک سلول تنها در صورتی می تواند شروع به رشد کند و پیچیده تر شود که حداقل چندین ژن داشته باشد.

این نظریه به زودی در جک شوستاک، که کارش بر روی فرضیه جهان RNA قبلاً مورد بحث قرار گرفته بود، طرفداران قوی پیدا کرد. برای سال‌ها، این دانشمندان در طرف مقابل جامعه علمی قرار داشتند - لوئیسی از ایده "تقسیم بندی اولیه" و شوستاک - "ژنتیک اولیه" حمایت کرد.

Szostak به یاد می آورد: "در کنفرانس های منشأ زندگی، ما همیشه در مورد اینکه کدام مهم تر است و کدام اول است وارد بحث های طولانی می شدیم." "در نهایت متوجه شدیم که سلول ها به هر دو نیاز دارند. ما به این نتیجه رسیدیم که بدون تقسیم بندی و سیستم ژنتیکی، اولین زندگی نمی توانست شکل بگیرد.

در سال 2001، Szostak و Luisi به نیروها پیوستند و تحقیقات خود را ادامه دادند. در مقاله‌ای در مجله نیچر، آنها استدلال کردند که برای ایجاد یک سلول زنده از ابتدا، باید RNA خودتثبیت شونده را در یک قطره چربی قرار داد.

این ایده جسورانه بود و به زودی شوستاک کاملاً خود را وقف اجرای آن کرد. او با قضاوت نسبتاً مبنی بر اینکه "شما نمی توانید یک نظریه را بدون شواهد عملی توصیف کنید" تصمیم گرفت آزمایش هایی را با پروتوسل ها آغاز کند.

وزیکول ها

دو سال بعد، شوستاک و دو همکارش یک پیشرفت علمی بزرگ را اعلام کردند.

آزمایش ها بر روی وزیکول ها انجام شد: قطرات کروی با دو لایه اسیدهای چرب در خارج و یک هسته مایع در داخل.

در تلاش برای تسریع در ایجاد وزیکول، دانشمندان ذرات یک ماده معدنی رسی به نام مونت موریلونیت را اضافه کردند. این امر تشکیل وزیکول ها را 100 برابر تسریع کرد. سطح خاک رس به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند که اساسا وظیفه یک آنزیم را انجام می دهد.

علاوه بر این، وزیکول ها می توانند ذرات مونت موریلونیت و زنجیره های RNA را از سطح خاک رس جذب کنند.

به لطف افزودن ساده خاک رس، پروتوسل‌ها در نهایت حاوی ژن و کاتالیزور بودند.

تصمیم برای افزودن مونتموریلونیت بی دلیل نبود. دهه ها تحقیق نشان داده است که مونتموریلونیت و سایر کانی های رسی در پیدایش حیات بسیار مهم بوده اند.

مونت موریلونیت یک رس معمولی است. امروزه به طور گسترده در زندگی روزمره استفاده می شود، به عنوان مثال، به عنوان پرکننده برای بستر گربه. هنگامی که خاکستر آتشفشانی تحت تأثیر شرایط آب و هوایی تجزیه می شود تشکیل می شود. از آنجایی که در اوایل زمین آتشفشان های زیادی وجود داشته است، منطقی است که فرض کنیم مونتموریلونیت فراوان بوده است.

در سال 1986، شیمیدان جیمز فریس ثابت کرد که مونت موریلونیت کاتالیزوری است که باعث تشکیل مولکول های آلی می شود. او بعداً همچنین کشف کرد که این ماده معدنی تشکیل RNA های کوچک را تسریع می کند.

این باعث شد که فریس بر این باور باشد که خاک رس نامحسوس زمانی محل زندگی بوده است. Szostak این ایده را پذیرفت و از مونتموریلونیت برای ایجاد پروتوسل استفاده کرد.

تشکیل وزیکول ها با مشارکت خاک رس صدها بار سریعتر اتفاق افتاد.

توسعه و تقسیم پروتوسل ها

یک سال بعد، تیم شوستاک دریافتند که پروتوسل‌های آن‌ها به تنهایی در حال رشد هستند.

با اضافه شدن مولکول های RNA جدید به پروتوسل، دیواره بیرونی تحت فشار فزاینده آویزان شد. به نظر می رسید که پروتوسل شکمش را پر کرده بود و در شرف ترکیدن بود.

برای جبران فشار، پروتوسل‌ها بیشترین اسیدهای چرب را انتخاب کردند و آن‌ها را در دیوار ساختند تا بتوانند با خیال راحت به متورم شدن تا اندازه‌های بزرگ ادامه دهند.

اما نکته مهم این است که اسیدهای چرب از پروتوسل های دیگر با RNA کمتر گرفته شده و به همین دلیل شروع به کوچک شدن کردند. این بدان معناست که پروتوسل‌ها با هم رقابت کردند و آنهایی که حاوی بیشترین RNA بودند برنده شدند.

این منجر به نتیجه گیری های چشمگیر شد. اگر پروتوسل ها می توانستند رشد کنند، آیا می توانند تقسیم شوند؟ آیا Shostak می‌تواند پروتوسل‌ها را مجبور به تکثیر خود به خود کند؟

اولین آزمایش های شوستاک یکی از روش های تقسیم پروتوسل ها را نشان داد. هنگامی که پروتوسل‌ها از سوراخ‌های کوچکی عبور می‌کردند، به شکل لوله‌هایی فشرده می‌شدند که سپس به پروتوسل‌های «دختری» تقسیم می‌شدند.

این جالب بود، زیرا هیچ مکانیسم سلولی در این فرآیند درگیر نبود، فقط فشار مکانیکی معمولی بود.

اما معایبی نیز وجود داشت، زیرا در طول آزمایش، پروتوسل‌ها بخشی از محتویات خود را از دست دادند. همچنین مشخص شد که اولین سلول‌ها تنها تحت فشار نیروهای خارجی که آنها را از سوراخ‌های باریک می‌برند، می‌توانند تقسیم شوند.

راه های زیادی برای وادار کردن وزیکول ها برای تقسیم وجود دارد: به عنوان مثال، اضافه کردن یک جریان قوی آب. اما لازم بود راهی پیدا شود که در آن پروتوسل‌ها بدون از دست دادن محتویاتشان تقسیم شوند.

اصل پیاز

در سال 2009، شوستاک و شاگردش تینگ ژو راه حلی پیدا کردند. آنها پروتوسل‌های کمی پیچیده‌تر با دیواره‌های متعدد، کمی شبیه به لایه‌های پیاز، ایجاد کردند. با وجود پیچیدگی ظاهری آنها، ایجاد چنین پروتوسل هایی بسیار ساده بود.

همانطور که ژو آنها را با اسیدهای چرب تغذیه می کرد، پروتوسل ها رشد کردند و شکلشان را تغییر دادند، دراز شدند و شکل نخ مانندی به خود گرفتند. هنگامی که پروتوسل به اندازه کافی بزرگ شد، تنها اعمال کمی نیرو برای شکستن آن به پروتوسل های کوچک دختر کافی بود.

هر پروتوسل دختر حاوی RNA از پروتوسل مادر بود و عملاً هیچ عنصر RNA از بین نمی رفت. علاوه بر این، پروتوسل ها می توانند این چرخه را ادامه دهند - پروتوسل های دختر به طور مستقل رشد و تقسیم شدند.

در آزمایش‌های بعدی، زو و زوستاک راهی برای وادار کردن پروتوسل‌ها به تقسیم پیدا کردند. به نظر می رسد بخشی از مشکل حل شده است.

ضرورت RNA خود کپی

با این حال، پروتوسل ها هنوز به درستی کار نمی کنند. لوئیسی پروتوسل‌ها را حامل RNA‌های خودتثبیت‌شونده می‌دید، اما تا کنون RNA‌ها فقط در داخل بودند و بر چیزی تأثیری نداشتند.

شوستاک برای نشان دادن اینکه پروتوسل‌ها در واقع اولین حیات روی زمین بودند، نیاز داشت RNA را مجبور کند تا از خودش کپی بسازد.

این کار آسان نبود، زیرا چندین دهه آزمایش دانشمندان که قبلاً در مورد آنها نوشتیم به ایجاد RNA خودتکثیر شونده منجر نشد.

خود شوستاک در طول کار اولیه خود بر روی نظریه جهان RNA با همین مشکل مواجه شد. از آن زمان، به نظر می رسد هیچ کس آن را حل نکرده است.

اورگل دهه های 70 و 80 را صرف مطالعه اصل کپی کردن رشته های RNA کرد.

ماهیت آن ساده است. شما باید یک رشته RNA را بردارید و آن را در ظرف حاوی نوکلئوتید قرار دهید. سپس از این نوکلئوتیدها برای ایجاد رشته دوم RNA که مکمل رشته اول است استفاده کنید.

به عنوان مثال، رشته RNA نمونه "CGC" یک رشته اضافی از نمونه "GCG" را تشکیل می دهد. کپی بعدی مدار CGC اصلی را دوباره ایجاد می کند.

اورگل متوجه شد که تحت شرایط خاصی، زنجیره‌های RNA بدون کمک آنزیم‌ها به این روش کپی می‌شوند. کاملاً محتمل است که اولین زندگی ژن های خود را به این ترتیب کپی کرده باشد.

تا سال 1987، اورگل توانست رشته های اضافی به طول 14 نوکلئوتید را در رشته های RNA ایجاد کند که طول آنها نیز 14 نوکلئوتید بود.

عنصر گم شده

آدامالا و شوستاک دریافتند که برای واکنش به منیزیم نیاز است. این مشکل ساز بود زیرا منیزیم پروتوسل ها را از بین می برد. اما یک راه حل وجود داشت: استفاده از سیترات، که تقریباً مشابه اسید سیتریک موجود در لیمو و پرتقال است و در هر سلول زنده ای وجود دارد.

در مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۳ منتشر شد، آدامالا و شوستاک مطالعه‌ای را توصیف کردند که در آن سیترات به پروتوسل‌ها اضافه شد که با منیزیم همپوشانی داشت و از پروتوسل‌ها بدون تداخل با کپی‌سازی زنجیره‌ای محافظت می‌کرد.

به عبارت دیگر، آنها به آنچه لوئیسی در سال 1994 درباره آن صحبت می کرد، دست یافتند. Szostak می‌گوید: «ما RNA را قادر ساختیم که درون وزیکول‌های اسید چرب خود تکثیر شود.

تنها در ده سال تحقیق، تیم شوستاک به نتایج باورنکردنی دست یافته است.

• دانشمندان پروتوسل هایی ساخته اند که ژن های خود را حفظ می کنند و مولکول های مفید را از محیط خود جذب می کنند.
• پروتوسل ها می توانند رشد کرده و تقسیم شوند و حتی با یکدیگر رقابت کنند.
• آنها حاوی RNA هایی هستند که خود تکثیر می شوند.
• از همه جهات، پروتوسل های ایجاد شده در آزمایشگاه به طرز شگفت آوری شبیه به زندگی هستند.

آنها هم مقاوم بودند. در سال 2008، تیم Szostak کشف کردند که پروتوسل‌ها می‌توانند تا دمای 100 درجه سانتی‌گراد، دمایی که در آن اکثر سلول‌های مدرن می‌میرند، زنده بمانند. این فقط این باور را تقویت کرد که پروتوسل‌ها شبیه زندگی اول هستند، که باید به نحوی در شرایط بارش شهابی مداوم زنده بمانند.

آرمن مولکیجانیان می گوید: «موفقیت های شوستاک چشمگیر است.

با این حال، در نگاه اول، رویکرد شوستاک بسیار متفاوت از سایر تحقیقات در مورد منشاء حیات است که در 40 سال گذشته ادامه یافته است. او به جای تمرکز بر «بازتولید اولیه خود» یا «تقسیم بندی اولیه» راهی برای ترکیب این نظریه ها یافت.

این دلیلی برای ایجاد یک رویکرد یکپارچه جدید برای مطالعه مسئله منشأ حیات بر روی زمین شد.

این رویکرد حاکی از آن است که زندگی اول خصوصیتی نداشته است که قبل از دیگران ظاهر شود. ایده "مجموعه اولیه ویژگی ها" در حال حاضر شواهد عملی زیادی دارد و به طور فرضی می تواند تمام مشکلات نظریه های موجود را حل کند.

اتحاد بزرگ

دانشمندان قرن بیستم در جستجوی پاسخی به سؤال منشأ حیات، به 3 اردوگاه تقسیم شدند. هر کدام فقط به فرضیه های خود پایبند بودند و در مورد کار دو نفر دیگر صحبت کردند. این رویکرد قطعا موثر بود، اما هر اردوگاه در نهایت با مشکلات حل نشدنی مواجه شد. بنابراین، این روزها دانشمندان متعددی تصمیم گرفته اند رویکرد ترکیبی را برای این مشکل امتحان کنند.

ایده اتحاد ریشه در کشف اخیر دارد که نظریه سنتی "بازتولید اولیه خود" جهان RNA را ثابت می کند، اما فقط در نگاه اول.

در سال 2009، طرفداران نظریه RNA World با مشکل بزرگی مواجه شدند. آنها نمی توانستند نوکلئوتیدها، بلوک های سازنده RNA را به گونه ای ایجاد کنند که می توانستند خود را در شرایط اولیه زمین ایجاد کنند.

همانطور که قبلا دیدیم، این امر بسیاری از محققین را به این باور رسانده است که زندگی اول اصلاً بر اساس RNA نبوده است.

جان ساترلند از دهه 1980 به این موضوع فکر می کرد. او می‌گوید: «خیلی خوب است اگر کسی بتواند نشان دهد که RNA چگونه خود را جمع می‌کند.»

خوشبختانه برای ساترلند، او در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی کمبریج (CMB) کار کرد. بیشتر موسسات تحقیقاتی به طور مداوم کارکنان خود را در انتظار اکتشافات جدید تحت فشار قرار می دهند، اما LMB به کارکنان اجازه داد تا به طور جدی روی مشکل کار کنند. بنابراین ساترلند آزاد بود که به این فکر کند که چرا ساختن نوکلئوتیدهای RNA بسیار دشوار است و در طی چندین سال یک رویکرد جایگزین را توسعه داد.

در نتیجه، ساترلند به دیدگاه کاملاً جدیدی در مورد منشأ حیات رسید، که این بود که همه اجزای اصلی زندگی می‌توانستند به طور همزمان شکل بگیرند.

ساختمان ساده آزمایشگاه بیولوژی مولکولی کمبریج.

تصادف مبارک مولکول ها و شرایط

ساترلند توضیح می دهد: «چند جنبه کلیدی شیمی RNA شکسته شد. هر نوکلئوتید RNA از یک قند، یک باز و یک فسفات تشکیل شده است. اما در عمل، دریافت شکر و پایه برای تعامل غیرممکن بود. مولکول ها به سادگی شکل اشتباهی داشتند.

بنابراین ساترلند شروع به آزمایش با مواد دیگر کرد. در پایان، تیم او 5 مولکول ساده متشکل از نوع دیگری از قند و سیانامید ساختند که همانطور که از نامش پیداست مربوط به سیانید است. این مواد در یک سری واکنش های شیمیایی قرار گرفتند که در نهایت منجر به ایجاد دو نوکلئوتید از چهار نوکلئوتید شد.

بدون شک این یک موفقیت بود و فوراً شهرت ساترلند را بالا برد.

بسیاری از ناظران فکر می کردند که این شواهد دیگری به نفع نظریه «دنیای RNA» است. اما خود ساترلند آن را طور دیگری دید.

فرضیه جهانی RNA "کلاسیک" بر این واقعیت متمرکز بود که در اولین موجودات RNA مسئول تمام عملکردهای زندگی بود. اما ساترلند این ادعا را "به طرز ناامیدکننده ای خوش بینانه" می نامد. او معتقد است که RNA درگیر بود، اما تنها جزء مهم برای زنده ماندن نبود.

ساترلند از کار اخیر جک شوستاک الهام گرفته شده است، که مفهوم RNA World از "تکثیر اولیه" را با ایده های پیر لوئیجی لوئیسی در مورد "تقسیم بندی اولیه" ترکیب کرد.

چگونه یک سلول زنده از ابتدا ایجاد کنیم

توجه ساترلند به جزئیات عجیبی در سنتز نوکلئوتیدها جلب شد که در ابتدا تصادفی به نظر می رسید.

گام نهایی در آزمایش های ساترلند همیشه افزودن فسفات ها به نوکلئوتید بود. اما بعداً متوجه شد که باید آن را اضافه کند از آن اول اولشاز آنجایی که فسفات واکنش ها را در مراحل اولیه سرعت می بخشد.

به نظر می رسید افزودن اولیه فسفات باعث افزایش تصادفی بودن واکنش می شد، اما ساترلند توانست متوجه شود که این تصادفی مفید است.

این باعث شد که به این فکر کند مخلوط ها باید آشفته باشند. در زمین اولیه، احتمالاً مواد شیمیایی زیادی در یک استخر شناور بودند. البته، مخلوط ها نباید شبیه آب باتلاق باشند، زیرا باید سطح بهینه تصادفی را پیدا کنید.

مخلوط‌های استنلی میلر که در سال 1950 ایجاد شد، که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، بسیار آشفته‌تر از مخلوط ساترلند بود. آن‌ها حاوی مولکول‌های بیولوژیکی بودند، اما، همانطور که ساترلند می‌گوید، آنها «کم بودند و با ترکیبات غیر بیولوژیکی بسیار بیشتری همراه بودند».

ساترلند احساس کرد که شرایط آزمایش میلر به اندازه کافی خالص نیست. این مخلوط بیش از حد آشفته بود، به همین دلیل است که مواد لازم به سادگی در آن از بین رفتند.

بنابراین ساترلند تصمیم گرفت یک "شیمی طلایی" پیدا کند: نه آنقدر با مواد مختلف که بی فایده شود، بلکه آنقدر ساده نیست که در توانایی هایش محدود باشد.

لازم بود مخلوط پیچیده ای ایجاد شود که در آن همه اجزای زندگی به طور همزمان تشکیل شوند و سپس ترکیب شوند.

حوض اولیه و شکل گیری حیات در چند دقیقه

به عبارت ساده، تصور کنید که 4 میلیارد سال پیش یک برکه کوچک روی زمین وجود داشت. در طول سالیان متمادی، مواد لازم در آن تشکیل شد تا زمانی که مخلوط ترکیب شیمیایی لازم برای شروع فرآیند را به دست آورد. و سپس اولین سلول تشکیل شد، شاید تنها در چند دقیقه.

این ممکن است مانند اظهارات کیمیاگران قرون وسطی فوق العاده به نظر برسد. اما ساترلند شروع به داشتن شواهد کرد.

از سال 2009، او نشان داده است که با استفاده از همان موادی که دو نوکلئوتید RNA اول او را تشکیل دادند، می‌توان مولکول‌های مهم دیگری برای هر موجود زنده ایجاد کرد.

گام بعدی واضح، ایجاد نوکلئوتیدهای RNA دیگر بود. ساترلند هنوز بر این موضوع مسلط نشده است، اما در سال 2010 مولکول های نزدیک به این را نشان داد که به طور بالقوه می توانند به نوکلئوتید تبدیل شوند.

و در سال 2013، پیش سازهای اسید آمینه را جمع آوری کرد. این بار سیانید مس را برای ایجاد واکنش لازم اضافه کرد.

مواد مبتنی بر سیانید در بسیاری از آزمایش‌ها وجود داشت و ساترلند دوباره در سال 2015 از آنها استفاده کرد. او نشان داد که با همان مجموعه ای از مواد می توان پیش سازهای لیپیدها - مولکول هایی که دیواره های سلولی را تشکیل می دهند - ایجاد کرد. این واکنش تحت تأثیر نور ماوراء بنفش و شامل گوگرد و مس بود که به سرعت بخشیدن به فرآیند کمک کرد.

Szostak توضیح می‌دهد: «همه بلوک‌های سازنده از یک هسته مشترک واکنش‌های شیمیایی [تشکیل شده‌اند]».

اگر حق با ساترلند باشد، پس دیدگاه ما در مورد منشأ زندگی در 40 سال گذشته اساساً اشتباه بوده است.

از لحظه‌ای که دانشمندان متوجه شدند که ساختار سلولی چقدر پیچیده است، همه بر این ایده متمرکز شدند که اولین سلول‌ها در حال جمع شدن هستند. به تدریج، عنصر به عنصر.

ساترلند می‌گوید از زمانی که لزلی اورگل این ایده را مطرح کرد که ابتدا RNA آمده است، محققان سعی کرده‌اند یک عنصر را بگیرند و سپس بقیه را بسازند. خودش معتقد است که باید خلق کرد همه به یکباره.

هرج و مرج شرط لازم زندگی است

ساترلند می‌گوید: «ما این ایده را زیر سؤال بردیم که یک سلول بسیار پیچیده‌تر از آن است که به یکباره ایجاد شود. همانطور که می بینید، می توانید بلوک های ساختمانی را برای همه سیستم ها به طور همزمان ایجاد کنید.

شوستاک حتی مشکوک است که بیشتر تلاش‌ها برای ایجاد مولکول‌های حیات و جمع‌آوری آن‌ها در سلول‌های زنده به همین دلیل شکست خورده است: شرایط آزمایشی بیش از حد استریل.

دانشمندان مواد لازم را برداشتند و موادی را که ممکن است در زمین اولیه نیز وجود داشته باشد را به کلی فراموش کردند. اما کار ساترلند نشان می دهد که وقتی مواد جدیدی به مخلوط اضافه می شود، ترکیبات پیچیده تری پدیدار می شوند.

شوستاک در سال 2005 زمانی که سعی کرد یک آنزیم RNA را به پروتوسل های خود وارد کند، با این مشکل مواجه شد. این آنزیم به منیزیم نیاز داشت که غشای پروتوسل را از بین برد.

راه حل ظریف بود. به جای ایجاد وزیکول از تنها یک اسید چرب، آنها را از مخلوط دو اسید ایجاد کنید. وزیکول های به دست آمده می توانند با منیزیم مقابله کنند و بنابراین می توانند به عنوان "حامل" آنزیم های RNA عمل کنند.

علاوه بر این، Szostak می گوید که اولین ژن ها احتمالا تصادفی بودند.

موجودات مدرن از DNA خالص برای انتقال ژن ها استفاده می کنند، اما احتمالاً DNA خالص در ابتدا وجود نداشته است. در جای خود مخلوطی از نوکلئوتیدهای RNA و نوکلئوتیدهای DNA وجود دارد.

در سال 2012، Szostak نشان داد که چنین مخلوطی می‌تواند به مولکول‌های موزاییکی تبدیل شود که شبیه RNA خالص به نظر می‌رسند و رفتار می‌کنند. و این ثابت می کند که نظریه ترکیبی مولکول های RNA و DNA حق وجود دارد.

این آزمایش‌ها موارد زیر را پیشنهاد کردند: مهم نیست که اولین موجودات می‌توانند RNA خالص داشته باشند یا DNA خالص.

Szostak می‌گوید: «در واقع به این ایده برگشتم که اولین پلیمر شبیه RNA بود، اما کمی آشفته‌تر به نظر می‌رسید.

جایگزین های RNA

این امکان وجود دارد که اکنون جایگزین های بیشتری برای RNA وجود داشته باشد، علاوه بر TNC ها و PNA های موجود که قبلاً بحث شد. ما نمی دانیم که آنها در زمین اولیه وجود داشته اند یا خیر، اما حتی اگر وجود داشته باشند، ممکن است موجودات اولیه از آنها همراه با RNA استفاده کرده باشند.

این دیگر «دنیای RNA» نبود، بلکه «دنیای چیزی نیست».

درسی که می توانیم از همه اینها بگیریم این است که خودسازی اولین سلول زنده اصلاً آنقدر که قبلاً فکر می کردیم دشوار نبود. بله، سلول ها ماشین های پیچیده ای هستند. اما، همانطور که معلوم شد، آنها کار خواهند کرد، اگرچه نه کاملاً، حتی اگر "به طور تصادفی" از مواد ضایعاتی ساخته شده باشند.

پس از ظهور، به نظر می رسد چنین سلول های خامی شانس کمی برای بقا در زمین اولیه داشته باشند. از سوی دیگر، آنها هیچ رقابتی نداشتند و هیچ شکارچی آن را تهدید نمی کرد، بنابراین از بسیاری جهات زندگی در زمین اولیه ساده تر از آنچه اکنون است بود.

اما یک "اما" وجود دارد

اما یک مشکل وجود دارد که نه ساترلند و نه زوستاک نتوانستند آن را حل کنند و آن کاملاً جدی است.

اولین موجود زنده باید نوعی متابولیسم داشته باشد. زندگی از همان ابتدا باید توانایی دریافت انرژی را داشت وگرنه آن زندگی از بین می رفت.

در این مرحله، ساترلند با ایده‌های مایک راسل، بیل مارتین و دیگر طرفداران «متابولیسم اولیه» موافقت کرد.

«حامیان نظریه‌های «دنیای RNA» و «متابولیسم اولیه» بیهوده با یکدیگر بحث کردند. ساترلند توضیح می دهد که هر دو طرف استدلال های قانع کننده ای داشتند.

شوستاک می نویسد: «متابولیسم به نوعی از جایی شروع شد. اما اینکه چه چیزی منبع انرژی شیمیایی شد یک سوال بزرگ است.

حتی اگر مارتین و راسل در مورد این ایده که زندگی از دریچه های اعماق دریا آغاز شده است اشتباه کنند، بسیاری از بخش های نظریه آنها به حقیقت نزدیک است. اولین مورد، نقش مهم فلزات در پیدایش حیات است.

بسیاری از آنزیم ها در طبیعت دارای یک اتم فلز در هسته خود هستند. به طور معمول این بخش "فعال" آنزیم است، در حالی که بقیه مولکول ساختار حمایت کننده است.

زندگی اول نمی توانست آنزیم های پیچیده داشته باشد، بنابراین به احتمال زیاد از فلزات خالی به عنوان کاتالیزور استفاده می کرد.

کاتالیزورها و آنزیم ها

گونتر وااختنشاوزر وقتی پیشنهاد کرد که زندگی بر روی پیریت آهن شکل گرفته است، همین را گفت. راسل همچنین تأکید می‌کند که آب موجود در دریچه‌های گرمابی سرشار از فلزاتی است که می‌توانند به عنوان کاتالیزور عمل کنند، و تحقیقات مارتین بر روی آخرین جد مشترک جهانی باکتری‌های مدرن حاکی از وجود بسیاری از آنزیم‌های مبتنی بر آهن است.

همه اینها نشان می دهد که بسیاری از واکنش های شیمیایی ساترلند تنها به دلیل مس (و گوگرد، همانطور که واچترشاوزر تأکید کرد) با موفقیت انجام شد و RNA موجود در پروتوسل های شوستاک به منیزیم نیاز دارد.

ممکن است دریچه های گرمابی نیز برای ایجاد حیات مهم باشند.

Szostak توضیح می دهد: "اگر به متابولیسم مدرن نگاه کنید، عناصری را می بینید که خودشان صحبت می کنند، مانند خوشه هایی از آهن و گوگرد." "این با این ایده مطابقت دارد که زندگی در یا در نزدیکی دریچه ای که آب سرشار از آهن و گوگرد است، منشا گرفته است."

با این اوصاف، تنها یک چیز برای اضافه کردن وجود دارد. اگر ساترلند و شوستاک در مسیر درستی هستند، پس یکی از جنبه‌های نظریه دریچه قطعا اشتباه است: زندگی نمی‌توانست در اعماق دریا آغاز شود.

ساترلند می‌گوید: «فرایندهای شیمیایی که ما کشف کردیم به شدت به تابش فرابنفش وابسته هستند.

تنها منبع چنین تابشی خورشید است، بنابراین واکنش ها باید مستقیماً زیر پرتوهای آن رخ دهند. این امر نسخه ای با دریچه های عمیق دریا را رد می کند.

شوستاک قبول دارد که اعماق دریا را نمی توان مهد حیات دانست. "بدترین بخش این است که آنها از تعامل با جو، که منبع مواد خام غنی از انرژی مانند سیانید است، جدا شده اند."

اما همه این مشکلات، نظریه دریچه هیدروترمال را بی فایده نمی کند. شاید این دریچه ها در آب های کم عمق قرار داشته باشند که به نور خورشید و سیانور دسترسی داشته اند.

زندگی از اقیانوس سرچشمه نگرفت، بلکه از خشکی سرچشمه گرفت

آرمن مولکیجانیان یک جایگزین پیشنهاد کرد. چه می‌شد اگر حیات از آب سرچشمه می‌گرفت، اما نه در اقیانوس، بلکه در خشکی؟ یعنی در یک حوض آتشفشانی.

مولکیجانیان به ترکیب شیمیایی سلول ها توجه کرد: به ویژه اینکه چه موادی را می پذیرند و چه چیزهایی را رد می کنند. معلوم شد که سلول های هر موجود زنده حاوی مقدار زیادی فسفات، پتاسیم و سایر فلزات است، به استثنای سدیم.

سلول های مدرن تعادل فلزات را با پمپاژ آنها از محیط حفظ می کنند، اما اولین سلول ها این فرصت را نداشتند - مکانیسم پمپاژ هنوز توسعه نیافته بود. بنابراین، مولکیجانیان پیشنهاد کرد که اولین سلول ها در جایی ظاهر شدند که مجموعه ای تقریبی از مواد تشکیل دهنده سلول های فعلی وجود داشت.

این بلافاصله اقیانوس را از لیست مهدهای بالقوه زندگی عبور می دهد. سلول های زنده دارای پتاسیم و فسفات بسیار بیشتر و سدیم بسیار کمتری نسبت به اقیانوس ها هستند.

منابع زمین گرمایی نزدیک آتشفشان ها برای این نظریه مناسب ترند. این حوضچه ها حاوی همان مخلوطی از فلزات هستند که سلول ها دارند.

شوستاک به گرمی از این ایده حمایت می کند. او تایید می‌کند: «من فکر می‌کنم مکان ایده‌آل یک دریاچه یا برکه کم عمق در یک منطقه فعال زمین‌گرمایی است. ما به دریچه‌های گرمابی نیاز داریم، اما نه در اعماق دریا، بلکه شبیه به دریچه‌هایی که در مناطق فعال آتشفشانی مانند یلوستون یافت می‌شوند.»

واکنش های شیمیایی ساترلند می تواند در چنین مکانی انجام شود. چشمه ها دارای طیف لازم از مواد هستند، سطح آب در نوسان است به طوری که برخی از مناطق خشک می شوند و اشعه ماوراء بنفش خورشید کم نیست.

علاوه بر این، Szostak می گوید که چنین حوضچه هایی برای پروتوسل های او عالی هستند.

Szostak می‌گوید: «پروتوسل‌ها معمولاً دمای پایینی را حفظ می‌کنند، که برای کپی کردن RNA و سایر متابولیسم‌های ساده خوب است. اما هر از گاهی آنها برای مدت کوتاهی گرم می شوند، که به جداسازی رشته های RNA کمک می کند و آنها را برای خود تکراری بیشتر آماده می کند. جریان آب سرد یا گرم نیز می تواند به تقسیم پروتوسل ها کمک کند.

چشمه‌های زمین گرمایی در نزدیکی آتشفشان‌ها می‌توانست به زادگاه حیات تبدیل شود.

شهاب سنگ ها می توانستند به زندگی کمک کنند

بر اساس تمام استدلال های موجود، ساترلند گزینه سوم را نیز ارائه می دهد - محل سقوط شهاب سنگ.

زمین در 500 میلیون سال اول وجود خود مرتباً در معرض بارش شهابی قرار می گرفت - آنها هنوز هم امروز سقوط می کنند، اما بسیار کمتر. یک سایت سقوط شهاب سنگ با اندازه مناسب می تواند همان شرایطی را ایجاد کند که حوضچه هایی که مولکیجانیان در مورد آن صحبت کرد.

اول اینکه شهاب سنگ ها بیشتر از فلز ساخته شده اند. و مکان هایی که سقوط می کنند اغلب سرشار از فلزاتی مانند آهن و گوگرد است. و مهمتر از همه، در مکان هایی که شهاب سنگ سقوط می کند، پوسته زمین تحت فشار قرار می گیرد که منجر به فعالیت زمین گرمایی و ظهور آب گرم می شود.

ساترلند رودخانه‌ها و نهرهای کوچکی را توصیف می‌کند که در کناره‌های دهانه‌های تازه شکل‌گرفته جریان دارند و مواد مبتنی بر سیانید را از سنگ‌ها می‌کشند - همه تحت تأثیر اشعه‌های فرابنفش. هر جریان مخلوط کمی متفاوت از مواد دیگر را حمل می کند، به طوری که در نهایت واکنش های متفاوتی رخ می دهد و طیفی از مواد آلی تولید می شود.

در نهایت نهرها با هم ترکیب می شوند و یک حوض آتشفشانی در پایین دهانه ایجاد می کنند. شاید در چنین حوضچه ای بود که در یک زمان تمام مواد لازم که اولین سلول های اولیه از آنها تشکیل شد جمع آوری شد.

ساترلند موافق است: «این یک پیشرفت بسیار خاص است. اما او بر اساس واکنش‌های شیمیایی یافت شده به سمت آن متمایل می‌شود: «این تنها مسیری از رویدادها است که تمام واکنش‌های نشان‌داده‌شده در آزمایش‌های من می‌تواند در آن رخ دهد».

شوستاک هنوز کاملاً از این موضوع مطمئن نیست، اما او موافق است که ایده‌های ساترلند شایسته توجه دقیق است: «به نظر من این وقایع می‌توانست در محل سقوط یک شهاب سنگ رخ دهد. اما من ایده سیستم های آتشفشانی را نیز دوست دارم. دلایل محکمی به نفع هر دو نسخه وجود دارد.»

چه زمانی به این سوال پاسخ خواهیم داد: زندگی چگونه آغاز شد؟

به نظر می رسد این بحث به زودی متوقف نخواهد شد و دانشمندان بلافاصله به یک نظر مشترک نخواهند رسید. این تصمیم بر اساس آزمایش هایی با واکنش های شیمیایی و پروتوسل ها اتخاذ خواهد شد. اگر مشخص شود که یکی از گزینه ها یک ماده کلیدی را از دست داده است یا از ماده ای استفاده می کند که پروتوسل ها را از بین می برد، نادرست در نظر گرفته می شود.

این بدان معناست که برای اولین بار در تاریخ، ما در آستانه کامل ترین توضیح از چگونگی آغاز زندگی هستیم.

ساترلند خوش بینانه می گوید: «چالش ها دیگر غیرممکن به نظر نمی رسند.

تا کنون، رویکرد به اصطلاح "یکباره" از شوستاک و ساترلند فقط یک طرح کلی است. اما هر یک از استدلال های این رویکرد طی چندین دهه آزمایش ثابت شده است.

این مفهوم بر روی تمام رویکردهای قبلی موجود استوار است. این همه پیشرفت های موفق را ترکیب می کند و در عین حال مشکلات فردی هر رویکرد را حل می کند.

به عنوان مثال، نظریه راسل در مورد منافذ هیدروترمال را رد نمی کند، اما از موفق ترین عناصر آن استفاده می کند.

اتفاقی که 4 میلیارد سال پیش افتاد

ما به طور قطع نمی دانیم که 4 میلیارد سال پیش چه اتفاقی افتاده است.

مارتین گفت: «حتی اگر رآکتوری بسازید که ای کولای به بیرون بپرد... نمی توانید بگویید که این بازتولید همان زندگی اول است.

بهترین کاری که می‌توانیم انجام دهیم این است که سیر وقایع را تصور کنیم، و دیدگاه‌مان را با شواهد پشتیبانی کنیم: آزمایش‌هایی در زمینه شیمی، همه چیزهایی که در مورد زمین اولیه می‌دانیم، و هر چیزی که زیست‌شناسی درباره اشکال اولیه حیات به ما می‌گوید.

در نهایت، پس از قرن ها تلاش شدید، خواهیم دید که داستان سیر واقعی رویدادها شروع به ظهور می کند.

این بدان معنی است که ما به بزرگترین تقسیم در تاریخ بشر نزدیک می شویم: تقسیم بین کسانی که داستان منشأ زندگی را می دانند و کسانی که زندگی نکرده اند تا این لحظه را ببینند و بنابراین هرگز نخواهند توانست آن را بدانند.

همه کسانی که زنده ماندند تا کتاب منشاء گونه های داروین را که در سال 1859 منتشر شد، بدون کوچکترین تصوری از منشأ انسان مردند، زیرا چیزی از تکامل نمی دانستند. اما امروزه همه، به استثنای چند جامعه منزوی، می توانند حقیقت را در مورد خویشاوندی ما با دیگر نمایندگان دنیای حیوانات بیاموزند.

به همین ترتیب، هرکسی که پس از ورود یوری گاگارین به مدار زمین به دنیا آمد، عضو جامعه‌ای شد که توانایی سفر به جهان‌های دیگر را دارد. و حتی اگر همه ساکنان از این سیاره بازدید نکرده باشند، سفر فضایی در حال حاضر به یک واقعیت مدرن تبدیل شده است.

واقعیت جدید

این حقایق به طرز ماهرانه ای درک ما از جهان را تغییر می دهد. آنها ما را عاقل تر می کنند. تکامل به ما می‌آموزد که برای هر موجود زنده‌ای ارزش قائل شویم، زیرا همه ما را می‌توان خویشاوند، هرچند دور از هم دانست. سفر فضایی به ما می آموزد که از بیرون به سیاره خود نگاه کنیم تا بفهمیم چقدر منحصر به فرد و شکننده است.

برخی از مردمی که امروز زندگی می کنند به زودی اولین کسانی در تاریخ خواهند شد که می توانند در مورد منشاء خود بگویند. آنها در مورد جد مشترک خود و محل زندگی او خواهند دانست.

این دانش ما را تغییر خواهد داد. از نقطه نظر صرفاً علمی، به ما ایده ای از شانس ظهور زندگی در جهان و اینکه کجا می توانیم به دنبال آن بگردیم، می دهد. همچنین جوهر زندگی را برای ما آشکار خواهد کرد.

اما ما فقط می توانیم حدس بزنیم که در لحظه فاش شدن راز منشأ زندگی چه حکمتی در برابر ما ظاهر می شود. هر ماه و سال ما به حل معمای بزرگ منشا حیات در سیاره خود نزدیکتر می شویم. در حال حاضر با خواندن این سطور اکتشافات جدیدی در حال انجام است.

همچنین بخوانید:

این مقاله را به اشتراک بگذارید

نظریه عمومی پذیرفته شده این است که کل جهان به اندازه یک پروتون فشرده شده است، اما پس از یک انفجار قوی تا بی نهایت گسترش یافته است. این رویداد حدود 10 میلیارد سال پیش رخ داد و در نتیجه، جهان حاصل از غبار کیهانی پر شد که از آن ستارگان و سیارات اطراف آنها شروع به تشکیل شدن کردند. زمین، بر اساس استانداردهای کیهانی، سیاره ای بسیار جوان است، حدود پنج میلیارد سال پیش تشکیل شده است، اما چگونه حیات در آن به وجود آمد؟ دانشمندان هنوز نمی توانند پاسخ قطعی برای این سوال پیدا کنند.

طبق نظریه داروین، حیات روی زمین به محض ایجاد شرایط مناسب، یعنی جوی پدید آمد، دمایی که جریان فرآیندهای حیات و آب را تضمین می کرد. به گفته این دانشمند، اولین موجودات تک سلولی ساده دقیقاً تحت تأثیر خورشید بر روی آب ظاهر شدند. بعدها آنها به جلبک های قهوه ای و سایر گونه های گیاهی تکامل یافتند. بنابراین، اگر از این قانون پیروی کنید، همه گونه های چند سلولی روی این سیاره از گیاهان سرچشمه می گیرند. پاسخ به مهمترین سوال دریافت نشده است: "چگونه زندگی می تواند از هیچ ظاهر شود، حتی تحت تاثیر خورشید؟" کافی است یک آزمایش ساده انجام دهید - آب چاه را در یک شیشه بریزید، سپس آن را محکم ببندید و در نور خورشید قرار دهید. در هر صورت، مایع همان طور که بود باقی می ماند، ممکن است تغییرات میکروسکوپی در ترکیب آن رخ دهد، اما میکروارگانیسم ها در آنجا ظاهر نمی شوند. اگر همان آزمایش را با یک شیشه باز انجام دهید، پس از چند روز متوجه خواهید شد که چگونه دیوارها با لایه ای از جلبک های تک سلولی پوشیده می شوند.

بر این اساس می توان گفت که برای پیدایش حیات و حتی ساده ترین اشکال آن مداخله بیرونی ضروری است. البته، نسخه منشأ مستقل گونه‌ها بسیار وسوسه‌انگیز است، زیرا ظاهراً استقلال بشریت را ثابت می‌کند که در اختیار خدا یا بیگانگان از سیارات دیگر نیست.

اخیراً طرفداران بیشتری از منشاء کیهانی ظاهر شده اند، هم برای انسان و هم برای کل بیوسفر. با این حال، به اندازه کافی عجیب، محققان در تحقیقات خود نه تنها به مصنوعاتی که قبلاً یافت شده یا پیدا شده اند، بلکه به کتاب مقدس نیز توجه می کنند. اگر آنچه را که در آنجا نوشته شده است به زبان معمولی تفسیر کنیم، می‌توانیم قیاس‌هایی را نه با معجزات، بلکه با پدیده‌های فیزیکی کاملاً قابل توضیح ترسیم کنیم. بر اساس این مواد، هوش بالاتر خاصی وجود دارد که سیاره را با موجودات زنده و همچنین نژاد بشر پر کرده است. کتاب می گوید خداوند انسان را به صورت و تشبیه خود آفرید، یعنی ممکن است ما کپی باشیم، در هر صورت در ظاهر خالق خود را تکرار می کنیم.

یک شخص یک ربات زیستی است - یعنی یک ارگانیسم مصنوعی با هوش، با یک فرصت داخلی برای خودسازی. این امکان وجود دارد که لحظه اسکان مردم در این سیاره دقیقاً در قسمتی توصیف شده باشد که آدم و حوا از باغ عدن به زمین اخراج شدند، جایی که آنها مجبور بودند به طور مستقل با شرایط سخت زندگی سازگار شوند. ممکن است باغ عدن به معنای مکانی باشد که ربات‌های زیستی ساخته شده توسط سازنده در آن در شرایط گلخانه‌ای آزمایش شدند و پس از بررسی عملکرد آنها، در واقعیت تلخ رها شدند.

البته این سوال باقی می ماند: «در این مورد، تنوع گونه های جانوری چطور؟ آیا خالق نمی‌توانست گونه‌ها، زیرگونه‌ها و راسته‌ها را تا موجودات تک سلولی خلق کند؟» فرض بر این است که تکامل هنوز در اینجا اتفاق افتاده است، اما شتاب بیشتری گرفته و تحت کنترل سازندگان رخ می دهد. نمی توان این واقعیت را انکار نکرد که در هر یک از گونه های حیوانی هنوز نشانه هایی از گونه ای وجود دارد که قبل از آن در نردبان تکامل وجود دارد. پرندگان شباهت زیادی به خزندگان دارند، به خصوص در شکل کشیده منقار و پوست پنجه هایشان. خطوط خزندگان به نوبه خود به شدت شبیه ماهی است و بسیاری از پستانداران ویژگی های چندین گونه قبلی را به طور همزمان جذب کرده اند. با نگاه کردن به گربه، می توانید به راحتی علائم خزندگان و دوزیستان را حدس بزنید. عشق به یک مکان گرم به احتمال زیاد در ژن های گربه ها منتقل شده است و با وجود خون گرم بودن آنها همیشه ترجیح می دهند در جایی زندگی کنند که منبع گرما باشد. همین علامت مشخصه حیوانات خونسردی است که به تنهایی قادر به تولید گرما نیستند. با مطالعه دقیق چشم گربه متوجه می شوید که شباهت زیادی به چشم کروکودیل دارد و شکل سر با تغییرات جزئی شبیه به مار است. گاهی اوقات این تصور برای شما ایجاد می‌شود که شخصی روی ایجاد گونه‌ها به همان روشی کار کرده است که مثلاً طراحان یک خودروساز کار می‌کنند و شاسی خودروی قبلی را مبنا قرار داده و چند تغییر اضافه کرده‌اند.

اگر چنین است، پس تعجب آور نیست که برخی از گونه های حیوانی به سادگی باعث گیجی می شوند، و با وضعیتی همراه هستند که در هنگام مونتاژ قطعات کافی وجود ندارد و از آنچه در دسترس است استفاده می کنند. به خصوص نمونه های زیادی از این گونه حیوانات در استرالیا وجود دارد. علاوه بر کانگورو که یک جونده است اما سیستم اسکلتی عضلانی قدرتمندی مانند اسب دارد، گونه های جالب دیگری مانند پلاتیپوس نیز وجود دارد. این حیوان یک پستاندار است، اما مانند پرندگان تولید مثل می کند - تخم می گذارد و منقاری استخوانی شبیه غاز دارد. ساختار بدن آن بسیار شبیه به سگ آبی است و توله های متولد شده نه از طریق نوک سینه های مادر، بلکه با لیسیدن مایع بیرون زده روی سطح شکم از شیر تغذیه می کنند. این که آیا خود سازندگان چنین کارهای پر زحمتی را انجام داده اند یا اینکه آنها فقط جهت اصلی توسعه را تعیین کرده اند و شکل گیری زیرگونه های فردی قبلاً به طور مستقل رخ داده است - امروز این سؤال همچنان باز است.

گزینه‌های تکامل را می‌توان از زوایای مختلف در نظر گرفت، اما اکثر محققان هنوز هم موافقند که خود تکامل، اگر اتفاق افتاده باشد، فقط یک نتیجه است، اما علت آن باید کشف شود. یک نظر به همان اندازه محبوب این است که دلیل ظهور حیات روی زمین سقوط یک شهاب سنگ بود که ساده ترین موجودات تک سلولی در حالت یخ زده روی آن قرار داشتند. از آنجا که در آن زمان آب و هوای گرم قبلاً در این سیاره ایجاد شده بود و بیشتر سطح توسط اقیانوس جهان باستان اشغال شده بود، همه شرایط برای توسعه بعدی زندگی ایجاد شد. همچنین نسخه ای وجود دارد که نشان می دهد این شهاب سنگ در واقع توسط موجودات هوشمند به طور خاص به منظور جمع آوری سیاره ارسال شده است که وجود آن نیز خالی از لطف نیست.

به جای یک شهاب سنگ، می تواند به سادگی یک پرتو اطلاعات نوری وجود داشته باشد، به عنوان مثال، ارسال شده از یک جهان دیگر یا حتی بعد دیگری. در واقع، چرا چنین موجودات بسیار پیشرفته ای چیزی مادی را در طول میلیاردها سال نوری ارسال می کنند؟ با توجه به سطح توسعه آنها، آنها مدتهاست که می توانند امکانات دوربری را کشف کنند و آزادانه با فضا و زمان عمل کنند و دقیقاً در جایی که لازم است ظاهر شوند. اطلاعات منتقل شده با استفاده از پرتو در اینجا روی زمین به همان موجودات تبدیل شد و بنابراین روند تکامل راه اندازی شد.

البته، حیات نه تنها می‌توانست توسط یک شهاب‌سنگ به‌طور تصادفی در حال پرواز باشد، نسخه‌ای که مریخ می‌توانست اهداکننده شود، حامیان زیادی نیز دارد. معمای این سیاره هنوز قابل حل نیست. تنها چیزی که دانشمندان در دست دارند، عکس هایی از یک سطح قرمز نازک شده توسط فرورفتگی های عمیق، یک چهره مرموز، به احتمال زیاد یکی از ویژگی های برجسته، و نمونه های ناچیز خاک است. میلیاردها دلار برای طراحی و راه اندازی دستگاه ها هزینه شده است، اما بیشتر این تلاش ها با شکست مواجه شده است. به نظر می رسد که نیرویی در این سیاره سرسختانه نمی خواهد با زمینیان ارتباط برقرار کند.

فرض بر این است که مریخ زمانی مسکونی بوده و از نظر منابع طبیعی غنی بوده است، مانند زمین، اما متعاقبا، میدان مغناطیسی آن ضعیف شده است. این منجر به این واقعیت شد که بیشتر اتمسفر و رطوبت به فضا تبخیر می شود و بدن سیاره را از تابش شدید فرابنفش محافظت نمی کند. این احتمال وجود دارد که ساکنان مریخ دانش لازم را داشته باشند و بتوانند برخی از گونه های جانوران را به سیاره همسایه منتقل کنند، خود را حرکت دهند یا کپسولی با میکروارگانیسم ها ارسال کنند.

جستجوی منبع اصلی حیات برای مدت بسیار طولانی ادامه خواهد داشت، زیرا با هر کشف جدید در علم و به ویژه ژنتیک، تنها می توان اندکی پرده پنهان کاری در مورد منشأ بشریت را برداشت که به نوبه خود منجر به ظهور فرضیه های جدید با این حال، پاسخ به این سوال هر چه باشد، بعید است که تا زمانی که فرد یاد نگیرد در قبال سیاره منحصر به فرد خود احساس مسئولیت کند که در آن به اندازه کافی خوش شانس زندگی می کند، معلوم شود.

هیچ پیوند مرتبطی یافت نشد



والری اسپیریدونوف، اولین کاندید پیوند سر، برای ریانووستی

سال هاست که بشریت در تلاش است تا علت واقعی و تاریخچه پیدایش حیات در سیاره ما را کشف کند. درست بیش از صد سال پیش، تقریباً در همه کشورها، مردم حتی به این فکر نمی کردند که نظریه مداخله الهی و خلقت جهان توسط یک موجود روحانی عالی را زیر سوال ببرند.

وضعیت پس از انتشار بزرگترین اثر چارلز داروین در نوامبر 1859 تغییر کرد و اکنون بحث های زیادی پیرامون این موضوع وجود دارد. تعداد طرفداران نظریه تکامل داروین در اروپا و آسیا به بیش از 60-70٪، تقریباً 20٪ در ایالات متحده آمریکا و حدود 19٪ در روسیه بر اساس پایان دهه گذشته بالغ می شود.

امروزه در بسیاری از کشورها درخواست هایی برای حذف کار داروین از برنامه درسی مدرسه، یا حداقل مطالعه آن در کنار سایر نظریه های احتمالی وجود دارد. اگر در مورد نسخه مذهبی که اکثر جمعیت جهان به آن تمایل دارند صحبت نکنیم، امروزه چندین نظریه اساسی در مورد منشاء و تکامل زندگی وجود دارد که توسعه آن را در مراحل مختلف توصیف می کند.

پان اسپرمی

طرفداران ایده پانسپرمیا متقاعد شده اند که اولین میکروارگانیسم ها از فضا به زمین آورده شده اند. این نظر دایره‌المعارف مشهور آلمانی، هرمان هلمهولتز، فیزیکدان انگلیسی، کلوین، دانشمند روسی، ولادیمیر ورنادسکی و شیمی‌دان سوئدی سوانته آرنیوس بود که امروزه بنیان‌گذار این نظریه محسوب می‌شود.

از نظر علمی تأیید شده است که شهاب سنگ‌هایی از مریخ و سیارات دیگر، احتمالاً از دنباله‌دارهایی که حتی می‌توانند از منظومه‌های ستاره‌ای بیگانه آمده باشند، بارها بر روی زمین کشف شده‌اند. امروز هیچ کس در این شکی نیست، اما هنوز مشخص نیست که چگونه زندگی در جهان های دیگر به وجود آمده است. در اصل، معذرت خواهان برای پان اسپرمی "مسئولیت" آنچه را که در حال رخ دادن به تمدن های بیگانه است منتقل می کنند.

تئوری سوپ اولیه

تولد این فرضیه با آزمایش های هارولد اوری و استنلی میلر که در دهه 1950 انجام شد تسهیل شد. آنها توانستند تقریباً همان شرایطی را که قبل از پیدایش حیات در سطح سیاره ما وجود داشت، بازسازی کنند. تخلیه الکتریکی کوچک و نور فرابنفش از مخلوطی از هیدروژن مولکولی، مونوکسید کربن و متان عبور داده شد.

در نتیجه، متان و سایر مولکول‌های اولیه به مواد آلی پیچیده، از جمله ده‌ها اسید آمینه، قند، لیپیدها و حتی آغازین اسیدهای نوکلئیک تبدیل شدند.

اخیراً، در مارس 2015، دانشمندان دانشگاه کمبریج به رهبری جان ساترلند، نشان دادند که همه انواع «مولکول‌های حیات» از جمله RNA، پروتئین‌ها، چربی‌ها و کربوهیدرات‌ها را می‌توان از طریق واکنش‌های مشابه، که شامل کربن غیرآلی ساده است، به دست آورد. ترکیبات، سولفید هیدروژن، نمک های فلزی و فسفات ها.

نفس سفالی زندگی

یکی از مشکلات اصلی نسخه قبلی تکامل حیات این است که بسیاری از مولکول‌های آلی، از جمله قندها، DNA و RNA، آنقدر شکننده هستند که نمی‌توانند به مقدار کافی در آب‌های اقیانوس اولیه زمین، جایی که قبلاً تصور می‌شد، تجمع کنند. تکامل گرایان، اولین موجودات زنده به وجود آمدند.

دانشمندان محیطی را کشف کرده اند که باستانی ترین اجداد مردم در آن زندگی می کردندحفاری‌های بزرگ در دره اولدووای به دیرینه‌شناسان کمک کرد تا دریابند که اجداد اولیه ما در نخلستان‌های نخل و اقاقیا زندگی می‌کردند که زیر سایه آن‌ها می‌توانستند لاشه زرافه‌ها، آنتلوپ‌ها و سایر ونگل‌های دشت‌های آفریقا را قصابی کنند.

شیمیدان بریتانیایی الکساندر کرنز اسمیت معتقد است که حیات منشأ "خاک رس" دارد نه آبزی - محیط بهینه برای تجمع و عارضه مولکول های آلی پیچیده را می توان در داخل منافذ و کریستال های کانی های رسی یافت، نه در "برکه اولیه داروین". "یا اقیانوس نظریه های میلر-اوری.

در واقع، تکامل در سطح بلورها آغاز شد، و تنها پس از آن، زمانی که ترکیبات به اندازه کافی پیچیده و پایدار شدند، اولین موجودات زنده در یک "سفر باز" به سمت اقیانوس اصلی زمین حرکت کردند.

زندگی در ته اقیانوس

رقابت با این ایده، ایده رایج امروزی است که زندگی در سطح اقیانوس منشأ نمی گیرد، بلکه در عمیق ترین مناطق کف آن، در مجاورت «سیگاران سیاه»، آبفشان های زیر آب و دیگر منابع زمین گرمایی ایجاد شده است.

انتشار آنها سرشار از هیدروژن و سایر مواد است که به گفته دانشمندان، می تواند در دامنه های صخره انباشته شود و اولین زندگی را با تمام منابع غذایی لازم و کاتالیزورهای واکنش فراهم کند.

اثبات این امر را می توان در اکوسیستم های مدرنی که در مجاورت منابع مشابه در انتهای تمام اقیانوس های زمین وجود دارند تشخیص داد - آنها نه تنها میکروب ها، بلکه حتی موجودات زنده چند سلولی را نیز شامل می شوند.

جهان RNA

نظریه ماتریالیسم دیالکتیکی مبتنی بر وحدت همزمان و مبارزه بی پایان یک جفت اصل است. ما در مورد وراثت اطلاعات و تغییرات بیوشیمیایی ساختاری صحبت می کنیم. نسخه منشا حیات که در آن RNA نقش کلیدی ایفا می کند، از ظهور آن در دهه 1960 تا اواخر دهه 1980، زمانی که ویژگی های مدرن خود را به دست آورد، فاصله زیادی داشته است.

از یک سو، مولکول‌های RNA در ذخیره‌سازی اطلاعات به اندازه DNA کارآمد نیستند، اما می‌توانند همزمان واکنش‌های شیمیایی را سرعت بخشند و نسخه‌هایی از خود را جمع‌آوری کنند. باید درک کرد که دانشمندان هنوز نتوانسته اند نشان دهند که کل زنجیره تکامل حیات RNA چگونه کار می کرد و بنابراین این نظریه هنوز پذیرش جهانی را دریافت نکرده است.

پروتوسل ها

سوال مهم دیگر در تکامل حیات، معمای این است که چگونه مولکول‌های RNA یا DNA و پروتئین‌ها از جهان خارج «حصار» می‌کنند و به اولین سلول‌های جدا شده تبدیل می‌شوند که محتویات آنها توسط یک غشای انعطاف‌پذیر یا نیمه محافظت می‌شود. -پوسته سخت نفوذپذیر

پیشگام در این زمینه، شیمیدان مشهور شوروی الکساندر اوپارین بود که نشان داد قطرات آب که توسط لایه ای دوگانه از مولکول های چربی احاطه شده اند، می توانند خواص مشابهی داشته باشند.

ایده های او توسط زیست شناسان کانادایی تحت رهبری جک شوستاک، برنده جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی در سال 2009، زنده شد. تیم او توانست با افزودن یون‌های منیزیم و اسید سیتریک در اولین پروتوسل، مجموعه‌ای ساده از مولکول‌های RNA را که قابلیت تکثیر خود را دارند، در غشایی از مولکول‌های چربی «بسته‌بندی» کنند.

اندوسیمبیوز

یکی دیگر از معمای تکامل حیات این است که موجودات چند سلولی چگونه به وجود آمدند و چرا سلول های انسان، حیوانات و گیاهان شامل اجسام خاصی مانند میتوکندری و کلروپلاست هستند که ساختار غیرمعمول پیچیده ای دارند.

رژیم غذایی اجداد انسان ها و شامپانزه ها 3 میلیون سال پیش "واگرا" شده است.دیرینه شناسان نسبت ایزوتوپ های کربن را در مینای دندان استرالوپیتکین ها مقایسه کردند و دریافتند که اجداد انسان ها و شامپانزه ها 3 میلیون سال پیش، 1.5 میلیون سال زودتر از آنچه قبلا تصور می شد، به رژیم های غذایی مختلف روی آوردند.

گیاه شناس آلمانی آندریاس شیمپر ابتدا به این مشکل فکر کرد و پیشنهاد کرد که کلروپلاست ها در گذشته ارگانیسم های مستقلی شبیه سیانوباکتری ها بودند که با سلول های اجداد گیاهان "دوست" شدند و در داخل آنها زندگی کردند.

این ایده بعداً توسط گیاه‌شناس روسی کنستانتین مرژکوفسکی و تکامل‌شناس آمریکایی لین مارگولیس ایجاد شد، که نشان دادند میتوکندری و احتمالاً سایر اندامک‌های پیچیده سلول‌های ما منشأ مشابهی دارند.
همانند نظریه‌های «دنیای RNA» و تکامل «سفالی» زندگی، ایده درون همزیستی در ابتدا انتقادات زیادی را از سوی اکثر دانشمندان برانگیخت، اما امروزه تقریباً همه تکامل‌گرایان در صحت آن تردید ندارند.

حق با کیست و باطل کیست؟

بسیاری از آثار علمی و مطالعات تخصصی به نفع فرضیه های داروینی، به ویژه در زمینه «اشکال انتقالی» یافت شده است. داروین تعداد مورد نیاز آثار باستان شناسی را برای پشتیبانی از آثار علمی خود نداشت، زیرا در بیشتر موارد او با حدس های شخصی هدایت می شد.

به عنوان مثال، تنها در ده سال گذشته، دانشمندان بقایای چندین «حلقه گمشده» تکاملی مشابه، مانند Tiktaalik و Indohyus را پیدا کرده‌اند که به ما اجازه می‌دهد بین حیوانات خشکی و ماهی‌ها، و نهنگ‌ها و اسب‌های آبی مرزی بکشیم.
از سوی دیگر، شکاکان اغلب استدلال می کنند که چنین گونه های جانوری اشکال انتقالی واقعی نیستند، که منجر به اختلافات بی پایان دائمی بین حامیان داروینیسم و ​​مخالفان آنها می شود.

از سوی دیگر، آزمایش‌ها بر روی E. coli معمولی و روی موجودات چند سلولی مختلف به وضوح نشان می‌دهد که تکامل واقعی است و حیوانات می‌توانند به سرعت خود را با شرایط جدید زندگی سازگار کنند و ویژگی‌های جدیدی به دست آورند که اجدادشان ۱۰۰ تا ۲۰۰ نسل پیش نداشتند.

شایان ذکر است که بخش قابل توجهی از جامعه مدرن هنوز تمایل دارند به وجود هوش الهی بالاتر یا تمدن های فرازمینی که حیات را بر روی زمین پایه گذاری کرده اند، باور داشته باشند. تاکنون هیچ نظریه درستی وجود ندارد و بشریت هنوز در آینده به این سوال پاسخ نداده است.

آیا زندگی نتیجه تکامل است یا خلقت؟ این معضل ذهن بیش از یک نسل از دانشمندان را نگران کرده است. بحث‌های بی‌پایان درباره این موضوع، نظریه‌های جالب‌تری را به وجود می‌آورد.

نظم در مقابل هرج و مرج

قانون دوم ترمودینامیک (آنتروپی) بیان می کند که همه عناصر کیهان از نظم به سمت آشوب حرکت می کنند. رابرت دسترو، دانشمند ناسا، به این نکته اشاره کرده است که ادعا می کند "جهان مانند یک ساعت می ایستد." آفرینش گرایان برای اثبات ناهماهنگی دیدگاه تکامل گرایان به قانون آنتروپی تکیه می کنند که توسعه و پیچیدگی خود به خودی همه عناصر جهان پیرامون را فرض می کند.

ویلیام پیلی، متکلم قرن نوزدهم، قیاس زیر را انجام داد. می دانیم که ساعت های جیبی به خودی خود بوجود نیامده اند، بلکه توسط انسان ساخته شده اند: از این نتیجه می شود که ساختار پیچیده ای مانند بدن انسان نیز نتیجه خلقت است.

چارلز داروین با نظریه قدرت انتخاب طبیعی که با تکیه بر تغییرپذیری ارثی در فرآیند تکامل بلندمدت، قادر به تشکیل پیچیده ترین ساختارهای ارگانیک است، با این دیدگاه مخالفت کرد.

خلقت گرایان به نقطه ضعف نظریه داروین اشاره کردند: «اما حیات ارگانیک نمی تواند از ماده بی جان به وجود بیاید».

اخیراً تحقیقات شیمیدانان استنلی میلر و هارولد اوری استدلال هایی در دفاع از نظریه تکامل ارائه کرده است.

آزمایشی توسط دانشمندان آمریکایی این فرضیه را تأیید کرد که شرایطی در زمین اولیه وجود دارد که به پیدایش مولکول‌های بیولوژیکی از مواد معدنی کمک می‌کند. بر اساس یافته‌های آنها، مولکول‌ها در جو در نتیجه واکنش‌های شیمیایی معمولی تشکیل شده‌اند و سپس با بارش باران به اقیانوس منجر به تولد اولین سلول شده‌اند.

زمین چند ساله است؟

در سال 2010، بیوشیمیدان آمریکایی داگلاس تئوبالد تلاش کرد تا ثابت کند که تمام حیات روی زمین یک نیای مشترک دارند. او توالی های رایج ترین پروتئین ها را به صورت ریاضی تجزیه و تحلیل کرد و دریافت که مولکول های انتخاب شده در انسان، مگس، گیاهان و باکتری ها یافت می شود. بر اساس محاسبات این دانشمند، احتمال وجود یک اجداد مشترک 102860 بود.

بر اساس نظریه تکامل، فرآیند انتقال از ساده ترین موجودات به موجودات برتر میلیاردها سال طول می کشد. اما خلقت گرایان ادعا می کنند که این غیرممکن است، زیرا سن زمین از چند ده هزار سال تجاوز نمی کند.

همه گونه های جانوران و گیاهان، به نظر آنها، تقریباً به طور همزمان و مستقل از یکدیگر ظاهر شدند - به شکلی که اکنون می توانیم آنها را مشاهده کنیم.

علم مدرن، بر اساس داده های حاصل از تجزیه و تحلیل رادیوایزوتوپ نمونه های زمینی و ماده شهاب سنگ، سن زمین را 4.54 میلیارد سال تعیین می کند. با این حال، همانطور که برخی آزمایش ها نشان داده اند، این روش تاریخ گذاری می تواند خطاهای بسیار جدی داشته باشد.

در سال 1968، مجله آمریکایی تحقیقات جغرافیایی تجزیه و تحلیل رادیوایزوتوپی سنگ های آتشفشانی تشکیل شده در هاوایی را در نتیجه فوران آتشفشانی که در سال 1800 رخ داد منتشر کرد. سن سنگ ها بین 22 میلیون تا 2 میلیارد سال تعیین شد.

تجزیه و تحلیل رادیوکربن، که برای تاریخ‌گذاری بقایای بیولوژیکی استفاده می‌شود، سؤالات زیادی را بر جای می‌گذارد. این روش اجازه می دهد تا حد سنی نمونه ها 60000 سال با 10 نیمه عمر کربن 14 تعیین شود. اما چگونه می توان این واقعیت را توضیح داد که کربن 14 در نمونه های "چوب ژوراسیک" یافت می شود؟ خلقت گرایان اصرار دارند: «فقط به این دلیل که سن زمین به طور غیرمنطقی پیشرفت کرده است».

دیرینه شناس هارولد کافین خاطرنشان می کند که تشکیل سنگ های رسوبی به طور ناهموار اتفاق افتاده است و از روی آنها دشوار است که سن واقعی سیاره ما را کشف کنیم. به عنوان مثال، فسیل‌های درختان فسیلی در نزدیکی جوگینز (کانادا)، که به‌طور عمودی به لایه‌ی زمین به‌مدت 3 متر یا بیشتر نفوذ می‌کنند، نشان می‌دهند که گیاهان در مدت زمان بسیار کوتاهی در نتیجه رویدادهای فاجعه‌بار دفن شده‌اند.

تکامل سریع

اگر فرض کنیم زمین چندان کهن نیست، آیا امکان دارد که تکامل در یک چارچوب زمانی فشرده‌تر قرار گیرد؟ در سال 1988، تیمی از زیست‌شناسان آمریکایی به رهبری ریچارد لنسکی تصمیم گرفتند با استفاده از نمونه باکتری اشریشیا کلی، آزمایشی طولانی‌مدت شبیه‌سازی فرآیند تکامل را در آزمایشگاه انجام دهند.

12 کلنی باکتری در یک محیط یکسان قرار گرفتند که در آن فقط گلوکز به عنوان منبع غذایی وجود داشت و همچنین سیترات که در حضور اکسیژن نمی توانست توسط باکتری ها جذب شود.

دانشمندان E. coli را به مدت 20 سال مشاهده کردند و در این مدت بیش از 44 هزار نسل از باکتری ها تغییر کردند. علاوه بر تغییرات در اندازه باکتری های معمولی برای همه مستعمرات، دانشمندان یک ویژگی جالب را کشف کردند که تنها در یک کلنی ذاتی است: در آن، باکتری ها بین 31 و 32 هزار نسل توانایی جذب سیترات را نشان دادند.

در سال 1971، دانشمندان ایتالیایی 5 مارمولک دیواری را به جزیره Pod Markaru، واقع در دریای آدریاتیک آوردند. برخلاف زیستگاه قبلی آنها، حشرات کمی در جزیره وجود داشت که مارمولک ها از آنها تغذیه می کردند، اما علف زیادی وجود داشت. دانشمندان تنها در سال 2004 نتایج آزمایش خود را بررسی کردند. آنها چه دیده اند؟

مارمولک ها با محیط غیر معمول سازگار شدند: جمعیت آنها به 5000 نفر رسید، اما مهمتر از همه، ظاهر و ساختار اندام های داخلی خزندگان تغییر کرد. به ویژه، نیروی سر و نیش برای مقابله با برگ های بزرگ افزایش یافت و بخش جدیدی در دستگاه گوارش ظاهر شد - یک اتاق تخمیر که به روده مارمولک ها اجازه می داد سلولز سخت را هضم کنند. بنابراین، تنها در 33 سال، مارمولک های دیواری از شکارچیان به گیاهخوار تبدیل شدند!

پیوند ضعیف

اگر علم بتواند تغییرات درون گونه ای را به صورت تجربی تأیید کند، احتمال ظهور گونه جدیدی در طول تکامل منحصراً در تئوری باقی می ماند. طرفداران خلقت گرایی نه تنها به تکامل گرایان به عدم وجود اشکال میانی موجودات زنده اشاره می کنند، بلکه سعی می کنند به طور علمی ناهماهنگی نظریه تکاملی منشاء گونه ها را تأیید کنند.

Svante Pääbo، ژنتیک شناس اسپانیایی، موفق به استخراج DNA از قطعه مهره نئاندرتال شد که تصور می شود حدود 50000 سال پیش می زیسته است. تجزیه و تحلیل مقایسه ای از DNA انسان مدرن و نئاندرتال نشان داد که دومی جد ما نیست.

آلن ویلسون، ژنتیک‌دان آمریکایی، با استفاده از روش DNA میتوکندری، احتمالاً می‌تواند بگوید که حوا چه زمانی روی زمین ظاهر شد. مطالعات او سن 150-200 هزار سال را نشان داد. دانشمند ژاپنی ساتوشی هورای داده های مشابهی را ارائه می دهد. به نظر او، انسان مدرن حدود 200 هزار سال پیش در آفریقا ظاهر شد و از آنجا به اوراسیا نقل مکان کرد، جایی که به سرعت جایگزین انسان نئاندرتال شد.

جاناتان ولز، زیست‌شناس، بر اساس شواهدی از سوابق فسیلی، خاطرنشان می‌کند: «کاملاً واضح است که در سطح پادشاهی‌ها، فیلاها و طبقات، نسب از اجداد مشترک با تغییر نمی‌تواند یک واقعیت غیرقابل انکار تلقی شود.»

نقاط تماس

طرفداران دیدگاه های تکامل گرایانه و خلقت گرایانه در مورد منشأ حیات همیشه اختلاف نظرهای اساسی ندارند. بنابراین، بسیاری از دانشمندان آفرینش حامی عصر باستانی زمین هستند و در میان الهیدانان بسیاری از منتقدان خلقت گرایی تحت اللفظی وجود دارند.

به عنوان مثال، پروتوداکون آندری کورایف چنین می نویسد: «در ارتدکس نه زمینه های متنی و نه اعتقادی برای رد تکامل گرایی وجود دارد... ارتدکس، بر خلاف بت پرستی که ماده را شیطانی جلوه می دهد، و پروتستانتیسم که جهان مخلوق را از حق خلق مشترک سلب می کند. هیچ دلیلی برای انکار این نظریه که آفریدگار بر اساس آن ماده ای را با قابلیت رشد خوب آفریده است، ندارد.»

ژولیوس شرودر، ریاضی‌دان و فیلسوف روسی، خاطرنشان می‌کند که ما نمی‌دانیم چگونه مدت شش روزی را که خداوند جهان را در آن آفرید، با مقیاسی که برای خودمان می‌دانیم اندازه‌گیری کنیم، زیرا زمان خود در همین روزها خلق شده است. این دانشمند خاطرنشان می کند: "نظم خلقت کاملاً با ایده های کیهان شناسی مدرن مطابقت دارد."

دکترای علوم زیستی یوری سیماکوف حتی انسان را محصول مهندسی ژنتیک می داند. او پیشنهاد می کند که این آزمایش در محل اتصال دو گونه - نئاندرتال و هومو ساپینس - انجام شده است. به گفته این زیست شناس، "یک مداخله پیچیده و عمدی از یک هوش وجود دارد که باید مرتبه های بزرگی بالاتر از هوش ما باشد."

کارکنان تالار تکامل که در باغ وحش سنت لوئیس واقع شده است، تصمیم گرفتند این دو نظریه را به شیوه ای طنز آمیز با هم تطبیق دهند. در ورودی آنها اعلامیه ای آویزان کردند که روی آن نوشته شده بود: "این به هیچ وجه به این معنی نیست که جهان زنده نمی تواند بلافاصله ایجاد شود - فقط به نظر می رسد که در نتیجه یک تکامل طولانی ظاهر شده است."

دکترای علوم زمین شناسی و کانی شناسی I. A. REZANOV

از نظر ادبی، زندگی "زمانی که زمین فریاد زد" متولد شد. اما برای اینکه زمین فریاد بزند، تجربه پروفسور چلنجر و تخیل اندک کانن دویل کافی نبود که قهرمان خود را مجبور به حفر چاه کرد. از نظر علمی، من معتقدم که ما زندگی خود را مدیون دو فاجعه در مقیاس کیهانی هستیم. به نظر من، تنها یک منبع اطلاعاتی می تواند به طور قابل اعتماد بگوید که چه رویدادهایی منجر به ظهور زندگی شده است - این "کارنامه سنگی" سیاره است.

برای یک غیر متخصص دشوار است که باور کند که تجزیه و تحلیل رادیواکتیو نه تنها امکان تاریخ دقیق اپیزودهای سناریوی زمین شناسی را حتی از چنین زمان غیرقابل تصوری پیش می دهد، بلکه می تواند تصاویری از فرآیندهای فیزیکی آن زمان را نیز بازسازی کند. چگونه زندگی از ماده مرده پدید آمد؟

بر اساس آخرین داده های زمین شناسی، در 600 میلیون سال اول وجود زمین (4.0-3.9 میلیارد سال پیش)، شرایط روی این سیاره به حدی شدید بود که زندگی غیرممکن بود. جو متراکم عمدتاً از هیدروژن با مقداری هلیوم تشکیل شده است. دریچه های آتشفشان های متعدد باعث فوران دی اکسید کربن، متان، آمونیاک، سولفید هیدروژن و گازهای دیگر می شود. تجزیه و تحلیل سنگ های پدرسالار نشان داد که فشار به شش هزار اتمسفر رسیده است، سطح سیاره تا 600 درجه سانتیگراد گرم شده است، یعنی در این گرمای جهنمی گرمتر از اکنون در زهره بود، جایی که حیات در آن کشف نشده است.

اما سنگ‌های جوان‌تر که 3.8 میلیارد سال پیش و بعد از آن متولد شده‌اند، قبلاً در شرایطی نزدیک به شرایط مدرن شکل گرفته‌اند. این صفحات از رکورد سنگ نشان می دهد که در آن زمان اتمسفر هیدروژنی متراکم و بسیار گرم سیاره را ترک کرده بود. فهمیدن علت این امر تنها پس از انتظار برای بازگشت فضاپیما از ماه ممکن بود. با مطالعه نمونه هایی از خاک ماه، سلنولوژیست ها در این کاربرد کیهانی برای ثبت سنگ های زمین خواندند که 3.9 میلیارد سال پیش یک فاجعه عظیم در منظومه شمسی رخ داد. دریاهای قمری - قیف های دهانه ای شکل با قطر تا 1200 کیلومتر - در آن زمان در هنگام بمباران سیارک های غول پیکر از بین رفتند. اجرام کیهانی که ماه را بمباران می کنند، انگیزه قدرتمندی از گرما به آن می بخشد که اعماق آن را تا حد ذوب شدن گرم می کند. از آن زمان، دو نوع نقش برجسته در سطح ماه متمایز شده است: "قاره های" روشن و "دریاهای" تیره پر از بازالت های مذاب.

آکادمیسین V. G. Fesenkov و بسیاری دیگر از ستاره شناسان معتقد بودند که محتمل ترین علت فاجعه انفجار سیاره ای بود که مدار آن با کمربند سیارکی واقع بین مدارهای مریخ و مشتری همزمان بود.

اگر مقیاس منظومه شمسی را اندازه بگیرید، ماه از زمین دور نیست. در نتیجه، رگباری از سیارک ها و شهاب سنگ ها به زمین برخورد کردند. همه می دانند که صدا به دلیل ارتعاشات مولکول ها منتقل می شود. اگر حتی در آن زمان نیز جوی در ماه وجود نداشت، پس همه این فجایع در سکوتی وهم‌آور رخ می‌دادند (البته برای یک فرد اگر می‌توانست در آنجا حضور داشته باشد). اما شاهد چه نوع سمفونی سیکلوپی در بالای سیاره ما می شنود؟ شاید ضعیف باشد که به پیروی از کانن دویل بگوییم "زمین فریاد زد." او غرش کرد. با سقوط آنها، بقایای سیارک جریان های هوایی قدرتمندی ایجاد کرد و جهنم 100 درجه گرمتر شد. گرمای اضافی برای از بین بردن لباس هیدروژنی زمین کافی بود. و تنها پس از این شرایط مناسب برای پیدایش حیات بر روی زمین پدیدار شد. همانطور که می گویند، شادی وجود نخواهد داشت، اما بدبختی کمک کرد.

معلوم می شود که فاجعه شرط لازم برای تولد زندگی شد، اما آیا کافی بود؟ خیر، زیرا در سطح زمین جو یا هیدروسفر باقی نمانده و پوسته و گوشته ذوب شده اند. این سیاره توسط یک پوسته گرانیتی مذاب و چسبناک پوشانده شده بود که اجازه عبور گازها را نمی داد. گازها در گوشته کم چسبناک انباشته شده اند. تنها در فشار حداقل ده هزار اتمسفر و دمای حداقل 1000 درجه، گازهای کم محلول در ماگما، CO، CO2، H2، CH4، NH3، به شکل جت های غول پیکر از پوسته عبور کردند.

مشخص است که در طول فوران آتشفشانی ترکیبات آلی پیچیده (اسیدهای آمینه، قندها، پورفیرین ها) تشکیل می شود. بنابراین، تنها در طی یک فوران آتشفشان Tyatya در جزایر کوریل در سال 1973، 200 تن ماده آلی پیچیده در خاکستر انباشته شد. چه مقدار از آن پس از جدا شدن جو هیدروژن اولیه از زمین، زمانی که فوران‌های گاز غول‌پیکر با شدتی هزاران بار بیشتر از فوران‌های آتشفشانی کنونی فوران می‌کردند، در سیاره به وجود آمد؟ در آن زمان سالانه میلیون ها تن ترکیبات آلی در دریچه های آتشفشان های گازی سنتز می شد. در زمان کوتاهی از نظر زمین شناسی (میلیون ها سال اول)، یک کیک لایه ای به ضخامت چند ده متر بر روی سطح سیاره از لایه های متناوب خاکستر و ترکیبات آلی پخته شد.

فراوانی مواد آلی دومین دلیل ضروری برای تولد حیات روی زمین بود. اما این کافی نبود. چه چیز دیگری؟

بیش از صد سال پیش، لوئی پاستور، طبیعت‌شناس مشهور فرانسوی، کشف کرد که ترکیبات آلی موجود در گیاهان و جانوران از نظر نوری نامتقارن هستند - آنها صفحه قطبش نور تابیده شده بر روی آنها را می‌چرخانند. تمام اسیدهای آمینه که حیوانات و گیاهان را تشکیل می دهند صفحه قطبش را به سمت چپ می چرخانند و تمام قندها به سمت راست می چرخند. اگر ترکیباتی را با ترکیب شیمیایی یکسان سنتز کنیم، هر کدام از آنها دارای تعداد مساوی مولکول چپ و راست خواهند بود.

حال تصور کنید که یک محیط با مولکول های چپ دست و راست دست به حالتی تبدیل شده است که فقط مولکول های چپ دست یا فقط مولکول های راست دست دارد. کارشناسان چنین محیطی را کایرال (از کلمه یونانی "cheira" - دست) سفارش داده شده می نامند. بازتولید خود موجودات زنده (زیست‌سازی - همانطور که توسط D. Bernal تعریف شده است) فقط در چنین محیطی می‌تواند بوجود آید و حفظ شود.

دانشمند شوروی L.L. Morozov ثابت کرد که انتقال به نظم کایرال نمی تواند به صورت تکاملی رخ دهد، بلکه تنها با تغییر فاز شدید. آکادمیک وی آی گلدانسکی این انتقال را یک فاجعه کایرال نامید. از این گذشته، دانشمندان نه تنها در دانش خود با افراد دیگر تفاوت دارند. همه عادت دارند فکر کنند که فاجعه چیزی وحشتناک است و فیزیکدانان فاجعه را پدیده ای می نامند که زندگی و در نهایت خود آنها از طریق آن به وجود آمده است.

شرایط برای فاجعه فازی که باعث انتقال کایرال شد چگونه به وجود آمد؟

مهمترین چیز این بود که لایه های پایینی کیک خاکستر آلی در حال رشد روی پوسته زمین که تا دمای 600 درجه حرارت داده شده بود سرخ می شد و لایه های بالایی تا دمای فضا یعنی صفر مطلق خنک می شدند. اختلاف دما به 1000 درجه رسید. واضح است که ته پای سوخته است، یعنی مولکول های آلی تحت تأثیر دمای بالا ذوب شده و حتی کاملاً از بین رفته اند و رویه پای فعلاً پخته نشده است، زیرا مولکول های آلی منجمد شده اند. . البته گازها و احتمالاً بخار آب که از پوسته زمین نشت کرده بود، ترکیب شیمیایی ترکیبات آلی را تغییر داد. گازها گرما را با خود حمل می کردند و باعث می شدند که مرز ذوب لایه آلی به بالا و پایین جابه جا شود.

در فشارهای جوی بسیار کم، آب روی سطح زمین فقط به صورت بخار و یخ بود. هنگامی که فشار به اصطلاح به نقطه سه گانه آب (0.006 اتمسفر) رسید، آب برای اولین بار توانست به شکل مایع وجود داشته باشد.

البته، تنها به صورت تجربی می توان ثابت کرد که دقیقاً چه چیزی باعث انتقال کایرال شده است: دلایل زمینی یا کیهانی. اما به هر حال، در نقطه‌ای، مولکول‌های سفارشی به‌صورت کایرال (یعنی اسیدهای آمینه چرخشی و قندهای چرخشی) پایدارتر بودند و افزایش غیرقابل توقف در تعداد آنها آغاز شد - یک انتقال کایرال.

تواریخ سنگ همچنین به ما می گوید که در آن زمان نه کوه و نه فرورفتگی روی زمین وجود داشت. پوسته گرانیتی نیمه مذاب سطحی به صافی سطح اقیانوس مدرن ارائه می دهد. با این حال، در داخل این دشت به دلیل توزیع نابرابر توده ها در داخل، همچنان فرورفتگی ها وجود داشت. این کاهش‌ها نقش بسیار مهمی داشتند. واقعیت این است که فرورفتگی های کف صاف صدها و حتی هزاران کیلومتر و عمق آنها بیش از صد متر نیست، احتمالاً مهد زندگی شده است. از این گذشته، آبی که روی سطح سیاره جمع شده بود به آنها سرازیر شد. آب ترکیبات آلی کایرال را در لایه خاکستر رقیق کرد. ترکیب شیمیایی ترکیب به تدریج تغییر کرد و دما تثبیت شد. گذار از بی جان به زندگی که در شرایط بی آب آغاز شد، در یک محیط آبی ادامه یافت.

آیا این طرح است؟ منشا زندگی? به احتمال زیاد بله. در بخش زمین شناسی ایسوا (گرینلند غربی) که 3.8 میلیارد سال قدمت دارد، ترکیبات بنزینی و نفت مانند با نسبت ایزوتوپی C12/C13 مشخصه کربن با منشاء فتوسنتزی یافت شد. اگر ماهیت بیولوژیکی ترکیبات کربن از بخش Isua تأیید شود، معلوم می شود که کل طرح - از پیدایش مواد آلی کایرال تا ظهور سلولی که قادر به فتوسنتز و تولید مثل است - تنها در صد میلیون بازی شده است. سال ها.

پدیده ای با ابعاد کیهانی که در نوک قلم توسط دانشمندان شوروی پیش بینی شده بود، در انتظار تایید تجربی خود است تا از مقوله فرضیه های متهورانه به دسته شرافتمندانه نظریه ها حرکت کند.