Возникновение жизни на планете Земля,до сегодняшнего времени,является совершеннейшей загадкой,для официальной науки. Как и каким путем,в результате каких случайных блужданий в пространстве и времени,переборе бесчисленного множества вариантов взаимного расположения атомов,молекул и связанных с ними полей -- ядерных,слабых и электромагнитных взаимодействий,образовалось два типа биологических полимеров -- белки и нуклеиновые кислоты,давших начало настоящему чуду -- генетическому коду в современном виде?. Существует множество гипотез и теорий ,пытающихся объяснить возникновение этой высокорганизованной системы,как правило за точку отсчета берется моделирование начала начал --физико-химических условий на поверхности ранней Земли. Однако, все эти попытки разбиваются вдребезги на стене следующего факта:как и каким образом образовалась первичная структура ,очевидно уже изначально состоящая из трех основных составных систем:репликатора,мембраны и упорядоченной системы белков?. Самое первое образование было уже весьма сложным созданием,как же оно могло возникнуть безо всякого естественного отбора,совершенно не понятно... . Обращает на себя внимание разный химический состав этих трех частей --- хотя молекулы ДНК и белков и образуются одинаково,путем последовательного соединения друг с другом мономерных единиц в длинные цепочки ,первая из них тем не менее состоит из нуклеотидов,а вторая из аминокислот.Следует также сказать,что практическое моделирование условий природной среды,существовавших на ранней Земле еще ни разу не показало путей образования этих мономеров. . . Да, в опытах 1953 года американские физикохимики Гарольд Юри (Harold Urey) и Стенли Миллер (Stanley L. Miller) продемонстрировали, как могли сформироваться искомые нуклеотиды. Пропуская электрические разряды через смеси газов, предположительно присутствовавших в первичной атмосфере Земли, они заметили, что наряду с другими соединениями из них образуются аминокислоты - такие же были обнаружены в ходе изучения Мерчисонского метеорита, упавшего на территорию Австралии в 1969 г. Подобные результаты позволили некоторым исследователям предположить, что все «строительные кирпичики жизни» можно без труда получить в ходе экспериментов или извлечь из метеоритов. Однако все намного сложнее. Аминокислоты, в том числе и синтезированные Миллером и Юри, - значительно менее сложные молекулы, чем нуклеотиды. Все они содержат по одной амино (NH2) и карбокси (СООН)-группе, которые связаны с одним и тем же атомом углерода. Самая простая из тех 20 аминокислот, что входят в состав природных белков, имеет всего два углеродных атома, а 17 аминокислот из того же набора - шесть и более. Аминокислоты и другие молекулы, синтезированные Миллером и Юри, содержали не более трех атомов углерода. А нуклеотиды в процессе подобных экспериментов вообще никогда не образовывались. Не выявлены они и в составе исследованных метеоритов. По-видимому, для неживой природы характерна тенденция к созданию молекул с возможно меньшим числом углеродных атомов, и никаких свидетельств образования нуклеотидов, необходимых для появления нынешних форм жизни, не найдено. Кроме того ,в своем опыте Миллер использовал газовую смесь, состоящую из аммиака, метана, водорода и водяного пара (по предположению Миллера, именно эта смесь преобладала в первичной атмосфере Земли).
Так как эти газы не могли вступить в реакцию в естественных условиях, он подвергал их воздействию электрической энергии, имитируя грозовые разряды, от которых, как предполагалось, была получена энергия в ранней атмосфере. При температуре 100oС смесь кипятилась в течение недели, систематично подвергаясь воздействию электрических разрядов. Проведенный в конце недели анализ хемосинтеза показал, что из двадцати аминокислот, составляющих основу любого белка, образовались только три.
Таким образом, полученные при опыте Миллера молекулы были "неживыми".
На протяжении последующих 20 лет известные исследователи Сидней Фокс, Кирилл Поннамперума продолжали эксперимент Миллера. Но результаты, полученные в 1970 году, сокрушили все работы по воссозданию первобытной атмосферы Земли в эксперименте Миллера.
Было установлено, что о атмосфера в опыте Миллера была фиктивной. Ученые сошлись во мнении, что ранняя атмосфера Земли состояла не из метана и аммиака, а из азота, двуокиси углерода и водных испарений, а эксперимент Миллера был ничем иным, как откровенной ложью.Кроме того,в этих опытах,для получения аминокислот, брали готовый аммиак,а сам по себе,абиогенным способом,образуется он только при высоком давлении и температурах из эквималярной смеси водорода и азота,в присутствии катализатора -- губчатого железа,при обязательном отсутствии паров воды и серы,а вода на Земле ,была всегда и сера нужна,для дальнейших реакций ,а водорода(в свободном виде)всегда было мало -- он улетучивается в космос,вот здесь-то и зарыта"первая собака" --- труднопреодолимый разрыв,между простейшими химическими веществами и предшественниками биогенных молекул...
Далее,совершенно не учитывалось,что образовавшиеся аминокислоты сразу же были изолированы с помощью механизма "холодного капкана". В противном случае условия среды, где образовались аминокислоты, сразу же разрушили бы эти молекулы.
Миллер использовал в эксперименте механизм "холодного капкана", то есть образовавшиеся аминокислоты сразу же были изолированы от внешней среды. Если бы не было этого механизма, атмосферные условия тотчас же разрушили бы эти молекулы.
Конечно же, в первичной среде Земли не было подобного сознательного механизма, способного защитить аминокислоты от разрушения.
Миллер, использовав метод холодного капкана, сам сокрушил свое же утверждение о возможности свободного образования аминокислот в атмосфере.
В итоге все усилия показали, что даже в идеальных условиях лаборатории невозможно синтезировать аминокислоты без механизма "холодного капкана", чтобы предотвратить расщепление аминокислот уже под влиянием собственной среды, так что не может быть и речи о случайном их возникновении в природе.
Как отмечает профессор химии Ричард Блисс: "Если бы не было "холодного капкана", аминокислоты были бы разрушены.Кроме того,следует сказать,что подобно многим другим органическим соединениям, аминокислоты обладают хиральной симметрией (от греч. хирос - рука), то есть могут существовать в двух зеркально симметричных формах, называемых "энантиомеры". Такие молекулы похожи одна на другую, как левая и правая рука, поэтому их называют D- и L-молекулами (от лат. dexter, laevus - правый и левый).
Другое название молекул-энантиомеров - "правовращающие" и "левовращающие" - происходит от их способности вращать плоскость поляризации света в различных направлениях. Если линейно поляризованный свет пропустить через раствор таких молекул, происходит поворот плоскости его поляризации: по часовой стрелке, если молекулы в растворе правые, и против - если левые. А в смеси одинаковых количеств D-и L-форм (она называется "рацемат") свет сохранит первоначальную линейную поляризацию. Это оптическое свойство хиральных молекул впервые было обнаружено Луи Пастером в 1848 году.
Любопытно, что почти все природные белки состоят только из левых аминокислот. Этот факт тем более удивляет, что при синтезе аминокислот в лабораторных условиях образуется примерно одинаковое число правых и левых молекул. Оказывается, этой особенностью обладают не только аминокислоты, но и многие другие важные для живых систем вещества, причем каждое имеет строго определенный знак зеркальной симметрии во всей биосфере. Например, сахара, входящие в состав многих нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот ДНК и РНК, представлены в организме исключительно правыми D-молекулами. Хотя физические и химические свойства "зеркальных антиподов" совпадают, их физиологическая активность в организмах различна: L-caxaра не усваиваются, L-фенилаланин в отличие от безвредных его D-молекул вызывает психические заболевания и т. д.
Согласно современным представлениям о происхождении жизни на Земле, выбор органическими молекулами определенного типа зеркальной симметрии послужил главной предпосылкой их выживания и последующего самовоспроизводства. Однако вопрос, как и почему произошел эволюционный отбор того или иного зеркального антипода, - до сих пор остается одной из самых больших загадок науки.
. Кроме того, еще в 1920-1930-х годах ученые обнаружили, что освещение раствора аминокислоты циркулярно поляризованным светом приводит к полному или частичному разрушению одного из двух зеркальных антиподов. Оказалось, что свет, поляризованный по часовой стрелке (если смотреть навстречу лучу), губительно воздействует на D-молекулы, а поляризованный против часовой стрелки, наоборот, разрушает только L-аминокислоты. Так был найден простой способ отбора молекул с определенным типом зеркальной симметрии. Одновременно этот эксперимент заставил некоторых исследователей задуматься: а не могло ли что-то подобное произойти в масштабах всей планеты на этапе возникновения жизни? Облучение Земли светом, имеющим строго определенную - правую или левую - круговую поляризацию, должно было бы привести к выживанию молекул одного типа зеркальной симметрии и вымиранию другого. Но откуда на Земле мог взяться такой источник света ? .
Для спасения теории первичности РНК ее сторонники создали целое новое направление в той области науки, которая занимается происхождением жизни. Они пытались доказать, что РНК и ее компоненты можно получить в лаборатории из небиологических молекул в ходе последовательных тщательно контролируемых реакций в условиях, сходных с теми, что существовали на первобытной Земле.
Для того чтобы понять, насколько успешными могут быть подобные попытки, представьте следующую ситуацию. Некий человек играет в гольф на поле с 18 лунками и вдруг приходит к мысли, что мяч способен перемещаться и без его участия, причем исход игры не изменится. Такое возможно только в том случае, если та или иная комбинация природных катаклизмов (землетрясений, сильных ветров, смерчей, наводнений и т. д.) рано или поздно (вероятнее всего, очень поздно) приведет к желаемому результату. То же самое касается возникновения РНК: его образование не противоречит никаким законам физики, но вероятность подобного события стремится к нулю.
Некоторые,горе- химики предположили, что в «мире-до-РНК» вначале появился более простой репликатор, который и стал «правителем», причем он должен был обладать ферментативными свойствами, как и РНК. Однако никаких следов подобного древнейшего образования не обнаружено.
Но даже если бы природа «приготовила» примитивный «бульон» из подходящих ингредиентов - нуклеотидов или каких-то более простых аналогов, то их спонтанное слияние в репликатор было бы невозможно без еще более невероятных стечений обстоятельств. Предположим все-таки, что «бульон» был так или иначе «сварен», причем в таких условиях, которые способствовали соединению его компонент в цепочки. В нем присутствовали мириады «неподходящих» блоков, включение которых в растущую цепочку сразу лишило бы ее способности функционировать как репликатор (например, молекула с одной «ручкой», которой она держится за соседний блок, вместо двух, необходимых для роста цепи).По начальным РНК -
Теоретически природа могла бы соединять блоки случайным образом, составляя разнообразные короткие цепочки вместо гораздо более протяженной сети со стабильной основой, необходимой для выполнения функций репликатора и катализатора. Вероятность успешной реализации второго сценария крайне мала; если бы он и осуществился однажды в каком-то уголке Вселенной, то лишь по счастливой случайности. Существует,также, проблема неуменьшаемой сложности. Реальная биологическая система не может быть уменьшена до молекулярного уровня, до размера отдельных молекул - двух, трех, пяти, десяти, даже если это очень большие молекулы. Не может по той простой причине, что функции, которые присущи этим молекулам, в высшей степени многообразны.
Есть совершенно ясное понимание того, что первичные органические молекулы могли возникнуть самопроизвольно. Но это достаточно простые молекулы. С другой стороны, совершенно понятно, что простейшая биологическая система должна собой представлять поли- мерную молекулу или полимерные молекулы, обладающие двумя свойствами. Это должна быть матрица - носитель информации, это должен быть инструмент или катализатор, который способен, во-первых, эту информацию трансформировать, экспрессировать, превратить в нечто материальное, и с помощью данного материала эту матрицу размножить. Если мы точно не можем себе представить, как мог возникнуть реальный белок, то можем себе представить, как могла возникнуть первичная молекула РНК. Самая простая модель заключается в том, что есть РНК, которая является, с одной стороны, матрицей, с другой стороны, катализатором. Имея РНК-репликазу в режиме синтеза материала, который создает оболочку мембраны, вы можете получить первичную структуру. Однако до сих,пор несмотря на интенсивно ведущиеся исследования,получить,"самопроизвольно"молекулу РНК,так и не удается...
Но получив ее,это далеко не окончательное решение проблемы: есть большой набор органических молекул, которые возникают самопроизвольно в природе,но по-прежнему существует разрыв, не позволяющий пока понять, каким образом вот эти молекулы соединились..Вот эдесь-то загадка ... Возьмем образное сравнение с мышеловкой: нельзя взять деревянную основу мышеловки, поймать несколько мышей, потом приставить туда пружину, еще несколько мышей поймать, потом ударник, и еще поймать мышей - мышеловка должна либо работать сразу, либо мышь уйдет. И это примеры реальных биологических систем, которые так устроены, что их части не имеют никакого смысла, если они не предназначены для работы целого. По частям,то может они и соберут мышеловку,но кто ее потом собрать сумел?Реально же, все, это, попытки нарушить, второй закон термодинамики,который гласит,что наша Вселенная становится все более беспорядоченной,и с этим ничего нельзя сделать -- ее ждет тепловая смерть :растратив со временем всю свою энергию,она погрузится в состояние вечного покоя.Все и вся :паровые машины,колонии бактерий,наш с вами родной организм,устройства компьютерной памяти, и даже черные дыры в космосе ведут себя одинаково и деградируют в соответствии со вторым законом термодинамики. Итак,энтропия неизбежна,мир стремиться к беспорядку и попытки ,синтезировав,неким хитроумным образом РНК,стремится затем свести в единую систему комплекс из органел,рибосом,лизосом и прочих комплексов Гольджи,вкупе со сложно устроенной клеточной мембраной ,выглядят явной попыткой построения вечного двигателя : как бы мы не совершенствовали наши машины,нам не удасться уберечь их от износа и энергетических потерь,если поместить рядом два тела с разными температурами , тепло потечет от более нагретого тела к более холодному.Этот поток прекратится только тогда,когда температуры обеих тел сравняются,и тела окажутся в состоянии теплового равновесия.После этого изменения прекратятся. Как из большего беспорядка,скажем хаотически перемещающихся молекул белков,собрать меньший -- клетку,не нарушая второй закон термодинамики ,совершенно не понятно..И, вот эти ссылки --- попытки создания вечного двигателя...
При удалении от ядра планеты, когда мы можем без сомнения считать, что речь идет об атмосфере, мы увидим, что газы ведут себя более знакомым образом, перемещаясь в общих планетных циркуляциях, управляемых изначально вращением планеты. Полагают, что Юпитер имеет три слоя облаков в своей атмосфере. Наверху - облака из оледеневшего аммиака. Под ними - облака кристаллов сероводорода аммония, а в самом низком слое - собираются водяной лед и, возможно, жидкая вода.
Атмосферам Юпитера и других газовых планет свойственны ветры больших скоростей, дующие в пределах широких полос, параллельных экватору планеты. В смежных полосах на Юпитере ветра направлены в противоположные стороны. Эти полосы различимы даже в небольшой телескоп.
Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км в час. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют в более низких ее слоях, вплоть до тысячи километров от внешних облаков. Из этого сделан вывод, что они управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот.
В атмосфере Юпитера возникают чудовищные бури и вихри, одним из которых является Большое Красное Пятно, замеченное с Земли более 300 лет назад. Большое Красное Пятно (БКП) - овал размером 12 000 на 25 000 км, т.е. это достаточно большая область для того, чтобы вместить в себя две Земли.
Исследования, проведенные в ИК-диапазоне, и визуальные наблюдения движений в самом вихре указывают на то, что он - область высокого давления, т. е. антициклон. Облака Пятна расположены значительно выше и более холодны, чем облака вокруг. Схожие структуры обнаружены на Сатурне и Нептуне. До сих пор неизвестно, как они могут существовать так долго. Как возникают такие красочные явления - также неизвестно, но ученые полагают, что они обусловлены потоками разогретых газов из недр планеты. Цвета потоков и прочих облаков, вероятно, вызваны их химическим составом. Например, хотя количество углерода в атмосфере Юпитера очень невелико, атомы этого вещества легко объединяются с атомами водорода и кислорода, образуя целый ряд газов, таких, как угарный, метан и другие органические соединения, вносящие разнообразие цветов. Оранжевые и коричневые цвета в облаках Юпитера могут быть соотнесены с органическими соединениями, включающими в себя серу и фосфор.
Юпитер излучает больше энергии в пространство, чем получает от Солнца. Недра Юпитера, вероятно, разогреты до 20 000 K.Тезис,что тепло создается медленным гравитационным сжатием планеты,впрочем, строго не доказан и активно опровергается оппонентами. Далее, давая определение жизни, исходят из законов термодинамики, а не генетики: живой можно считать некую изолированную область пространства, упорядоченность которой повышается (соответственно энтропия понижается) в ходе циклических химических реакций, протекающих за счет поступления извне энергии в той или иной форме. Подобные гипотезы восходят к идеям советского биохимика А.И. Опарина. Они различаются лишь в деталях и удовлетворяют нескольким общим принципам. Здесь я приведу три из них (и добавлю некоторые собственные суждения).
1. Для разграничения живого и неживого нужна поверхность раздела. Отличительной особенностью живых систем является их высокая упорядоченность. В то же время, согласно второму закону термодинамики, Вселенная изменяется в направлении, при котором ее неупорядоченность (энтропия) возрастает. Однако есть небольшая уловка, с помощью которой можно понизить энтропию в ограниченном объеме при условии, что вне его она повысится на большую величину. В ходе роста и размножения живых клеток происходит превращение химической или радиационной энергии в тепло, под воздействием которого энтропия среды повышается, компенсируя ее понижение в клетках. Границы раздела обеспечивают изоляцию «жилых помещений» от окружения, в котором они образовались.Вот почему наши организмы выделяют тепло в окружающее пространство,повышаю ее неупорядоченность,теперь примем к сведению интересный факт,что и Юпитер как планета,производит тот же процесс.
2. Процесс упорядочения невозможен без притока энергии. Наш организм получает энергию, сжигая углеводы и жиры в ходе химического взаимодействия с кислородом, который мы вдыхаем. Микроорганизмы менее «привередливы» и могут использовать в качестве питательных веществ минералы. Однако в обоих случаях биохимические превращения по сути представляют собой окислительно-восстановительные реакции. Они заключаются в переносе электронов от восстановленных соединений (содержащих избыток электронов) к окисленным (имеющим дефицит электронов). Растения получают пищу от солнечных лучей. Часто движущей силой клеточных процессов становится трансмембранная разность потенциалов. Среди других источников энергии, наиболее широко распространенных не только на Земле, но и во всей Вселенной, - различные излучения и перепады температур.Разогретые недра Юпитера дают непрерывный приток энергии.
3. Высвобождение энергии должно быть сопряжено с процессами упорядочения системы. Испускаемая энергия не всегда расходуется по назначению. Так, для того чтобы тепло, выделяющееся при сгорании бензина в двигателе автомобиля, не рассеивалось, а использовалось для приведения машины в движение, должен существовать механизм его превращения в механическую энергию. Ежедневно клетки нашего организма расщепляют огромное количество высокоэнергетического соединения аденозинтрифосфата (АТФ). Высвобождаемая энергия служит движущей силой процессов, без которых биохимические реакции невозможны. Сопряжение между процессами генерации энергии и ее потребления осуществляется при участии общего для них промежуточного продукта и становится еще более эффективным в присутствии фермента. Одно из допущений теории возникновения жизни из малых молекул состоит в том, что сопряженных реакций и примитивных катализаторов достаточно для зарождения жизни. Смотрим дальше на планету Юпитер -- Большое Красное пятно,смерч невиданной силы,вокруг хаос из хаосов,ревет шторм коллосальной разрушительной силы,сверкают невообразимо мощные и яркие молнии,грохочат громы оглушающей силы,в общем АД А теперь посмотрем в центр этого вихря -- в "глаз тайфуна" Вот рассказы тех,кто попадал в него на Земле :
Здесь - зона самого низкого давления во всей системе, и именно поэтому массы воздуха устремляются к центру, а температура самая высокая, потому что притягиваемые сюда гигантские количества влажного воздуха отдают тут все свое тепло, вызывая восходящие потоки, которые, в свою очередь, еще понижают атмосферное давление, что приводит к притягиванию новых масс влажного воздуха. ...Дьявольский цикл тропического циклона! В центральном очаге температура поднимается настолько, что на память приходят жгучие ветры песчаной пустыни, - и это показывает, какое чудовищное количество тепла приносится сюда. По сравнению с окружающей областью она нередко повышается вдвое - так и кажется, что воочию видишь механизм самой древней в мире паровой машины. Да ,тут соблюдаются все условия для образования жизни !! Есть и поверхность раздела -- стенки из быстро движущегося кругового потока воздуха и воды,отделяющие внутреннюю часть тайфуна от хаоса,энтропия имеет склонность к упорядочению,существует постоянный приток энергии внутрь "клетки" и дальнейшая ее отдача наружу.Наши тела то же всегда теплее окружающей среды.
Далее исходя из
А теперь посмотрим внутрь "глаза тайфуна". Там мы видим удивительную область пространства.Вокруг- хаос из хаосов,а внутри спокоийствие и умиротворение и лишь слегка колышется "облачко" взвеси из аминокислот и нуклеотидов,зависшее посередине "глаза",оно не знает,что область вокруг него можно назвать ХОЛОДНЫМ КАПКАНОМ...Внутри меж этих молекул идет борьба на выживание -- лишь более крупные и более-менее организованные имеют шанс остаться внутри этой области,ведь приток "свежих"аминокислот постоянен...
Очевидцы,описывают,это так:в середине полости находилось яркое, светящееся голубым светом прозрачное облако. Далее,хочу сказать,что процесс написания этой статьи,не закончен,и все время появляются новые факты,подтверждающие мою правоту,вот например,по фотосинтезу выявился удивительный факт: в спектре излучения Солнца,он идет не оптимально!Солнечный свет,достигающий поверхности Земли,обладает максимальной интенсивность в сине-зеленой и зеленой областях спектра(450-550 нм),и оказывается,что в этой области,поглощение света ,молекулой хлорофилла минимально. Почему ,тогда хлорофилл "в"имеет максимум поглощения в фиолетовой области(440 нм),а хлорофилл "а" в дальней красной --- 770 нм?Если облучать растения лампой со спектром излучения,именно в этих двух областях,то выход биомассы увеличивается в два раза!!! Где,благотворное влияние естественного отбора?Почему,в убыток? Ответ напрашивается один --- процесс фотосинтеза возник и эволюционировал...не на Земле! Некоторые ученые,считают ,что в двойной системе из красной и синей звезды . Я,же считаю,что такая красная "полузвезда"существует в нашей Солнечной системе.Представьте,себе,что растения растут под красными и фиолетовыми светофильтрами..
Какие же,там могут быть растения спросите вы? Цианобактерии,фиксирующие азот и фотосинтетически активные,начальные формы которых и,таким образом являлись первыми формами жизни на Земле.
Обнаружен организм с крупнейшим геномом Новокаледонский вид вилочного папоротника Tmesipteris oblanceolata, произрастающий в Новой Каледонии, имеет геном размером 160,45 гигапары, что более чем в 50 раз превышает размер генома человека. | Тематическая статья: Тема осмысления |
Рецензия: Рецензия на статью | Топик ТК: Главное преимущество модели Beast |
| ||||||||||||