Mga modernong teorya tungkol sa pinagmulan ng buhay sa mundo. Mga teorya at hypotheses ng pinagmulan ng buhay sa mundo
Ang mga pilosopo at istoryador, biologist at chemist ay nag-iisip tungkol sa kung paano lumitaw ang buhay sa ating planeta sa loob ng maraming siglo at kahit millennia, ngunit wala pa ring pinagkasunduan sa isyung ito, kaya modernong lipunan Mayroong ilang mga teorya, na lahat ay may karapatang umiral.
Kusang henerasyon ng buhay
Ang teoryang ito ay nabuo noong unang panahon. Sa konteksto nito, pinagtatalunan ng mga siyentipiko na ang mga nabubuhay na nilalang ay nagmula sa walang buhay na bagay. Maraming mga eksperimento ang isinagawa upang kumpirmahin o pabulaanan ang teoryang ito. Kaya, si L. Pasteur ay nakatanggap ng premyo para sa kanyang eksperimento ng kumukulong sabaw sa isang prasko, bilang isang resulta kung saan napatunayan na ang lahat ng nabubuhay na organismo ay maaari lamang magmula sa buhay na bagay. Gayunpaman, mayroong bagong tanong: Saan nagmula ang mga organismo kung saan nagmula ang buhay sa ating planeta?
Creationism
Ipinapalagay ng teoryang ito na ang lahat ng buhay sa Mundo ay nilikha halos sabay-sabay ng ilang mas mataas na nilalang na may mga superpower, maging ito ay isang diyos, ang Ganap, isang superintelligence o isang kosmikong sibilisasyon. Ang hypothesis na ito ay may kaugnayan mula pa noong sinaunang panahon, at ito ang batayan ng lahat ng relihiyon sa daigdig. Hindi pa ito napapabulaanan dahil ang mga siyentipiko ay hindi nakahanap ng makatwirang paliwanag at kumpirmasyon ng lahat kumplikadong proseso at mga phenomena na nagaganap sa planeta.
Nakatigil na estado at panspermia
Ang dalawang hypotheses na ito ay nagpapahintulot sa amin na ipakita ang isang pangkalahatang pangitain ng mundo sa paraang patuloy na umiiral ang kalawakan, iyon ay, walang hanggan (nakatigil na estado), at mayroong buhay sa loob nito, na pana-panahong lumilipat mula sa isang planeta patungo sa isa pa. Ang mga anyo ng buhay ay naglalakbay sa tulong ng mga meteorite (panspermia hypothesis). Imposible ang pagtanggap sa teoryang ito, dahil naniniwala ang mga astrophysicist na lumitaw ang uniberso mga 16 bilyong taon na ang nakalilipas dahil sa isang primordial na pagsabog.
Ebolusyon ng biochemical
Ang teoryang ito ay pinaka-kaugnay sa modernong agham at itinuturing na tinatanggap sa siyentipikong komunidad sa maraming bansa sa buong mundo. Ito ay binuo ni A.I. Oparin, biochemist ng Sobyet. Ayon sa hypothesis na ito, ang pinagmulan at komplikasyon ng mga anyo ng buhay ay nangyayari dahil sa ebolusyon ng kemikal, dahil sa kung saan ang mga elemento ng lahat ng nabubuhay na bagay ay nakikipag-ugnayan. Una, nabuo ang Earth bilang isang cosmic body, pagkatapos ay lumitaw ang mga atmospheres, at naganap ang synthesis ng mga organikong molekula at sangkap. Pagkatapos nito, sa paglipas ng milyun-milyon at bilyun-bilyong taon, lumilitaw ang iba't ibang mga nilalang. Ang teoryang ito ay kinumpirma ng isang bilang ng mga eksperimento, gayunpaman, bilang karagdagan dito, mayroong isang bilang ng iba pang mga hypotheses na dapat isaalang-alang.
Nagsimula ang buhay sa Earth tatlong bilyong taon na ang nakalilipas. Simula noon, binago ng ebolusyon ang mga elementarya na single-celled na organismo sa iba't ibang hugis, kulay, sukat, at function na nakikita natin ngayon. Ngunit paano eksaktong lumitaw ang buhay sa primordial na sopas - tubig na nasa mababaw na bukal at puspos ng mga amino acid at nucleotides?
Mayroong maraming mga teoretikal na sagot sa tanong kung ano ang eksaktong sanhi ng paglitaw ng buhay, mula sa isang kidlat hanggang sa isang kosmikong katawan. Narito ang ilan lamang sa kanila.
Spark ng kuryente
Ang napaka metaporikal na kislap ng buhay na iyon ay maaaring isang literal na kislap o maraming kislap, na ang pinagmulan ay kidlat. Ang mga electric spark na pumapasok sa tubig ay maaaring maging sanhi ng pagbuo ng mga amino acid at glucose, na nagko-convert sa mga ito mula sa isang kapaligiran na mayaman sa methane, tubig, hydrogen at ammonia. Ang teoryang ito ay kinumpirma pa nga sa eksperimento noong 1953, na nagpapatunay na ang kidlat ay maaaring maging sanhi ng pagbuo ng mga pangunahing elemento na kinakailangan para sa paglitaw ng mga unang anyo ng buhay.
Matapos isagawa ang eksperimento, napatunayan ng mga siyentipiko na ang unang bahagi ng kapaligiran ng ating planeta ay hindi maaaring maglaman ng sapat na dami ng hydrogen, ngunit ang mga ulap ng bulkan na sumasakop sa ibabaw ng Earth ay maaaring magsama ng lahat ng kinakailangang elemento at, nang naaayon, sapat na mga electron upang maging sanhi kidlat.
Mga hydrothermal vent sa ilalim ng tubig
Ang medyo malakas na lagusan ng malalim na dagat ay maaaring maging isang kinakailangang mapagkukunan ng hydrogen para sa pagbuo ng mga unang nabubuhay na organismo sa kanilang mabatong ibabaw. Kahit ngayon, ang iba't ibang ecosystem ay nabubuo sa paligid ng mga hydrothermal vent, kahit na sa napakalalim.
Clay
Ang unang mga organikong molekula ay maaaring matagpuan sa ibabaw ng luad. Palaging naglalaman ang Clay ng sapat na dami ng mga organikong sangkap, bilang karagdagan, maaari itong maging isang uri ng tagapag-ayos ng mga sangkap na ito sa mas kumplikado at epektibong mga istruktura, katulad ng DNA.
Sa katunayan, ang DNA ay isang uri ng mapa para sa mga amino acid, na eksaktong nagpapahiwatig kung paano sila dapat ayusin sa mga selula ng mga kumplikadong taba. Ang isang grupo ng mga biologist mula sa Unibersidad ng Glasgow sa Scotland ay nangangatuwiran na ang luad ay maaaring maging isang mapa para sa pinakasimpleng polimer at taba hanggang sa natutunan nilang "mag-ayos ng sarili."
Panspermia
Ang teoryang ito ay nagpapaisip sa atin tungkol sa posibilidad ng cosmic na pinagmulan ng buhay. Iyon ay, ayon sa mga postulate nito, ang buhay ay hindi nagmula sa Earth, ngunit dinala lamang dito sa tulong ng isang meteorite, halimbawa, mula sa Mars. Sapat na ang mga fragment na natagpuan sa lupa na maaaring dumating sa atin mula sa pulang planeta. Ang isa pang paraan ng "space taxi" para sa hindi kilalang mga anyo ng buhay ay mga kometa, na may kakayahang maglakbay sa pagitan ng mga sistema ng bituin.
Kahit na ito ay totoo, hindi pa rin masagot ng panspermia ang tanong kung paano eksaktong nagmula ang buhay kung saan ito dinala sa planetang Earth.
Sa ilalim ng takip ng yelo
Posible na ang mga karagatan at kontinente tatlong bilyong taon na ang nakalilipas ay natatakpan ng makapal na layer ng yelo, dahil ang Araw ay hindi sumikat nang kasing liwanag nito ngayon. Maaaring maging yelo proteksiyon na layer para sa marupok na mga organikong molekula, na pumipigil sa mga sinag ng ultraviolet at mga kosmikong katawan na bumabangga sa ibabaw mula sa pinsala sa una at pinakamahina na anyo ng buhay. Bilang karagdagan, ang mas mababang mga temperatura ay maaaring maging sanhi ng mga unang molekula na mag-evolve sa mas malakas at mas matagal.
mundo ng RNA
Ang teorya ng mundo ng RNA ay batay sa pilosopikal na tanong ng itlog at manok. Ang katotohanan ay para sa pagbuo (pagdodoble) ng DNA, ang mga protina ay kailangan, at ang mga protina ay hindi maaaring magparami ng sarili nang walang mismong mapa na naka-embed sa DNA. Kaya paano lumitaw ang buhay kung ang isa ay hindi maaaring lumitaw nang wala ang isa, ngunit pareho silang ganap na umiiral sa kasalukuyan? Ang sagot ay maaaring RNA, isang ribonucleic acid na maaaring mag-imbak ng impormasyon tulad ng DNA at magsilbi bilang mga enzyme ng protina. Batay sa RNA, mas perpektong DNA ang nabuo, pagkatapos ay mas mahusay na mga protina ang ganap na pinalitan ang RNA.
Ngayon, ang RNA ay umiiral at gumaganap ng ilang mga function sa mga kumplikadong organismo, halimbawa, ito ay responsable para sa paggana ng ilang mga gene. Ang teoryang ito ay lubos na lohikal, ngunit hindi nito sinasagot ang tanong kung ano ang nagsilbing katalista para sa pagbuo ng ribonucleic acid mismo. Ang pagpapalagay na ito ay maaaring lumitaw nang mag-isa ay tinanggihan ng karamihan sa mga siyentipiko. Ang teoretikal na paliwanag ay ang pagbuo ng pinakasimpleng mga acid na PNA at TNA, na pagkatapos ay nabuo sa RNA.
Ang pinakasimpleng simula
Ang teoryang ito ay tinatawag na holobiosis at nagmula sa ideya na ang buhay ay nagsimula hindi mula sa kumplikadong mga molekula ng RNA at pangunahing genetic code, ngunit mula sa mga simpleng particle na nakikipag-ugnayan sa isa't isa para sa kapakanan ng metabolismo. Marahil ang mga particle na ito ay nabuo sa paglipas ng panahon pagpigil, tulad ng isang lamad, at pagkatapos ay umunlad sa isa, mas kumplikadong organismo. Ang modelong ito ay tinatawag na "enzyme model of metabolism", habang ang RNA world theory ay tinatawag na "primary genetic code model".
Institusyong pang-edukasyon sa munisipyo
Sekondaryang paaralan Blg. 45
Mga teorya ng pinagmulan ng buhay sa Earth
Ginanap : mag-aaral ng ika-11 baitang "B"
Nigmatullina Maria
Proveila : guro ng biology
Trapueva L.S.
Chelyabinsk
2010
1. Panimula
2. Hypotheses tungkol sa pinagmulan ng buhay
3. Genobiosis at holobiosis
4. Teoryang Oparin–Haldane
5. Ang mundo ng RNA bilang pasimula sa modernong buhay
6. Panspermia
7. Kusang henerasyon ng buhay
8. Teorya ng Steady State
9. Creationism
10. Teorya ng ebolusyon
11. Teoryang Darwinian
12. Konklusyon
Panimula
Ang mga teorya tungkol sa pinagmulan ng Earth at buhay dito, at sa katunayan ang buong Uniberso, ay iba-iba at malayo sa maaasahan. Ayon sa steady state theory, ang uniberso ay umiral na magpakailanman. Ayon sa iba pang mga hypotheses, ang Uniberso ay maaaring lumitaw mula sa isang grupo ng mga neutron bilang isang resulta ng "Big Bang", ay ipinanganak sa isa sa mga black hole, o nilikha ng Lumikha. Taliwas sa tanyag na paniniwala, hindi maaaring pabulaanan ng agham ang tesis ng banal na paglikha ng Uniberso, tulad ng mga pananaw sa teolohiya ay hindi kinakailangang tanggihan ang posibilidad na ang buhay sa proseso ng pag-unlad nito ay nakakuha ng mga tampok na maaaring ipaliwanag batay sa mga batas ng kalikasan .
Hypotheses tungkol sa pinagmulan ng buhay
Sa iba't ibang panahon, ang mga sumusunod na hypotheses ay iniharap tungkol sa pinagmulan ng buhay sa Earth:
- Haypotesis ng biochemical evolution
- Panspermia hypothesis
- Stasionary State of Life Hypothesis
- Spontaneous generation hypothesis
Mga teorya sunod sunod na henerasyon At matatag na estado ay pangkasaysayan o pilosopikal na interes lamang, dahil ang mga resulta siyentipikong pananaliksik sumasalungat sa mga konklusyon ng mga teoryang ito.
Teorya panspermia hindi nilulutas ang pangunahing tanong ng pinagmulan ng buhay, itinutulak lamang ito sa mas malabong nakaraan ng Uniberso, bagaman hindi ito maibubukod bilang isang hypothesis tungkol sa simula ng buhay sa Earth.
Genobiosis at holobiosis
Depende sa kung ano ang itinuturing na pangunahin, mayroong dalawang pamamaraang pamamaraan sa tanong ng pinagmulan ng buhay:
Genobiosis- isang pamamaraang diskarte sa tanong ng pinagmulan ng buhay, batay sa paniniwala sa primacy ng isang molecular system na may mga katangian ng isang pangunahing genetic code.
Holobiosis- isang metodolohikal na diskarte sa tanong ng pinagmulan ng buhay, batay sa ideya ng primacy ng mga istruktura na pinagkalooban ng kakayahang elementarya na metabolismo na may pakikilahok ng isang mekanismo ng enzymatic.
Teorya ng Oparin-Haldane
Noong 1924, ang hinaharap na akademiko na si Oparin ay naglathala ng isang artikulong "Ang Pinagmulan ng Buhay," na isinalin sa Ingles noong 1938 at muling binuhay ang interes sa teorya ng kusang henerasyon. Iminungkahi ni Oparin na sa mga solusyon ng mataas na molecular weight compounds magagawa nila kusang-loob nabuo ang mga zone ng mas mataas na konsentrasyon, na medyo hiwalay sa panlabas na kapaligiran at maaaring mapanatili ang palitan dito. Tinawag niya sila Mga patak ng Coacervate, o simple lang coacervates .
Ayon sa kanyang teorya, ang proseso na humantong sa paglitaw ng buhay sa Earth ay maaaring nahahati sa tatlong yugto:
- Ang paglitaw ng mga organikong sangkap
- Ang paglitaw ng mga protina
- Ang paglitaw ng mga katawan ng protina
Ipinakikita ng mga pag-aaral sa astronomiya na ang mga bituin at mga sistema ng planeta ay lumitaw mula sa gas at alikabok. Kasama ang mga metal at ang kanilang mga oxide, naglalaman ito ng hydrogen, ammonia, tubig at ang pinakasimpleng hydrocarbon - methane.
Ang mga kondisyon para sa simula ng proseso ng pagbuo ng mga istruktura ng protina ay itinatag mula sa sandaling lumitaw ang pangunahing karagatan. Sa isang aquatic na kapaligiran, ang mga hydrocarbon derivatives ay maaaring sumailalim sa mga kumplikadong pagbabago at pagbabagong kemikal. Bilang resulta ng komplikasyon na ito ng mga molekula, maaaring mabuo ang mas kumplikadong mga organikong sangkap, lalo na ang mga karbohidrat.
Napatunayan ng agham na bilang resulta ng paggamit ng mga sinag ng ultraviolet, posibleng artipisyal na synthesize hindi lamang ang mga amino acid, kundi pati na rin ang iba pang bio. mga kemikal na sangkap. Ayon sa teorya ni Oparin, ang isang karagdagang hakbang patungo sa paglitaw ng mga katawan ng protina ay maaaring ang pagbuo ng mga coacervate droplet. Sa ilang kundisyon ang water shell ng mga organikong molekula ay nakakuha ng malinaw na mga hangganan at pinaghiwalay ang molekula mula sa nakapalibot na solusyon. Ang mga molekula na napapalibutan ng isang shell ng tubig ay nagkakaisa, na bumubuo ng mga multimolecular complex - coacervates.
Ang mga coacervate droplet ay maaari ding lumabas mula sa simpleng paghahalo ng iba't ibang polimer. Sa kasong ito, naganap ang self-assembly ng mga polymer molecule sa mga multimolecular formations - ang mga droplet na nakikita sa ilalim ng optical microscope.
Ang mga patak ay may kakayahang sumipsip ng mga sangkap mula sa labas tulad ng mga bukas na sistema. Kapag ang iba't ibang mga catalyst (kabilang ang mga enzyme) ay kasama sa coacervate droplets, iba't ibang mga reaksyon ang naganap sa kanila, lalo na ang polymerization ng mga monomer na nagmumula sa panlabas na kapaligiran. Dahil dito, ang mga patak ay maaaring tumaas sa dami at timbang, at pagkatapos ay hatiin sa mga pormasyon ng anak na babae. Kaya, ang mga coacervate ay maaaring lumago, dumami, at magsagawa ng metabolismo.
Ang British biologist na si John Haldane ay nagpahayag din ng mga katulad na pananaw.
Ang teorya ay sinubukan ni Stanley Miller noong 1953 sa eksperimento ng Miller-Urey. Naglagay siya ng pinaghalong H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, CO sa isang saradong sisidlan (Larawan 1) at nagsimulang magpasa ng mga de-koryenteng discharge sa pamamagitan nito. Lumilitaw na ang mga amino acid ay nabuo. Mamaya sa iba't ibang kondisyon iba pang mga asukal at nucleotides ay nakuha. Napagpasyahan niya na ang ebolusyon ay maaaring mangyari sa isang phase-separated state mula sa solusyon (coacervates). Gayunpaman, ang gayong sistema ay hindi maaaring magparami mismo.
Ang teorya ay nabigyang-katwiran, maliban sa isang problema, kung saan halos lahat ng mga eksperto sa larangan ng pinagmulan ng buhay ay matagal nang pumikit. Kung kusang-loob, sa pamamagitan ng mga random na template-free syntheses, ang mga solong matagumpay na disenyo ng mga molekula ng protina ay lumitaw sa coacervate (halimbawa, mga epektibong catalyst na nagbibigay ng kalamangan para sa isang naibigay na coacervate sa paglaki at pagpaparami), kung gayon paano sila makokopya para sa pamamahagi sa loob ng coacervate, at higit pa para sa transmission sa mga descendant coacervate? Ang teorya ay lumabas na hindi makapag-alok ng solusyon sa problema ng eksaktong pagpaparami - sa loob ng isang coacervate at sa mga henerasyon - ng solong, random na lumilitaw na epektibong mga istruktura ng protina. Gayunpaman, ipinakita na ang mga unang coacervate ay maaaring mabuo nang kusang mula sa mga lipid na na-synthesize nang abiogenically, at maaari silang pumasok sa symbiosis na may "mga buhay na solusyon" - mga kolonya ng self-replicating na mga molekula ng RNA, bukod sa kung saan ay ribozymes na catalyze ang synthesis ng mga lipid, at posible na ang ganitong komunidad na tawagin itong organismo.
Alexander Oparin (kanan) sa laboratoryo
Ang RNA World bilang Precursor sa Modernong Buhay
Sa pamamagitan ng ika-21 siglo, ang teorya ng Oparin-Haldane, na ipinapalagay ang unang paglitaw ng mga protina, ay halos nagbigay daan sa isang mas modernong isa. Ang impetus para sa pag-unlad nito ay ang pagtuklas ng mga ribozymes - mga molekula ng RNA na may aktibidad na enzymatic at samakatuwid ay magagawang pagsamahin ang mga pag-andar na sa mga tunay na selula ay pangunahing ginanap nang hiwalay ng mga protina at DNA, iyon ay, ang pag-catalyze ng mga biochemical na reaksyon at pag-iimbak ng namamana na impormasyon. Kaya, ipinapalagay na ang mga unang nabubuhay na nilalang ay mga organismo ng RNA na walang mga protina at DNA, at ang kanilang prototype ay maaaring isang autocatalytic cycle na nabuo ng mga ribozymes na iyon na may kakayahang catalyzing ang synthesis ng kanilang sariling mga kopya.
Panspermia
Ayon sa teorya ng Panspermia, na iminungkahi noong 1865 ng German scientist na si G. Richter at sa wakas ay binuo ng Swedish scientist na si Arrhenius noong 1895, ang buhay ay maaaring dinala sa Earth mula sa kalawakan. Ang mga nabubuhay na organismo ng extraterrestrial na pinagmulan ay malamang na pumasok kasama ng mga meteorite at cosmic dust. Ang pagpapalagay na ito ay batay sa data sa mataas na resistensya ng ilang mga organismo at ang kanilang mga spores sa radiation, mataas na vacuum, mababang temperatura at iba pang mga impluwensya. Gayunpaman, wala pa ring maaasahang mga katotohanan na nagpapatunay sa extraterrestrial na pinagmulan ng mga microorganism na matatagpuan sa mga meteorite. Ngunit kahit na nakarating sila sa Earth at nagbigay ng buhay sa ating planeta, ang tanong ng orihinal na pinagmulan ng buhay ay mananatiling hindi masasagot.
Si Francis Crick at Leslie Orgel ay nagmungkahi ng isa pang pagpipilian noong 1973 - kinokontrol na panspermia, iyon ay, ang sinasadyang "impeksyon" ng Earth (kasama ang iba pang mga planetary system) na may mga microorganism na inihatid sa unmanned spacecraft ng isang advanced na sibilisasyong dayuhan, na maaaring nahaharap sa isang pandaigdigang sakuna o simpleng umaasa na i-terraform ang ibang mga planeta para sa hinaharap na kolonisasyon. Nagbigay sila ng dalawang pangunahing argumento na pabor sa kanilang teorya - ang pagiging pandaigdigan ng genetic code (kilala ang iba pang mga variation ng code ay mas madalas na ginagamit sa biosphere at kaunti ang pagkakaiba mula sa unibersal) at ang makabuluhang papel ng molibdenum sa ilang mga enzyme. Ang molibdenum ay isang napakabihirang elemento sa kabuuan solar system. Ayon sa mga may-akda, ang orihinal na sibilisasyon ay maaaring nanirahan malapit sa isang bituin na pinayaman sa molibdenum.
Laban sa pagtutol na ang teorya ng panspermia (kabilang ang kinokontrol) ay hindi malulutas ang tanong ng pinagmulan ng buhay, iniharap nila ang sumusunod na argumento: sa mga planeta ng ibang uri na hindi natin alam, ang posibilidad ng pinagmulan ng buhay ay maaaring sa simula ay magkano. mas mataas kaysa sa Earth, halimbawa, dahil sa pagkakaroon ng mga espesyal na mineral na may mataas na aktibidad ng catalytic.
Noong 1981, isinulat ni F. Crick ang aklat na "Buhay mismo: ang pinagmulan at kalikasan nito," kung saan itinakda niya ang hypothesis ng kontroladong panspermia nang mas detalyado kaysa sa artikulo at sa isang tanyag na anyo.
Ang tanong kung kailan lumitaw ang buhay sa Earth ay palaging nag-aalala hindi lamang sa mga siyentipiko, kundi pati na rin sa lahat ng tao. Mga sagot dito
halos lahat ng relihiyon. Bagama't wala pa ring eksaktong siyentipikong sagot sa tanong na ito, ang ilang mga katotohanan ay nagpapahintulot sa amin na gumawa ng higit pa o hindi gaanong makatwirang mga hypotheses. Natagpuan ng mga mananaliksik ang isang sample ng bato sa Greenland
na may maliit na splash ng carbon. Ang edad ng sample ay higit sa 3.8 bilyong taon. Ang pinagmulan ng carbon ay malamang na isang uri ng organikong bagay - sa panahong ito ay tuluyang nawala ang istraktura nito. Naniniwala ang mga siyentipiko na ang bukol ng carbon na ito ay maaaring ang pinakalumang bakas ng buhay sa Earth.
Ano ang hitsura ng primitive Earth?
Fast forward tayo sa 4 billion years ago. Ang kapaligiran ay hindi naglalaman ng libreng oxygen; ito ay matatagpuan lamang sa mga oxide. Halos walang mga tunog maliban sa sipol ng hangin, ang sirit ng tubig na sumasabog na may lava at ang mga epekto ng mga meteorite sa ibabaw ng Earth. Walang halaman, walang hayop, walang bacteria. Siguro ganito ang hitsura ng Earth noong lumitaw ang buhay dito? Bagaman ang problemang ito ay matagal nang pinagkakaabalahan ng maraming mananaliksik, malaki ang pagkakaiba ng kanilang mga opinyon sa bagay na ito. Ang mga bato ay maaaring magpahiwatig ng mga kondisyon sa Earth sa oras na iyon, ngunit sila ay nawasak matagal na ang nakalipas bilang resulta ng mga prosesong geological at paggalaw ng crust ng lupa.
Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin nang maikli ang tungkol sa ilang mga hypotheses para sa pinagmulan ng buhay, na sumasalamin sa mga modernong ideyang pang-agham. Ayon kay Stanley Miller, isang kilalang dalubhasa sa larangan ng pinagmulan ng buhay, maaari nating pag-usapan ang pinagmulan ng buhay at ang simula ng ebolusyon nito mula sa sandaling ang mga organikong molekula ay naayos sa sarili sa mga istruktura na nagawang magparami ng kanilang mga sarili. . Ngunit itinaas nito ang iba pang mga katanungan: paano lumitaw ang mga molekulang ito; kung bakit maaari silang magparami ng kanilang mga sarili at magtipon sa mga istrukturang iyon na nagbunga ng mga buhay na organismo; anong mga kondisyon ang kailangan para dito?
Ayon sa isang hypothesis, nagsimula ang buhay sa isang piraso ng yelo. Bagaman maraming mga siyentipiko ang naniniwala na ang carbon dioxide na naroroon sa atmospera ay tiniyak ang pagpapanatili kondisyon ng greenhouse, naniniwala ang iba na naghari ang taglamig sa Earth. Sa mababang temperatura, ang lahat ng mga kemikal na compound ay mas matatag at samakatuwid ay maaaring maipon sa mas malaking dami kaysa sa mataas na temperatura. Ang mga fragment ng meteorite na dinala mula sa kalawakan, mga emisyon mula sa mga hydrothermal vent, at mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa panahon ng mga paglabas ng kuryente sa atmospera ay pinagmumulan ng ammonia at mga organikong compound tulad ng formaldehyde at cyanide. Pagpasok sa tubig ng World Ocean, nagyelo sila kasama nito. Sa haligi ng yelo, ang mga molekula ng mga organikong sangkap ay nagkalapit at pumasok sa mga pakikipag-ugnayan na humantong sa pagbuo ng glycine at iba pang mga amino acid. Ang karagatan ay natatakpan ng yelo, na nagpoprotekta sa mga bagong nabuong compound mula sa pagkasira ng ultraviolet radiation. Ang nagyeyelong mundong ito ay maaaring matunaw, halimbawa, kung ang isang malaking meteorite ay nahulog sa planeta (Larawan 1).
Si Charles Darwin at ang kanyang mga kontemporaryo ay naniniwala na ang buhay ay maaaring lumitaw sa isang anyong tubig. Maraming mga siyentipiko ang sumusunod pa rin sa puntong ito ng pananaw. Sa isang sarado at medyo maliit na reservoir, ang mga organikong sangkap na dala ng tubig na dumadaloy dito ay maaaring maipon sa kinakailangang dami. Ang mga compound na ito ay higit pang nakakonsentra sa mga panloob na ibabaw ng mga layered na mineral, na maaaring mag-catalyze sa mga reaksyon. Halimbawa, ang dalawang molekula ng phosphaldehyde na nagtagpo sa ibabaw ng isang mineral ay nag-react sa isa't isa upang bumuo ng isang phosphorylated carbohydrate molecule, isang posibleng precursor sa ribonucleic acid (Fig. 2).
O baka may buhay na lumitaw sa mga lugar ng aktibidad ng bulkan? Kaagad pagkatapos ng pagbuo nito, ang Earth ay isang bola ng magma na humihinga ng apoy. Sa panahon ng mga pagsabog ng bulkan at may mga gas na inilabas mula sa natunaw na magma, ang iba't ibang mga kemikal na kailangan para sa synthesis ng mga organikong molekula ay dinala sa ibabaw ng lupa. Kaya, ang mga molekula ng carbon monoxide, sa sandaling nasa ibabaw ng mineral pyrite, na may mga catalytic properties, ay maaaring tumugon sa mga compound na mayroong mga methyl group at form. acetic acid, kung saan ang iba pang mga organikong compound ay na-synthesize (Larawan 3).
Sa unang pagkakataon, nakuha ng Amerikanong siyentipiko na si Stanley Miller ang mga organikong molekula - mga amino acid - sa mga kondisyon ng laboratoryo na ginagaya ang mga nasa primitive Earth noong 1952. Pagkatapos ang mga eksperimentong ito ay naging isang pandamdam, at ang kanilang may-akda ay nakakuha ng katanyagan sa buong mundo. Siya ay kasalukuyang nagpapatuloy sa pagsasagawa ng pananaliksik sa larangan ng prebiotic (before life) chemistry sa Unibersidad ng California. Ang pag-install kung saan isinagawa ang unang eksperimento ay isang sistema ng mga flasks, kung saan posible na makakuha ng isang malakas na electric discharge sa isang boltahe na 100,000 V.
Pinuno ni Miller ang flask na ito ng mga natural na gas - methane, hydrogen at ammonia, na naroroon sa kapaligiran ng primitive Earth. Ang prasko sa ibaba ay naglalaman ng kaunting tubig, na tinutulad ang karagatan. Ang electric discharge ay malapit sa kidlat sa lakas, at inaasahan ni Miller na sa ilalim ng pagkilos nito ay nabuo ang mga kemikal na compound, na, kapag nakapasok sila sa tubig, ay tumutugon sa isa't isa at bumubuo ng mas kumplikadong mga molekula.
Ang resulta ay lumampas sa lahat ng inaasahan. Matapos patayin ang pag-install sa gabi at bumalik sa susunod na umaga, natuklasan ni Miller na ang tubig sa flask ay nakakuha ng madilaw na kulay. Ang lumitaw ay isang sopas ng mga amino acid, ang mga bloke ng gusali ng mga protina. Kaya, ipinakita ng eksperimentong ito kung gaano kadali mabuo ang mga pangunahing sangkap ng buhay. Ang kailangan lang ay pinaghalong mga gas, isang maliit na karagatan at isang maliit na kidlat.
Ang iba pang mga siyentipiko ay may hilig na maniwala na ang sinaunang atmospera ng Earth ay iba sa isa na ginawa ni Miller, at malamang na binubuo ng carbon dioxide at nitrogen. Gamit ang pinaghalong gas na ito at ang eksperimentong setup ni Miller, sinubukan ng mga chemist na gumawa ng mga organic compound. Gayunpaman, ang kanilang konsentrasyon sa tubig ay hindi gaanong mahalaga na parang isang patak ng pangkulay ng pagkain ay natunaw sa isang swimming pool. Naturally, mahirap isipin kung paano bumangon ang buhay sa gayong dilute na solusyon.
Kung talagang ang kontribusyon ng mga makalupang proseso sa paglikha ng mga reserba ng pangunahing organikong bagay ay hindi gaanong mahalaga, saan ito nanggaling? Baka galing sa kalawakan? Ang mga asteroid, kometa, meteorite at maging ang mga particle ng interplanetary dust ay maaaring magdala ng mga organikong compound, kabilang ang mga amino acid. Ang mga extraterrestrial na bagay na ito ay maaaring magbigay ng sapat na dami ng mga organikong compound para sa pinagmulan ng buhay upang makapasok sa primordial na karagatan o maliit na anyong tubig.
Ang pagkakasunud-sunod at agwat ng oras ng mga kaganapan, simula sa pagbuo ng pangunahing organikong bagay at nagtatapos sa hitsura ng buhay tulad nito, ay nananatili at, marahil, magpakailanman ay mananatiling isang misteryo na nag-aalala sa maraming mga mananaliksik, pati na rin ang tanong kung ano. sa katunayan, isaalang-alang ito ng buhay.
Sa kasalukuyan, mayroong ilang mga siyentipikong kahulugan ng buhay, ngunit lahat ng mga ito ay hindi tumpak. Ang ilan sa mga ito ay napakalawak na ang mga bagay na walang buhay gaya ng apoy o mineral na kristal ay nahuhulog sa ilalim ng mga ito. Ang iba ay masyadong makitid, at ayon sa kanila, ang mga mules na hindi nagsilang ng mga supling ay hindi kinikilalang buhay.
Tinukoy ng isa sa mga pinakamatagumpay ang buhay bilang pagpapatibay sa sarili sistema ng kemikal, may kakayahang kumilos alinsunod sa mga batas ng Darwinian evolution. Nangangahulugan ito na, una, ang isang grupo ng mga nabubuhay na indibidwal ay dapat gumawa ng mga inapo na katulad ng kanilang mga sarili, na nagmamana ng mga katangian ng kanilang mga magulang. Pangalawa, ang mga henerasyon ng mga inapo ay dapat magpakita ng mga kahihinatnan ng mutasyon - mga pagbabagong genetic na minana ng mga kasunod na henerasyon at nagdudulot ng pagkakaiba-iba ng populasyon. At pangatlo, kinakailangan para sa isang sistema ng natural na pagpili upang gumana, bilang isang resulta kung saan ang ilang mga indibidwal ay nakakakuha ng isang kalamangan sa iba at nabubuhay sa mga pagbabagong kondisyon, na gumagawa ng mga supling.
Anong mga elemento ng sistema ang kailangan para magkaroon ito ng mga katangian ng isang buhay na organismo? Malaking numero Naniniwala ang mga biochemist at molecular biologist na ang mga molekula ng RNA ay may mga kinakailangang katangian. Ang RNA - ribonucleic acid - ay mga espesyal na molekula. Ang ilan sa kanila ay maaaring magtiklop, mag-mutate, kaya nagpapadala ng impormasyon, at, samakatuwid, maaari silang lumahok sa natural na pagpili. Totoo, hindi nila kayang i-catalyze ang proseso ng pagtitiklop sa kanilang sarili, bagaman umaasa ang mga siyentipiko na sa malapit na hinaharap isang fragment ng RNA na may ganoong function ay matatagpuan. Ang iba pang mga molekula ng RNA ay kasangkot sa "pagbabasa" ng genetic na impormasyon at paglilipat nito sa mga ribosom, kung saan nangyayari ang synthesis ng mga molekula ng protina, kung saan ang ikatlong uri ng mga molekula ng RNA ay nakikibahagi.
Kaya, ang pinaka-primitive na sistema ng pamumuhay ay maaaring kinakatawan ng mga molekula ng RNA na nagdoble, sumasailalim sa mga mutasyon at napapailalim sa natural na pagpili. Sa kurso ng ebolusyon, batay sa RNA, lumitaw ang mga dalubhasang molekula ng DNA - ang mga tagapag-alaga ng genetic na impormasyon - at hindi gaanong dalubhasang mga molekula ng protina, na kinuha ang mga pag-andar ng mga catalyst para sa synthesis ng lahat ng kasalukuyang kilalang biological molecule.
Sa ilang sandali, ang isang "buhay na sistema" ng DNA, RNA at protina ay nakahanap ng kanlungan sa loob ng isang sac na nabuo ng isang lipid membrane, at ang isang ito ay mas protektado mula sa panlabas na impluwensya ang istraktura ay nagsilbing prototype para sa pinakaunang mga cell na nagbigay ng tatlong pangunahing sangay ng buhay, na kinakatawan sa modernong mundo ng bacteria, archaea at eukaryotes. Kung tungkol sa petsa at pagkakasunud-sunod ng paglitaw ng naturang mga pangunahing selula, ito ay nananatiling isang misteryo. Bilang karagdagan, ayon sa mga simpleng pagtatantya ng probabilistic, walang sapat na oras para sa ebolusyonaryong paglipat mula sa mga organikong molekula patungo sa mga unang organismo - ang unang pinakasimpleng mga organismo ay biglang lumitaw.
Sa loob ng maraming taon, naniniwala ang mga siyentipiko na hindi malamang na ang buhay ay maaaring lumitaw at umunlad sa panahon kung saan ang Earth ay patuloy na napapailalim sa mga banggaan sa malalaking kometa at meteorites, isang panahon na natapos humigit-kumulang 3.8 bilyong taon na ang nakalilipas. Gayunpaman, kamakailan, ang mga bakas ng mga kumplikadong istruktura ng cellular na itinayo noong hindi bababa sa 3.86 bilyong taon ay natuklasan sa mga pinakalumang sedimentary na bato sa Earth, na matatagpuan sa timog-kanlurang Greenland. Nangangahulugan ito na ang mga unang anyo ng buhay ay maaaring lumitaw milyun-milyong taon bago tumigil ang pambobomba sa ating planeta ng malalaking kosmiko. Ngunit pagkatapos ay posible ang isang ganap na naiibang senaryo (Larawan 4).
Ang mga bagay sa kalawakan na bumabagsak sa Earth ay maaaring gumanap ng isang mahalagang papel sa paglitaw ng buhay sa ating planeta, dahil, ayon sa isang bilang ng mga mananaliksik, ang mga cell na katulad ng bakterya ay maaaring lumitaw sa ibang planeta at pagkatapos ay umabot sa Earth kasama ang mga asteroid. Isang piraso ng ebidensya na sumusuporta sa teorya ng extraterrestrial na pinagmulan ng buhay ay natagpuan sa loob ng meteorite na hugis patatas at pinangalanang ALH84001. Ang meteorite na ito ay orihinal na isang piraso ng Martian crust, na pagkatapos ay itinapon sa kalawakan bilang resulta ng isang pagsabog nang bumangga ang isang malaking asteroid sa ibabaw ng Mars, na naganap mga 16 milyong taon na ang nakalilipas. At 13 libong taon na ang nakalilipas, pagkatapos ng mahabang paglalakbay sa loob ng solar system, ang fragment na ito ng Martian rock sa anyo ng isang meteorite ay dumaong sa Antarctica, kung saan ito ay natuklasan kamakailan. Ang isang detalyadong pag-aaral ng meteorite ay nagsiwalat ng mga istrukturang hugis baras na kahawig ng mga fossilized na bakterya sa loob nito, na nagdulot ng mainit na debate sa siyensya tungkol sa posibilidad ng buhay sa kailaliman ng Martian crust. Magiging posible na malutas ang mga hindi pagkakaunawaan na ito nang mas maaga kaysa sa 2005, kapag ang US National Aeronautics and Space Administration ay magpapatupad ng isang programa upang lumipad ng isang interplanetary spacecraft sa Mars upang kumuha ng mga sample ng Martian crust at maghatid ng mga sample sa Earth. At kung pinamamahalaan ng mga siyentipiko na patunayan na ang mga mikroorganismo ay dating naninirahan sa Mars, maaari tayong magsalita nang may higit na antas ng kumpiyansa tungkol sa extraterrestrial na pinagmulan ng buhay at ang posibilidad ng buhay na dinala mula sa kalawakan (Larawan 5).
kanin. 5. Ang ating pinagmulan ay mula sa mga mikrobyo.
Ano ang minana natin sa mga sinaunang anyo ng buhay? Ang paghahambing sa ibaba ng mga single-celled organism na may mga cell ng tao ay nagpapakita ng maraming pagkakatulad.
 1. Sekswal na pagpaparami |
 2. Mga pilikmata |
 3. Kunin ang iba pang mga cell |
 4. Mitokondria |
 5. Flagella |
Ang ebolusyon ng buhay sa Earth: mula sa simple hanggang sa kumplikado
Sa kasalukuyan, at marahil sa hinaharap, hindi masasagot ng agham ang tanong kung ano ang hitsura ng pinakaunang organismo na lumitaw sa Earth - ang ninuno kung saan nagmula ang tatlong pangunahing sanga ng puno ng buhay. Ang isa sa mga sanga ay eukaryotes, na ang mga selula ay may nabuong nucleus na naglalaman ng genetic material at mga espesyal na organelles: mitochondria na gumagawa ng enerhiya, vacuoles, atbp. Kabilang sa mga eukaryotic organism ang algae, fungi, halaman, hayop at tao.
Ang pangalawang sangay ay bacteria - prokaryotic (prenuclear) single-celled organism na walang binibigkas na nucleus at organelles. At sa wakas, ang pangatlong sangay ay mga single-celled na organismo na tinatawag na archaea, o archaebacteria, na ang mga cell ay may parehong istraktura tulad ng prokaryotes, ngunit isang ganap na naiibang kemikal na istraktura ng mga lipid.
Maraming archaebacteria ang nabubuhay sa lubhang hindi kanais-nais na mga kondisyon sa kapaligiran. Ang ilan sa kanila ay mga thermophile at nabubuhay lamang sa mga mainit na bukal na may temperatura na 90 ° C o mas mataas pa, kung saan ang ibang mga organismo ay mamamatay lamang. Mahusay ang pakiramdam sa gayong mga kondisyon, ang mga single-celled na organismo na ito ay kumonsumo ng mga sangkap na naglalaman ng bakal at asupre, pati na rin ang ilang mga kemikal na compound, nakakalason sa iba pang mga anyo ng buhay. Ayon sa mga siyentipiko, ang thermophilic archaebacteria na natagpuan ay lubhang primitive na mga organismo at, sa ebolusyonaryong termino, malapit na kamag-anak ng pinaka sinaunang mga anyo ng buhay sa Earth.
Kapansin-pansin na ang mga modernong kinatawan ng lahat ng tatlong sangay ng buhay, na halos kapareho sa kanilang mga ninuno, ay naninirahan pa rin sa mga lugar na may mataas na temperatura. Batay dito, ang ilang mga siyentipiko ay may posibilidad na maniwala na, malamang, ang buhay ay bumangon mga 4 bilyong taon na ang nakalilipas sa sahig ng karagatan malapit sa mga hot spring, na nagbubuga ng mga sapa na mayaman sa mga metal at mga sangkap na may mataas na enerhiya. Ang pakikipag-ugnayan sa isa't isa at sa tubig ng noon ay sterile na karagatan, na pumapasok sa iba't ibang uri ng mga kemikal na reaksyon, ang mga compound na ito ay nagbunga ng panimula ng mga bagong molekula. Kaya, sa loob ng sampu-sampung milyong taon sa " kemikal na kusina"Ang pinakadakilang ulam ay inihanda - ang buhay. At mga 4.5 bilyong taon na ang nakalilipas, lumitaw ang mga single-celled na organismo sa Earth, na ang malungkot na pag-iral ay nagpatuloy sa buong panahon ng Precambrian.
Ang pagsabog ng ebolusyon na nagbunga ng mga multicellular na organismo ay naganap sa ibang pagkakataon, mahigit kalahating bilyong taon na ang nakalilipas. Bagaman napakaliit ng mga mikroorganismo na ang isang patak ng tubig ay maaaring maglaman ng bilyun-bilyon, ang sukat ng kanilang gawain ay napakalaki.
Ito ay pinaniniwalaan na sa simula ay walang libreng oxygen sa atmospera ng daigdig at sa mga karagatan, at sa ilalim ng mga kondisyong ito ay mga anaerobic microorganism lamang ang nabubuhay at nabuo. Ang isang espesyal na hakbang sa ebolusyon ng mga nabubuhay na bagay ay ang paglitaw ng mga photosynthetic bacteria, na, gamit ang liwanag na enerhiya, na-convert ang carbon dioxide sa mga carbohydrate compound na nagsisilbing pagkain para sa iba pang mga microorganism. Kung ang unang photosynthetics ay gumawa ng methane o hydrogen sulfide, kung gayon ang mga mutant na lumitaw minsan ay nagsimulang gumawa ng oxygen sa panahon ng photosynthesis. Habang naipon ang oxygen sa atmospera at tubig, ang anaerobic bacteria, kung saan ito ay mapanira, ay sumasakop sa mga niches na walang oxygen.
Ang mga sinaunang fossil na natagpuan sa Australia na nagmula noong 3.46 bilyong taon ay nagsiwalat ng mga istrukturang pinaniniwalaang mga labi ng cyanobacteria, ang unang mga microorganism na photosynthetic. Ang dating pangingibabaw ng mga anaerobic microorganism at cyanobacteria ay pinatunayan ng mga stromatolite na matatagpuan sa mababaw na tubig sa baybayin ng mga hindi maruming anyong tubig na asin. Ang hugis ay kahawig ng malalaking bato at kumakatawan sa isang kawili-wiling komunidad ng mga mikroorganismo na naninirahan sa limestone o dolomite na mga bato na nabuo bilang resulta ng kanilang aktibidad sa buhay. Sa lalim ng ilang sentimetro mula sa ibabaw, ang mga stromatolite ay puspos ng mga mikroorganismo: ang photosynthetic cyanobacteria na gumagawa ng oxygen ay nakatira sa pinakamataas na layer; mas malalalim na bakterya ang natagpuan na sa isang tiyak na lawak ay mapagparaya sa oxygen at hindi nangangailangan ng liwanag; sa ibabang layer ay may mga bacteria na mabubuhay lamang kapag walang oxygen. Matatagpuan sa iba't ibang mga layer, ang mga mikroorganismo na ito ay bumubuo ng isang sistema na pinagsama ng mga kumplikadong relasyon sa pagitan nila, kabilang ang mga relasyon sa pagkain. Sa likod ng microbial film ay isang bato na nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga labi ng mga patay na microorganism na may calcium carbonate na natunaw sa tubig. Naniniwala ang mga siyentipiko na kapag walang mga kontinente sa primitive Earth at tanging mga kapuluan ng mga bulkan ang tumaas sa ibabaw ng karagatan, ang mababaw na tubig ay puno ng mga stromatolite.
Bilang resulta ng aktibidad ng photosynthetic cyanobacteria, lumitaw ang oxygen sa karagatan, at humigit-kumulang 1 bilyong taon pagkatapos nito, nagsimula itong maipon sa kapaligiran. Una, ang nagresultang oxygen ay nakipag-ugnayan sa bakal na natunaw sa tubig, na humantong sa paglitaw ng mga iron oxide, na unti-unting namuo sa ilalim. Kaya, sa paglipas ng milyun-milyong taon, kasama ang pakikilahok ng mga microorganism, ang malalaking deposito ng iron ore ay lumitaw, kung saan ang bakal ay natunaw ngayon.
Pagkatapos, kapag ang bulk ng bakal sa mga karagatan ay na-oxidized at hindi na makapagbigkis ng oxygen, ito ay tumakas sa atmospera sa gaseous form.
Pagkatapos ng photosynthetic cyanobacteria ay lumikha ng isang tiyak na supply ng mayaman sa enerhiya na organikong bagay mula sa carbon dioxide at pinayaman ang kapaligiran ng lupa ng oxygen, ang mga bagong bakterya ay lumitaw - mga aerobes, na maaaring umiral lamang sa pagkakaroon ng oxygen. Kailangan nila ng oxygen para sa oksihenasyon (pagkasunog) ng mga organikong compound, at isang makabuluhang bahagi ng nagresultang enerhiya ay na-convert sa isang biologically na magagamit na form - adenosine triphosphate (ATP). Ang prosesong ito ay napakasigla: ang anaerobic bacteria, kapag nabubulok ang isang molekula ng glucose, ay tumatanggap lamang ng 2 molekula ng ATP, at ang aerobic bacteria na gumagamit ng oxygen ay tumatanggap ng 36 na molekula ng ATP.
Sa pagdating ng oxygen na sapat para sa isang aerobic na pamumuhay, ang mga eukaryotic cell ay gumawa din ng kanilang debut, na, hindi katulad ng bakterya, ay may isang nucleus at organelles tulad ng mitochondria, lysosomes, at sa algae at mas mataas na mga halaman - mga chloroplast, kung saan nagaganap ang mga reaksyon ng photosynthetic. Mayroong isang kawili-wili at mahusay na itinatag na hypothesis tungkol sa paglitaw at pag-unlad ng mga eukaryotes, na ipinahayag halos 30 taon na ang nakalilipas ng Amerikanong mananaliksik na si L. Margulis. Ayon sa hypothesis na ito, ang mitochondria na gumaganap bilang mga pabrika ng enerhiya sa eukaryotic cell ay mga aerobic bacteria, at ang mga chloroplast ng mga selula ng halaman kung saan nangyayari ang photosynthesis ay cyanobacteria, malamang na hinihigop noong mga 2 bilyong taon na ang nakalilipas ng primitive amoebae. Bilang resulta ng kapwa kapaki-pakinabang na pakikipag-ugnayan, ang hinihigop na bakterya ay naging panloob na mga simbolo at nabuo ang isang matatag na sistema kasama ang cell na sumisipsip sa kanila - isang eukaryotic cell.
Ang mga pag-aaral ng mga labi ng fossil ng mga organismo sa mga bato ng iba't ibang edad ng geological ay nagpakita na sa daan-daang milyong taon pagkatapos ng kanilang pinagmulan, ang mga eukaryotic na anyo ng buhay ay kinakatawan ng mga microscopic spherical single-celled na organismo tulad ng yeast, at ang kanilang evolutionary development ay nagpatuloy sa napakabagal. bilis. Ngunit mahigit 1 bilyong taon na ang nakalilipas, maraming bagong species ng eukaryotes ang lumitaw, na minarkahan ang isang dramatikong paglukso sa ebolusyon ng buhay.
Una sa lahat, ito ay dahil sa paglitaw ng sekswal na pagpaparami. At kung ang bacteria at single-celled eukaryotes ay muling ginawa sa pamamagitan ng paggawa ng genetically identical na mga kopya ng kanilang mga sarili at nang hindi nangangailangan ng isang sekswal na kapareha, kung gayon ang sekswal na pagpaparami sa mas mataas na organisadong eukaryotic organism ay nangyayari tulad ng sumusunod. Dalawang haploid sex cell ng mga magulang, na mayroong isang set ng mga chromosome, ay nagsasama upang bumuo ng isang zygote na mayroong double set ng mga chromosome na may mga gene ng parehong magkapareha, na lumilikha ng mga pagkakataon para sa mga bagong kumbinasyon ng gene. Ang paglitaw ng sekswal na pagpaparami ay humantong sa paglitaw ng mga bagong organismo, na pumasok sa arena ng ebolusyon.
Tatlong quarter ng buong pag-iral ng buhay sa Earth ay kinakatawan ng eksklusibo ng mga mikroorganismo, hanggang sa naganap ang isang qualitative leap sa ebolusyon, na humahantong sa paglitaw ng lubos na organisadong mga organismo, kabilang ang mga tao. Sundan natin ang mga pangunahing milestone sa kasaysayan ng buhay sa Earth sa isang pababang linya.
1.2 bilyong taon na ang nakalilipas ay nagkaroon ng pagsabog ng ebolusyon, sanhi ng pagdating ng sekswal na pagpaparami at minarkahan ng paglitaw ng lubos na organisadong mga anyo ng buhay - mga halaman at hayop.
Ang pagbuo ng mga bagong pagkakaiba-iba sa halo-halong genotype na lumitaw sa panahon ng sekswal na pagpaparami ay ipinakita mismo sa anyo ng biodiversity ng mga bagong anyo ng buhay.
2 bilyong taon na ang nakalilipas, lumitaw ang mga kumplikadong eukaryotic cell nang ang mga single-celled na organismo ay kumplikado ang kanilang istraktura sa pamamagitan ng pagsipsip ng iba pang mga prokaryotic na selula. Ang ilan sa kanila - aerobic bacteria - naging mitochondria - mga istasyon ng enerhiya para sa paghinga ng oxygen. Ang iba pa - ang mga photosynthetic bacteria - ay nagsimulang magsagawa ng photosynthesis sa loob ng host cell at naging mga chloroplast sa algae at mga cell ng halaman. Ang mga eukaryotic cell, na mayroong mga organel na ito at malinaw na natatanging nucleus na naglalaman ng genetic material, ay bumubuo sa lahat ng modernong kumplikadong mga anyo ng buhay - mula sa mga hulma hanggang sa mga tao.
3.9 bilyong taon na ang nakalilipas, lumitaw ang mga single-celled na organismo na malamang ay mukhang modernong bakterya at archaebacteria. Ang parehong mga sinaunang at modernong prokaryotic na mga selula ay may medyo simpleng istraktura: wala silang nabuo na nucleus at mga espesyal na organel, ang kanilang mala-jelly na cytoplasm ay naglalaman ng mga macromolecule ng DNA - mga carrier ng genetic na impormasyon, at mga ribosome kung saan nangyayari ang synthesis ng protina, at ang enerhiya ay ginawa sa. ang cytoplasmic membrane na nakapalibot sa cell.
4 bilyong taon na ang nakalilipas, ang RNA ay misteryosong lumitaw. Posible na ito ay nabuo mula sa mas simpleng mga organikong molekula na lumitaw sa primitive earth. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga sinaunang molekula ng RNA ay may mga function ng mga carrier ng genetic na impormasyon at mga catalyst ng protina, sila ay may kakayahang pagtitiklop (pagdoble sa sarili), mutated at napapailalim sa natural na pagpili. Sa modernong mga selula, ang RNA ay wala o hindi nagpapakita ng mga katangiang ito, ngunit gumaganap ng isang napakahalagang papel bilang isang tagapamagitan sa paglipat ng genetic na impormasyon mula sa DNA patungo sa mga ribosom, kung saan nangyayari ang synthesis ng protina.
A.L. Prokhorov
Batay sa isang artikulo ni Richard Monasterski
sa magasing National Geographic, 1998 No. 3
Ang problema ng buhay at mga buhay na bagay ay ang object ng pag-aaral sa maraming mga natural na disiplina, na nagsisimula sa biology at nagtatapos sa pilosopiya, matematika, na isinasaalang-alang ang mga abstract na modelo ng kababalaghan ng mga buhay na bagay, pati na rin ang pisika, na tumutukoy sa buhay mula sa pananaw ng mga pisikal na batas.
Ang lahat ng iba pang mas tiyak na mga problema at mga katanungan ay nakatuon sa paligid ng pangunahing problemang ito, at ang mga pilosopikal na paglalahat at konklusyon ay binuo din.
Alinsunod sa dalawang ideolohikal na posisyon - materyalistiko at idealistiko - kahit na sa sinaunang pilosopiya, ang magkasalungat na konsepto ng pinagmulan ng buhay ay nabuo: creationism at materialistic theory of origin organic na kalikasan mula sa inorganic.
Mga tagasuporta creationism inaangkin na ang buhay ay lumitaw bilang isang resulta ng isang gawa ng banal na paglikha, na ang ebidensya ay ang pagkakaroon sa mga buhay na organismo ng isang espesyal na puwersa na kumokontrol sa lahat ng biological na proseso.
Ang mga tagapagtaguyod ng pinagmulan ng buhay mula sa walang buhay na kalikasan ay nangangatuwiran na ang organikong kalikasan ay lumitaw dahil sa pagkilos ng mga likas na batas. Nang maglaon, ang konseptong ito ay nakonkreto sa ideya ng kusang henerasyon ng buhay.
Konsepto ng kusang henerasyon, sa kabila ng kamalian, ay gumaganap ng isang positibong papel; ang mga eksperimento na idinisenyo upang kumpirmahin ito ay nagbigay ng mayamang empirical na materyal para sa pagbuo ng biological science. Ang huling pagtanggi sa ideya ng kusang henerasyon ay naganap lamang noong ika-19 na siglo.
Noong ika-19 na siglo nominado din hypothesis ng walang hanggang pag-iral ng buhay at ang cosmic na pinagmulan nito sa Earth. Iminungkahi na ang buhay ay umiiral sa kalawakan at inililipat mula sa isang planeta patungo sa isa pa.
Sa simula ng ika-20 siglo. idea pinagmulan ng kosmiko Ang mga biological system sa Earth at ang kawalang-hanggan ng buhay sa kalawakan ay binuo ng akademikong siyentipikong Ruso SA AT. Vernadsky.
Hypothesis ng Academician A.I. Oparina
Ang isang panimula na bagong hypothesis ng pinagmulan ng buhay ay ipinakita ng akademiko A.I. Oparin nasa libro "Pinagmulan ng Buhay"", na inilathala noong 1924. Ginawa niya ang pahayag na Prinsipyo ng Redi, na nagpapakilala ng monopolyo ng biotic synthesis ng mga organikong sangkap, ay may bisa lamang para sa modernong panahon ng pagkakaroon ng ating planeta. Sa simula ng pag-iral nito, nang ang Earth ay walang buhay, ang abiotic syntheses ng mga carbon compound at ang kanilang kasunod na prebiological evolution ay naganap dito.
Ang kakanyahan ng hypothesis ni Oparin ay ang mga sumusunod: ang pinagmulan ng buhay sa Earth ay isang mahabang proseso ng ebolusyon ng pagbuo ng buhay na bagay sa kailaliman ng walang buhay na bagay. Nangyari ito sa pamamagitan ng ebolusyon ng kemikal, bilang isang resulta kung saan ang pinakasimpleng mga organikong sangkap ay nabuo mula sa mga hindi organiko sa ilalim ng impluwensya ng malakas na proseso ng physicochemical.
Itinuring niya ang paglitaw ng buhay bilang isang natural na proseso, na binubuo ng paunang ebolusyon ng kemikal na naganap sa ilalim ng mga kondisyon ng unang bahagi ng Daigdig, na unti-unting pumasa sa isang husay. bagong antas- biochemical evolution.
Isinasaalang-alang ang problema ng pinagmulan ng buhay sa pamamagitan ng biochemical evolution, tinukoy ni Oparin ang tatlong yugto ng paglipat mula sa walang buhay tungo sa buhay na bagay.
Ang unang yugto ay ang ebolusyon ng kemikal. Noong wala pang buhay ang Earth (mga 4 na bilyong taon na ang nakalilipas), ang abiotic synthesis ng mga carbon compound at ang kanilang kasunod na prebiological evolution.
Ang panahong ito ng ebolusyon ng Daigdig ay nailalarawan sa pamamagitan ng maraming pagsabog ng bulkan na may pagpapakawala ng malaking halaga ng mainit na lava. Habang lumalamig ang planeta, ang singaw ng tubig sa atmospera ay nag-condensed at umulan sa Earth, na bumubuo ng malalaking kalawakan ng tubig (ang pangunahing karagatan). Nagpatuloy ang mga prosesong ito sa loob ng maraming milyong taon. Ang iba't ibang mga inorganic na asin ay natunaw sa tubig ng pangunahing karagatan. Bilang karagdagan, ang iba't ibang mga organikong compound, na patuloy na nabuo sa kapaligiran sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation, ay pumasok din sa karagatan. mataas na temperatura at aktibong aktibidad ng bulkan.
Ang konsentrasyon ng mga organikong compound ay patuloy na tumaas, at, sa kalaunan, ang tubig sa karagatan ay naging " sabaw» mula sa mga sangkap na tulad ng protina - peptides.
Ang ikalawang yugto ay ang hitsura ng mga sangkap ng protina. Habang lumalambot ang mga kondisyon sa Earth, sa ilalim ng impluwensya ng mga de-koryenteng discharge, thermal energy at ultraviolet rays sa mga kemikal na pinaghalong pangunahing karagatan, naging posible na bumuo ng mga kumplikadong organikong compound - biopolymers at nucleotides, na, unti-unting pinagsama at nagiging mas kumplikado, naging mas kumplikado. sa mga protobion(precellular na mga ninuno ng mga buhay na organismo). Ang resulta ng ebolusyon ng mga kumplikadong organikong sangkap ay ang hitsura coacervates, o mga co-acervate na patak.
Coacervates- mga complex ng colloidal particle, ang solusyon kung saan ay nahahati sa dalawang layer: isang layer na mayaman sa colloidal particle at isang likido na halos wala sa kanila. Ang Coacervates ay may kakayahang sumipsip ng iba't ibang mga sangkap na natunaw sa tubig ng pangunahing karagatan. Ang resulta panloob na istraktura coacervates ay nagbago patungo sa pagtaas ng kanilang katatagan sa patuloy na pagbabago ng mga kondisyon.
Itinuturing ng teorya ng biochemical evolution ang coacervates bilang mga prebiological system, na mga grupo ng mga molekula na napapalibutan ng isang shell ng tubig.
Halimbawa, ang mga coacervate ay nakaka-absorb ng mga substance mula sa kapaligiran, nakikipag-ugnayan sa isa't isa, pagtaas ng laki, atbp. Gayunpaman, hindi katulad ng mga nabubuhay na nilalang, ang mga coacervate droplets ay hindi kaya ng self-reproduction at self-regulation, samakatuwid hindi sila maaaring mauri bilang biological system.
Ang ikatlong yugto ay ang pagbuo ng kakayahang magparami mismo, ang hitsura ng isang buhay na selula. Sa panahong ito, nagsimulang gumana ang natural selection, i.e. Sa dami ng coacervate droplets, naganap ang pagpili ng mga coacervate na pinaka-lumalaban sa ibinigay na mga kondisyon sa kapaligiran. Ang proseso ng pagpili ay nagpatuloy sa maraming milyong taon. Ang napanatili na mga patak ng coacervate ay mayroon nang kakayahang sumailalim sa pangunahing metabolismo, ang pangunahing pag-aari ng buhay.
Kasabay nito, naabot ilang mga sukat, ang patak ng ina ay naghiwa-hiwalay sa mga patak ng anak na babae na nagpapanatili sa mga tampok ng istraktura ng ina.
Kaya, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa pagkuha ng mga coacervates ng pag-aari ng paggawa ng sarili - isa sa pinakamahalagang palatandaan ng buhay. Sa katunayan, sa yugtong ito, ang mga coacervate ay naging pinakasimpleng nabubuhay na organismo.
Ang karagdagang ebolusyon ng mga prebiological na istrukturang ito ay posible lamang sa pagtaas ng pagiging kumplikado metabolic proseso sa loob ng coacervate.
Ang panloob na kapaligiran ng coacervate ay nangangailangan ng proteksyon mula sa mga impluwensya sa kapaligiran. Samakatuwid, ang mga layer ng lipid ay lumitaw sa paligid ng mga coacervates, na mayaman sa mga organikong compound, na naghihiwalay sa coacervate mula sa nakapalibot na may tubig na kapaligiran. Sa panahon ng proseso ng ebolusyon, ang mga lipid ay binago sa panlabas na lamad, na makabuluhang nadagdagan ang posibilidad at katatagan ng mga organismo.
Ang hitsura ng lamad ay paunang natukoy ang direksyon ng karagdagang biological evolution kasama ang landas ng lalong perpektong autoregulation, na nagtapos sa pagbuo ng pangunahing cell - ang archecell. Ang cell ay isang elementarya na biological unit, ang istruktura at functional na batayan ng lahat ng nabubuhay na bagay. Ang mga cell ay nagsasagawa ng independiyenteng metabolismo, ay may kakayahang paghahati at regulasyon sa sarili, i.e. taglay ang lahat ng katangian ng mga bagay na may buhay. Ang pagbuo ng mga bagong selula mula sa di-cellular na materyal ay imposibleng nangyayari lamang sa pamamagitan ng paghahati. Ang organikong pag-unlad ay itinuturing bilang isang unibersal na proseso ng pagbuo ng cell.
Kasama sa istruktura ng selula ang: isang lamad na naghihiwalay sa mga nilalaman ng selula mula sa panlabas na kapaligiran; cytoplasm, na mag-asim na may natutunaw at nasuspinde na mga enzyme at mga molekula ng RNA; ang nucleus na naglalaman ng mga chromosome na binubuo ng mga molekula ng DNA at mga protina na nakakabit sa kanila.
Dahil dito, ang simula ng buhay ay dapat isaalang-alang ang paglitaw ng isang matatag na self-reproducing organic system (cell) na may pare-parehong pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide. Pagkatapos lamang ng paglitaw ng gayong mga sistema maaari nating pag-usapan ang simula ng biological evolution.
Ang posibilidad ng abiogenic synthesis ng mga biopolymer ay napatunayan sa eksperimento noong kalagitnaan ng ika-20 siglo. Noong 1953, isang Amerikanong siyentipiko S. Miller ginaya ang pangunahing kapaligiran ng Earth at nag-synthesize ng acetic at formic acids, urea at amino acids sa pamamagitan ng pagpasa mga singil sa kuryente sa pamamagitan ng pinaghalong inert gas. Kaya, ipinakita kung paano posible ang synthesis ng mga kumplikadong organikong compound sa ilalim ng impluwensya ng mga abiogenic na kadahilanan.
Sa kabila ng teoretikal at pang-eksperimentong bisa nito, ang konsepto ni Oparin ay may parehong kalakasan at kahinaan.
Ang lakas ng konsepto ay ang medyo tumpak na pang-eksperimentong pagpapatunay ng ebolusyon ng kemikal, ayon sa kung saan ang pinagmulan ng buhay ay natural na resulta ng prebiological evolution ng matter.
Ang isang nakakumbinsi na argumento na pabor sa konseptong ito ay ang posibilidad din ng eksperimentong pagpapatunay ng mga pangunahing probisyon nito.
Ang mahinang bahagi ng konsepto ay ang kawalan ng kakayahang ipaliwanag ang mismong sandali ng paglukso mula sa kumplikadong mga organikong compound patungo sa mga buhay na organismo.
Ang isa sa mga bersyon ng paglipat mula sa prebiological hanggang biological na ebolusyon ay iminungkahi ng isang Aleman na siyentipiko. M. Eigen. Ayon sa kanyang hypothesis, ang paglitaw ng buhay ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga nucleic acid at protina. Ang mga nucleic acid ay mga tagapagdala ng genetic na impormasyon, at ang mga protina ay nagsisilbing mga katalista para sa mga reaksiyong kemikal. Ang mga nucleic acid ay nagpaparami ng kanilang mga sarili at nagpapadala ng impormasyon sa mga protina. Ang isang saradong kadena ay lumitaw - isang hypercycle, kung saan ang mga proseso ng mga reaksiyong kemikal ay pinabilis sa sarili dahil sa pagkakaroon ng mga catalyst at kasikipan.
Sa mga hypercycle, ang produkto ng reaksyon ay sabay-sabay na kumikilos bilang parehong katalista at panimulang reactant. Ang ganitong mga reaksyon ay tinatawag na autocatalytic.
Ang isa pang teorya kung saan ang paglipat mula sa prebiological hanggang biological na ebolusyon ay maaaring ipaliwanag ay synergetics. Ang mga pattern na natuklasan ng synergetics ay ginagawang posible na linawin ang mekanismo ng paglitaw ng organikong bagay mula sa hindi organikong bagay sa mga tuntunin ng self-organization sa pamamagitan ng kusang paglitaw ng mga bagong istruktura sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng isang bukas na sistema sa kapaligiran.
Mga tala sa teorya ng pinagmulan ng buhay at ang paglitaw ng biosphere
Ang modernong agham ay tinanggap ang hypothesis ng abiogenic (non-biological) na pinagmulan ng buhay sa ilalim ng impluwensya ng mga natural na sanhi bilang isang resulta ng isang mahabang proseso ng cosmic, geological at chemical evolution - abiogenesis, ang batayan kung saan ay ang hypothesis ng Academician A.I. Oparin. Ang konsepto ng abiogenesis ay hindi ibinubukod ang posibilidad ng pagkakaroon ng buhay sa kalawakan at ang cosmic na pinagmulan nito sa Earth.
Gayunpaman, batay sa modernong mga nakamit na pang-agham, ang hypothesis ng A.I. Iminumungkahi ni Oparin ang mga sumusunod na paglilinaw.
Ang buhay ay hindi maaaring lumitaw sa ibabaw (o malapit dito) ng tubig sa karagatan, dahil sa mga panahong iyon ang buwan ay mas malapit sa Earth kaysa sa ngayon. Ang mga tidal wave ay dapat na napakalaking taas at mahusay na mapanirang kapangyarihan. Ang mga protobionts ay hindi maaaring bumuo sa ilalim ng mga kundisyong ito.
Dahil sa kawalan ng ozone layer, hindi maaaring umiral ang mga protobionts sa ilalim ng impluwensya ng hard ultraviolet radiation. Ito ay nagpapahiwatig na ang buhay ay maaari lamang lumitaw sa haligi ng tubig.
Dahil sa mga espesyal na kondisyon, ang buhay ay maaari lamang lumitaw sa tubig ng primordial Ocean, ngunit hindi sa ibabaw, ngunit sa ibaba sa manipis na mga pelikula ng organikong bagay na na-adsorbed ng mga ibabaw ng pyrite at apatite na kristal, tila malapit sa geothermal spring. Dahil naitatag na ang mga organikong compound ay nabuo sa mga produkto ng pagsabog ng bulkan, at ang aktibidad ng bulkan sa ilalim ng Karagatan noong sinaunang panahon ay napakaaktibo. Walang dissolved oxygen sa sinaunang Karagatan na may kakayahang mag-oxidize ng mga organic compound.
Ngayon ay pinaniniwalaan na ang mga protobionts ay mga molekula ng RNA, ngunit hindi ang DNA, dahil napatunayan na ang proseso ng ebolusyon ay napunta mula sa RNA patungo sa protina, at pagkatapos ay sa pagbuo ng isang molekula ng DNA, kung saan ang mga bono ng C-H ay mas malakas kaysa sa Mga bono ng C-OH sa RNA. Gayunpaman, malinaw na ang mga molekula ng RNA ay hindi maaaring lumabas bilang isang resulta ng maayos na pag-unlad ng ebolusyon. Marahil, mayroong isang pagtalon sa lahat ng mga tampok ng self-organization ng bagay, ang mekanismo na kasalukuyang hindi malinaw.
Ang pangunahing biosphere sa column ng tubig ay malamang na mayaman sa functional diversity. At ang unang hitsura ng buhay ay dapat na nangyari hindi sa anyo ng anumang isang uri ng organismo, ngunit sa isang koleksyon ng mga organismo. Maraming pangunahing biocenoses ang dapat na lumitaw kaagad. Binubuo sila ng pinakasimpleng single-celled na mga organismo na may kakayahang gawin ang lahat ng mga function ng buhay na bagay sa biosphere nang walang pagbubukod.
Ang mga pinakasimpleng organismo na ito ay mga heterotroph (nakakain sila ng mga yari na organikong compound), sila ay mga prokaryote (mga organismo na walang nucleus), at sila ay mga anaerobes (ginamit nila ang pagbuburo ng lebadura bilang isang mapagkukunan ng enerhiya).
Dahil sa mga espesyal na katangian ng carbon, ang buhay ay lumitaw nang tumpak sa batayan na ito. Gayunpaman, walang kasalukuyang ebidensya ang sumasalungat sa posibilidad ng paglitaw ng buhay maliban sa carbon-based.
Ilang Direksyon sa Hinaharap para sa Pag-aaral ng Pinagmulan ng Buhay
Noong ika-21 siglo Upang linawin ang problema ng pinagmulan ng buhay, ang mga mananaliksik ay nagpapakita ng mas mataas na interes sa dalawang bagay - sa satellite ng Jupiter, binuksan noong 1610 G. Galileo. Ito ay matatagpuan sa layo mula sa Earth na 671,000 km. Ang diameter nito ay 3100 km. Ito ay natatakpan ng maraming kilometro ng yelo. Gayunpaman, sa ilalim ng takip ng yelo ay may karagatan, at sa loob nito ang pinakasimpleng anyo ng sinaunang buhay ay maaaring napanatili.
Isa pang bagay - East Lake, na tinatawag na relict reservoir. Ito ay matatagpuan sa Antarctica sa ilalim ng apat na kilometrong layer ng yelo. Natuklasan ito ng aming mga mananaliksik bilang resulta ng deep-sea drilling. Ang isang internasyonal na programa ay kasalukuyang binuo na may layuning tumagos sa tubig ng lawa na ito nang hindi nakakagambala sa relict purity nito. Posibleng mayroong mga relict organism na ilang milyong taong gulang doon.
Mayroon ding malaking interes sa yungib na natuklasan sa Romania, walang access sa liwanag. Nang mag-drill sila sa pasukan sa kwebang ito, natuklasan nila ang pagkakaroon ng mga bulag na buhay na organismo tulad ng mga surot na kumakain ng mga mikroorganismo. Ginagamit ng mga microorganism na ito para sa kanilang pag-iral ng mga inorganic compound na naglalaman ng hydrogen sulfide na nagmumula sa ilalim ng kwebang ito. Walang liwanag na tumatagos sa kwebang ito, ngunit may tubig doon.
Ang partikular na interes ay mga mikroorganismo, kamakailang natuklasan ng mga Amerikanong siyentipiko sa panahon ng pananaliksik isa sa mga lawa ng asin. Ang mga microorganism na ito ay pambihirang lumalaban sa kanilang kapaligiran. Maaari silang mabuhay kahit na sa isang purong arsenic na kapaligiran.
Ang mga organismo na naninirahan sa tinatawag na "mga itim na naninigarilyo" ay nakakaakit din ng maraming atensyon (Larawan 2.1).
kanin. 2.1. "Mga itim na naninigarilyo" sa sahig ng karagatan (jet ng mainit na tubig na ipinapakita ng mga arrow)
Ang "mga itim na naninigarilyo" ay maraming hydrothermal vent na tumatakbo sa sahig ng karagatan, na nakakulong sa mga axial na bahagi ng mid-ocean ridges. Sa mga ito, sa mga karagatan sa ilalim ng mataas na presyon ng 250 atm. mataas na mineralized mainit na tubig(350 °C). Ang kanilang kontribusyon sa daloy ng init ng Earth ay humigit-kumulang 20%.
Ang mga hydrothermal ocean vent ay nagdadala ng mga natunaw na elemento mula sa oceanic crust papunta sa mga karagatan, na binabago ang crust at gumagawa ng napakalaking kontribusyon sa chemistry ng mga karagatan. Kasama ang cycle ng pagbuo ng oceanic crust sa mga tagaytay ng karagatan at ang pag-recycle nito sa mantle, ang hydrothermal alteration ay kumakatawan sa dalawang yugtong sistema para sa paglipat ng mga elemento sa pagitan ng mantle at ng mga karagatan. Ang oceanic crust na na-recycle sa mantle ay tila responsable para sa ilan sa mga heterogeneities ng mantle.
Ang mga hydrothermal vent sa mid-ocean ridge ay tahanan ng mga hindi pangkaraniwang biological na komunidad na kumukuha ng enerhiya mula sa agnas ng mga hydrothermal fluid compound (black jet).
Ang oceanic crust ay tila naglalaman ng pinakamalalim na bahagi ng biosphere, na umaabot sa lalim na 2500 m.
Malaki ang kontribusyon ng mga hydrothermal vent sa balanse ng init ng Earth. Sa ilalim ng median ridges, ang mantle ay pinakamalapit sa ibabaw. Ang tubig sa dagat ay tumagos sa pamamagitan ng mga bitak sa oceanic crust sa isang malaking lalim, dahil sa thermal conductivity ito ay pinainit ng init ng mantle at puro sa magma chambers.
Ang isang malalim na pag-aaral ng mga "espesyal" na bagay na nakalista sa itaas ay walang alinlangan na magdadala sa mga siyentipiko sa isang mas layunin na pag-unawa sa problema ng pinagmulan ng buhay sa ating planeta at ang pagbuo ng biosphere nito.
Gayunpaman, dapat itong ituro na hanggang sa kasalukuyan ay hindi pa posible na makuha ang buhay sa eksperimento.
