Тайна появления жизни на Земле. Как создать клетку
Сегодня жизнь завоевала каждый квадратный сантиметр Земли, но когда планета только сформировалась, она была мертвым камнем. Как и когда произошел знаковый переход? С чего началась жизнь? Едва ли можно придумать более серьезный, большой и сложный вопрос. На протяжении большей части истории человечества никто не сомневался в том, что это дело богов. Любое другое объяснение было немыслимым.
Больше нет. За последнее столетие многие ученые пытались выяснить, с чего могла начаться первая жизнь. Они даже пытались воссоздать момент Сотворения в своих лабораториях: создать совершенно новую жизнь с нуля. Пока никому это не удалось, но мы прошли долгий путь. Сегодня многие ученые, изучающие происхождение жизни, уверены, что они на верном пути — и у них есть эксперименты, которые подкрепляют их уверенность в этом.
Это история наших попыток выяснить наше истинное происхождение. Это история одержимости, борьбы и блестящего творчества, которые привели к некоторым из величайших открытий современной науки. Стремление понять истоки жизни посылало мужчин и женщин в самые отдаленные уголки нашей планеты. Некоторых ученых считали дьяволами во плоти, другие же продолжали работать под пятой жестоких тоталитарных правительств.
Это история рождения жизни на Земле.
Жизнь стара. Динозавры — самые известные вымершие создания — появились 250 миллионов лет назад. Но жизнь появилась намного, намного раньше.
Древнейшим из известных окаменелостей порядка 3,5 миллиарда лет, в 14 раз больше, чем самым старым динозаврам. Но окаменевшая летопись может уводить нас еще дальше. К примеру, только в августе 2016 года ученые обнаружили окаменелых микробов, которым 3,7 миллиарда лет.
Сама Земля ненамного старше, ей 4,5 миллиарда лет.
Если предположить, что жизнь образовалась на Земле — что представляется разумным, учитывая, что мы до сих пор не нашли ее в другом месте, — то это должно было произойти в тот миллиард лет, который протекал между формированием Земли и появлением самых старых известных окаменелостей.
Сужая диапазон времени возможного появления жизни, мы можем делать обоснованные предположения о том, как это произошло.
С 19 века биологи знают, что все живые существа состоят из «клеток»: крошечных мешочков живой материи, которые бывают разных форм и размеров. Впервые клетки были обнаружены в 17 веке, благодаря изобретению первых микроскопов, но потребовалось более ста лет, чтобы понять, что они были основой всей жизни.
Вы, конечно, не похожи на сома или тираннозавра, но микроскоп покажет, что вы сделаны практически из тех же клеток. Как и растения, и грибы. Но пока что самой многочисленной формой жизни являются микроорганизмы, состоящие из одной клетки. Бактерии — самая известная группа, их можно найти всюду на Земле.
В апреле 2016 года ученые представили обновленную версию «древа жизни»: в некотором смысле фамильного древа каждого живущего вида. Почти все ветви представлены бактериями. Более того, форма этих ветвей говорит о том, что бактерии были общим предком всей жизни. Другими словами, каждое живое существо — включая вас — произошло от бактерий.
Выходит, мы можем точнее определить проблему происхождения жизни. Используя только материалы и условия, которые были на Земле 3,5 миллиарда лет назад, мы должны сделать клетку.
Насколько сложно это будет?
Первые эксперименты
На протяжении почти всей истории никто не считал нужным задаваться вопросом, как появилась жизнь, поскольку ответ казался очевидным. До 1800-х годов большинство людей верили в «витализм». Это интуитивное представление, что живые существа наделены особым, магическим свойством, которое отличает их от неодушевленных предметов.
Витализм часто связывался с религиозными убеждениями. Библия говорит, что Бог использовал «дыхание жизни», чтобы оживить первых людей, и бессмертная душа является формой витализма.
Только вот есть одна проблема. Витализм — это полная чушь.
К началу 1800-х годов ученые обнаружили несколько веществ, которые казались уникальными для жизни. Одно из таких соединений было мочевиной, которую обнаружили в моче и выделили в 1799 году. Только это все так же укладывалось в концепцию витализма. Только живые существа были в состоянии производить эти химические вещества, поэтому они, видимо, были заряжены энергией жизни и это делало их особенными.
Но в 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер нашел способ делать мочевину из распространенного химического вещества, цианата аммония, который не имел очевидную связь с живыми существами. Другие последовали его примеру, и вскоре стало ясно, что химические вещества жизни можно сделать из более простых химических веществ, не имеющих ничего общего с жизнью.
Это был конец для витализма в качестве научной концепции. Но людям оказалось трудно расстаться с этой идеей. Очень многим казалось, что говорить, что в химических вещества жизни нет ничего «особенного», это как отнимать у жизни ее магию, делать ее механической или бездушной. Ну и, конечно же, это противоречило Библии.
Даже ученые пытались спасти витализм. Еще в 1913 году английский биохимик Бенджамин Мур горячо проталкивал теорию «биотической энергии», которая была тем же витализмом, но с другим названием. У этой идеи был сильный эмоциональный подтекст.
Да и сегодня, впрочем, эта идея порой всплывает тут и там. Например, существует множество научно-фантастических историй, в которых «энергию жизни» можно увеличить или высосать. Вспомните «энергию регенерации», используемую Повелителями Времени в «Докторе Кто». Кажется необычным, но это очень и очень старая идея.
Тем не менее после 1828 года ученые получили здравые причины искать «безбожное» объяснение первого появления жизни. Но не искали. Казалось бы, эту тему нужно исследовать, но по факту тайну происхождения жизни игнорировали десятилетиями. Возможно, все еще были слишком привязаны к витализму, чтобы сделать следующий шаг.
Вместо этого гигантским прорывом в биологии 19 века стала теория эволюции, разработанная Чарльзом Дарвином и другими.
Теория Дарвина, изложенная в «Происхождении видов» в 1859 году, объяснила, как все это разнообразие жизни могло появиться из единственного общего предка. Каждый отдельный вид теперь уже не был создан Богом, а произошел от древнего организма, который жил миллионы лет назад: последний универсальный общий предок.
Эта идея оказалась чрезвычайно противоречивой, опять же, потому что не сходилась с Библией. Дарвин и его идеи оказались под шквалом атаки, отчасти возмущенных христиан.
Теория эволюции ничего не говорила о том, как появился самый первый организм.
Дарвин знал, что это глубокий вопрос, но — возможно, опасаясь новых нападок со стороны церкви — осмелился обсудить его лишь в 1871 году. Приподнятый тон письма показывает, что он знал глубокое значение этого вопроса:
«Но если бы (и ох какое это большое «если бы») мы могли представить себе небольшой теплый пруд со всеми видами аммиака и фосфорной соли — со светом, теплом, электричеством — в котором химически образовалось бы белковое соединение, готовое пройти через еще более сложные изменения…»
Другими словами, что если когда-то был небольшой водоем, наполненный простыми органическими соединениями и купающийся в солнечном свете? Некоторые из этих соединений, возможно, в совокупности образовали бы полуживое вещество вроде белка, который мог бы начать развиваться и становиться все более сложным.
Эта идея была поверхностной. Но она легла в основу первой гипотезы появления жизни.
Что любопытно, эта гипотеза появилась в СССР.
Во времена Сталина все было под контролем государства. Даже идеи людей, биологов, не связанных с коммунистической политикой. Что примечательно, Сталин фактически запрещал ученым изучать обычную генетику. Вместо этого он продвигал идеи фермера Трофима Лысенко, которые, по его мнению, больше соответствовали коммунистической идеологии. Ученые, работающие в области генетики, были вынуждены публично поддерживать идеи Лысенко, чтобы не оказаться в лагерях.
Именно в такой репрессивной среде Александр Опарин проводил свои исследования в области биохимии. Он мог работать, поскольку был преданным коммунистом: поддерживал идеи Лысенко и даже получил орден Ленина, высшую награду времен СССР.
В 1924 году Опарин опубликовал свою работу «Происхождение жизни». В ней он изложил свое видение зарождения жизни, которое было поразительно похоже на маленький теплый пруд Дарвина.
Опарин пытался представить, какой была Земля после формирования. Поверхность была обжигающе горячей, поскольку на нее падали камни из космоса. Мешанина из полурасправленных пород, содержащих огромный спектр химических веществ, в том числе и на основе углерода.
В конце концов Земля остыла достаточно, чтобы водяной пар конденсировался в жидкую воду и пошел первый дождь. Он наполнил земные океаны, которые были горячими и богатыми углеродсодержащими химическими веществами. То, что нужно для жизни.
Сначала различные химические вещества взаимодействовали между собой с образованием множества новых соединений, некоторые из которых были сложными. Опарин предположил, что молекулы, важнейшие для жизни, сахара и аминокислоты, могли образоваться в водах Земли.
Затем некоторые химические вещества начали формировать микроскопические структуры. Много органических веществ не растворяется в воде: к примеру, масла образуют слой поверх воды. Но когда некоторые из этих веществ контактируют с водой, они образуют сферические шарики «коацерваты», которые могут быть до 0,01 сантиметра в поперечнике.
Если вы взглянете на коацерваты через микроскоп, они ведут себя весьма подвижно, как живые клетки. Они растут и меняют форму, иногда делятся на две части. Они также могут вбирать химические вещества из окружающей воды, поэтому в них могут оказаться подобные жизни химвещества. Опарин предположил, что коацерваты были предками современных клеток.
Пятью годами позже, в 1929 году, английский биолог Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн независимо предположил очень похожие идеи в короткой статье, опубликованной в Rationalist Annual.
К тому времени Холдейн уже немало внес в теорию эволюции, помогая интегрировать идеи Дарвина в развивающуюся науку о генетике.
Как и Опарин, Холдейн описал, каким образом органические вещества могли бы накапливаться в воде, «пока первобытные океаны не дошли бы до консистенции горячего разбавленного супа». Это подготовило бы почву для «первых живых или полуживых вещей», которые сформировались и оказались в тонкой масляной пленке.
Показательно, что среди всех биологов мира только Опарин и Холдейн дошли до этого. Мысль о том, что живые организмы могут образоваться в процессе простых химических реакций, без бога или даже «жизненной силы», была радикальной. Как и теория эволюции Дарвина до нее, она тоже была плевком в лицо христианства.
Но в рамки СССР вписывалась отлично. Советский режим был официально атеистическим, а его лидеры с радостью поддерживали любые материалистические объяснения глубоких явлений вроде жизни. Холдейн тоже был атеистом и еще и коммунистом в придачу.
«В то время принятие или непринятие идеи зависело главным образом от человека: был ли он религиозным, поддерживал ли левые или коммунистические идеи», говорит эксперт по происхождению жизни Армен Мулкиджанян из Университета Оснабрюк в Германии. «В Советском Союзе их принимали с радостью, потому что им был не нужен Бог. В западном мире, если взглянуть на людей, которые мыслили в этом направлении, все они были левыми, коммунистами и так далее».
Мысль о том, что жизнь сформировалась в первичном бульоне органических веществ, стала гипотезой Опарина-Холдейна. Она была аккуратной и убедительной, но была одна проблема. Ее не поддерживали никакие экспериментальные доказательства. И так продолжалось почти четверть века.
К тому времени, когда Гарольд Юри стал интересоваться происхождением жизни, он уже получил Нобелевскую премию по химии 1934 года и помог построить атомную бомбу. Во время Второй мировой войны Юри работал над Манхэттенским проектом, собирая нестабильный уран-235, необходимый для сердечника бомбы. После войны он боролся, чтобы сохранить ядерные технологии под контролем граждан.
Также он заинтересовался химией космоса, в частности тем, что происходило во времена формирования Солнечной системы. Однажды он прочитал лекцию и отметил, что в атмосфере Земли, вероятно, не было кислорода, когда она впервые сформировалась. Это стало идеальным дополнением к первичному бульону Опарина и Холдейна: хрупкие химические вещества могли быть уничтожены при контакте с кислородом.
Докторант по имени Стэнли Миллер был в аудитории, а затем подошел к Юри с вопросом: можно ли проверить эту идею? Юри был скептичен, но Миллер настоял на своем. Поэтому в 1952 году Миллер начал самый известный эксперимент на тему происхождения жизни.
Настройки были простыми. Миллер соединил серию стеклянных колб и пустил по ним четыре химических вещества, которые могли присутствовать на ранней Земле: кипящая вода, газообразный водород, аммиак и метан. Затем он подверг газы многократному воздействию электрического тока, чтобы имитировать удары молнии, которые были обычным явлением на Земле в те времена.
Миллер обнаружил, что «вода во флаконах стала значительно розовее после первого дня, а к концу недели раствор стал красным и мутным». Очевидно, образовалась смесь химических веществ.
Проанализировав смесь, Миллер обнаружил, что в ней есть две аминокислоты: глицин и аланин. Аминокислоты часто называют строительными блоками жизни. Они используются для образования белков, которые управляют большинством биохимических процессов в наших телах. Миллер сделал два важнейших компонента жизни буквально с нуля.
Результаты были опубликованы в престижном журнале Science в 1953 году. Юри поступил весьма необычно для старших ученых, сняв свое имя с работы и отдав все лавры Миллеру. Несмотря на это, исследование часто называют «экспериментом Миллера-Юри».
«Сила Миллера-Юри в том, что вы можете произвести множество биологических молекул просто из атмосферы», говорит Джон Сазерленд из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, Великобритания.
Детали оказались неверными, поскольку более поздние исследования показали, что атмосфера ранней Земли была другой смесью газов. Но это не меняет факта. Эксперимент удался, простимулировал воображение публики и разлетелся на цитаты.
После эксперимента Миллера другие ученые начали искать способы создания простых биологических молекул с нуля. Решение тайны происхождения жизни, казалось, вот-вот появится.
Но потом выяснилось, что жизнь была сложнее, чем кто-либо думал. Живые клетки были не только мешками с химическими веществами: они были сложнейшими крошечными машинами. Внезапно создание клетки с нуля оказалось гораздо более сложной задачей, чем думали ученые.
http://hi-news.ru/science/tajna-poyavleniya-zhizni-na-zemle-chast-pervaya-kak-sozdat-kletku.html
Последние аномальные новости

Был ли первобытный человек технически развит

Возможно ли защитить Землю от нового Тунгусского метеорита

Встреча с инопланетянами и похищение в Шотландии

Геометрия межпространственных переходов НЛО

Доказательства термоядерной катастрофы на Марсе

Жители Дзержинска заметили в небе световые столбы

Запечатлели экзопланету размером с Юпитер

Классификация контактов с внеземными цивилизациями

Машина, внушающая мысли

Может ли ИИ сыграть роль в системе правосудия

Новая книга рассказывает о наблюдении НЛО с Аполлона-11

Обнаружена струя черной дыры, направленная на Землю

Огромный паук-мутант с Украины

Пермские секретные материалы. НЛО, полтергейст и другое

Прохождение информации через кротовую нору

Самое дальнее обнаружение черной дыры, поглотившей звезду

Тайна исчезновения Эмелии Эрхарт

Темный мир контроля над разумом

Техника обнаружения метеоров может быть использована для обнаружения темной материи

Физики наблюдают за динамикой червоточин с помощью квантового компьютера

Великий фильтр и смерть инопланетного разума

Волшебная глина украденная с небес

Древние описание Всемирного потопа

Загадка некодирующих участков ДНК

Загадочные объекты на дне Балтийского моря

ИИ научили превращать рукописные каракули в программный код

Инопланетные потрошители овец

Когда-то Марс был планетой-океаном

Множество пирамид скрыто в песке

Может ли НЛО столкнуться с самолетом

НАСА выделило средства на внеземное строительство

Необъяснимые приступы паники

НЛО и контроль над разумом

НЛО оказался соринкой на камере марсохода

НЛО, заговоры и война миров

Новые минералы обнаружили в метеорите

Седона - город звездных людей

Тектоническая активность на Европе не похожа на земную

Харовск в конце 80-х накрыл тарелочный бум

Экзопланета помогла обнаружить полярное пятно на звезде

Доверяют ли люди email рассылке

Альтернативные взгляды на Стоунхендж

Бывший агент ЦРУ сделал признание о Зоне 51

Жители Нью-Йорка видят много странного

Загадка надписи в Шугборо

Загадочная северная полярная шапка Марса

ИИ научился дорисовывать шедевры исскуства

Материалы, оставленные НЛО

Мерлин - пророк, архитектор, святой

Мир правительственных секретов

Мужчина много лет хранит загадочный камень

Необычные теории о происхождении человека

НЛО заметили над Канзас Сити

Отыскали очень плотную горячую суперземлю

Паранормальное, оккультное и сверхъестественное

Подземная раса инопланетян

Похищение инопланетянами и путешествие на Марс

Предсказание Ванги на конец декабря

Предсказания экстрасенсов на 2023 год

Проклятое кольцо Рудольфа Валентино

Что, если Гиперборея все еще существует

Отдых в Минеральных Водах: где остановиться, что посмотреть

Какие проблемы можно решить при помощи пептидов

Верная собака сутки провела около тела погибшей хозяйки

Гадание на 2023 год по дате вашего рождения

Гадание по внутренностям животных

Год Кота и Кролика - почему два животных

Женщина накачала мышцы к 76 годам

Зачатые 30 лет назад дети родились в США

Лондонцы опасаются вторжения инопланетян

Не нашли искусственных радиосигналов от источника сигнала Wow

Перевал Дятлова. Как свердловчанин Рустем Слободин оказался в Челябинске-40

Похищенная собака вернулась к хозяйке через 12 лет

Сверхъестественная сторона Несси

Скрытая история гигантов

Сооснователь Neuralink создал зрительный имплант

Странные аномальные явления 1846 года

Странные встречи с НЛО на пустынных дорогах Австралии

Таинственный феномен предельной ясности перед смертью

Тайна гибели Мохенджо-Даро

Французские охотники за НЛО

Химические секреты экзопланет

Экстрасенсу Александру Шепсу исполнилось 36 лет

Доказательство посещения Земли инопланетянами

Загадочная Молебская аномальная зона

Загадочные Золотые ворота Иерусалима

Инопланетяне написали Кате Лель

Как по линиям руки узнать влияющую планету

Как толковать сны в зимнюю ночь

Можно ли путешествовать во времени, что говорит наука

Нострадамус предсказал семимесячную войну

Огромную золотую рыбку поймали во Франции

Отыскали готовящуюся поглотить свою планету звезду

Паранормальный шпионаж

Полицейские скрыли тело бигфута после ДТП

Причудливые случаи самовозгорания человека

Путешествия во времени действительно реальны

Самые сильные обереги на 2023 год

Секрет удачного 2023 года раскрыл экстрасенс Ельцина

Составили рецепт идеальной планеты для жизни

Тайна загадочного Мохенджо-Даро

Тайны Антарктиды - какие секреты скрыты подо льдом

Увлекательный мир оборотней

Власти США подтвердили наблюдение НЛО над Канзасом

Жизнь как игра - как понимать знаки судьбы

Загадочный череп Звездного ребенка

Зарождающиеся газовые экзопланеты скрываются в пылевом диске

Исследование рекламы о летающих тарелках и НЛО

Как связаны якутский эпос и НЛО

Массовое внедрение ИИ начинается в России

На месте работы марсохода был водоём

Национальный архив НЛО откроется в Нью-Мексико

Несколько удивительных встреч с снежным человеком

НЛО зафиксировали очевидцы во владивостокском небе

Обнаружили поле, усеянное метеоритами

Огромная ледяная тарелка появилась на реке в Карелии

Опровергнуты три теории заговора о высадке на Луну

Органические соединения обнаружили на Марсе

Правда о наблюдениях НЛО в США будет наконец раскрыта

Правительство и военные нарушают молчание об НЛО

Причудливый НЛО, похожий на Сатурн

Пришельцы в небе над Бразилией

Прогноз по картам Таро на 2023 год

Световые столбы в небе Японии

Совершенно секретные подземные объекты

Сокровища фараона Тутанхамона

Статуи рептилоидов и осколки упавшего на землю неба

Странная вспышка встреч с НПО в Норвегии

Странный случай убийства лошади в Огайо

Тайна светящихся ран в битве при Шилохе

Теперь мы знаем откуда прилетают НЛО

Черепа из Паракаса принадлежат к неизвестной расе

Что общего между осьминогом и человеческим мозгом

Архив исторической информации об НЛО

В ведьм все еще верит миллиард человек

В небе над Словакией заметили НЛО

Взгляд в древнее прошлое Марса

Возрожден вирус, пролежавший 48 000 лет в мерзлоте

Гугл тайно разрабатывает ИИ, который сможет сам писать код

Загадочное похищение инопланетянами в Польше

Земля сгорит так же, как Венера

Зонду Юнона передаются сообщения с Ио

Инопланетяне из Бразилии были с аммиачной планеты

Как сглаз и порча вредят экономикам

Мир приблизился к критической точке

Облака в форме НЛО окутывают гору во Вьетнаме

Обнаружена сверхкороткопериодическая экзопланета

Очередного монстра заметили в озере Лох-Несс

Физик Исаак Ньютон вычислил дату Апокалипсиса

Червоточины могут выглядеть так же как черные дыры

Черный треугольный НЛО замечен около Солнца

Шоковая встреча с НЛО в Техасе

Экстрасенс Кадони объяснил, почему нельзя знать будущее

Могут ли родители проводить ребенка в класс

Как мотивировать ребенка на обучение русского языка

Монтаж блочных тепловых пунктов, этапы работ

Очистка снега с крыш альпинистами

Бигфут пробрался на частное ранчо

Был ли великан Гильгамеш нефилимом

Главная опасность колонизации Луны

Загадочные Стрелы Дьявола в Великобритании

Загадочные струи материи черных дыр

Инопланетяне с Сатурна посещают Землю тысячи лет

Исследование рекламы о летающих тарелках и НЛО

Можем ли мы защитить Землю от космической погоды

Наблюдение НЛО над Верхним озером в США

Неуместные таинственные животные в Великобритании

Открыли инопланетный мир похожий на Юпитер

Очевидцам НЛО скоро не нужно будет бояться

Предсказания Ванги и Мессинга о судьбе России

Самые дикие правительственные заговоры

Секретные агенты посещают шабаши уфологов

Таинственные стоны начали слышать пассажиры авиалайнеров

Упавший метеорит мог быть кораблем инопланетян

Фреска великана в древних нубийских пирамидах

Цереология - наука о кругах на полях

Экстрасенс Влад Кадони высказался о ядерной войне

ОСБ плиты - характеристики и свойства

В Гурава.ру выяснили, что спросить у банка перед ипотечным кредитованием

Блогер на кордоне у Лешего увидел НЛО

Бюджетное управление опубликовало смету расходов на НЛО

Глюк с колбасой

Губительный год, что предсказывал Нострадамус

Загадочное происхождение славян

Загадочный случай средневековой танцевальной мании

Земляне получили ответ от братьев по разуму

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика