Հիմնական նյութ

Դասընթաց․ (11-րդ դասարան. կենսաբանություն) > Բաժին 1

Դաս 4: Տեսակառաջացում և էվոլյուցիոն ծառեր

Կյանքի ծագման մասին վարկածներ

Օպարին-Հալդանի վարկածը, Միլլեր-Ուրիյի փորձը և ՌՆԹ-ի աշխարհը։

Հիմնական դրույթներ

Երկիր մոլորակը առաջացել է հստակ $4.5$ ‍ միլիարդ տարի առաջ, իսկ դրանում կյանքի գոյության առաջին նշանները ի հայտ են եկել $3.5$ ‍-ից $3.9$ ‍ միլիարդ տարի առաջ։
Օթարին-Հալդեյնի հիպոթեզը առաջարկում է, որ կյանքը աստիճանաբար ծագել է այնպիսի անօրգանական մոլեկուլներից, ինչպիսիք են այժմ մեզ հայտնի <<կառուցողական միավորները>>, ինչպես օրինակ՝ ամինաթթուները, որոնք առաջացել են սկզբում և հետագայում միավորվելով առաջացրել են բարդ պոլիմերներ։
Միլեր-ՈՒրեյի փորձը տվեց առաջին ապացույցը այն մասին, որ օրգանիզմի համար անհրաժշետ օրգանական մոլեկուլները կարող էին առաջանալ անօրգանական բացադրիչներից։
Որոշ գիտնականները աջակցում են ՌՆԹ-ի աշխարհ հիպոթեզին, համաձայն որի կյանք գոյության ձևը սկզբում ինքնակրկնապատկվող ՌՆԹ-ն էր։ Մյուսները նախընտրում են առաջինը՝ նյութափոխանակությունը հիպոթեզը, այդպիսով՝ նյութափոխանակային ցանցերի առաջացումը տեղադրելով ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի առաջացումից առաջ։
Պարզ օրգանական միացությունները կարող էին Երկիր մոլորակի վրա հայտնվել երկնաքարերի միջոցով։

Ներածություն

Եթե տիեզերքում կյանքի այլ ձևերլինեին , ըստ քեզ դրանք որքանո՞վ նման կլինեին Երկիր մոլորակի վրա գոյություն ունեցող ձևերին։ Ճիշտ իմ ու քո նման, դրանց գենետիկական նյութը ևս ԴՆԹ-ն կլինե՞ր։ Կամ առհասարակ դրանք բջիջներից կազմված կլինեի՞ն։

Մենք կարող ենք միայն ենթադրություններ կատարել այս հարցերի մասին, քանի որ Երկիր մոլորակի սահմաններից դուրս դեռևս կյանքի այլ ձևեր չեն հայտնաբերվել։ Բայց հաշվի առնելով, թե մեր սեփական մոլորակում կյանքը ինչպես է զարգացելմենք, մենք շատ ավելի տեղեկացված կարող ենք մտածել ՝արդյոք այլ մոլորակներում կյանք գոյություն ունի։

Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք Երկիր վրա կյանքի ծագման վերաբերյալ գիտական գաղափարները։ Կյանքի ծագման ժամանակահատվածին (

3.5

կամ ավել միլիարդ տարի առաջ) բավականի լավ աջակցում են հայտնաբերված բրածոներն ու ռադիոմետրիական տվյալները։ Բայց այն հարցը, թե ինչպես է այն ծագել, շատ ավելի քիչ է հասկանալի։ Էվոլյուցիայի տեսության կենտրոնական դոգմայի հետ համեմատած, կյանքի ծագման վերաբերյալ հիպոթեզերը շատ ավելի... ենթադրական են։ Ոչ ոք հստակ չգիտի, թե այդ հիպոթեզերից որն է ճիշտ, կամ միգուցե ճիշտ հիպոթեզը դեռ չի էլ հայտնաբերվել։

Ե՞րբ է հայտնվել կյանքը Երկիր մոլորակի վրա

Երկրաբանները մոտարկելով նշում են, որ Երկիր մոլորակը առաջացել է մոտավորապես

4.5

միլիարդ տարի առաջ։ Այս մոտարկումը ստացվել է մոլորակի ամենահին քարերի, ինչպես նաև լուսնաքարերի և երկրաքարերի տարիքը հաշվելու արդյունքում ստացված ռադիոմետրիկ տվյալների օգնությամբ (որի ժամանակ տվյալ քարի առաջացման ժամանակահատվածի հաշվման համար օգտագործվել է ռադիոակտիվ իզոտոպերի քայքայման եղանակը)։

Մի քանի միլիոնավոր տարիների ընթացքում, դեռևս երիտասարդ Երկիր մոլորակի վրա հաճախ թափվում էին աստերոիդներ և երկնային այլ մարմիններ։ Ջերմաստիճանը ևս շատ բարձր է եղել (ջրի հիմնական ագրեգատային վիճակը հեղուկի փոխարեն գազն է եղել)։ Կարծում են, որ կյանքի առաջին ձևերը ծագել են աստերոիդների <<ռմբակոծության>> դադարի շրջանում

4.4

-ից

4.0

միլիարդ տարի առաջ, երբ ջերմաստիճանը բավականին սառն էր և ջուրը կարող էր խտանալ՝ առաջացնելով օվկիանոսներ

^{1}

։ Սակայն <ռմբակոծության>> երկրորդ փուլը տեղի ունեցով

3.9

միլիարդ տարի առաջ։ Ամենայն հավանականությամբ հենց այս փուլից հետո Երկիր մոլորակը կարողացավ աջակցել դրանում կայուն կյանքի առաջացմանն ու պահպանմանը։

Կյանքի գոյությունը հաստատող ամենավաղ բրածո ապացույցները

Երկրի վրա կյանքի գոյության ամենավաղ ապացույցները Ավստրալիայի արևմուտքում հայտնաբերված բրածոներն են, որոնք փաստում են մոտավորապես

3.5

միլիարդ տարի առաջ կյանքի գոյությունը։ Այս բրածոները կառուցվածքներ են, որոնք հայտնի են որպես ստրոմատոլիտներ։ Վերջիններս շատ դեպքերում ձևավորվում են միաբջիջ մանրէների, ինչպես օրինակ՝ ցիանոբակտերիայի, շերտերով միմյանց վրա դասավորման արդյունքում։ (ստրոմատոլիտները առաջացրել են ոչ միայն նախապատմական մանրէները, դրանք կարող են մեր օրերում առաջացնել նաև այժմ գոյություն ունեցող մանրէները)։

Իսկ հենց մանրէների ամենավաղ բրածոները, ի տարբերություն իրենց մնացորդների, ըստ գիտնականների, նման են ծծմբի նյութափոխանակությանը մասնակցող բակտերիաներին։ Այս բրածոները ևս հայտնաբերվել են Ավտրալիայում և դրանք գոյություն են ունեցել դեռևս

3.4

միլիարդ տարի առաջ

^{2}

Բակտերիաները հարաբերականորեն ավելի բարդ կառուցվածք ունեն, ինչից կարող ենք եզրկացնել, որ կյանքի առաջին նշանները ի հայտ են եկել նույնիսկ

3.5

միլիարդ տարվանից առաջ։ Բայց ավելի վաղ ժամանակահատվածի բրածոների տվյալների բացակայությունը դժվարացնում են (եթե իհարկե ոչ անհնար են դարձնում) կյանքի ծագման հստակ ժամանակահատվածի մատնանշումը։

Ամենայն հավանականությամբ ինչպե՞ս է կյանքը ծագել

1920-ական թվականներին ռուս գիտնական Ալեքսանդր Օպարինը և անգլիացի գիտնական Բ․ Ս․ Հալդեյնը միմյանցից անկախ առաջարկեցին մի վարկած, որը հիմա հայտնի է Օպարին-Հալդեյնի հիպոթեզ անունով․ այն առաջարկում է, որ Երկրի վրա կյանքը կարող էր աստիճանաբար ծագել անկենդան նյութից <<աստիճանական քիմիական էվոլյուցիայի>> միջոցով։

^{3}

Օպարինն ու Հալդեյնը մտածեցին, որ նախկինում Երկիր մոլորակն ուներ վերականգնող հատկություններով օժտված մթնոլորտ, ինչը նշանակում է, որ դրանում թթվածնի քանակը քիչ էր, որի արդյունքում էլ մոլեկուլները ձգտում են այլ մոլեկուլներին տալ իրենց էլեկտրոնները։ Այս պայմաններում, նրանք առաջարկեցին, որ․

Պարզ անօրգանական մոլեկուլները կարող են ռեակցվել (արևի էներգիայի շնորհիվ) առաջացնելով այնպիսի կազմավորող միավորներ, ինչպիսիք են ամինաթթուները և նուկլեոտիդները։ Սրանք կարող էին կուտակվել օվկիանոսներում՝ առաջացնելով <<առաջնային արգանակ**։ $^{3}$ ‍
Հետագա ռեակցիաների արդյունքում այս կազմավորող միավորները կարող են միավորվել՝ առաջացնելով ավելի մեծ և ավելի բարդ մոլեկուլներ (պոլիմերներ), ինչպիսիք են օրինակ՝ սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները, որոնք հավանաբար առաջացել են ջրի ծայրային հատվածներում։
Պոլիմերները կարող են հավաքվել՝ կազմելով միավորներ կամ կառուցվածքներ, որոնք ունակ են ինքնապահպանվել և ինքնակրկնապատկվել։ Օպարինը կարծում էր, որ դրանք կարող են լինել սպիտակուցային համալիրներ <<գաղութներ>>, որոնք միասին կարող էին իրականացնել նյութափոխանակություն, մինչդեռ Հալդեյնը առաջարկեց, որ մակրոմոլեկուլները պարփակվել են թաղանթներով՝ կազմելով բջիջների նման կառուցվածքներ $^{4, 5}$ ‍։

Այս մոդելի մանրամասները, երևի թե այդքան էլ ճշգրիտ չեն։ Օրինակ՝ երկրաբանները այժմ կարծում են, որ նախկինում գոյություն ունեցած մթնոլորտը վերականգնիչ հատկություններով օժտված չէր և դեռևս անհասկանալի է, արդյոք օվկիանոսների ծայրային հատվածներն են հանդիսանում այն տեղամասերը, որտեղ կյանքը ի հայտ է եկել առաջին անգամ։ Բայց հիմնական գաղափարն այն է, որ պարզ, այուհետև ավելի բարդ և վերջապես ինքնապահպանվող կենսաբանական մոլեկուլների կամ դրանց համալիրների աստիճանաբար, սպոնտան առաջացումը ընկած է կյանքի ծագման այժմ մեզ հայտնի գրեթե բոլոր հիպոթեզերի հիմքում։

Անօրգանական միացություներից դեպի կազմավրող միավորներ

1953 թվականին Սթենլի Միլերը և Հարոլդ Ուրեյը կատարեցին մի փորձ, որի շնորհիվ փորձարկեցին Օպարինի և Հալդեյնսի գաղափարները։ Նրանք հայտնաբերեցին, որ նկարագրված վերականգնիչ միջավայրի առկայության պայմաններում օրգանական մոլեկուլները իսկապես կարող էին առաջանալ սպոնտան կերպով։

Միլերն ու Ուրեյը ստեղծեցին մի փակ համակարգ, որը պարունակում էր տաք ջուր և այն գազերի խառնուրդը, որոնցով ըստ ամենայնի այդ շրջանում առատ էր Երկիր մոլորակի մթնոլորտը (

H_{2}

O

{NH}_{4}

{CH}_{4}

, և

N_{2}

)։ Որպիսի ապահովեն նաև քիմիական ռեակցիաների ընթանալու համար անհրաժեշտ էներգիան (որը առկա էր Երկիր մոլորակի մթնոլորտում), Միլերն ու Ուրեյը իրենց փորձնական համակարգին ավելացրին նաև էլեկտրականություն։

Մեկ շաբաթ այս փորձը իրականացնելուց հետո Միլերն ու Ուրեյը հայտնաբերեցին, որ ամինաթթուների, շաքարների և այլ օրգանական մոլեկուլների տարբեր տեսակները ունեն իրենց հստակ ձևերը։ ԴՆԹ-ի և սպիտակուցի նման բարդ, մեծ մոլեկուլները դրանում բացակայում էին, սակայն Միլեր-Ուրեյի փորձը ցույց տվեց, որ այս մոլեկուլների ամենաքիչը մի քանի կազմավորող միավորները կարող էին պատահականորեն ձևավորվել այլ պարզ միացություններից։

Միլերի և Ուրեյի արդյունքները իմաստալի՞ց էին

Գիտնականները այժմ մտածում են, որ երիտասարդ Երկիր մոլորակի մթնոլորտը տարբերվում էր Միլերի և Ուրեյի կառուցվածքից (սա նշանակում է՝ ոչ վերականգնիչ․ ամոնիակի և մեթանի աղքատ քանակներով )

^{6, 7}

։ Հետևաբար կասկածելի է՝ արդյոք երիտասարդ Երկիր մոլորակի մասին Միլերի ու Ուրեյի մոդելավորումը ճիշտ էր։

Բայց տարիների ընթացքում կատարված մի շարք փորձարկումները ցույց են տվել, որ օրգանական կառուցողական միավորները (Հատկապես ամինթթուները) պայմանների բավականին լայն շրջանակում կարող են առաջանալ անօրգանական նախորդներից

^{8}

Միլեր-Ուրեյի ձևավորած փորձարկումների դեմ քննադատություններից մեկն այն է, որ դրանց արդյունքում սովորաբար չեն առաջանում նուկլեոտիդներ (ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի կառուցվածքային միավորներ)։ Նուկլեոտիդը հարաբերականորեն բարդ կառուցվածք ունի, այն 3 մասից կազմված մոլեկուլ է, դրանք են՝ շաքարային օղակը, ազոտային հիմքը և մեկ կամ ավելի ֆոսֆատային խմբեր։ Որպես այդպիսին, ավելի քիչ հավանական է, որ դրանք տիպիկ ամինաթթուների փոխարեն կառաջանան պարզ քիմիական ռեակցիաների արդյունքում։

Բայց տարբերվող մոտեցմամբ (մոտեցում, որը նման չէր Միլերի և Ուրեյի մոտեցմանը) մի ժամանակակից հետազոտության ժամանակ հայտնաբերվել է, որ ՌՆԹ կազմող նուկլեուտիդները երիտասարդ Երկիր մոլորակին հատուկ պայմաններում, կարող են առաջացանալ անօրգանական միացություններից

^{9}

Այս փորձերից, բավականին ողջամիտ է թվում պատկերացնելը, որ կյանքի կառուցողական միավորներից գոնե որոշները կարող էին առաջավալ երիտասարդ Երկիր մոլորակում աբիոտիկ գործոններից։ Բայց, այն հարցը, թե հստակ ինչպես են դրանք առաջացել (ինչ պայմաններում) դեռևս շարունակում է մնալ անպատասխան։

Կառուցողական միավորներից մինչև պոլիմերներ

Ինչպես կարող էին երիտասարդ Երկիր մոլեկուլի վրա մոնոմերները (կառուցողական միավորները), ինչպիսիք են ամինաթթուները կամ նուկլեոտիդները հավաքվել և կազմել պոլիմերներ կամ իրական կենսաբանական մակրոմոլեկուլներ։ Այսօրվա բջիջներում պոլիմերները հավաքում են ֆերմենտները։ Բայց քանի որ ֆերմենտներն էլ իրենց հերթին պոլիմերներ են, ապա սա իր ձևով նմանվում է հավի և ձվի խնդրին։

Երիտասարդ Երկիր մոլորակի վրա առկա պայմաններում մոնոմերները կարող էին սպոնտան կերպով առաջացնել պոլիմերներ։ Օրինակ՝ 1950-ականներին կենսաքիմիկոս Սիդնեյ Ֆոքսը և նրա կոլեգաները հայտնաբերեցին, որ եթե ջրի բացակայության պայմաններում տաքացնենք ամինաթթուները, ապա դրանք կարող են կապվել միմյանց հետ՝ առաջացնելով սպիտակուցներ

^{10}

։ Ֆոքսը առաջարկեց, որ երիտասարդ Երկիր մոլորակում, ամինաթթուներ պարունակող օվկիանոսի ջուրը կարող էր հոսել լավայի հոսքի վրայով, ինչի արդյունքում կգոլորշիանա ջուրը և կմնան միայն սպիտակուցները։

1990-ականների իրականացված հավելյալ փորձերը ցույց են տալիս, որ եթե ՌՆԹ-ի նուկլեոտիդները տեղադրենք կավե մակերեսին, ապա դրանք կարող են միմյանց հետ կապվել

^{11}

։ Կավը ՌՆԹ-ի պոլիմերի առաջացման համար գործում է որպես կատալիզատոր։ Ավելի լայն իմաստով, կավը և մյուս հանքային մակերևույթները պոլիմերների առաջացման գործում կարող են առանցքային դեր ունենալ՝ գործելով որպես կատալիզատորներ։ Այսպիսի մակեևույթների վրա տեղակայված պոլիմերները կարող են արագ հիդրոլիզվել (քայքայվել)՝ խթանելով մակերևույթին ամրացած մոդելների առաջացմանը

^{12}

Վերոբերյալ նկարը ցույց է տալիս կավի մի տեսակի նմուշ, որը հայտնի է որպես մոնտմորիլոնիտ։ Մասնավորապես վերջինս ունի կատալիտիկ և կազմավորման հատկություններ, որոնք կարող էին շատ կարևոր լինել կյանքի ծագման ժամանակ։ Այդպիսի օրինակ է ՌՆԹ-ի պոլիմերների առաջացման ժամանակ վերջինիս կատալիզային հատկությունները (ինչպես նաև բջջանման լիպիդային բշտիկների հավաքածուն)

^{13}

Ինչպիսի՞ բնույթ ունեին կյանքի ամենավաղ ձևերը

Եթե մենք պատկերացնենք, որ երիտասարդ Երկիր մոլորակի վրա կարող էին առաջանալ պոլիմերներ, միևնույն է մեզ շարունակելու է տանջել մի հարց՝ ինչպես կարող էին պոլիմերները դառնալ ինքնակրկնապատկվող և ինքնահավերժացվող՝ համապատասխանելով կյանքի հիմնական չափանիշներին։ Այս հարցով շատ տարբեր գաղափարներ կան, սակայն ճիշտ պատասխանի վերաբերյալ կոնկրետությունը քիչ է։

<<Առաջինը գեները>> հիպոթեզը

Հավանական է, որ կյանքի առաջին ձևերը ինքնակրկնապատկվող նուկլեինաթթուներ են եղել, ինչպիսիք են՝ ՌՆԹ-ն և ԴՆԹ-ն, իսկ մյուս տարրերը (օրինակ՝ նյութափոխանակային ցանցերը) այս հիմնական համակարգի հետագա հավելումներ են։ Սա կոչվում է առաջինը գեները հիպոթեզ։

Շատ գիտնականներ, որոնք աջակցում են այս հիպոթեզին կարծում են, որ ամենայն հավանականությամբ առաջին գենետիկական նյութը եղել է ոչ թե ԴՆԹ-ն, այլ ՌՆԹ-ն։ Սա հայտնի է որպես ՌՆԹ-ի աշխարհ հիպոթեզ։ Մի շարք պատճառներ ստիպում են գիտնակններին որպես առաջին գենետիկական նյութ նախընտրել ՌՆԹ-ն։ Թերևս ամենակարևորն այն է, որ ՌՆԹ-ն կարող է տեղեկատվությունը փոխադրելուց զատ նաև գործել որպես կատալիզատոր։ Ի համեմատություն դրան նշենք, որ դեռևս չեն հայտնաբերվել կատալիտիկ հատկությամբ ԴՆԹ-ի բնական մոլեկուլներ։

Կատալիտիկ հատկությամբ օժտված ՌՆԹ-ի մոլեկուլները հայտնի են որպես ռիբոզիմներ, և նրանք ՌՆԹ-ի աշխարհ հիպոթեզում կարող էին առանցքային դեր ունենալ։ Կատալիտիկ ՌՆԹ-ն պոտենցիալ կերպով կարող էր կատալիզել ինքն իրենց պատճենելու ռեակցիան։ Այսպիսի ինքնակրկնապատկվող ՌՆԹ-ն կարող է սերնդեսերունդ փոխանցել իր գենետիկական նյութը՝ իրականացնելով կյանքի ամենահիմնական չափանիշը և փաստորեն ենթարկվելով էվոլյուցիայի։ Իրականում հետազոտողները կարողացել են արհեստականորեն ստեղծել ռիբոզիմներ, որոնք ունակ են ինքնակրկնապատկվելու։

Որոշ խիստ պահպանված մոլեկուլներ (շատ օրգանիզմների բջիջներում հայտնաբերված) իրենց շառուցվածքով նման են ՌՆԹ-ին։ Օրինակ՝ բջջի նյութափոխանակությանը մասնակցող մի շարք կոֆակտորներ (ԱԵՖ, ԳԵՖ, ՆԱԴ, ՖԱԴ, ցիկլիկ ԱՄՖ և այլն) ըստ էության ՌՆԹ-ի ձևափոխված նուկլեոտիդներ են։ Ավելին, գործառական ՌՆԹ-ի մոլեկուլները կարևոր դեր ունեն սպիտակուցի կենսասինթեզում․ ռիբոսոմները, առաջին հերթին, կազմված են կատալիտիկ ՌՆԹ-ներից և փոխարդող ՌՆԹ-ից (փ-ՌՆԹ), որոնք փոխադրում են ամինաթթուներ։ Բջջի նյութափոխանակության մեջ ՌՆԹ-ի մոլեկուլների այս առանցքային դերերը շատ լավ են համապատասխանում ՌՆԹ-ի աշխարհի հիպոթեզին։

Հնարավոր է նաև, որ ՌՆԹ-ն տեղեկատվություն կրող առաջին մոլեկուլը չէր, որը ծառայում է որպես գենետիկական նյութ։ Որոշ գիտնականներ կարծում են, որ նույնիսկ ավելի պարզ <<ՌՆԹ-անման>> մոլեկուլները, որոնք ունեն կատալիտիկ և տեղեկատվություն փոխադրելու ունակություն կարող էին առաջինը ի հայտ գալ և կատալիզել կամ ՌՆԹ-ի սինթեզի համար գործել որպես մատրիցա։ Սա կոչվում է <<նախա-ՌՆԹ-ի աշխարհ>> հիպոթեզ

^{17}

<<Առաջինը մետաբոլիզմը>> հիպոթեզը

Առաջինը գեները հիպոթեզի այլընտրանք է հանդիսանում առաջինը նյութափոխանակությունը հիպոթեզը, որը առաջարկում է, որ նյութափոխանակային ռեակցիաների ինքնապահպանվող ցանցերը կարող էին լինել կյանքի գոյության առաջին ձևերը (առաջանալով նուկլեոինաթթուներից առաջ)

^{14, 18}

Այս ցանցերը կարող էին ձևավորվել, օրինակ՝ անդրծովային հիդրոթերմալ աղբյուրներում, որոնք տրամադրում էին քիմիական նախորդների շարունակական պաշար և կարող էին լինել ինքնապահպանվող և կայուն (համապատասխանելով կյանքի հիմնական չափանիշներին)։ Այս սցենարով, սկզբնական պարզ մեխանիզմներից կարող են առաջանալ մոլեկուլներ, որոնք կգործեն որպես կատալիզատորներ ավելի բարդ մոլեկուլների առաջացման համար

^{18}

։ Ի վերջո, նյութափոխանակային ցանցերի արդյունքում կարող էին առաջանալ այնպիսի մեծ մոլեկուլներ, ինչպիսիք են՝ սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները։ Ավելի ուշ քայլը կլիներ թաղանթներով պարփակված <<առանձնյակների>> առաջացումը

^{14}

Ինչպիսի՞ տեսք կարող էին ունենալ առաջին բջիջները

Բջջի հիմնական հատկությունը շրջապատող միջավայրի պայմաններից տարբերվող ներքին միջավայրի պահպանումն է։ Այժմյա բջիջները միջավայրից տարանջատված են ֆոսֆոլիպիդային երկշերտի միջոցով։ Քիչ հավանական է, որ միջավայրի այն պայմաններում, որի արդյունքում առաջացել են բջիջները, ֆոսֆոլիպիդները կկարողանային գոյություն ունենալ, բայց ապացուցվել է, որ լիպիդների այլ տեսակները (նրանք, որոնք ավելի հավանական է, որ հասանելի կլինեին այդ պայմաններում) ևս կարող էին սպոնտան կերպով առաջացնել երկշերտային բաժանումներ։

Սկզբունքորեն, այս տեսակի բաժանումներին կարող էին շրջապատել ինքնակրկնապատկվող ռիբոզիմները կամ նյութափոխանակային ուղու բաղադրիչները՝ կազմելով հիմնական կառուցվածք ունեցող բջիջ։ Չնայած, որ ինտրիգային է, սակայն այս տիպի գաղափարը դեռևս չի ապացուցվել փորձարարական տվյալներով, օրինակ՝ ոչ մի փորձի արդյունքում դեռևս աբիոտիկ (չապրող) բաղադրիչներից սպոնտան կերպով չեն առաջացել ինքնակրկնապատկվող բջիջներ։

Մեկ այլ հավանական տեսակետ․ տիեզերքից եկած օրգանական մոլեկուլներ

Համաձայն Միլեր-Ուրեյի օրգնական մոլեկուլները սպոնտան կերպով կարող էին առաջանալ երիտասարդ Երկիր մոլորակի վրա առկա անօրգանական մոլեկուլներից։ Բայց փոխարենը կարո՞ղ էին դրանք տիեզերքին այստեղ գալ։

Այն գաղափարը, որ օրգանական մոլեկուլները կարող էին Երկիր մոլորակ գալ երկնաքարերի վրա, կարող է գիտաֆանտաստիկ հնչել, բայց մի շարք ողջամիտ ապացույցներ աջակցում են դրան։ Օրինակ՝ գիտնականները հայտնաբերել են, որ տիեզերքում առկա միջավայրի պայմաններում (բարձր ՈւՄ ճառագայթում և ցածր ջերմաստիճան) այդտեղ գտնվող պարզ քիմիական նախորդներից կարող են առաջանալ օրգանական մոլեկուլներ

^{20}

։ Մենք նաև գիտենք, որ որոշ օրգանական միացություններ հայտնաբերվել են տիեզերքում և այլ աստղային համակարգերում։

Եվ որ ամենակարևորն է, պարզվել է, որ մի շարք երկնաքարեր պարունակում են օրգանական միացություններ (որոնք տիեզերքից հասնում են Երկիր մոլորակ)։ Մի երկնաքար՝ ALH84001 ընկել էր Մարսից և պարունակում էր բազմակի օղակներ ունեցող օրգանական մոլեկուլներ։ Մեկ այլ՝ Մուրչիզոնի երկնաքարը, պարունակում էր ազոտային հիմքեր (ճիշտ ՌՆԹ-ում և ԴՆԹ-ում հայտնաբերված հիմքերի նման), ինչպես նաև ամինաթթուների մեծ բազմազանություն։

2000թվականին Կանադայում ընկած մի երկնաքար պարունակում էր փոքրիկ օրգանական կառուցվածքներ, որոնք կոչվեցին <<օրգանական գնդիկներ>>։ ՆԱՍԱ-ի գիտնականները կարծում են, որ այս տեսակի երկնաքարը կարող էր Երկիր մոլորակի վաղ պատմության ընթացքում հաճախ ընկել դրա վրա՝ սերմելով այն օրգանական միացություններով

^{21}

Մենք չենք կարող բացառել այն հնարավորությունը, որ կյանքի պարզ ձևերը Երկիր մոլորակի վրա կարող էին հայտնվել երկնաքարերի կամ երկնային այլ մարմինների վրա։ Բայց մինչ այժմ այս հիպոթեզի վերաբերյալ հստակ ապացույցներ չեն հայտնաբերվել։

Բացի դրանից, նույնիսկ եթե դա այդպես լիներ, մենք կյանքի ծագան վերաբերյալ մեր հարցի համար շատ արդյունավետորեն <<ճանապարհին ոտքով կհարվածեինք մետաղյա տարային>>։ Նույնիսկ եթե կյանքի առաջին ձևերը Երկիր մոլորակ են եկել տիեզերքի որևէ կետից, մենք միևնույն է մեզ հարց կտայինք՝ ինչպես է այն ամենազկբում առաջացել (որտեղ էլ որ այն առաջացած լինի)։

Ամփոփում

Թե ինչպես է կյանքը ծագել մեր մոլորակի վրա և՛ շատ հետաքրքրաշարժ, և՛ անչափ բարդ հարց է։ Մենք հստակ գիտենք, թե երբ է կյանքը առաջացել, բայց ինչպես-ը դեռևս մնում է առեղծված։

Միլերը, Ուրեյը և շատ այլոք ցույց տվեցին, որ պարզ անօրգանական մոլեկուլները կարող են միավորվել՝ առաջացնելով կյանքի համար անհրաժեշտ (ինչպես մենք գիտենք) օրգանական կառուցվածքային միավորներ։
Առաջանալուց հետո, այս կառուցողական միավորները կարող են միավորվել՝ առաջացնելով պոլիմերներ, ինչպիսիք են սպիտակուցները կամ ՌՆԹ-ն։
Շատ գիտնականներ խոսում են հօգուտ ՌՆԹ-ի աշխարհ հիպոթեզին, որում ՌՆԹ-ն (այլ ոչ թե ԴՆԹ-ն) հանդիսանում է Երկրի վրա ծագած առաջին գենետիկական նյութը։ Կան նաև այլ գաղափարներ, օրինակ՝ նախա-ՌՆԹ-ի աշխարհ և առաջինը նյութափոխանակությունը հիպոթեզերը։
Օրգանական միացությունները կարող էին Երկիր մոլորակ հասնել երկնաարերի և այլ երկնային մարմինների միջոցով։

Ներկայացվածները կյանքի ծագման վերաբերյալ միակ գիտական գաղափարները չեն, և դրանցից ոչ մեկը համոզիչ չէ։ Մշտապես բաց եղիր նոր տեղեկատվության համար, քանի որ կյանքի ծագման վերաբերյալ միշտ գիտական նոր գաղափարներ և տեղեկատվություն է հասանելի դառնում։

Այս հոդվածի արտոնագրի համարն է՝ CC BY-NC-SA 4.0։

Օգտագործված գրականություն

Harwood, R. (2012). Patterns in palaeontology: The first 3 billion years of evolution. Palaeontology, 2(11), 1-22. Retrieved from http://www.palaeontologyonline.com/articles/2012/patterns-in-palaeontology-the-first-3-billion-years-of-evolution/.
Wacey, D., Kilburn, M. R., Saunders, M., Cliff, J., and Brasier, M. D. (2011). Microfossils of sulphur-metabolizing cells in 3.4-billion-year-old rocks of Western Australia. Nature Geoscience, 4, 698-702. http://dx.doi.org/10.1038/ngeo1238.
Primordial soup. (2016, January 20). Retrieved May 22, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Primordial_soup.
Gordon-Smith, C. (2003). The Oparin-Haldane hypothesis. In Origin of life: Twentieth century landmarks. Retrieved from http://www.simsoup.info/Origin_Landmarks_Oparin_Haldane.html.
The Oparin-Haldane hypothesis. (2015, June 14). In Structural biochemistry. Retrieved May 22, 2016 from Wikibooks: https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/The_Oparin-Haldane_Hypothesis.
Kimball, J. W. (2015, May 17). Miller's experiment. In Kimball's biology pages. Retrieved from http://www.biology-pages.info/A/AbioticSynthesis.html#Miller's_Experiment.
Earth’s early atmosphere. (Dec 2, 2011). In Astrobiology Magazine. Retrieved from http://www.astrobio.net/topic/solar-system/earth/geology/earths-early-atmosphere/.
McCollom, T. M. (2013). Miller-Urey and beyond: What have learned about prebiotic organic synthesis reactions in the past 60 years? Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 41_, 207-229. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457.
Powner, M. W., Gerland, B., and Sutherland, J. D. (2009). Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions. Nature, 459, 239-242. http://dx.doi.org/10.1038/nature08013.
Lurquin, P. F. (June 5, 2003). Proteins and metabolism first: The iron-sulfur world. In The origins of life and the universe (pp. 110-111). New York, NY: Columbia University Press.
Ferris, J. P. (2006). Montmorillonite-catalysed formation of RNA oligomers: The possible role of catalysis in the origins of life. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Bio.l Sci., 361(1474), 1777–1786. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2006.1903.
Kimball, J. W. (2015, May 17). Assembling polymers. In Kimball's biology pages. Retrieved from
Montmorillonite. (2016, 28 March). Retrieved May 22, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Montmorillonite.
Wilkin, D. and Akre, B. (2016, March 23). First organic molecules - Advanced. In CK-12 biology advanced concepts. Retrieved from http://www.ck12.org/book/CK-12-Biology-Advanced-Concepts/section/10.8/.
Hollenstein, M. (2015). DNA catalysis: The chemical repertoire of DNAzymes. Molecules, 20(11), 20777–20804. http://dx.doi.org/10.3390/molecules201119730.
Breaker, R. R. and Joyce, G. F. (2014). The expanding view of RNA and DNA function. Chemistry & biology, 21(9), 1059–1065. http://dx.doi.org/10.1016/j.chembiol.2014.07.008.
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., and Walter, P. (2002). A pre-RNA world probably predates the RNA world. In Molecular biology of the cell (4th ed.). New York, NY: Garland Science. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26876/#_A1124_.
Moran, L. A. (2009, May 15). Metabolism first and the origin of life. In Sandwalk: Strolling with a skeptical biochemist. Retrieved from http://www.simsoup.info/Origin_Landmarks_Oparin_Haldane.html.
Kimball, J. W. (2015, May 17). The first cell? In Kimball's biology pages. Retrieved from http://www.biology-pages.info/A/AbioticSynthesis.html#TheFirstCell?
Kimball, J. W. (2015, May 17). Molecules from outer space? In Kimball's biology pages. Retrieved from http://www.biology-pages.info/A/AbioticSynthesis.html#Molecules_from_outer_space?.
Jeffs, W. (2006, November 30). NASA scientists find primordial organic matter in meteorite. In NASA news. Retrieved from http://www.nasa.gov/centers/johnson/news/releases/2006/J06-103.html.

Հավելյալ հղումներ

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., and Walter, P. (2002). The RNA world and the origins of life. In Molecular biology of the cell (4th ed.). New York, NY: Garland Science. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26876/.

Branch of Isotope Geology, United States Geological Survey. (2014, October 31). The age of the Earth. In USGS geology in the parks. Retrieved from http://geomaps.wr.usgs.gov/parks/gtime/ageofearth.html.

Ferris, J. P. (2005). Mineral catalysis and prebiotic synthesis: Montmorillonite-catalyzed formation of RNA. Elements, 1, 145-149. Retrieved http://dx.doi.org/10.2113/gselements.1.3.145.

Hashizume, H. (2012). Role of clay minerals in chemical evolution and the origins of life. In Valaškova, M. and Martynkova, G. (Eds.), Clay minerals in nature - Their characterization, modification, and application. InTech. http://dx.doi.org/10.5772/50172.

Lattimer, J. M. (2016). Chemical evolution theory of life's origins. In AST 248: The search for life in the universe. Retrieved from http://www.astro.sunysb.edu/lattimer/AST248/lecture_13.pdf.

Lovgren, S. (2003, October 2). Did comets make life on Earth possible? In National geographic news. Retrieved from http://news.nationalgeographic.com/news/2003/10/1002_031002_cometstudy.html.

Matson, J. (2010, February 15). Meteorite that fell in 1969 still revealing secrets of the early solar system. In Scientific American. Retrieved from http://www.scientificamerican.com/article/murchison-meteorite/.

Miller, S. L. (1953). A production of amino acids under possible primitive Earth conditions. Science, 117(3046), 528-529. http://dx.doi.org/ 10.1126/science.117.3046.528.

Moritz, A. (2010, July 1). The origin of life. In The TalkOrigins archive. Retrieved from http://www.talkorigins.org/faqs/abioprob/originoflife.html.

Murchison meteorite (April 10, 2016). Retrieved April 15, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Murchison_meteorite.

Newman, W. (2007, July 9). Age of the earth. In Geologic time. Retrieved from http://pubs.usgs.gov/gip/geotime/age.html.

Pablo. (2009). The origin of life, part II: Polymerization. In Pablo's origins blog. Retrieved from http://pablosorigins.blogspot.com/2009/11/origin-of-life-part-ii.html.

Primordial soup. (2016, January 20). Retrieved May 22, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Primordial_soup.

Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., and Heller, H. C. (2003). Theories of the origin of life. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 35-37). Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.

Raven, P. H. and Johnson, G. B. (2002). There are many ideas about the origin of life. In Biology (6th ed., pp. 62-65). Boston, MA: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Conditions on early Earth made the origin of life possible. In Campbell biology (10th ed., pp. 520-522). San Francisco, CA: Pearson.

Schultz, C. (2014, May 16). How do we know the Earth is 4.6 billion years old? In Smithsonian.com. Retrieved from http://www.smithsonianmag.com/smart-news/how-do-we-know-earth-46-billion-years-old-180951483/?no-ist.

Shapiro, R. (2007, February 12). A simpler origin for life. In Scientific American. Retrieved from http://www.scientificamerican.com/article/a-simpler-origin-for-life/.

Sczepanski, J. T. and Joyce, J. F. (2014). A cross-chiral RNA polymerase ribozyme. Nature, 515(7527), 440-442. http://dx.doi.org/10.1038/nature13900. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4239201/.

Service, R. F. (March 16, 2015). Researchers may have solved origin-of-life conundrum. In Science Magazine. Retrieved from http://www.sciencemag.org/news/2015/03/researchers-may-have-solved-origin-life-conundrum.

Sidney W. Fox (2016, March 10). Retrieved April 10, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Sidney_W._Fox.

Speer, B. R. (1997). Cyanobacteria: Fossil record. In University of California Museum of Paleontology. Retrieved from http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/cyanofr.html.

Stromatolite. (2016, May 12). Retrieved April 15, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Stromatolite.

Stromatolites of Shark Bay. (2016). In Welcome to Shark Bay. Retrieved from http://www.sharkbay.org.au/places-to-visit/hamelin_pool_stromatolites.aspx

The Oparin-Haldane theory of the origin of life. (n.d.). In The origin of life on Earth. Retrieved from http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/chapter26/page11.htm.

University of California Museum of Paleontology. (2016.). The RNA World. In Understanding evolution. Retrieved from http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/ellington_03.

University of California Museum of Paleontology. (2016). When did life originate? In Understanding evolution. Retrieved from http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/origsoflife_02.

Wilkin, D. and Akre, B. (2016, March 23). First organic molecules - Advanced. In CK-12 biology advanced concepts. Retrieved from http://www.ck12.org/book/CK-12-Biology-Advanced-Concepts/section/10.8/.

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Մուտք գործել

Դասակարգել ըստ

Առայժմ հրապարակումներ չկան։

Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: