Како настанал животот? Теорија Опарин-Холдејн 2

7.3 ТРЕТА ЕТАПА (Формирање на коацерват)

Третата етапа претставува настанувањето коацерват од полимерите. Во протеините покрај аминокиселините се содржеле и други соединенија и на тој начин се формирале колоидни белковинести материи кои се одделиле како капки наречени коацервати. Тие биле изолирани од околната водна средина и во нив се одвивале голем број процеси кои се аналогни на метаболитните во клетките на живите организми. За побрзото одвивање на процесите во коацерватите биле задолжени катализатори.

Исто како и клетките и коацерватите имале изградено динамична рамнотежа (хомеостаза) со околниот свет. Кога коацерватите ќе нараснеле до одреден степен тие се делеле на две или неколку (аналогно на проста делба меѓу едноклеточни организми).

За илустрација е и тоа што и денес во океаните на длабочина од 1000 метри се откриени ултрамикроскопски форми на живот кои што наликуваат на коацерватите.

7.4 ЧЕТВРТА ЕТАПА (Први форми на живот)

Со појава на слободен кислород во атмосферата и настанување на озонскиот слој биле создадени идеални услови за понатамошен развој на коацерватите во првите живи едноклеточни организми.

Бидејки нуклеиновите киселини можат сами да се делат тие ја прифатиле улогата на носител на генетската информација, но сеуште не е изјаснето на кој начин.

Според Опарин првите форми на живот биле хетеротрофни. Иако денес вирусите (аклеточни организми) се наједноставна форма на живот тие мора да се размножуваат во живи клетки, така што е малку веројатно тие да биле првите живи организми. Најстарите откриени животински фосили се од пред 3.5 милијарди години. Се претпоставува дека животот на земјата се појавил пред околу 3.9–3.5 милијарди години.

На брегот на Западна Австралија се пронајдени строматолити - фосилни остатоци од модро-зелени алги. Нивната старост се проценува над 3 милијарди години. Тие ја искористувале соларната енергија и притоа испуштале кислород. Се верува дека низ милијарди години долгиот процес на еволуција од нив настанале сите денешни животни и растенија.

Откако биле создадени првите едноклеточни форми на живот со нивното поврзување во колонии се создале повеќеклеточните организми. Првите повеќеклеточни форми на живот веројатно наликувале на volvox–от.

Александар Стеванов

Крај на серијата статии "Како настанал животот"

Како настанал животот? Теорија Опарин-Холдејн 1

7. ТЕОРИЈАТА НА ОПАРИН – ХОЛДЕЈН

Во преодот од нежива во жива материја постојат четири етапи.

Првата претставува сврзување на два или повеќе атоми помегу себе, на тој начин образувајки молекули. Втората е образување на полимери – долги вериги составени од прости молекулни единици т.н. мономери. Третата е образување на сложна формација наречена коацерват, а четвртата создавањето на жива клетка.

7.1 ПРВА ЕТАПА (Од атоми до молекули)

Во овој период на земјата немало водна површина, а таа наликувала на пејзажите на месечината. Ова се случувало пред нешто повеке од 4 милијарди години. Најзначајно за оваа етапа е образувањето на едноставни молекули.

На земјата покрај останатите елементи бил и четиривалентниот јаглерод кој има својство да образува долги молекулни вериги. Со стапување во реакција со различни метали јаглеродот образувал карбиди (група на соединенија на јаглерод и метал или полуметал). Такви соединенија на јаглеродот со железото и никелот можат да се најдат денес во карпите коишто одговараат на тој временски период.

Земјината атмосфера не содржела О2. Во нејзиниот состав влегувале молекулите на азот, водород и наједноставните органски соединенија: метан, амонијак, циановодород. Интересен е и фактот што некои научници тврдат дека уште тогаш започнал процесот на природна селекција.
Со постепеното оладување на планетата водената пареа се кондензирала и започнале да пагаат поројни дождови (кои ги создале тогашните водни басени) проследени со грмотевици.

При хемиската реакција на јаглеродот со кислородниот атом од молекулата на водата се образувале органските соединенија кетони, а сврзувајки се со водороден атом - алдехиди. За извршување на овие процеси се користела енергијата од сончевото зрачење, електричната енергија од грмотевиците и топлината од вулканите.

Долго време откако Пастер ја соборил теоријата за спонтаната генерација (по 1860 год.) во научните кругови персистирало мислењето дека органската материја може да се создава само во организмите што се покажало како неточно во 1928 година кога за прв пат на вештачки начин било добиено соединението карбамид. Денес на вештачки начин се синтетизираат голем број сложени органски соединенија како витамини, хормони, бои, лакови, протеини идр.

7.2 ВТОРА ЕТАПА (Од молекули до полимер)

Процесите на полимеризација на органски соединенија започнале во водите на светскиот океан. Во овој период целата земја освен северниот пол биле покриени со водна површина. Повремено небото се разчистувало и сончевите зраци ја затоплувале планетата.

Температурните колебанија имаат важна функција во процесот на настанок на сложни молекули - полимери. Затоплувањето предизвикува дехидратација, а ниските температури замрзнување. Процесот на полимеризација претставува исфрлање на молекула на вода (дехидратација) од две молекули при што тие се поврзуваат помеѓу на тој начин образувајки димер (полимер составен од две единици).

Во океанските води аминокиселините (мономери) почнале да се поврзуваат помегу себе формирајки протеини (полимер). Во истото време се извршила полимеризација и на јаглехидратите.

Продолжува

Како настанал животот? Eксперименти

6. ЕКСПЕРИМЕНТИ ЗА НАСТАНОКОТ НА ЖИВОТОТ

Иако за времето револуционерни, експериментите биле толку едноставни што денес можат да се репродуцираат во секоја хемиска лабораторија.

6.1 ЕКСПЕРИМЕНТОТ НА МИЛЕР

Милер експериментално ги репродуцирал условите во кои што според Јури настанал животот.

Во специјален стаклен сад во кој што имало смеса од вода, јаглерод диоксид, метан, амонијак и водород, периодично пуштал електрични искри и го загревал. По седум дена Милер установил дека безбојната смеса од гасови станала црвена, а по хемиската анализа се докажало присуство на органски материи: аминокиселини (основни градивни блокови на протеините).

Подоцнежните експерименти докажале и продукција на нуклеотидни бази – градивни елементи на ДНА, јаглехидрати идр. Сличен експеримент направил и советскиот научник Теренин со тоа што на смесата од гасови дејствувал и со ултравиолетова светлина.

Како настанал животот? Научни идеи

5. НАУЧНИ ИДЕИ И ХИПОТЕЗИ

Фридрих Енгелс (1820-1895) е првиот кој што го разгледувал животот како форма на организација на протеини. Сепак на прашањето како настанале протеините сè уште немало одговор.

Голем допринос дал и англискиот природонаучник Чарлс Дарвин (1809-1882) со своето капитално дело „Потеклото на видовите“ издадено во 1859 година. Тој тврдел дека животот не настанал одеднаш туку постепено во насока од попросто кон посложено. На ваквото учење наречено еволуционизам се темели модерното научно разбирање за настанокот на животот на земјата. Според Дарвин е невозможно да се размислува за настанокот на животот без да се размислува за настанокот на материјата.

Откритието на Луј Пастер (1822-1895) дека животот не може спонтано да се генерира обесхрабрило голем број научници во барањето на одговорот за настанокот на животот. Во 20-те години на 19-от век, Британците Томас Хаксли (1825-1895) и Џон Тиндал (1820-1893) самостојно изнеле хипотеза според која живот може да настане од одредени соединенија иако не знаеле како. Тие ставиле акцент на зборот органски молекули како посебна група и на биохемиската специфичност на живите организми.

Во 1922 година советскиот биохемичар Александар Опарин (1894-1980) за прв пат пред научната јавност го претставил својот концепт за настанокот на животот. Тој тврдел дека живот може да настане од нежива материја при специјални услови, различни од денешните, какви што имало некогаш на земјата. Подоцна, во 1957 година во Москва, тој го организирал и првиот интернационален митинг по прашањето за настанокот на животот со учество на 16 земји. Истата година Опарин ја издал книгата „Настанокот на животот на земјата“.

За формулирањето на теоријата за настанокот на животот свој придонес дал и англискиот физиолог Џон Скот Холдејн (1860-1936).

Според американскиот хемичар Харолд Јури (1893-1981) животот на земјата настанал во слични услови на атмосферата какви што има денес на Јупитер (амонијак, метан, водород). Во 1953 година експериментално биле создадени некои од градивните елементи на животот од страна на неговиот студент Стенли Милер (1930-2007) во Универзитетот во Чикаго.

Како настанал животот? Космичко потекло

4. ИДЕИ ЗА КОСМИЧКОТО ПОТЕКЛО НА ЖИВОТОТ НА ЗЕМЈАТА

Според оваа хипотеза животот на земјата не настанал на земјата, односно е со екстратерестријално потекло. Приврзаници на оваа идеа се Херман Рихтер (1808-1876) и шведскиот научник Сванте Арениус (1859-1927).

Според Арениус животот на земјата бил донесен од космосот со бактерии и спори (панспермија) кои што придвижувани од притисокот на радијацијата допатувале на земјата (радиопанспермија).

Со ова Арениус не го разрешил прашањето за настанокот на животот, туку го одбегнал. Ако животот на земјата потекнува од друга планета, тогаш како воопшто настанал животот?

Британскиот астроном и математичар Фред Хојл (1915-2001) не ја исклучува можноста животот овде да дошол од некоја далечна планета посредство комети и метеори (литопанспермија). Оваа негова идеја претставува реинкарнација на идејата на Арениус. И според англискиот теоретски физичар и космолог Стивен Хокинг (1942-) „животот може да се распространува од планета на планета и од сончев систем во сончев систем, носен од метеори“.

Во 1996 година ваквите размислувања се покажаа како можни откако на метеорит паднат на земјата, кој што веројатно потекнува од Марс, беа детектирани фосилни остатоци од микроскопски форми на живот.

Денес некои научници потеклото на причинителот на атипична пневмонија - САРС и HIV, причинителот на СИДА-та,  го наоѓаат на некоја друга планета и сметаат дека овде дошле од бескрајните простори на вселената.

Сепак она што не спречува да веруваме дека нашето потекло е вонземско е малата веројатност било која форма на живот да го преживее транспланетарниот пат имајќи ги предвид условите на безвоздушниот простор во космосот, радијацијата и екстремно ниските температури кои што владеат во него од една страна и оптималните услови за настанокот на животот на земјата од друга.

Како настанал животот? Спонтана генерација

3. ХИПОТЕЗА ЗА СПОНТАНАТА ГЕНЕРАЦИЈА НА ЖИВОТОТ

Според оваа хипотеза животот, а особено попростите форми на живот, настанува од неживата материја и тоа за кратко време, како во минатото така и денес.

Уште во античкиот свет филозофите се занимавале со проблематиката за настанокот на животот. Имало многу хипотези според кои што животот настанал од огнот, земјата, воздухот. Талес од Милет сметал дека животот настанал од водата. Тврдел дека живиот свет е феномен на хидросферата и дека животот по ништо не се разликува од смртта.

Аристотел сметал дека мртвата природа има своја душа која поседува творечка енергија и може да создава живот. Таа сила ја нарекол ентелехија. Луѓето од античкиот свет верувале дека мувите и некои други мали животни настануваат со спонтана генерација од тињата.

Ако видовите настануваат само од претходно утврдени видови-родители, тогаш како настанал животот воопшто? Одговорот на ова прашање европските научни кругови долго време го објаснувале со спонтаната генерација. Наивното верување во спонтаната генерација одела до таму што дури и се правеле рецепти за создавање на живи организми.

Според приврзаниците на оваа хипотеза од парче леб или сирење оставени на темно настануваат глувци, а во месо за неколку дена настануваат ларви.

На хипотезата за спонтаната генерација прв се спротивставил Италијанецот Франческо Реди. Во 1668 година направил серија експерименти и сите воделе до ист заклучок: ако месото било изолирано од муви и тие не полагале јајца, во него не настанувале ларви (Харвеј: „ex ovo omnum“ прев: „се настанува од јајцето“). Со тоа се Реди ставил крај на расправата за спонтаната генерација сè до 1745 година, кога англискиот католички свештеник Џон Нидам ја издал книгата „Сума на некои нови микроскопски откритија“. Во неа Нидам тврдел дека сепак голем број на организми спонтано настануваат во голем број субстанци кои биле запечатени во стаклени садови и подложени на силен оган за време од 30 минути. Со тоа тој претпоставил дека ги уништил веќе постоечките организми и дека организмите што потоа ги регистрирал настанале од неживата материја. Кога во 1775 година италијанскиот биолог Лазаро Спаланцани ги повторил истите експериментите дошол до заклучок дека садовите на Нидам или не биле доволно долго загреани или не биле запечатени. Иако доказите на Спаланцани биле убедителни прашањето дали животот настанува спонтано не било разрешено окончателно.

Во 1860 година француската академија на науките понудила награда за оној што ќе успее експериментално да докаже дека торијата за спонтаната генерација е точна или не. Во одговор на предизвикот Луј Пастер демонстрирал дека микроорганизмите што се појавиле во месото или другите супстанци се од микроорганизмите кои што се содржат во воздухот, а не од самиот воздух како што тврдел Нидам.

Во 1876 година Англичанецот Џон Тиндал со соодветна апаратура докажал дека во воздухот се содржат микроорганизми и дека во супстанци кои што подржуваат развој на микроорганизми, микроорганизмите не се развиваат доколку не се присутни и во околниот воздух. Со ова се ставило крај на хипотезата за спонтаната генерација и се отворило ново поглавје за прашањето за настанок на животот.

Како настанал животот? Креационизам

2. КРЕАЦИОНИСТИЧКИ ИДЕИ

Според креационистичките сфаќања животот на земјата се должи на дејствието на натприродна (виша) сила – бог, која што не може да се објасни со законите на физиката и хемијата. Приврзаниците на оваа хипотеза се теолози (и некои филозофи) и тврдат дека бог го создал светот и животот во него од ништото. Речиси не постои религија или митологија во која не се спомнува настанокот на животот на земјата.

Во Библијата во прва и втора глава од „Настанок“ детално се опишани постапките со кои бог ја создал земјата, животните и човекот. За време на средновековна Европа црквата темелно ја зацврстила својата позиција и напишаното во Библијата го проповедала како непогрешливо.

Најголем противник на учењето на црквата за креационизмот бил Џордано Бруно (1548-1600), за што бил запален на клада од инквизицијата.

Откако Дарвин (1809-1882) ја публикувал книгата „Потеклото на видовите“ во 1859 година, некои религиозни лидери плашејќи се да не ги изгубат верниците и буквално читајќи го напишаното во Библијата уште посилно почнале да го проповедаат креационизмот или креационистичката наука. Тие стигнале до таму што ја објавиле теоријата на еволуцијата за богохулство. Во САД (Дејтон, Тенеси) во 1925 година Џон Скоупс средношколски професор бил обвинет и осуден поради незаконското учење на студентите за теоријата за еволуцијата.

И покрај општо прифатената теорија за еволуцијата, некои религиозни групи и денес го оспоруваат современото сфаќање за настанокот на животот и за веќе утврдените библиски ставови бараат факти. Според нив исто како што е очигледно дека Претседателската галерија на Маунт Рашмор е створена од човечка рака (интелигенција) така и животот на земјата, а особено посложените форми, не можат да настанат како последица на редица од случајности, а само како резултат на целенасочено дејствие на повисока интелигенција – бог.

Како настанал животот? Вовед

1. ВОВЕД

Како настанал животот е најфундаменталното, а воедно и најкомплексно прашање на биологијата и предмет на интерес на човештвото од најдалечното минато до денес.

Освен биологијата како наука, со прашањето како настанал животот се занимаваат филозофијата и повеќето религии. Низ вековите голем број на филозофи, научници и теолози дале свое мислење, но сепак научно издржана и поткрепена со факти хипотеза за настанокот на животот е формулирана во последните сто години.

Постојат четири основни категории на хипотези за настанокот на животот: креационистичка хипотеза, хипотеза за спонтаниот настанок, хипотеза за космичкото потекло и научна хипотеза за настанокот на животот на Опарин-Холдејн.