А не могла ли возникнуть жизнь в холодных газопылевых облаках в далеком космосе, ведь и там обнаружены органические соединения - синильная кислота, формальдегид, метиламин, спирты
В Галактике температура очень низка (~3К), поэтому реакции образования полимеров идут очень медленно. Кроме того, сказывается отсутствие воды, которая служит катализатором реакций. На метеоритах находят аминокислоты, но опять же отсутствие воды не приводит к дальнейшей химической эволюции.
Вывод: для осуществления абиогенеза необходима планета, но не всякая, а на которой есть вода. Значит, планета должна быть теплой (температура 0-100оС), планета должна быть в “шубе”, т.е. окружена атмосферой.
(Вспомним, что на Луне температура изменяется от +110оС днем, -120оС ночью). Атмосфера играет роль защитного экрана.
“Зеленая планета” - с атмосферой, гидросферой и “комфортными” условиями
Обязательно ли должна быть вода и углерод?
Живые организмы состоят из ограниченного числа химических элементов - углерода, кислорода, азота, фосфора, водорода, серы, калия, кальция и магния.
Рассмотрим альтернативные варианты :
1. С (углерод) ® Si (кремний)
Как известно из химии, между кремнием и углеродом есть химическое сходство, поэтому можно предположить возможную замену С на Si в химических соединениях, входящих в состав живого вещества, но соединения Si и Н (аналоги углеводородов) неустойчивы при нормальных температурах.
Поэтому делаем вывод - замена углерода на кремний маловероятна для возникновения жизни.
2. Жидко-аммиачная жизнь.
Посмотрим, что получится при замене кислорода на аминогруппу (=NH) в органической молекуле, т.е. при замене воды на жидкий аммиак (как шутят ученые, когда Бог создавал Человека, черт мог ему “подсунуть” вместо воды аммиак). Но аммиак как жидкость существует в очень узком температурном диапазоне: от -77.7 до -33.4ОС (всего 44 градуса в отличие от 100 для воды), кроме того, современные исследования показывают, что в этом случае для деятельности клеточных мембран потребуются соединения CsCl и RbCl, а элементы Cs и Rb очень редко встречаются в космосе, поэтому и возникновение таких форм жизни маловероятно.
3. Галоген-углеродная форма жизни.
Можно рассмотреть еще одну возможную замену водорода на галогены F или Cl. Но эти химические элементы также мало распространены в космосе, и наоборот, Н - основной элемент Вселенной. Поэтому галоген-углеродная форма жизни также маловероятна.
Таким образом мы приходим к тезису о водно-углеродном шовинизме в происхождении жизни.
Возвратимся к нашей Земле.
Для построения клетки - первичной единицы живого - необходимы сложные химические соединения - белки, жиры, сахара.
Белки состоят из аминокислот. При наличии атмосферы, гидросферы и Солнца на ранней Земле из водорода, метана и аммиака под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца возможно образование в воде аминокислот, оснований нуклеиновых кислот, сахаров и других биологически важных молекул.
Как долго должны существовать эти условия? Земля существует около 4.5 млрд. лет, а научные исследования показывают, что уже 3.5 млрд. лет тому назад жизнь на планете существовала. Итак, для зарождения жизни потребовался примерно 1 млрд. лет.
В 1964г. американский астрофизик К.Саган показал, что за 1 млрд. лет на 1см2 Земли могло накопиться до сотен килограммов амино- и органических кислот, необходимых для дальнейшего производства клетки.
Существуют и проблемные вопросы, связанные с первыми этапи возникновения жизни.
Сегодня есть указания, что ранняя атмосфера Земли за счет фотохимических процессов стала окислительной, т.е. в ней появился свободный кислород. Такой состав атмосферы не очень благоприятен для синтеза аминокислот (по концепции Миллера), однако в окрестностях вулканов облака дыма и пара могли служить защитой для молекул метана и аммиака.
Поэтому ученые обратили внимание на океанские глубины. В настоящее время обнаружены в океане на больших глубинах (>2.5км) гидротермальные источники с экологическими сообществами из бактерий, червей и моллюсков. Глубже 200-300 м от поверхности океана уже слишком темно, чтобы проходил фотосинтез (т.е. превращение окиси углерода в углеводороды).
Источник энергии - соединения серы (главным образом, сероводород), выбрасываемые гидротермальными водами. Действительно, существуют бактерии, которые получают энергию за счет окисления сероводорода, а эта энергия тратится на превращение СО2 в органические соединения.
Ряд ученых считает, что живые существа возникали и на земной поверхности и вблизи поверхности, а затем занимали и водные глубины. Разрушительные удары из космоса (падение огромных метеоритов) или ледниковые периоды могли уничтожить все живое на Земле, за исключением организмов, населяющих относительно глубоководные ареалы.
Д.Бернал (1901-1971) высказал предположение, что образование первых органических веществ могло происходить не в гидросфере Земли, а в результате конденсации газов на поверхности твердых частиц (железа и силикатной пыли)
Г.Вехтершейзер указывал, что жизнь возникла как метаболический процесс - циклическая химическая реакция, осуществляющаяся за счет притока энергии извне на поверхности твердой фазы. В качестве базового материала выступает минерал пирит (FeS2). Поверхность кристалла пирита несет положительный электрический заряд и с ней могут связываться молекулы органических веществ; при образовании пирита из железа и серы выделяются электроны и энергия, что побуждает органические соединения реагировать друг с другом, образуя все более сложные соединения.
По мнению других ученых, твердым субстратом служили не кристаллы пирита, а кристаллические глины.
Подводя итоги вышесказанному, можно отметить, что химическая эволюция должна была пройти два этапа:
1 этап - синтез исходных органических соединений;
2 этап - формирование биополимеров, липидов, углеводородов.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему