Πότε εμφανίστηκε η ζωή στη Γη; Η πιο συνηθισμένη απάντηση: τα παλαιότερα ύποπτα υπολείμματα ζωντανών οργανισμών βρίσκονται στη Γροιλανδία, σε βράχους του σχηματισμού πράσινων λίθων Isua, ηλικίας 3,8 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτό σημαίνει ότι εκείνη τη στιγμή υπήρχε ήδη ζωή. Αλήθεια, δεν είναι γνωστό ποιο. Και εδώ βρίσκεται το πρώτο πρόβλημα. Τα υπολείμματα που βρέθηκαν στο Isua δεν διατήρησαν κανένα ίχνος της δομής των ζωντανών κυττάρων - ήταν κόκκοι καθαρού άνθρακα και το συμπέρασμα ότι κάποτε ήταν ζωντανά όντα έγινε μόνο από τη σύνθεση αυτού του άνθρακα.
Εδώ πρέπει να μιλήσουμε λίγο για το τι είναι τα άτομα. Η κύρια παράμετρος κάθε ατόμου είναι ο αριθμός των πρωτονίων, ή ατομικός αριθμός(Ζ). Εξαρτάται μόνο από αυτόν σε ποιο χημικό στοιχείο ανήκει το άτομο. Ωστόσο, ο πυρήνας ενός ατόμου δεν περιέχει μόνο πρωτόνια, αλλά και νετρόνια. Ο συνολικός αριθμός πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα ονομάζεται μαζικός αριθμός(ΕΝΑ). Και έτσι μπορεί να διαφέρει για άτομα του ίδιου στοιχείου. Για παράδειγμα, κάθε άτομο που έχει 6 πρωτόνια στον πυρήνα του θα είναι άτομο άνθρακα. Υπάρχουν όμως διάφοροι τύποι ατόμων άνθρακα, όπως αυτά με έξι νετρόνια στον πυρήνα (12C) ή αυτά με επτά νετρόνια στον πυρήνα (13C). Τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό αλλά διαφορετικούς αριθμούς μάζας ονομάζονται ισότοπα.
Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) μπορεί να περιέχει και ένα άτομο 12C και ένα άτομο 13C. Αλλά το ένζυμο που δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα για τη φωτοσύνθεση είναι πολύ πιο πρόθυμο να συλλάβει μόρια CO2 με άνθρακα 12C, απλώς και μόνο επειδή είναι ελαφρύτερα. Έτσι διαχωρίζονται τα ισότοπα. Αντίστοιχα, οι ζωντανοί οργανισμοί που τρέφονται άμεσα ή έμμεσα με τα προϊόντα της φωτοσύνθεσης -δηλαδή σχεδόν όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί στη Γη- έχουν μετατοπισμένη αναλογία ισοτόπων άνθρακα σε σύγκριση με το ατμοσφαιρικό CO2: υπάρχει πολύ περισσότερος «ελαφρός» άνθρακας σε αυτούς παρά «βαρύς». άνθρακας. Αυτό σημαίνει ότι, έχοντας βρει καθαρό άνθρακα, είναι δυνατό να προσδιοριστεί με την αναλογία 12C/13C αν αυτός ο άνθρακας είναι βιογενής, δηλαδή κάποτε ήταν μέρος ζωντανών οργανισμών.
Τι θα γινόταν όμως αν κατά τη διάρκεια της τήξης των πετρωμάτων ενεργοποιούνταν κάποιος άλλος, καθαρά φυσικός μηχανισμός διαχωρισμού των ισοτόπων του άνθρακα; Αυτό είναι δυνατό, και ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό συνέβη με τους βράχους Isua (Fedo and Whitehouse, 2002). Τότε εξαφανίζονται τα «ίχνη της αρχαιότερης ζωής». Αυτό δεν σημαίνει ότι αυτό το θέμα έχει κλείσει, αλλά η κατάσταση των φυλών Isua είναι πλέον σίγουρα αμφίβολη. Το πιο λυπηρό είναι ότι η βιολογία δεν μπορεί να κάνει τίποτα εδώ - η τελευταία λέξη ανήκει στη γεωλογία και τη χημεία των ισοτόπων. Μια βιογενής προέλευση άνθρακα από την Isua δεν μπορεί να αποκλειστεί, είναι απλώς αμφιλεγόμενη.
Από την άλλη πλευρά, ο σχηματισμός Isua greenstone δεν είναι το όριο. Μια πρόσφατη μελέτη πρότεινε μια βιογενή προέλευση για άνθρακα 4,1 δισεκατομμυρίων ετών (Bell et al., 2015). Αυτό είναι απολύτως εκπληκτικό, γιατί για τέτοιες αρχαίες εποχές δεν είναι γνωστοί πλήρεις βράχοι - μόνο κόκκοι του ορυκτού ζιργκόν θαμμένοι σε μεταγενέστερα ιζήματα. Σε αυτούς τους κόκκους ζιργκόν οι γεωλόγοι βρήκαν άνθρακα με μετατοπισμένη ισοτοπική αναλογία, τυπική των ζωντανών συστημάτων. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, άλλοι τρόποι διαχωρισμού των ισοτόπων σε αυτή την περίπτωση είναι απίθανοι, επομένως αυτά θα μπορούσαν να είναι ίχνη ζωής - αφάνταστα αρχαία ζωή! Η μορφή αυτής της ζωής σε κάθε περίπτωση παραμένει μυστήριο, γιατί στα δείγματα που μελετήθηκαν υπάρχει μόνο ένα χημικό σήμα.
Εν τω μεταξύ, οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί θα μπορούσαν να είναι πολύ διαφορετικοί από τους σύγχρονους - και με τον όρο νεωτερικότητα σε αυτή την περίπτωση εννοούμε περίπου τα τελευταία τρία και πλέον δισεκατομμύρια χρόνια. Για παράδειγμα, μοριακά στοιχεία υποδηλώνουν ότι ο κοινός πρόγονος όλων των κυτταρικών οργανισμών είχε πολύ πιο απλά συστήματα μεταγραφής και μετάφρασης από τα σύγχρονα κύτταρα και κανένα σύστημα αντιγραφής DNA (Woese, 2002). Οι βακτηριακές πολυμεράσες DNA δεν έχουν σχεδόν τίποτα κοινό με τις αρχαϊκές και ευκαρυωτικές πολυμεράσες DNA. πιθανότατα αυτό σημαίνει ότι ολόκληρος ο μηχανισμός αντιγραφής του DNA προέκυψε τουλάχιστον δύο φορές - στον βακτηριακό κλάδο και στον αρχαιολογικό κλάδο από τον οποίο προήλθαν οι ευκαρυώτες. Αποδεικνύεται ότι ο κοινός τους πρόγονος είχε γονιδίωμα RNA.
Επιπλέον, αυτός ο κοινός πρόγονος μπορεί κάλλιστα να μην έχει φτάσει ακόμη στο δαρβινικό κατώφλι - τη στιγμή που η ένταση της συνήθους κάθετης μεταφοράς γονιδίου (από τους προγόνους στους απογόνους) άρχισε να υπερβαίνει σημαντικά την ένταση της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων (μεταξύ γειτονικών γενετικών συστημάτων, ανεξάρτητα από της συγγένειας). Η έννοια του «δαρβινικού κατωφλίου» εισήχθη από τον Carl Richard Woese, τον ίδιο μεγάλο βιολόγο που ανακάλυψε τα αρχαία και χώρισε τους κυτταρικούς οργανισμούς σε τρεις τομείς. Τώρα είναι δύσκολο για εμάς να φανταστούμε πώς έμοιαζε η ζωή στην άλλη πλευρά του κατωφλίου του Δαρβίνου, αλλά είναι σαφές ότι οι οργανισμοί ήταν εξαιρετικά μεταβλητοί - κανένα σταθερό είδος δεν μπορούσε να υπάρξει κάτω από αυτές τις συνθήκες.
Τα παλαιότερα, περισσότερο ή λιγότερο αξιόπιστα, αναγνωρίσιμα υπολείμματα ζωντανών κυττάρων είναι ηλικίας 3,4 δισεκατομμυρίων ετών (Wacey, 2011). Αυτοί είναι ήδη τυπικοί προκαρυώτες, που πιθανότατα περιλαμβάνονται στην ομάδα των βακτηρίων που μειώνουν τα θειικά που έχει επιβιώσει μέχρι σήμερα. Σε αυτό το σημείο τελειώνει η αόριστη ιστορία της προέλευσης της ζωής και ξεκινά η δική της ιστορία.
Ρώσοι παλαιοντολόγοι τοποθέτησαν μια βόμβα κάτω από παραδοσιακές απόψεις για την προέλευση της ζωής στον πλανήτη. Η ιστορία της Γης πρέπει να ξαναγραφτεί.
Πιστεύεται ότι η ζωή ξεκίνησε στον πλανήτη μας πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Και οι πρώτοι κάτοικοι της Γης ήταν βακτήρια. Δισεκατομμύρια άτομα σχημάτισαν αποικίες που κάλυπταν τις τεράστιες εκτάσεις του βυθού με ένα ζωντανό φιλμ. Οι αρχαίοι οργανισμοί ήταν σε θέση να προσαρμοστούν στη σκληρή πραγματικότητα της πραγματικότητας. Οι υψηλές θερμοκρασίες και ένα περιβάλλον χωρίς οξυγόνο είναι συνθήκες στις οποίες είναι πιο πιθανό να πεθάνεις παρά να επιβιώσεις. Όμως τα βακτήρια επέζησαν. Ο μονοκύτταρος κόσμος μπόρεσε να προσαρμοστεί σε ένα επιθετικό περιβάλλον λόγω της απλότητάς του. Ένα βακτήριο είναι ένα κύτταρο που δεν έχει πυρήνα μέσα. Τέτοιοι οργανισμοί ονομάζονται προκαρυώτες. Ο επόμενος γύρος εξέλιξης σχετίζεται με ευκαρυώτες - κύτταρα με πυρήνα. Η μετάβαση της ζωής στο επόμενο στάδιο ανάπτυξης συνέβη, όπως ήταν πεπεισμένοι οι επιστήμονες μέχρι πρόσφατα, περίπου 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια πριν. Σήμερα όμως οι απόψεις των ειδικών σχετικά με αυτή την ημερομηνία διίστανται. Ο λόγος για αυτό ήταν μια συγκλονιστική δήλωση ερευνητών από το Παλαιοντολογικό Ινστιτούτο της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών.
Δώσε μου λίγο αέρα!
Οι προκαρυώτες έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην ιστορία της εξέλιξης της βιόσφαιρας. Χωρίς αυτούς, δεν θα υπήρχε ζωή στη Γη. Όμως ο κόσμος των πλασμάτων χωρίς πυρηνικά στερήθηκε την ευκαιρία να αναπτυχθεί σταδιακά. Πώς ήταν οι προκαρυώτες πριν από 3,5-4 δισεκατομμύρια χρόνια, παραμένουν σχεδόν ίδιοι μέχρι σήμερα. Ένα προκαρυωτικό κύτταρο δεν είναι σε θέση να δημιουργήσει έναν πολύπλοκο οργανισμό. Για να προχωρήσει περαιτέρω η εξέλιξη και να δημιουργήσει πιο σύνθετες μορφές ζωής, χρειαζόταν ένας διαφορετικός, πιο προηγμένος τύπος κυττάρου - ένα κύτταρο με πυρήνα.
Πριν την εμφάνιση των ευκαρυωτών είχε προηγηθεί ένα πολύ σημαντικό γεγονός: το οξυγόνο εμφανίστηκε στην ατμόσφαιρα της Γης. Κύτταρα χωρίς πυρήνες θα μπορούσαν να ζήσουν σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο, αλλά οι ευκαρυώτες δεν μπορούσαν πλέον να ζήσουν. Οι πρώτοι παραγωγοί οξυγόνου ήταν πιθανότατα τα κυανοβακτήρια, τα οποία βρήκαν μια αποτελεσματική μέθοδο φωτοσύνθεσης. Τι θα μπορούσε να είναι; Εάν πριν από αυτό το βακτήριο χρησιμοποιούσαν υδρόθειο ως δότη ηλεκτρονίων, τότε κάποια στιγμή έμαθαν να λαμβάνουν ένα ηλεκτρόνιο από το νερό.
«Η μετάβαση στη χρήση ενός τέτοιου σχεδόν απεριόριστου πόρου όπως το νερό έχει ανοίξει εξελικτικές ευκαιρίες για τα κυανοβακτήρια», πιστεύει ο Alexander Markov, ερευνητής στο Παλαιοντολογικό Ινστιτούτο της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. Αντί για το συνηθισμένο θείο και θειικά άλατα, άρχισε να απελευθερώνεται οξυγόνο κατά τη φωτοσύνθεση. Και μετά, όπως λένε, άρχισε η διασκέδαση. Η εμφάνιση του πρώτου οργανισμού με κυτταρικό πυρήνα άνοιξε τεράστιες ευκαιρίες για την εξέλιξη όλης της ζωής στη Γη. Η ανάπτυξη των ευκαρυωτών οδήγησε στην εμφάνιση τέτοιων πολύπλοκων μορφών όπως τα φυτά, οι μύκητες, τα ζώα και, φυσικά, οι άνθρωποι. Όλα έχουν τον ίδιο τύπο κυττάρου, με έναν πυρήνα στο κέντρο. Αυτό το στοιχείο είναι υπεύθυνο για την αποθήκευση και τη μετάδοση γενετικών πληροφοριών. Επηρέασε επίσης το γεγονός ότι οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί άρχισαν να αναπαράγονται μέσω της σεξουαλικής αναπαραγωγής.
Βιολόγοι και παλαιοντολόγοι έχουν μελετήσει το ευκαρυωτικό κύτταρο με όσο το δυνατόν περισσότερες λεπτομέρειες. Υπέθεσαν ότι γνώριζαν και τον χρόνο προέλευσης των πρώτων ευκαρυωτών. Οι ειδικοί έδωσαν στοιχεία πριν από 1-1,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά ξαφνικά αποδείχθηκε ότι αυτό το γεγονός συνέβη πολύ νωρίτερα.
Ένα απροσδόκητο εύρημα
Το 1982, ο παλαιοντολόγος Boris Timofeev διεξήγαγε μια ενδιαφέρουσα μελέτη και δημοσίευσε τα αποτελέσματά της. Σε πετρώματα του αρχαίου και του κατώτερου προτεροζωικού (2,9-3 δισεκατομμυρίων ετών) στην Καρελία, ανακάλυψε ασυνήθιστους απολιθωμένους μικροοργανισμούς μεγέθους περίπου 10 μικρομέτρων (0,01 χιλιοστά). Τα περισσότερα ευρήματα είχαν σφαιρικό σχήμα, η επιφάνεια του οποίου ήταν καλυμμένη με πτυχώσεις και σχέδια. Ο Timofeev έκανε την υπόθεση ότι ανακάλυψε ακριτάρχους - οργανισμούς που ταξινομούνται ως εκπρόσωποι των ευκαρυωτών. Προηγουμένως, οι παλαιοντολόγοι βρήκαν παρόμοια δείγματα οργανικής ύλης μόνο σε νεότερα ιζήματα - ηλικίας περίπου 1,5 δισεκατομμυρίων ετών. Ο επιστήμονας έγραψε για αυτή την ανακάλυψη στο βιβλίο του. "Η ποιότητα της εκτύπωσης αυτής της έκδοσης ήταν απλά τρομερή. Γενικά ήταν αδύνατο να καταλάβουμε οτιδήποτε από τις εικονογραφήσεις. Οι εικόνες ήταν θολές γκρι κηλίδες", λέει ο Alexander Markov, "άρα δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι περισσότεροι αναγνώστες, έχοντας ξεφυλλίσει αυτό τη δουλειά, την πέταξε στην άκρη, με ασφάλεια για να τον ξεχάσω». Η αίσθηση, όπως συμβαίνει συχνά στην επιστήμη, βρισκόταν σε ένα ράφι για πολλά χρόνια.
Ο διευθυντής του Παλαιοντολογικού Ινστιτούτου της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, Διδάκτωρ Γεωλογικών και Ορυκτολογικών Επιστημών, Αντεπιστέλλον Μέλος της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών Alexey Rozanov, θυμήθηκε εντελώς τυχαία το έργο του Timofeev. Αποφάσισε για άλλη μια φορά, χρησιμοποιώντας σύγχρονες συσκευές, να εξερευνήσει τη συλλογή δειγμάτων Καρελίας. Και πολύ γρήγορα πείστηκε ότι αυτοί ήταν πράγματι οργανισμοί που μοιάζουν με ευκαρυωτικά. Ο Ροζάνοφ είναι βέβαιος ότι η ανακάλυψη του προκατόχου του είναι μια σημαντική ανακάλυψη, η οποία αποτελεί επιτακτικό λόγο για την αναθεώρηση των υπαρχουσών απόψεων σχετικά με την εποχή της πρώτης εμφάνισης των ευκαρυωτών. Πολύ γρήγορα η υπόθεση απέκτησε υποστηρικτές και αντιπάλους. Αλλά ακόμη και εκείνοι που συμμερίζονται τις απόψεις του Rozanov μιλούν με συγκράτηση για αυτό το θέμα: "Καταρχήν, η εμφάνιση ευκαρυωτών πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια είναι δυνατή. Αλλά αυτό είναι δύσκολο να αποδειχθεί", λέει ο Alexander Markov. "Το μέσο μέγεθος των προκαρυωτών κυμαίνεται από 100 νανόμετρα έως 1 μικρό, "Οι ευκαρυώτες κυμαίνονται από 2-3 έως 50 μικρόμετρα. Στην πραγματικότητα, τα εύρη μεγεθών επικαλύπτονται. Οι ερευνητές συχνά βρίσκουν δείγματα τόσο γιγάντιων προκαρυωτών όσο και μικροσκοπικών ευκαρυωτών. Το μέγεθος δεν είναι 100% απόδειξη." Η δοκιμή μιας υπόθεσης δεν είναι πραγματικά εύκολη. Δεν υπάρχουν πλέον δείγματα ευκαρυωτικών οργανισμών στον κόσμο που λαμβάνονται από τα αρχαία κοιτάσματα. Δεν είναι επίσης δυνατό να συγκριθούν αρχαία αντικείμενα με τα σύγχρονά τους, επειδή οι απόγονοι των ακριταρών δεν επέζησαν μέχρι σήμερα.
Επανάσταση στην επιστήμη
Ωστόσο, υπήρξε μεγάλη φασαρία στην επιστημονική κοινότητα γύρω από την ιδέα του Rozanov. Μερικοί άνθρωποι κατηγορηματικά δεν αποδέχονται το εύρημα του Timofeev, γιατί είναι σίγουροι ότι πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια δεν υπήρχε οξυγόνο στη Γη. Άλλοι μπερδεύονται από τον παράγοντα θερμοκρασίας. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αν εμφανίζονταν ευκαρυωτικοί οργανισμοί κατά την αρχαϊκή εποχή, τότε, χοντρικά μιλώντας, θα μαγείρευαν αμέσως. Ο Alexey Rozanov λέει τα εξής: "Συνήθως παράμετροι όπως η θερμοκρασία, η ποσότητα οξυγόνου στον αέρα και η αλατότητα του νερού προσδιορίζονται με βάση γεωλογικά και γεωχημικά δεδομένα. Προτείνω μια διαφορετική προσέγγιση. Πρώτα, χρησιμοποιήστε παλαιοντολογικά ευρήματα για να εκτιμήσετε το επίπεδο βιολογικών Στη συνέχεια, με βάση αυτά τα δεδομένα, καθορίστε πόσο οξυγόνο θα έπρεπε να περιέχεται στην ατμόσφαιρα της Γης για να αισθάνεται φυσιολογική η μία ή η άλλη μορφή ζωής. Εάν εμφανίστηκαν ευκαρυώτες, τότε το οξυγόνο θα πρέπει να υπάρχει ήδη στην ατμόσφαιρα, στην περιοχή αρκετά τοις εκατό του τρέχοντος επιπέδου. Εάν εμφανιστεί ένα σκουλήκι, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο θα έπρεπε "ήταν ήδη δεκάδες τοις εκατό. Έτσι, είναι δυνατό να συνταχθεί ένα γράφημα που να αντικατοπτρίζει την εμφάνιση οργανισμών διαφορετικών επιπέδων οργάνωσης ανάλογα με την αύξηση του οξυγόνου και μείωση της θερμοκρασίας». Ο Alexey Rozanov τείνει να απωθήσει όσο το δυνατόν περισσότερο τη στιγμή της εμφάνισης του οξυγόνου και να μειώσει εξαιρετικά τη θερμοκρασία της αρχαίας Γης.
Εάν μπορεί να αποδειχθεί ότι ο Timofeev έχει βρει απολιθωμένους μικροοργανισμούς που μοιάζουν με ευκαρυωτικά, αυτό θα σημαίνει ότι η ανθρωπότητα θα πρέπει σύντομα να αλλάξει τη συνήθη αντίληψη για την πορεία της εξέλιξης. Αυτό το γεγονός μας επιτρέπει να πούμε ότι η ζωή στη Γη εμφανίστηκε πολύ νωρίτερα από το αναμενόμενο. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι είναι απαραίτητο να αναθεωρηθεί η εξελικτική χρονολογία της ζωής στη Γη, η οποία, όπως αποδεικνύεται, είναι σχεδόν 2 δισεκατομμύρια χρόνια παλαιότερη. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, παραμένει ασαφές πότε, πού, σε ποιο στάδιο ανάπτυξης έσπασε η εξελικτική αλυσίδα ή γιατί επιβραδύνθηκε η πρόοδός της. Με άλλα λόγια, είναι εντελώς ασαφές τι συνέβη στη Γη για 2 δισεκατομμύρια χρόνια, όπου οι ευκαρυώτες κρύβονταν όλο αυτό το διάστημα: μια πολύ μεγάλη λευκή κηλίδα σχηματίζεται στην ιστορία του πλανήτη μας. Απαιτείται άλλη μια αναθεώρηση του παρελθόντος, και αυτό είναι ένα κολοσσιαίο έργο σε έκταση, που μπορεί να μην τελειώσει ποτέ.
ΑΠΟΨΕΙΣ
Ισόβια
Vladimir Sergeev, Διδάκτωρ Γεωλογικών και Ορυκτολογικών Επιστημών, κορυφαίος ερευνητής στο Γεωλογικό Ινστιτούτο της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών:
Κατά τη γνώμη μου, πρέπει να είμαστε πιο προσεκτικοί με τέτοια συμπεράσματα. Τα δεδομένα του Timofeev βασίζονται σε υλικό που έχει δευτερεύουσες αλλαγές. Και αυτό είναι το βασικό πρόβλημα. Τα κύτταρα των οργανισμών που μοιάζουν με ευκαρυωτικά υπέστησαν χημική αποσύνθεση και μπορούσαν επίσης να καταστραφούν από βακτήρια. Θεωρώ απαραίτητο να αναλύσω εκ νέου τα ευρήματα του Timofeev. Όσον αφορά τον χρόνο εμφάνισης των ευκαρυωτών, οι περισσότεροι ειδικοί πιστεύουν ότι εμφανίστηκαν πριν από 1,8-2 δισεκατομμύρια χρόνια. Υπάρχουν μερικά ευρήματα των οποίων οι βιοδείκτες υποδεικνύουν την εμφάνιση αυτών των οργανισμών πριν από 2,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Κατ' αρχήν, αυτό το πρόβλημα σχετίζεται με την εμφάνιση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης. Σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή άποψη, σχηματίστηκε πριν από 2,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Και ο Alexey Rozanov ωθεί αυτή τη φορά πίσω στα 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Από την άποψή μου, αυτό δεν είναι αλήθεια.
Alexander Belov, Παλαιοανθρωπολόγος:
Όλα όσα βρίσκει η επιστήμη σήμερα είναι μόνο ένα σωματίδιο του υλικού που μπορεί να υπάρχει ακόμα στον πλανήτη. Οι διατηρημένες μορφές είναι πολύ σπάνιες. Το γεγονός είναι ότι η διατήρηση των οργανισμών απαιτεί ειδικές συνθήκες: υγρό περιβάλλον, έλλειψη οξυγόνου, ανοργανοποίηση. Οι μικροοργανισμοί που ζούσαν στην ξηρά μπορεί να μην έχουν φτάσει καθόλου στους ερευνητές. Οι επιστήμονες κρίνουν τι είδους ζωή υπήρχε στον πλανήτη μέσω μεταλλοποιημένων ή απολιθωμένων δομών. Το υλικό που πέφτει στα χέρια των επιστημόνων είναι ένα μείγμα θραυσμάτων από διαφορετικές εποχές. Τα κλασικά συμπεράσματα για την προέλευση της ζωής στη Γη μπορεί να μην είναι αληθινά. Κατά τη γνώμη μου, δεν αναπτύχθηκε από απλό σε σύνθετο, αλλά εμφανίστηκε αμέσως.
Maya Prygunova, περιοδικό Itogi Νο. 45 (595)
Η εμφάνιση της ζωής είναι το κύριο ερώτημα που ανέκαθεν ανησυχούσε την ευφυή ανθρωπότητα. Οι απαντήσεις σε αυτό άλλαζαν τόσο συχνά όσο η ιδέα ενός ατόμου για την παγκόσμια τάξη. Ταυτόχρονα, θα μπορούσαν να συνυπάρχουν και οι δύο εκδοχές για τη θεϊκή φύση της ζωής και οι υποθέσεις ότι η ζωή γεννιέται μόνη της: πετάξτε ένα κουρέλι στη γωνία μιας καλύβας - και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα θα γεννηθούν ποντίκια από αυτό το κουρέλι. Για να είμαστε δίκαιοι, αξίζει να σημειωθεί ότι το τέλος σε αυτό το θέμα δεν έχει φτάσει σήμερα. Επιπλέον, η σύγχρονη επιστήμη δεν μπορεί καν να απαντήσει στο ερώτημα τι είναι ζωή. Αλλά αυτό στο οποίο συμφωνούν οι φυσικοί επιστήμονες είναι ότι, πιθανότατα, τα πρώτα οργανικά πλάσματα στον πλανήτη Γη ήταν τα πρώτα βακτήρια.
Η αποδοχή ότι η οργανική ζωή αναπτύχθηκε από τον απλούστερο μονοκύτταρο οργανισμό, που δεν μπορεί να δει κανείς με κάθε μικροσκόπιο, δεν είναι εύκολη απόφαση. Ακόμη και η σύγχρονη κοινωνία δεν είναι απολύτως έτοιμη να εγκαταλείψει την ιδέα της παρουσίας της πρόνοιας του Θεού και να αναλάβει την πλήρη ευθύνη για ό,τι συμβαίνει αποκλειστικά στον εαυτό της, και στους προηγούμενους αιώνες τέτοιες ιδέες ονομάζονταν αίρεση και στασιασμός.
Οι ηθικές και πολιτισμικές πτυχές της κοινωνικής ζωής πάντα επηρέαζαν την ταχύτητα και την κατεύθυνση της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου (και αυτή η επιρροή δεν ήταν πάντα αρνητική). Αλλά, εκτός από τα ηθικά προβλήματα, υπάρχουν και αντικειμενικές δυσκολίες που δεν μας επιτρέπουν να διαστέλλουμε όλα τα i σε θέματα εμφάνισης των πρώτων ζωντανών οργανισμών.
Οι ακόλουθες συνθήκες δεν επιτρέπουν στις ακόλουθες συνθήκες να εξασφαλίσουν τελικά το δικαίωμα των αυτότροφων και ετερότροφων βακτηρίων να είναι πρωτοπόροι στον σχηματισμό οργανικής ζωής στον πλανήτη Γη:
- Μία από τις αρχές της επιστημονικής προσέγγισης, η οποία δηλώνει ότι η φύση είναι κατ' αρχήν άγνωστη και υπάρχει πάντα η δυνατότητα απόκτησης νέων δεδομένων που μπορούν να αλλάξουν το επίσημο επιστημονικό παράδειγμα.
- Η έλλειψη ολοκληρωμένης εικόνας της διαδικασίας ως αποτέλεσμα της οποίας ένα πολύπλοκο αυτοαναπαραγόμενο οργανικό μόριο θα μπορούσε να προκύψει από ανόργανες ενώσεις.
- Έλλειψη πρόσβασης σε ιζήματα που σχηματίστηκαν στον πλανήτη Γη στην αρχή της ύπαρξής του.
Υπάρχουν προτάσεις ότι τα πρώτα αυτότροφα βακτήρια εμφανίστηκαν στη Γη στα πρώτα εκατό εκατομμύρια χρόνια της ύπαρξης του πλανήτη.
Μέχρι στιγμής, αυτή η υπόθεση δεν μπορεί ούτε να επιβεβαιωθεί ούτε να διαψευστεί. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για αυτήν την αβεβαιότητα:
- Τα παλαιότερα ιζηματογενή κοιτάσματα που βρέθηκαν σήμερα σχηματίστηκαν πριν από 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια και περιέχουν ήδη ίχνη βακτηρίων.
- Η έλλειψη ευκαιρίας να μελετηθούν μεταγενέστερα πετρώματα υποδηλώνει ότι μπορεί επίσης να περιέχουν ίχνη βακτηρίων.
Φαίνεται ότι το ερώτημα για το πότε εμφανίστηκαν τα βακτήρια και πόσα χρόνια πριν τα οργανικά μόρια άρχισαν να αντιγράφουν τον εαυτό τους χρησιμοποιώντας ενέργεια που προέρχεται από το περιβάλλον αναβάλλεται μέχρι να εντοπιστούν γεωλογικά αντικείμενα όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ηλικία του πλανήτη.
Πώς εμφανίστηκαν
Εάν αφαιρέσουμε από το πότε εμφανίστηκαν οι πρώτοι προκαρυώτες και ρωτήσουμε πώς εμφανίστηκαν, μπορείτε να μάθετε πολλά ενδιαφέροντα πράγματα για το σε τι βασίζεται η οργανική γήινη ζωή.
Η απάντηση βρίσκεται σε εκείνες τις πρώτες διεργασίες που προέκυψαν στα άψυχα και δηλητηριώδη, σύμφωνα με τα σύγχρονα πρότυπα, νερά του πρωτογενούς ωκεανού.
Τα σύγχρονα βακτήρια, τα οποία μελετώνται με σκοπό τη θεραπεία των ανθρώπων, τη διατροφή τους και την απομάκρυνση των απορριμμάτων τους, δεν έχουν καμία σχέση με τα πρώτα βακτήρια που έζησαν στη Γη.
Για παράδειγμα, σήμερα μελετάται ενεργά το βακτήριο Helicobacter pylori, το οποίο έχει μολύνει περισσότερο από το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού και είναι η αιτία για πεπτικά έλκη στομάχου και δωδεκαδακτύλου.
Αναζητώντας εργαλεία για τη θεραπεία αυτής της ασθένειας, οι βιολόγοι εργάστηκαν στην υπόθεση ότι οι πρώτοι άνθρωποι μολύνθηκαν με αυτό το βακτήριο από ζώα. Ωστόσο, πρόσφατα δεδομένα έδειξαν ότι ο άνθρωπος ήταν αυτός που έγινε η πρώτη δεξαμενή για τη ζωή του ελικοβακτηριδίου του πυλωρού. Περαιτέρω μόλυνση των ζώων συνέβη ως αποτέλεσμα της επαφής μεταξύ των τελευταίων και των ανθρώπων.
Αυτές οι πληροφορίες έχουν μεγάλη αξία για τη θεραπεία των ελκών, επειδή κατανοώντας τις εξελικτικές διαδρομές των βακτηρίων του έλκους, είναι πολύ πιο εύκολο να αναπτυχθούν ολοκληρωμένα μέτρα θεραπείας και πρόληψης.
Εκτός από τη μελέτη ζωντανών βακτηριακών καλλιεργειών, μικροβιολόγοι και φαρμακοποιοί προσπαθούν να δημιουργήσουν τεχνητούς μικροοργανισμούς που μπορούν επίσης να λύσουν προβλήματα διάγνωσης και θεραπείας ανθρώπινων ασθενειών.
Σήμερα, διερευνώνται οι δυνατότητες των τεχνητών βακτηρίων που δημιουργούνται με βάση το συνηθισμένο E. coli για τη διάγνωση του καρκίνου και του διαβήτη. Η ανίχνευση αυτών των ασθενειών στα αρχικά στάδια βοηθά στην επίτευξη υψηλών αποτελεσμάτων στη θεραπεία.
Ωστόσο, πρέπει να καταλάβει κανείς ότι ένα τεχνητό βακτήριο δεν είναι ένας μικροοργανισμός που δημιουργείται από συνθετικά υλικά. Ένα συνθετικό βακτήριο είναι ένα συνηθισμένο βακτήριο στο οποίο γίνονται ορισμένες αλλαγές στον γενετικό του κώδικα.
Jpeg" alt="Βρώμικο νερό βρύσης" width="300" height="199" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/06/Grjaznaja-voda-iz-krana-300x199..jpeg 640w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px"> Так, например, та же синтетическая кишечная палочка, благодаря изменению ДНК искусственным путем, при повышении сахара в крови диабетика начинает вырабатывать флуоресцирующий белок, который, попадая в мочу больного, сразу проявляет себя на специальных биохимических тестах.!}
Παρά την υπόσχεση για εξελίξεις στον τομέα της δημιουργίας συνθετικών βακτηρίων που είναι απαραίτητα για τη θεραπεία και τη διάγνωση του ανθρώπου, αυτές οι επιστημονικές εξελίξεις είναι πολύ επικίνδυνες.
Πολλοί δημόσιοι οργανισμοί καλούν τους προγραμματιστές καινοτομιών να δημιουργήσουν τεχνητά βακτήρια για να αρνηθούν να πατεντάρουν τις εξελίξεις τους, καθώς η σύγχρονη επιστήμη δεν μπορεί ακόμη να απαντήσει στο ερώτημα τι θα συμβεί εάν τα συνθετικά βακτήρια γίνουν μέρος του φυσικού βακτηριακού περιβάλλοντος του πλανήτη.
Και είναι σχεδόν αδύνατο να παρακολουθήσετε τη στιγμή της διείσδυσης τεχνητών βακτηρίων στο φυσικό περιβάλλον.
Έχει μακρά ιστορία. Όλα ξεκίνησαν πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ατμόσφαιρα της Γης δεν έχει ακόμη στρώμα όζοντος, η συγκέντρωση οξυγόνου στον αέρα είναι πολύ χαμηλή και τίποτα δεν ακούγεται στην επιφάνεια του πλανήτη εκτός από την έκρηξη ηφαιστείων και τον θόρυβο του ανέμου. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έτσι έμοιαζε ο πλανήτης μας όταν άρχισε να εμφανίζεται σε αυτόν ζωή. Είναι πολύ δύσκολο να επιβεβαιωθεί ή να διαψευσθεί αυτό. Βράχοι που μπορούσαν να παρέχουν περισσότερες πληροφορίες στους ανθρώπους καταστράφηκαν πριν από πολύ καιρό, χάρη στις γεωλογικές διεργασίες του πλανήτη. Έτσι, τα κύρια στάδια της εξέλιξης της ζωής στη Γη.
Εξέλιξη της ζωής στη Γη. Μονοκύτταροι οργανισμοί.
Η ζωή ξεκίνησε με την εμφάνιση των απλούστερων μορφών ζωής - των μονοκύτταρων οργανισμών. Οι πρώτοι μονοκύτταροι οργανισμοί ήταν προκαρυώτες.Αυτοί οι οργανισμοί ήταν οι πρώτοι που εμφανίστηκαν αφού η Γη έγινε κατάλληλη για ζωή. δεν θα επέτρεπε ούτε τις πιο απλές μορφές ζωής να εμφανιστούν στην επιφάνειά του και στην ατμόσφαιρα. Αυτός ο οργανισμός δεν χρειαζόταν οξυγόνο για την ύπαρξή του. Η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα αυξήθηκε, γεγονός που οδήγησε στην εμφάνιση ευκαρυωτες.Για αυτούς τους οργανισμούς, το οξυγόνο έγινε το κύριο πράγμα για τη ζωή· σε ένα περιβάλλον όπου η συγκέντρωση οξυγόνου ήταν χαμηλή, δεν επιβίωσαν.
Οι πρώτοι οργανισμοί ικανοί για φωτοσύνθεση εμφανίστηκαν 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά την εμφάνιση της ζωής. Αυτοί οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί ήταν αναερόβια βακτήρια. Η ζωή άρχισε σταδιακά να αναπτύσσεται και μετά την πτώση της περιεκτικότητας σε αζωτούχες οργανικές ενώσεις, εμφανίστηκαν νέοι ζωντανοί οργανισμοί που μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν άζωτο από την ατμόσφαιρα της Γης. Τέτοια πλάσματα ήταν γαλαζοπράσινα φύκια.Η εξέλιξη των μονοκύτταρων οργανισμών έλαβε χώρα μετά από τρομερά γεγονότα στη ζωή του πλανήτη και όλα τα στάδια της εξέλιξης προστατεύτηκαν κάτω από το μαγνητικό πεδίο της γης.
Με την πάροδο του χρόνου, οι απλούστεροι οργανισμοί άρχισαν να αναπτύσσουν και να βελτιώνουν τη γενετική τους συσκευή και να αναπτύσσουν μεθόδους αναπαραγωγής. Στη συνέχεια, στη ζωή των μονοκύτταρων οργανισμών, συνέβη μια μετάβαση στη διαίρεση των γενετικών κυττάρων τους σε αρσενικά και θηλυκά.
Εξέλιξη της ζωής στη Γη. Πολυκύτταροι οργανισμοί.
Μετά την εμφάνιση των μονοκύτταρων οργανισμών, εμφανίστηκαν πιο περίπλοκες μορφές ζωής - πολυκύτταροι οργανισμοί. Η εξέλιξη της ζωής στον πλανήτη Γη έχει αποκτήσει πιο σύνθετους οργανισμούς, που χαρακτηρίζονται από πιο περίπλοκη δομή και πολύπλοκα μεταβατικά στάδια ζωής.
Πρώτο στάδιο της ζωής - Αποικιακό μονοκύτταρο στάδιο. Η μετάβαση από τους μονοκύτταρους οργανισμούς στους πολυκύτταρους, η δομή των οργανισμών και ο γενετικός μηχανισμός γίνεται πιο περίπλοκη. Αυτό το στάδιο θεωρείται το απλούστερο στη ζωή των πολυκύτταρων οργανισμών.
Δεύτερο στάδιο της ζωής - Πρωτογενές διαφοροποιημένο στάδιο. Ένα πιο περίπλοκο στάδιο χαρακτηρίζεται από την έναρξη της αρχής του «καταμερισμού της εργασίας» μεταξύ των οργανισμών μιας αποικίας. Σε αυτό το στάδιο, έγινε εξειδίκευση των λειτουργιών του σώματος σε επίπεδο ιστών, οργάνων και συστηματικών οργάνων. Χάρη σε αυτό, ένα νευρικό σύστημα άρχισε να σχηματίζεται σε απλούς πολυκύτταρους οργανισμούς. Το σύστημα δεν είχε ακόμη νευρικό κέντρο, αλλά υπήρχε κέντρο συντονισμού.
Τρίτο στάδιο της ζωής - Κεντρικά διαφοροποιημένο στάδιο.Σε αυτό το στάδιο, η μορφοφυσιολογική δομή των οργανισμών γίνεται πιο περίπλοκη. Η βελτίωση αυτής της δομής γίνεται μέσω της αυξημένης εξειδίκευσης των ιστών.Τα διατροφικά, απεκκριτικά, γεννητικά και άλλα συστήματα πολυκύτταρων οργανισμών γίνονται πιο πολύπλοκα. Το νευρικό σύστημα αναπτύσσει ένα καλά καθορισμένο νευρικό κέντρο. Οι μέθοδοι αναπαραγωγής βελτιώνονται - από εξωτερική σε εσωτερική γονιμοποίηση.
Το τέλος του τρίτου σταδίου της ζωής των πολυκύτταρων οργανισμών είναι η εμφάνιση του ανθρώπου.
Κόσμος λαχανικών.
Το εξελικτικό δέντρο των απλούστερων ευκαρυωτών χωρίστηκε σε διάφορους κλάδους. Εμφανίστηκαν πολυκύτταρα φυτά και μύκητες. Μερικά από αυτά τα φυτά μπορούσαν να επιπλέουν ελεύθερα στην επιφάνεια του νερού, ενώ άλλα ήταν προσκολλημένα στον πυθμένα.
Ψιλόφυτες- φυτά που κατέκτησαν πρώτα τη γη. Στη συνέχεια προέκυψαν άλλες ομάδες χερσαίων φυτών: φτέρες, βρύα και άλλα. Αυτά τα φυτά αναπαράγονταν με σπόρια, αλλά προτιμούσαν ένα υδάτινο περιβάλλον.
Τα φυτά γνώρισαν μεγάλη ποικιλομορφία κατά την περίοδο του ανθρακοφόρου. Τα φυτά αναπτύχθηκαν και μπορούσαν να φτάσουν σε ύψος έως και 30 μέτρα. Την περίοδο αυτή εμφανίστηκαν τα πρώτα γυμνόσπερμα. Τα πιο διαδεδομένα είδη ήταν τα λυκόφυτα και οι κορδαΐτες. Οι Cordaites έμοιαζαν με κωνοφόρα φυτά στο σχήμα του κορμού τους και είχαν μακριά φύλλα. Μετά από αυτή την περίοδο, η επιφάνεια της Γης διαφοροποιήθηκε με διάφορα φυτά που έφτασαν τα 30 μέτρα σε ύψος. Μετά από πολύ καιρό, ο πλανήτης μας έγινε παρόμοιος με αυτόν που γνωρίζουμε τώρα. Τώρα υπάρχει μια τεράστια ποικιλία ζώων και φυτών στον πλανήτη, και ο άνθρωπος εμφανίστηκε. Ο άνθρωπος, ως λογικό ον, αφού «στάθηκε στα πόδια του», αφιέρωσε τη ζωή του στη μελέτη. Τα αινίγματα άρχισαν να ενδιαφέρουν τους ανθρώπους, καθώς και το πιο σημαντικό - από πού προήλθε ο άνθρωπος και γιατί υπάρχει. Όπως γνωρίζετε, δεν υπάρχουν ακόμα απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα, υπάρχουν μόνο θεωρίες που έρχονται σε αντίθεση μεταξύ τους.