Pertanyaan tentang asal usul kehidupan adalah salah satu pertanyaan tersulit dalam ilmu pengetahuan alam modern. Namun, minat besar terpaku padanya setiap saat. Kesulitan mendapatkan jawaban atas pertanyaan ini terletak pada kenyataan bahwa sulitnya mereproduksi secara akurat proses dan fenomena yang terjadi di alam semesta miliaran tahun yang lalu. Pada saat yang sama, keragaman bentuk dan manifestasi kehidupan di Bumi saat ini menarik perhatian yang paling dekat dengan masalah ini. Saat ini, hipotesis utama berikut tentang asal usul kehidupan dibedakan.

kreasionisme

Menurut hipotesis ini, kehidupan dan semua spesies makhluk hidup yang menghuni Bumi diciptakan oleh Tuhan. Selain itu, penciptaan ilahi dunia terjadi sekaligus, sehingga proses penciptaan kehidupan itu sendiri tidak dapat diamati dalam waktu. Selain itu, kreasionisme tidak memberikan interpretasi yang jelas tentang asal usul Tuhan Pencipta itu sendiri dan oleh karena itu bersifat dalil. Naturalis Swedia terkenal K. Linnaeus, serta ahli kimia Rusia terkemuka M. V. Lomonosov, mendukung dogma asal usul kehidupan ini.

Hipotesis generasi spontan

Hipotesis ini sejenis abiogenesis- asal usul kehidupan dari benda mati. Hipotesis ini merupakan alternatif dari kreasionisme, ketika akumulasi pengetahuan orang tentang satwa liar mempertanyakan penciptaan kehidupan oleh Tuhan. Para filsuf Yunani kuno dan naturalis Eropa abad pertengahan percaya pada munculnya organisme hidup dari benda mati. Mereka percaya dan mencoba membuktikan bahwa katak dan serangga berasal tanah lembab, lalat dalam daging busuk, dll. Pandangan tentang asal usul kehidupan yang spontan tersebar luas hampir sampai akhir abad ke-18. Hanya di pertengahan sembilan belas di. Ilmuwan Prancis Louis Pasteur membuktikan bahwa bakteri ada di mana-mana. Pada saat yang sama, setiap benda mati "terinfeksi" dengannya jika sterilisasi tidak dilakukan. Jadi, Pasteur membenarkan teori tersebut biogenesis Kehidupan hanya dapat muncul dari kehidupan sebelumnya. Ilmuwan itu akhirnya membantah konsep kehidupan yang muncul secara spontan.

Hipotesis panspermia

Pada tahun 1865, ilmuwan Jerman G. Richter mengajukan sebuah hipotesis panspermia, yang menurutnya kehidupan dapat dibawa ke Bumi dari luar angkasa bersama dengan meteorit dan debu kosmik. Pendukung hipotesis ini adalah ilmuwan besar Rusia, pencipta pengajaran modern tentang biosfer V. I. Vernadsky. Penelitian modern mengkonfirmasi resistensi yang tinggi dari beberapa mikroorganisme dan spora mereka terhadap radiasi dan suhu rendah. PADA baru-baru ini ada laporan bahwa jejak bahan organik ditemukan di meteorit. Saat mempelajari planet terdekat dengan Bumi, Mars, ditemukan struktur yang mirip dengan bakteri dan jejak air. Namun, temuan ini tidak menjawab pertanyaan tentang asal usul kehidupan.

Hipotesis biokimia tentang asal usul kehidupan adalah yang paling umum saat ini. Hipotesis ini diajukan pada tahun 1920-an. abad terakhir, ahli biokimia Rusia A. I. Oparin dan ahli biologi Inggris J. Haldane. Itu membentuk dasar gagasan ilmiah tentang asal usul kehidupan.

Inti dari hipotesis ini adalah bahwa pada tahap awal perkembangan Bumi terjadi periode panjang abiogenesis. Organisme hidup tidak berpartisipasi di dalamnya. Untuk sintesis senyawa organik, radiasi ultraviolet Matahari berfungsi sebagai sumber energi. Radiasi matahari tidak tertahan oleh lapisan ozon, karena tidak ada ozon atau oksigen di atmosfer Bumi purba. Asam amino yang disintesis, gula, dan senyawa organik lainnya disimpan di lautan purba selama puluhan juta tahun. Akumulasi mereka akhirnya mengarah pada pembentukan massa homogen, yang oleh Oparin disebut "kaldu primer". Menurut Oparin, dalam "sup primordial" itulah kehidupan muncul.

Oparin percaya bahwa peran yang menentukan dalam transformasi benda mati menjadi makhluk hidup adalah milik protein. Proteinlah yang mampu membentuk kompleks koloid yang menarik molekul air ke dirinya sendiri. Kompleks seperti itu, bergabung satu sama lain, terbentuk coacervates- struktur yang diisolasi dari sisa badan air.

Coacervates memiliki beberapa sifat hidup. Mereka dapat secara selektif menyerap materi dari larutan di sekitarnya dan memperbesar ukurannya - tertentu kemiripan nutrisi dan pertumbuhan. Selama penghancuran coacervate, tetesan baru terbentuk yang mempertahankan sifat utama dari formasi asli - kemiripan reproduksi. Tetapi untuk berubah menjadi organisme hidup pertama, coacervate kekurangan membran biologis dan informasi genetik untuk memastikan reproduksi.

Langkah selanjutnya dalam asal usul kehidupan adalah munculnya selaput. Mereka dapat dibentuk dari film lipid yang menutupi permukaan badan air. Selanjutnya, protein yang larut dalam air melekat pada formasi lipid tersebut. Akibatnya, permukaan coacervate memperoleh struktur dan sifat membran biologis. Selaput seperti itu sudah bisa melewati beberapa zat di dalamnya dan tidak membiarkan yang lain lewat.

Asosiasi lebih lanjut dari coacervates dengan asam nukleat menyebabkan pembentukan organisme hidup pertama yang mengatur diri sendiri dan bereproduksi sendiri - protobion. Organisme primer primitif ini adalah anaerob dan heterotrof, memakan zat "sup primordial". Jadi, setelah 1 miliar tahun, menurut hipotesis ini, asal usul kehidupan di Bumi telah selesai.

Saat ini, hipotesis utama asal usul kehidupan berikut dibedakan: kreasionisme, generasi spontan, panspermia, dan hipotesis biokimia. Di antara pandangan modern ilmuwan tentang asal usul kehidupan, tempat terpenting ditempati oleh hipotesis biokimia. Menurutnya, kehidupan di Bumi muncul dalam jangka waktu yang lama tanpa kehadiran oksigen zat kimia dan sumber energi yang konstan.

Pertanyaan tentang asal usul kehidupan di Bumi adalah salah satu pertanyaan tersulit dalam ilmu pengetahuan alam modern, yang sejauh ini belum ada jawaban yang pasti.

Ada beberapa teori tentang asal usul kehidupan di Bumi, yang paling terkenal adalah:

• teori generasi spontan (spontan);
• teori kreasionisme (atau penciptaan);
• teori keadaan tunak;
• teori panspermia;
• teori evolusi biokimia (teori A.I. Oparin).

Pertimbangkan ketentuan utama dari teori-teori ini.

Teori generasi spontan (spontan).

Teori kehidupan generasi spontan tersebar luas di dunia kuno - Babel, Cina, Mesir Kuno dan Yunani Kuno (teori ini diikuti, khususnya, oleh Aristoteles).

Ilmuwan dunia kuno dan Eropa abad pertengahan percaya bahwa makhluk hidup selalu muncul dari benda mati: cacing dari lumpur, katak dari lumpur, kunang-kunang dari embun pagi, dll. Jadi, ilmuwan Belanda terkenal abad ke-17. Van Helmont dengan cukup serius menggambarkan dalam risalah ilmiahnya sebuah pengalaman di mana dia mendapatkan tikus di lemari gelap yang terkunci langsung dari baju kotor dan segenggam gandum dalam 3 minggu. Untuk pertama kalinya, ilmuwan Italia Francesco Redi (1688) memutuskan untuk memasukkan teori yang diterima secara luas ke verifikasi eksperimental. Dia meletakkan beberapa potong daging di bejana dan menutupi beberapa di antaranya dengan kain muslin. Di bejana terbuka, cacing putih muncul di permukaan daging yang membusuk - larva lalat. Tidak ada larva lalat di bejana yang dilapisi kain muslin. Dengan demikian, F. Redi berhasil membuktikan bahwa larva lalat tidak muncul dari daging yang membusuk, melainkan dari telur yang bertelur di permukaannya.

Pada 1765, ilmuwan dan dokter terkenal Italia Lazzaro Spalanzani merebus kaldu daging dan sayuran dalam labu kaca tertutup. Kaldu dalam labu tertutup tidak rusak. Dia menyimpulkan bahwa di bawah pengaruh suhu tinggi, semua makhluk hidup yang dapat menyebabkan pembusukan kaldu mati. Namun, eksperimen F. Redi dan L. Spalanzani tidak meyakinkan semua orang. Ilmuwan vitalis (dari lat. vita- hidup) percaya bahwa generasi spontan makhluk hidup tidak terjadi dalam kaldu rebus, karena "kekuatan hidup" khusus dihancurkan di dalamnya, yang tidak dapat menembus ke dalam bejana tertutup, karena terbawa melalui udara.

Perselisihan tentang kemungkinan munculnya kehidupan secara spontan semakin intensif sehubungan dengan penemuan mikroorganisme. Jika makhluk hidup yang kompleks tidak dapat bereproduksi secara spontan, mungkin mikroorganisme bisa?

Dalam hal ini, pada tahun 1859, Akademi Prancis mengumumkan pemberian hadiah kepada orang yang akhirnya memutuskan pertanyaan tentang kemungkinan atau ketidakmungkinan munculnya kehidupan secara spontan. Penghargaan ini diterima pada tahun 1862 oleh ahli kimia dan mikrobiologi Prancis terkenal Louis Pasteur. Sama seperti Spalanzani, ia merebus kaldu nutrisi dalam labu kaca, tetapi labu itu tidak biasa, melainkan dengan leher berbentuk tabung berbentuk 5. Udara, dan karenanya "kekuatan hidup", dapat menembus ke dalam labu, tetapi debu, dan dengan itu mikroorganisme yang ada di udara, mengendap di siku bawah tabung berbentuk 5, dan kaldu di dalam labu tetap steril. (Gbr. 1). Namun, ada baiknya mematahkan leher labu atau membilas lutut bagian bawah tabung berbentuk 5 dengan kaldu steril, karena kaldu mulai menjadi keruh dengan cepat - mikroorganisme muncul di dalamnya.

Jadi, berkat karya Louis Pasteur, teori generasi spontan diakui sebagai tidak dapat dipertahankan dan teori biogenesis didirikan di dunia ilmiah, rumusan singkatnya adalah - "segala sesuatu yang hidup berasal dari makhluk hidup."

Beras. 1. Labu pasteur

Namun, jika semua organisme hidup dalam periode perkembangan manusia yang dapat diperkirakan secara historis hanya berasal dari organisme hidup lainnya, pertanyaan yang muncul secara alami: kapan dan bagaimana organisme hidup pertama kali muncul di Bumi?

Teori penciptaan

Teori penciptaan mengasumsikan bahwa semua organisme hidup (atau hanya bentuknya yang paling sederhana) diciptakan ("dirancang") dalam jangka waktu tertentu oleh beberapa makhluk supernatural (dewa, ide absolut, pikiran super, peradaban super, dll.). Jelas bahwa para pengikut sebagian besar agama terkemuka di dunia, khususnya agama Kristen, menganut pandangan ini sejak zaman kuno.

Teori kreasionisme masih cukup tersebar luas, tidak hanya di kalangan agama, tetapi juga di kalangan ilmiah. Biasanya digunakan untuk menjelaskan masalah evolusi biokimia dan biologis yang paling kompleks dan belum terselesaikan terkait dengan kemunculan protein dan asam nukleat, pembentukan mekanisme interaksi di antara mereka, kemunculan dan pembentukan organel atau organ kompleks individu (seperti ribosom, mata atau otak). Kisah "penciptaan" berkala juga menjelaskan tidak adanya mata rantai transisi yang jelas dari satu jenis hewan
ke yang lain, misalnya dari cacing ke arthropoda, dari monyet ke manusia, dll. Harus ditekankan bahwa perselisihan filosofis tentang keutamaan kesadaran (supermind, ide absolut, dewa) atau materi pada dasarnya tidak dapat dipecahkan, karena upaya untuk menjelaskan kesulitan apa pun dalam biokimia modern dan teori evolusi dengan tindakan penciptaan supernatural yang secara fundamental tidak dapat dipahami membutuhkan waktu. masalah ini di luar cakupan penelitian ilmiah, teori kreasionisme tidak dapat dikaitkan dengan kategori teori ilmiah tentang asal usul kehidupan di Bumi.

Teori keadaan tunak dan panspermia

Kedua teori ini merupakan elemen pelengkap dari satu gambaran dunia, yang intinya adalah sebagai berikut: alam semesta ada selamanya dan kehidupan ada di dalamnya selamanya (keadaan stasioner). Kehidupan dibawa dari planet ke planet oleh para pelancong di luar angkasa"benih kehidupan", yang dapat menjadi bagian dari komet dan meteorit (panspermia). Pandangan serupa tentang asal usul kehidupan dipegang, khususnya oleh Akademisi V.I. Vernadsky.

Namun, teori keadaan stasioner, yang mengasumsikan keberadaan alam semesta yang sangat lama, tidak konsisten dengan data astrofisika modern, yang menurutnya alam semesta muncul relatif baru (sekitar 16 miliar tahun yang lalu) melalui ledakan primer. .

Jelas bahwa kedua teori (panspermia dan keadaan stasioner) sama sekali tidak menawarkan penjelasan tentang mekanisme asal mula kehidupan, memindahkannya ke planet lain (panspermia) atau memindahkannya ke waktu tak terbatas (teori stasioner). negara).

Teori evolusi biokimia (teori A.I. Oparin)

Dari semua teori asal usul kehidupan, yang paling umum dan diakui di dunia ilmiah adalah teori evolusi biokimia, yang dikemukakan pada tahun 1924 oleh ahli biokimia Soviet, Akademisi A.I. Oparin (pada tahun 1936 dia menjelaskannya secara rinci dalam bukunya The Emergence of Life).

Inti dari teori ini adalah evolusi biologis - yaitu. Kemunculan, perkembangan, dan komplikasi berbagai bentuk organisme hidup didahului oleh evolusi kimiawi - periode panjang dalam sejarah Bumi yang terkait dengan kemunculan, komplikasi, dan peningkatan interaksi antara unit-unit dasar, "batu bata" yang menyusun semua makhluk hidup. hal - molekul organik.

Evolusi prebiologis (kimiawi).

Menurut sebagian besar ilmuwan (terutama astronom dan ahli geologi), Bumi terbentuk sebagai benda angkasa sekitar 5 miliar tahun yang lalu. dengan kondensasi partikel gas dan awan debu yang berputar mengelilingi Matahari.

Di bawah pengaruh gaya tekan, partikel pembentuk Bumi melepaskan sejumlah besar panas. Reaksi termonuklir dimulai di perut Bumi. Akibatnya, Bumi menjadi sangat panas. Jadi, 5 miliar tahun yang lalu Bumi adalah bola panas yang mengalir deras di luar angkasa, suhu permukaannya mencapai 4000-8000°C (tertawa. 2).

Lambat laun, akibat radiasi energi panas ke luar angkasa, Bumi mulai mendingin. Sekitar 4 miliar tahun yang lalu Bumi sangat dingin sehingga terbentuk kerak yang keras di permukaannya; pada saat yang sama, zat gas ringan keluar dari perutnya, naik ke atas dan membentuk atmosfer primer. Komposisi atmosfer primer sangat berbeda dengan atmosfer modern. Ternyata, tidak ada oksigen bebas di atmosfer Bumi purba, dan komposisinya termasuk zat-zat dalam keadaan tereduksi, seperti hidrogen (H 2), metana (CH 4), amonia (NH 3), uap air (H 2 O ), dan mungkin juga nitrogen (N 2), karbon monoksida dan karbon dioksida (CO dan CO 2).

Sifat reduksi atmosfer primer Bumi sangat penting untuk asal usul kehidupan, karena zat dalam keadaan tereduksi sangat reaktif dan, dalam kondisi tertentu, dapat berinteraksi satu sama lain, membentuk molekul organik. Tidak adanya oksigen bebas di atmosfer Bumi primer (hampir semua oksigen Bumi terikat dalam bentuk oksida) juga merupakan prasyarat penting bagi munculnya kehidupan, karena oksigen mudah teroksidasi dan dengan demikian menghancurkan senyawa organik. Oleh karena itu, dengan adanya oksigen bebas di atmosfer, akumulasi sejumlah besar bahan organik di Bumi purba tidak mungkin terjadi.

Sekitar 5 miliar tahun yang lalu- munculnya Bumi sebagai benda langit; suhu permukaan — 4000-8000°С

Sekitar 4 miliar tahun yang lalu - pembentukan kerak bumi dan atmosfer primer

Pada 1000°C- di atmosfer primer, sintesis molekul organik sederhana dimulai

Energi untuk sintesis diberikan oleh:

Suhu atmosfer primer di bawah 100 ° C - pembentukan samudra primer -

Sintesis molekul organik kompleks - biopolimer dari molekul organik sederhana:

• molekul organik sederhana - monomer
• molekul organik kompleks - biopolimer

Skema. 2. Tahapan utama evolusi kimia

Ketika suhu atmosfer primer mencapai 1000°C, sintesis molekul organik sederhana dimulai di dalamnya, seperti asam amino, nukleotida, asam lemak, gula sederhana, alkohol polihidrat, asam organik, dll. Energi untuk sintesis disediakan pelepasan petir, aktivitas vulkanik, radiasi kosmik keras dan, terakhir, radiasi ultraviolet Matahari, yang darinya Bumi belum terlindungi oleh layar ozon, dan radiasi ultravioletlah yang dianggap para ilmuwan sebagai sumber energi utama untuk abiogenik (yaitu, lewat tanpa partisipasi organisme hidup) sintesis zat organik.

Pengakuan dan penyebaran luas teori A.I. Oparin sangat difasilitasi oleh fakta bahwa proses sintesis abiogenik molekul organik mudah direproduksi dalam percobaan model.

Kemungkinan mensintesis zat organik dari zat anorganik telah diketahui sejak awal abad ke-19. Sudah pada tahun 1828, ahli kimia Jerman terkemuka F. Wöhler mensintesis zat organik - urea dari anorganik - amonium sianat. Namun, kemungkinan sintesis abiogenik zat organik dalam kondisi yang mirip dengan Bumi purba pertama kali ditunjukkan dalam percobaan S. Miller.

Pada tahun 1953, seorang peneliti muda Amerika, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Chicago, Stanley Miller, mereproduksi dalam labu kaca dengan elektroda yang disolder ke atmosfer utama Bumi, yang menurut para ilmuwan pada masa itu terdiri dari hidrogen, metana CH 4, amonia NH, dan uap air H 2 0 (Gbr. 3). Melalui campuran gas ini, S. Miller melewatkan pelepasan listrik yang mensimulasikan badai petir selama seminggu. Pada akhir percobaan, asam α-amino (glisin, alanin, asparagin, glutamin), asam organik (suksinat, laktat, asetat, glikolat), asam γ-hidroksibutirat dan urea ditemukan di dalam labu. Saat mengulangi percobaan, S. Miller berhasil mendapatkan nukleotida individu dan rantai polinukleotida pendek yang terdiri dari lima hingga enam mata rantai.

Beras. 3. Instalasi oleh S. Miller

Dalam percobaan lebih lanjut tentang sintesis abiogenik yang dilakukan oleh berbagai peneliti, tidak hanya pelepasan listrik yang digunakan, tetapi juga jenis karakteristik energi lain dari Bumi purba - radiasi kosmik, ultraviolet, dan radioaktif, suhu tinggi melekat dalam aktivitas vulkanik, serta berbagai campuran gas yang meniru atmosfer primer. Akibatnya, diperoleh hampir seluruh spektrum molekul organik yang menjadi ciri makhluk hidup: asam amino, nukleotida, zat mirip lemak, gula sederhana, asam organik.

Selain itu, sintesis molekul organik abiogenik juga dapat terjadi di Bumi saat ini (misalnya, selama aktivitas vulkanik). Pada saat yang sama, tidak hanya asam hidrosianat HCN, yang merupakan prekursor asam amino dan nukleotida, tetapi juga asam amino individu, nukleotida, dan bahkan zat organik kompleks seperti porfirin dapat ditemukan dalam emisi vulkanik. Sintesis abiogenik zat organik tidak hanya dimungkinkan di Bumi, tetapi juga di luar angkasa. Asam amino paling sederhana ditemukan di meteorit dan komet.

Ketika suhu atmosfer primer turun di bawah 100 ° C, hujan panas turun ke bumi dan samudra primer muncul. Dengan aliran hujan, zat organik yang disintesis secara abiogenik memasuki samudra primer, yang mengubahnya, tetapi dalam ungkapan kiasan ahli biokimia Inggris John Haldane, menjadi "sup primer" yang encer. Rupanya, di lautan purbalah proses pembentukan molekul organik sederhana — monomer molekul organik kompleks — biopolimer dimulai (lihat Gambar 2).

Namun, proses polimerisasi nukleosida individu, asam amino dan gula adalah reaksi kondensasi, mereka melanjutkan dengan menghilangkan air, oleh karena itu, media berair tidak berkontribusi pada polimerisasi, tetapi sebaliknya, pada hidrolisis biopolimer (mis. , penghancurannya dengan penambahan air).

Pembentukan biopolimer (khususnya, protein dari asam amino) dapat berlangsung di atmosfer pada suhu sekitar 180°C, dari mana biopolimer tersapu ke samudra primer dengan presipitasi atmosfer. Selain itu, ada kemungkinan bahwa di Bumi purba, asam amino terkonsentrasi di reservoir yang mengering dan dipolimerisasi dalam bentuk kering di bawah pengaruh sinar ultraviolet dan panas aliran lava.

Terlepas dari kenyataan bahwa air mendorong hidrolisis biopolimer, sintesis biopolimer dalam sel hidup terjadi tepat di media berair. Proses ini dikatalisis oleh protein katalitik khusus - enzim, dan energi yang diperlukan untuk sintesis dilepaskan selama pemecahan adenosin trifosfat - ATP. Ada kemungkinan bahwa sintesis biopolimer di lingkungan perairan laut primer dikatalisis oleh permukaan mineral tertentu. Telah ditunjukkan secara eksperimental bahwa larutan asam amino alanin dapat berpolimerisasi dalam media berair dengan adanya jenis alumina khusus. Dalam hal ini, polialanin peptida terbentuk. Reaksi polimerisasi alanin disertai dengan pemecahan ATP.

Polimerisasi nukleotida lebih mudah daripada polimerisasi asam amino. Telah ditunjukkan bahwa dalam larutan dengan konsentrasi garam tinggi, nukleotida individu berpolimerisasi secara spontan, berubah menjadi asam nukleat.

Kehidupan semua makhluk hidup modern adalah proses interaksi berkelanjutan antara biopolimer terpenting dari sel hidup - protein dan asam nukleat.

Protein adalah "molekul kerja", "molekul insinyur" dari sel hidup. Menggambarkan peran mereka dalam metabolisme, ahli biokimia sering menggunakan ungkapan kiasan seperti "protein bekerja", "enzim memimpin reaksi". Fungsi protein yang paling penting adalah katalitik. Seperti yang Anda ketahui, katalis adalah zat yang mempercepat reaksi kimia, tetapi tidak termasuk dalam produk akhir reaksi. Tank-katalis disebut enzim. Enzim di tikungan dan ribuan kali mempercepat reaksi metabolisme. Metabolisme, dan karenanya hidup tanpanya, tidak mungkin.

Asam nukleat- ini adalah "molekul-komputer", molekul adalah penjaga informasi keturunan. Asam nukleat tidak menyimpan informasi tentang semua zat sel hidup, tetapi hanya tentang protein. Cukup dengan mereproduksi dalam sel anak protein yang menjadi karakteristik sel induk sehingga mereka secara akurat menciptakan kembali semua bahan kimia dan fitur struktural sel induk, serta sifat dan laju metabolisme yang melekat. Asam nukleat sendiri juga direproduksi karena aktivitas katalitik protein.

Jadi, misteri asal usul kehidupan adalah misteri munculnya mekanisme interaksi antara protein dan asam nukleat. Informasi apa yang dimiliki sains modern tentang proses ini? Molekul apa yang menjadi dasar utama kehidupan - protein atau asam nukleat?

Para ilmuwan percaya bahwa terlepas dari peran kunci protein dalam metabolisme organisme hidup modern, molekul "hidup" pertama bukanlah protein, tetapi asam nukleat, yaitu asam ribonukleat (RNA).

Pada tahun 1982, ahli biokimia Amerika Thomas Check menemukan sifat autokatalitik RNA. Dia secara eksperimental menunjukkan bahwa dalam media yang mengandung garam mineral konsentrasi tinggi, ribonukleotida secara spontan (spontan) berpolimerisasi, membentuk polinukleotida - molekul RNA. Pada rantai polinukleotida asli RNA, seperti pada matriks, salinan RNA dibentuk dengan memasangkan basa nitrogen komplementer. Reaksi penyalinan template RNA dikatalisis oleh molekul RNA asli dan tidak memerlukan partisipasi enzim atau protein lain.

Apa yang terjadi selanjutnya dijelaskan dengan cukup baik oleh apa yang disebut "seleksi alam" pada tingkat molekuler. Selama penyalinan sendiri (perakitan sendiri) molekul RNA, ketidakakuratan dan kesalahan pasti muncul. Salinan RNA yang salah disalin lagi. Saat menyalin lagi, kesalahan dapat terjadi lagi. Akibatnya, populasi molekul RNA di bagian tertentu lautan primer akan menjadi heterogen.

Karena proses peluruhan RNA juga terjadi secara paralel dengan proses sintesis, molekul dengan stabilitas yang lebih baik atau sifat autokatalitik yang lebih baik akan terakumulasi dalam media reaksi (yaitu, molekul yang menggandakan diri lebih cepat, “menggandakan” lebih cepat).

Pada beberapa molekul RNA, seperti pada matriks, perakitan sendiri fragmen protein kecil - peptida dapat terjadi. Sebuah "selubung" protein terbentuk di sekitar molekul RNA.

Seiring dengan fungsi autocatalytic, Thomas Check menemukan fenomena self-splicing pada molekul RNA. Sebagai hasil dari penyambungan sendiri, daerah RNA yang tidak dilindungi oleh peptida secara spontan dikeluarkan dari RNA (seolah-olah "dipotong" dan "dikeluarkan"), dan daerah RNA yang tersisa yang mengkodekan fragmen protein "tumbuh bersama ”, mis. secara spontan bergabung menjadi satu molekul. Molekul RNA baru ini sudah mengkode protein kompleks yang besar (Gambar 4).

Rupanya, selubung protein awalnya melakukan fungsi perlindungan, melindungi RNA dari kehancuran dan dengan demikian meningkatkan stabilitasnya dalam larutan (ini adalah fungsi selubung protein pada virus modern yang paling sederhana).

Jelas, pada tahap evolusi biokimia tertentu, molekul RNA, yang menyandikan tidak hanya protein pelindung, tetapi juga protein katalitik (enzim), yang secara tajam mempercepat laju penyalinan RNA, memperoleh keuntungan. Ternyata, begitulah proses interaksi antara protein dan asam nukleat, yang sekarang kita sebut kehidupan, muncul.

Dalam proses pengembangan lebih lanjut, karena munculnya protein dengan fungsi enzim, reverse transcriptase, pada molekul RNA beruntai tunggal, molekul asam deoksiribonukleat (DNA) yang terdiri dari dua untai mulai disintesis. Tidak adanya gugus OH pada posisi 2" deoksiribosa membuat molekul DNA lebih stabil sehubungan dengan pembelahan hidrolitik dalam larutan yang sedikit basa, yaitu reaksi media di reservoir primer sedikit basa (reaksi media ini juga dipertahankan. dalam sitoplasma sel modern).

Di manakah perkembangan proses interaksi kompleks antara protein dan asam nukleat terjadi? Menurut teori A.I. Oparin, yang disebut tetes coacervate menjadi tempat kelahiran kehidupan.

Beras. 4. Hipotesis interaksi protein dan asam nukleat: a) dalam proses penyalinan sendiri RNA, kesalahan terakumulasi (1 - nukleotida yang sesuai dengan RNA asli; 2 - nukleotida yang tidak sesuai dengan RNA asli - kesalahan dalam penyalinan); b) pada bagian molekul RNA karena itu sifat fisik dan kimia asam amino "menempel" (3 - molekul RNA; 4 - asam amino), yang, berinteraksi satu sama lain, berubah menjadi pendek molekul protein- peptida. Sebagai hasil dari penyambungan sendiri yang melekat pada molekul RNA, bagian molekul RNA yang tidak dilindungi oleh peptida dihancurkan, dan bagian yang tersisa "tumbuh" menjadi satu molekul yang mengkode protein besar. Hasilnya adalah molekul RNA yang ditutupi dengan selubung protein (virus modern paling primitif, misalnya virus mosaik tembakau, memiliki struktur serupa)

Fenomena koaservasi terdiri dari fakta bahwa dalam kondisi tertentu (misalnya dengan adanya elektrolit) zat makromolekul dipisahkan dari larutan, tetapi tidak dalam bentuk endapan, tetapi dalam bentuk larutan yang lebih pekat - koaservasi . Saat dikocok, coacervate pecah menjadi tetesan kecil yang terpisah. Di dalam air, tetesan seperti itu ditutupi dengan selubung hidrasi (selubung molekul air) yang menstabilkannya - gbr. 5.

Tetes coacervate memiliki kemiripan metabolisme: di bawah pengaruh kekuatan fisik dan kimia murni, mereka dapat secara selektif menyerap zat tertentu dari larutan dan melepaskan produk peluruhannya ke lingkungan. Karena konsentrasi zat yang selektif dari lingkungan, mereka dapat tumbuh, tetapi ketika mencapai ukuran tertentu, mereka mulai "berkembang biak", menumbuhkan tetesan kecil, yang, pada gilirannya, dapat tumbuh dan "bertunas".

Tetesan coacervate yang dihasilkan dari konsentrasi larutan protein dalam proses pencampuran di bawah aksi gelombang dan angin dapat ditutup dengan cangkang lipid: membran tunggal yang menyerupai misel sabun (dengan satu pelepasan tetesan dari permukaan air yang ditutupi dengan lapisan lipid), atau ganda yang menyerupai membran sel ( ketika tetesan yang ditutupi dengan membran lipid satu lapis jatuh lagi ke lapisan lipid yang menutupi permukaan reservoir - Gbr. 5).

Proses munculnya tetesan coacervate, pertumbuhannya dan "tunas", serta "membalut" mereka dengan membran dari lapisan lipid ganda mudah dimodelkan di laboratorium.

Untuk tetesan coacervate, ada juga proses "seleksi alam" di mana tetesan yang paling stabil tetap berada dalam larutan.

Terlepas dari kemiripan lahiriah coacervate drop dengan sel hidup, coacervate drop kurang Fitur utama hidup - kemampuan untuk mereproduksi diri secara akurat, menyalin diri. Jelas, prekursor sel hidup adalah tetesan coacervate, yang mencakup kompleks molekul replikator (RNA atau DNA) dan protein yang dikodekan. Ada kemungkinan bahwa kompleks RNA-protein sudah lama ada di luar tetesan coacervate dalam bentuk yang disebut "gen yang hidup bebas", atau mungkin saja pembentukannya terjadi langsung di dalam beberapa tetesan coacervate.

Kemungkinan jalur transisi dari tetes coacervate ke flare primitif:

a) pembentukan coacervate; 6) stabilisasi tetes coacervate larutan berair; c) - pembentukan lapisan lipid ganda di sekitar tetesan, mirip dengan membran sel: 1 - tetesan coacervate; 2 - lapisan lipid monomolekul pada permukaan reservoir; 3 — pembentukan lapisan lipid tunggal di sekitar tetesan; 4 — pembentukan lapisan lipid ganda di sekitar tetesan, mirip dengan membran sel; d) - tetesan coacervate yang dikelilingi oleh lapisan lipid ganda, dengan kompleks protein-nukleotida termasuk dalam komposisinya - prototipe sel hidup pertama

Dari sudut pandang sejarah, proses asal usul kehidupan di Bumi yang sangat kompleks, yang tidak sepenuhnya dipahami oleh sains modern, berlalu dengan sangat cepat. Selama 3,5 miliar tahun, yang disebut. evolusi kimia berakhir dengan munculnya sel hidup pertama dan evolusi biologis dimulai.

KEMENTERIAN PENDIDIKAN FEDERASI RUSIA

INSTITUT PELAYANAN DAN EKONOMI NEGARA SAINT PETERSBURG

Departemen Fisika Terapan

UJI

pada kursus: "Konsep ilmu alam modern"

pada topik: "Hipotesis tentang asal usul kehidupan"

Diselesaikan oleh: mahasiswa tahun pertama

138 kelompok

Bykova I.B.

Dosen: Naydenova S.N.

Vyborg

2003

ISI :

1. Perkenalan …………………………………………………………. Halaman 1

2. Konsep asal usul kehidupan ……………………………… halaman 2

3. Hipotesis tentang asal usul kehidupan A.I. Oparina ……………….. halaman 5

4. Gagasan ilmu alam tentang kehidupan dan evolusinya ... hal.8

5. Zaman geologis dan evolusi kehidupan ………………………… hal.10

6. Literatur yang digunakan ……………………………………….. hal 12

PENGANTAR

Salah satu yang paling sulit dan sekaligus menarik dalam ilmu pengetahuan alam modern adalah pertanyaan tentang asal usul kehidupan. Sulit karena ketika sains mendekati masalah perkembangan sebagai penciptaan sesuatu yang baru, ia menemukan dirinya pada batas kemampuannya sebagai cabang budaya berdasarkan bukti dan verifikasi pernyataan eksperimental.

Ilmuwan saat ini tidak dapat mereproduksi proses asal usul kehidupan dengan akurasi yang sama seperti beberapa miliar tahun yang lalu. Eksperimen yang paling hati-hati pun hanya akan menjadi eksperimen model, tanpa sejumlah faktor yang menyertai kemunculan kehidupan di Bumi. Kesulitan metodologis terletak pada ketidakmungkinan melakukan eksperimen langsung terhadap kemunculan kehidupan (keunikan proses ini menghalangi penggunaan metode ilmiah utama).

Kehidupan di Bumi diwakili oleh berbagai macam bentuk, yang ditandai dengan meningkatnya kompleksitas struktur dan fungsi. Semua organisme hidup dicirikan oleh dua ciri: integritas dan reproduksi diri. Selama perubahan individu (ontogenesis), organisme beradaptasi dengan kondisi eksternal, dan perubahan generasi memperoleh karakter sejarah-evolusioner (filogenesis). Organisme telah mengembangkan kemampuan untuk kemandirian relatif dari lingkungan luar (otonomi). Salah satu sifat utama dari setiap organisme hidup adalah metabolisme. Bersamaan dengan itu, ciri-ciri penting kehidupan adalah lekas marah, pertumbuhan, reproduksi, variabilitas, dan keturunan. Setiap organisme hidup, seolah-olah, berjuang untuk hal utama - reproduksi jenisnya sendiri.

2. Konsep asal usul kehidupan.

Ada lima teori asal usul kehidupan:

1. Kehidupan diciptakan oleh Sang Pencipta pada waktu tertentu - kreasionisme.

2. Kehidupan muncul secara spontan dari benda mati (masih dianut oleh Aristoteles, yang percaya bahwa makhluk hidup juga dapat muncul sebagai akibat dari pembusukan tanah).

3. Konsep keadaan stasioner, yang menurutnya kehidupan selalu ada.

4. Konsep panspermia - asal usul kehidupan di luar bumi;

5. Konsep asal usul kehidupan di Bumi pada masa lampau sebagai akibat dari proses yang tunduk pada hukum fisika dan kimia.

Menurut kreasionisme, asal usul kehidupan mengacu pada peristiwa tertentu di masa lalu yang dapat dihitung. Pada 1650, Uskup Agung Asher dari Irlandia menghitung bahwa Tuhan menciptakan dunia pada Oktober 4004 SM, dan pada jam 9 pagi tanggal 23 Oktober dan manusia. Dia memperoleh nomor ini dari analisis usia dan ikatan keluarga semua orang yang disebutkan dalam Alkitab. Namun pada saat itu sudah ada peradaban yang berkembang di Timur Tengah yang dibuktikan dengan penelitian arkeologi. Namun, masalah penciptaan dunia dan manusia tidak ditutup, karena teks-teks Alkitab dapat ditafsirkan dengan cara yang berbeda.

Berdasarkan informasi tentang binatang yang datang dari para prajurit Alexander Agung dan pelancong pedagang, Aristoteles merumuskan gagasan tentang perkembangan makhluk hidup secara bertahap dan berkelanjutan dari yang mati dan menciptakan gagasan tentang "tangga alam". dalam hubungannya dengan dunia binatang. Dia tidak meragukan generasi spontan katak, tikus, dan hewan kecil lainnya. Plato berbicara tentang generasi spontan makhluk hidup dari bumi dalam proses pembusukan.

Dengan penyebaran agama Kristen, gagasan generasi spontan dinyatakan sesat, dan untuk waktu yang lama tidak diingat. Helmont datang dengan resep untuk mendapatkan tikus dari gandum dan cucian kotor. Bacon juga percaya bahwa pembusukan adalah benih kelahiran baru. Gagasan generasi spontan didukung oleh Galileo, Descartes, Harvey, Hegel, Lamarck.

Pada tahun 1688, ahli biologi Italia Francesco Redi, melalui serangkaian percobaan dengan bejana terbuka dan tertutup, membuktikan bahwa cacing kecil berwarna putih yang muncul dalam daging busuk adalah larva lalat, dan merumuskan prinsipnya: semua makhluk hidup berasal dari hidup. Pada tahun 1860, Pasteur menunjukkan bahwa bakteri dapat berada di mana-mana dan menginfeksi zat mati, untuk menghilangkannya diperlukan sterilisasi, yang disebut pasteurisasi .

Teori panspermia(hipotesis tentang kemungkinan mentransfer Kehidupan di Semesta dari satu benda kosmik ke benda kosmik lainnya) tidak menawarkan mekanisme apa pun untuk menjelaskan asal usul utama kehidupan dan memindahkan masalahnya ke tempat lain di Semesta. Liebig percaya bahwa "atmosfer benda langit, serta nebula kosmik yang berputar, dapat dianggap sebagai gudang abadi dari bentuk animasi, seperti tanaman abadi kuman organik", dari mana kehidupan tersebar dalam bentuk kuman ini di Alam Semesta. .

Kelvin, Helmholtz, dan lainnya berpikir dengan cara yang sama.Pada awal abad kita, Arrhenius mengemukakan gagasan tentang radiopanspermia. Dia menggambarkan bagaimana partikel materi, partikel debu, dan spora mikroorganisme hidup meninggalkan planet yang dihuni oleh makhluk lain ke luar angkasa dunia. Mereka mempertahankan kelangsungan hidupnya dengan terbang di ruang alam semesta karena tekanan ringan. Begitu berada di planet dengan kondisi yang sesuai untuk kehidupan, mereka memulai kehidupan baru di planet ini.

Hipotesis ini didukung oleh banyak orang, termasuk akademisi Rusia Sergei Pavlovich Kostychev (1877-1931), Lev Semyonovich Berg (1876-1950) dan Pyotr Petrovich Lazarev (1878-1942).

Untuk membenarkan panspermia biasanya digunakan lukisan gua yang menggambarkan benda-benda yang terlihat seperti roket atau astronot, atau penampakan UFO. Penerbangan pesawat ruang angkasa menghancurkan kepercayaan akan adanya kehidupan berakal di planet-planet tata surya, yang muncul setelah ditemukannya saluran di Mars oleh Schiaparelli (1877). Namun sejauh ini belum ada jejak kehidupan yang ditemukan di Mars.

Di akhir tahun 60-an, minat terhadap hipotesis panspermia kembali meningkat. Jadi, ahli geologi BI Chuvashov (Problems of Philosophy, 1966) menulis bahwa kehidupan di Semesta, menurut pendapatnya, ada selamanya.

Saat mempelajari substansi meteorit dan komet, banyak "prekursor kehidupan" ditemukan - senyawa organik, asam hidrosianat, air, formaldehida, sianogen. Formaldehida, khususnya, ditemukan pada 60% kasus di 22 wilayah yang diteliti, awannya dengan konsentrasi sekitar 1.000 molekul per cm kubik mengisi ruang yang luas. Pada tahun 1975, prekursor asam amino ditemukan di tanah bulan dan meteorit. Para pendukung hipotesis membawa kehidupan dari luar angkasa menganggap mereka "benih" yang ditanam di Bumi.

Dalam gagasan tentang asal usul kehidupan sebagai hasil dari proses fisik dan kimiawi, evolusi planet yang hidup memainkan peran penting. Menurut banyak ahli biologi, ahli geologi dan fisikawan, keadaan bumi telah berubah sepanjang waktu selama keberadaannya. Pada zaman yang sangat kuno, Bumi adalah planet yang panas, suhunya mencapai 5-8 ribu derajat. Saat planet mendingin, logam tahan api dan karbon memadat dan membentuk kerak bumi yang tidak mulus akibat aktivitas vulkanik aktif dan segala macam pergerakan tanah pembentuk. Atmosfer bumi primitif sangat berbeda dengan yang modern. Gas ringan - hidrogen, helium, nitrogen, oksigen, argon, dan lainnya - belum tertahan oleh planet yang kurang padat, sementara senyawa yang lebih berat tetap ada (air, amonia, karbon dioksida, metana). Air tetap dalam keadaan gas sampai suhu turun di bawah 100°C.

Komposisi kimiawi planet kita terbentuk sebagai hasil evolusi kosmik materi tata surya, di mana proporsi tertentu dari rasio kuantitatif atom muncul. Oleh karena itu, data modern tentang rasio atom unsur kimia menjadi penting. Kelimpahan kosmik oksigen dan hidrogen diekspresikan dalam kelimpahan air dan banyak oksidanya. Kelimpahan karbon yang relatif lebih tinggi adalah salah satu alasan yang menentukan kemungkinan munculnya kehidupan yang lebih besar. Kelimpahan silikon, magnesium, dan besi berkontribusi pada pembentukan silikat di kerak bumi dan meteorit. Sumber informasi tentang kelimpahan unsur adalah data komposisi Matahari, meteorit, permukaan Bulan, dan planet. Usia meteorit

kira-kira sesuai dengan usia batuan bumi, sehingga komposisinya membantu memulihkan komposisi kimiawi Bumi di masa lalu dan menyoroti perubahan yang disebabkan oleh munculnya kehidupan di Bumi.

Rumusan ilmiah tentang masalah asal usul kehidupan adalah milik Engels, yang percaya bahwa kehidupan tidak muncul secara tiba-tiba, tetapi terbentuk dalam perjalanan evolusi materi. K.A. Timiryazev berbicara dengan nada yang sama: “Kami terpaksa mengakui bahwa materi hidup dilakukan dengan cara yang sama seperti semua proses lainnya, melalui evolusi ... Proses ini mungkin juga terjadi selama transisi dari dunia anorganik ke dunia organik satu” (1912).

3. Hipotesis tentang asal usul kehidupan A.I. Oparina

Bahkan Charles Darwin memahami bahwa kehidupan hanya dapat muncul tanpa adanya kehidupan. Pada tahun 1871, dia menulis: “Tetapi jika sekarang ... di reservoir hangat mana pun yang berisi semua garam amonium dan fosfor yang diperlukan dan dapat diakses oleh cahaya, panas, listrik, dll., sebuah protein yang mampu melakukan transformasi lebih lanjut yang lebih kompleks, maka ini zat akan segera dimusnahkan atau diserap, yang tidak mungkin terjadi pada masa sebelum munculnya makhluk hidup. Organisme heterotrofik yang sekarang umum di bumi akan menggunakan bahan organik yang baru muncul. Oleh karena itu, munculnya kehidupan dalam kondisi terestrial kita yang biasa tidak mungkin terjadi.

Kondisi kedua di mana kehidupan dapat muncul adalah tidak adanya oksigen bebas di atmosfer. Penemuan penting ini dibuat oleh ilmuwan Rusia A.I. Oparin pada tahun 1924 (ilmuwan Inggris J.B.S. Haldane sampai pada kesimpulan yang sama pada tahun 1929). A.I.Oparin menyarankan bahwa dengan pelepasan listrik yang kuat di atmosfer bumi, yang 4-4,5 miliar tahun lalu terdiri dari nitrogen, hidrogen, karbon dioksida, uap air, dan amonia, kemungkinan dengan penambahan asam hidrosianat (ditemukan di ekor komet), senyawa organik paling sederhana yang diperlukan untuk munculnya kehidupan dapat muncul . Oleh karena itu, zat organik yang timbul di permukaan bumi dapat terakumulasi tanpa teroksidasi. Dan sekarang di planet kita mereka terakumulasi hanya dalam kondisi bebas oksigen, sehingga muncul gambut, batu bara, dan minyak. Pencipta hipotesis materialistis tentang asal usul kehidupan di Bumi, ahli biokimia Rusia, akademisi Alexander Ivanovich Oparin (1894-1980) mengabdikan seluruh hidupnya untuk masalah asal usul kehidupan.

Pada tahun 1912, ahli biologi Amerika J. Loeb adalah orang pertama yang memperoleh komponen protein paling sederhana dari campuran gas di bawah pengaruh pelepasan listrik - asam amino glisin.

Mungkin, selain glisin, dia menerima asam amino lain, tetapi pada saat itu tidak ada metode untuk menentukan jumlahnya yang kecil.

Penemuan Loeb tidak diketahui, jadi sintesis abiogenik pertama dari zat organik (yaitu, tanpa partisipasi organisme hidup) dari campuran gas acak dikaitkan dengan ilmuwan Amerika S. Miller dan G. Urey. Pada tahun 1953, mereka melakukan percobaan sesuai dengan program yang digariskan oleh Oparin, dan di bawah pengaruh pelepasan listrik dengan tegangan hingga 60 ribu V, mensimulasikan petir, dari hidrogen, metana, amonia, dan uap air di bawah tekanan beberapa Pascal pada t = 80 ° C, campuran kompleks dari puluhan zat organik. Diantaranya, organik

(karboksilat) asam - format, asetat dan malat, aldehidanya, serta asam amino (termasuk glisin dan alanin). Eksperimen Miller dan Urey berulang kali diuji pada campuran gas yang berbeda dan pada sumber yang berbeda energi (sinar matahari, radiasi ultraviolet dan radioaktif dan hanya panas). Bahan organik muncul dalam semua kasus. Hasil yang diperoleh Miller dan Urey mendorong para ilmuwan dari berbagai negara untuk mempelajari kemungkinan cara evolusi prabiologis. Pada tahun 1957, Simposium Internasional pertama tentang Masalah Asal Usul Kehidupan diadakan di Moskow.

Menurut data terbaru yang diperoleh para ilmuwan kami, zat organik paling sederhana juga dapat muncul di luar angkasa pada suhu mendekati nol mutlak. Prinsipnya, Bumi bisa menerima zat organik abiogenik sebagai mas kawin saat kemunculannya.

Akibatnya, lautan berubah menjadi larutan kompleks zat organik (yang disebut lautan primer), yang pada prinsipnya dapat dimakan oleh bakteri anaerob.

(organisme yang mampu hidup dan berkembang tanpa oksigen bebas dan menerima energi untuk hidup karena penguraian zat organik atau anorganik). Selain asam amino, ia juga mengandung prekursor asam nukleat - basa purin, gula, fosfat, dll.

Namun, zat organik dengan berat molekul rendah belum hidup. Dasar kehidupan adalah biopolimer - molekul panjang protein dan asam nukleat, terdiri dari unit - asam amino dan nukleotida. Reaksi polimerisasi unit primer dalam larutan berair tidak berlanjut, karena ketika dua asam amino atau dua nukleotida dihubungkan satu sama lain, molekul air akan dipisahkan. Reaksi dalam air akan berjalan berlawanan arah. Laju pemisahan (hidrolisis) biopolimer akan lebih besar daripada laju sintesisnya. Dalam sitoplasma sel kita, sintesis biopolimer merupakan proses kompleks yang membutuhkan energi ATP. Untuk melanjutkannya, diperlukan DNA, RNA, dan protein, yang merupakan hasil dari proses ini. Jelas bahwa biopolimer tidak mungkin muncul dengan sendirinya di lautan purba.

Ada kemungkinan bahwa sintesis utama biopolimer terjadi ketika lautan primer membeku atau ketika residu keringnya dipanaskan. Peneliti Amerika S.U. Fox, memanaskan campuran kering asam amino hingga 130C, menunjukkan bahwa dalam kasus ini reaksi polimerisasi berlangsung (air yang dilepaskan menguap) dan proteinoid buatan diperoleh, mirip dengan protein, yang memiliki rantai hingga 200 atau lebih asam amino. Dilarutkan dalam air, mereka memiliki sifat protein, menyediakan tempat berkembang biak bagi bakteri, dan bahkan mengkatalisasi (mempercepat) beberapa reaksi kimia, seperti enzim nyata. Mungkin mereka muncul di era prabiologis di lereng gunung berapi yang panas, dan kemudian hujan menghanyutkannya ke lautan primer. Ada juga pandangan bahwa sintesis biopolimer berlangsung langsung di atmosfer primer dan senyawa yang dihasilkan jatuh ke lautan primer dalam bentuk partikel debu.

Tahap selanjutnya yang diduga dalam asal usul kehidupan adalah sel proto. AI Oparin menunjukkan bahwa coacervate terbentuk dalam larutan berdiri zat organik - "tetesan" mikroskopis yang dibatasi oleh cangkang semipermeabel - membran utama. Zat organik dapat terkonsentrasi di coacervates, bereaksi lebih cepat, bertukar zat dengan lingkungan, dan bahkan dapat membelah seperti bakteri. Fox mengamati proses serupa ketika melarutkan proteinoid buatan; dia menyebut bola ini mikrosfer.

Dalam sel proto seperti koaservat atau mikrosfer, reaksi polimerisasi nukleotida terjadi hingga protogen terbentuk darinya - gen primer yang mampu mengkatalisasi munculnya urutan asam amino tertentu - protein pertama. Mungkin protein yang pertama adalah prekursor enzim yang mengkatalisis sintesis DNA atau RNA. Sel-sel proto itu, di mana mekanisme hereditas primitif dan sintesis protein muncul, membelah lebih cepat dan mengambil semua zat organik dari lautan primer. Pada tahap ini, sudah ada seleksi alam untuk kecepatan reproduksi; setiap peningkatan dalam biosintesis diambil, dan sel-sel proto baru menggantikan semua yang sebelumnya.

Langkah terakhir dalam kemunculan kehidupan—asal mula ribosom dan transfer RNA, kode genetik, dan mesin energi bertenaga ATP sel—belum direplikasi di laboratorium. Semua struktur dan proses ini sudah ada pada mikroorganisme paling primitif, dan prinsip struktur serta fungsinya tidak berubah sepanjang sejarah Bumi. Oleh karena itu, tahap akhir asal usul kehidupan hanya dapat direkonstruksi secara hipotetis, sampai ia dapat diciptakan kembali dalam percobaan.

Sejauh ini, hanya dapat dikatakan bahwa kemunculan kehidupan dalam versi terestrial membutuhkan waktu yang relatif singkat - kurang dari satu miliar tahun. Sudah 3,8 miliar tahun yang lalu, mikroorganisme pertama ada, dari mana semua keanekaragaman bentuk kehidupan terestrial berasal.

Kehidupan berasal di bumi dengan cara abiogenik. Saat ini, yang hidup hanya berasal dari yang hidup (asal biogenik). Kemungkinan munculnya kembali kehidupan di bumi dikecualikan.

4. Gagasan ilmu alam tentang kehidupan dan evolusinya

Darwin mengungkapkan kekuatan pendorong di balik evolusi alam yang hidup. Dia mencoba memahami dan menjelaskan sifat sebenarnya dari kontradiksi internal dunia organik. Teorinya tidak hanya menjelaskan sifat dari kontradiksi ini, tetapi juga menunjukkan cara penyelesaiannya di dunia hewan dan tumbuhan.

Tempat penting dalam semua karya Darwin, dan khususnya dalam Origin of Species, ditempati oleh bukti fakta evolusi organik.

Sekarang diterima secara umum bahwa semua makhluk hidup didasarkan pada senyawa kimia serupa dari sekelompok protein, di antaranya nukleoprotein memiliki posisi khusus. Ini adalah senyawa tubuh protein dan asam nukleat. Nukleoprotein adalah komponen utama dari inti sel tumbuhan dan hewan. Penelitian dalam biologi molekuler telah menunjukkan bahwa asam nukleat bertanggung jawab atas banyak hal proses penting aktivitas vital organisme. Dalam hal ini, makromolekul asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat memainkan peran khusus. (RNA). Molekul DNA, dalam interaksi dengan zat sel lainnya, menentukan sintesis protein dan enzim yang mengatur metabolisme dalam tubuh. Protein dan nukleoprotein (terutama DNA dan RNA) adalah bagian penting dari semua organisme biologis. Akibatnya, dari sudut pandang evolusi kimiawi, mereka mendasari kehidupan semua bentuk biologis yang dikenal di Bumi.

Selain itu, ada hubungan yang abadi dan berkelanjutan antara alam mati dan hidup. “Ada hubungan yang terus-menerus dan tidak pernah berakhir antara materi yang lembam dan makhluk hidup, yang dapat dinyatakan sebagai aliran atom biogenik yang terus menerus dari materi hidup ke substansi inert di biosfer, dan sebaliknya. Arus biogenik atom ini disebabkan oleh materi hidup. Itu diekspresikan dalam pernapasan, nutrisi, reproduksi, dll yang tidak pernah berakhir.

Kesatuan alam hayati juga ditunjukkan dengan pembedaan tubuh hewan dan tumbuhan. Dengan demikian, kesatuan dunia organisme terwujud baik dalam diri mereka komposisi kimia baik secara struktur maupun fungsi. Fakta ini tidak luput dari perhatian para ilmuwan alam. Gagasan tentang kesamaan organisme hidup membawa J. Cuvier pada doktrin tentang jenis-jenis kerajaan hewan. Belakangan, itu dikembangkan dalam karya K. Baer, ​​​​E. Haeckel, A. O. Kovalevsky, I. I. Mechnikov, yang membuktikan bahwa kesamaan hewan tidak dapat dijelaskan selain oleh kesamaan asalnya.

Kesatuan dunia organik juga ditunjukkan dengan adanya apa yang disebut bentuk peralihan, yang meliputi hewan dan tumbuhan yang menempati posisi peralihan, perantara antara taksa besar.

Di dunia organik tidak ada batas kaku antara subdivisinya. Pada saat yang sama, batas antar spesies selalu nyata. Darwin mencurahkan banyak ruang untuk masalah spesies dan spesiasi. Bukan kebetulan jika kata "Origin of Species" dicantumkan dalam judul karyanya. Sebagai unit sistematisasi terpenting, spesies ditempati lokasi sentral dalam teori evolusi. Tugas teori evolusi adalah menjelaskan mekanisme asal usul kehidupan dan perubahan spesies nyata hewan dan tumbuhan yang menghuni Bumi.

Kemiripan organ-organ hewan, yang dinyatakan dalam posisinya, korelasi dalam rencana umum struktur, dan dalam perkembangan dari dasar embrionik yang serupa, juga berfungsi sebagai bukti evolusi. Organ serupa disebut organ homolog. Teori evolusi menjelaskan kesamaan organ dengan asal usul yang sama dari bentuk yang dibandingkan, sementara pendukung konsep kreasionis menafsirkan kesamaan ini sebagai kehendak pencipta,

membuat kelompok hewan menurut rencana tertentu.

Penegasan gagasan evolusi adalah refleksi dari sejarah perkembangan organisme pada strukturnya dan pada proses perkembangan embrio, serta distribusi geografis organisme.

Genetika menempati tempat khusus dalam pengembangan dan pendalaman gagasan evolusi. Gagasan tentang kekekalan gen mulai diatasi pada 20-30-an abad XX. sehubungan dengan munculnya populasi, genetika evolusioner. Penjelasan struktur populasi memungkinkan untuk melihat kembali proses evolusi yang terjadi di tingkat populasi. Genetika memungkinkan untuk melacak tahapan utama proses evolusi dari kemunculan sifat baru dalam suatu populasi hingga kemunculan spesies baru. Dia membawa metode eksperimental presisi untuk penelitian di tingkat intraspesies, mikroevolusi.

satuan dasar hereditas - gen, yang merupakan bagian dari molekul DNA yang menentukan perkembangan sifat-sifat dasar seseorang. Unit evolusi dasar harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: pembagian terbatas;

kemampuan perubahan herediter dalam perubahan generasi biologis; realitas dan konkret keberadaan dalam kondisi alam. Unit evolusi adalah populasi. unit dasar dari proses evolusi, dan perubahan turun-temurun dalam populasi adalah fenomena evolusi dasar. Ini mencerminkan perubahan struktur genotip populasi. Gen tunduk pada mutasi - perubahan turun-temurun pada individu individu. Mutasi - diskrit

perubahan kode informasi herediter seseorang. Ada jenis mutasi gen, kromosom, genom, dan ekstranuklear.

Proses terjadinya mutasi mempertahankan tingkat heterogenitas genetik yang sangat tinggi dalam populasi alami. Namun, bertindak sebagai "pemasok" bahan dasar, proses mutasi itu sendiri tidak mengarahkan jalannya perubahan evolusioner, ia memiliki karakter statistik probabilistik.

Hukum evolusi menemukan ekspresinya dalam kehidupan individu, tetapi kekuatan pendorong evolusi terkandung dalam sistem individu, dalam hal ini populasi. Resolusi kontradiksi populasi berfungsi sebagai dasar untuk semua evolusi dan, pada saat yang sama, menentukan transformasi organisme sebagai bagian integral dari populasi. Hubungan antar organisme dalam suatu populasi adalah sifat kompleks. Studi mereka terhambat oleh fakta bahwa, selain interaksi intrapopulasi, organisme dipengaruhi oleh populasi lain, spesies lain, dan, lebih luas lagi, kondisi lingkungan.

5. Era geologis dan evolusi kehidupan

Di bawah pengaruh teori evolusi, ahli geologi harus mempertimbangkan kembali gagasan mereka tentang sejarah planet kita. Dunia organik telah berevolusi selama miliaran tahun bersama dengan lingkungan di mana ia harus ada, yaitu. bersama dengan bumi. Oleh karena itu, evolusi kehidupan tidak dapat dipahami tanpa evolusi Bumi, begitu pula sebaliknya. Saudara A.O. Kovalevsky Vladimir Kovalevsky (1842-1883) meletakkan dasar bagi teori evolusi paleontologi- Ilmu fosil organisme.

Jejak pertama sisa-sisa organik ditemukan oleh ahli geologi di deposit tertua milik Era geologis Proterozoikum mencakup periode waktu yang sangat besar - 700 juta tahun. Bumi pada waktu itu hampir seluruhnya tertutup oleh lautan. Itu dihuni oleh bakteri, alga protozoa, hewan laut primitif. Evolusi kemudian berjalan sangat lambat sehingga puluhan juta tahun berlalu sebelum dunia organik berubah secara nyata.

PADA Era Paleozoikum(berlangsung sekitar 365 juta tahun), evolusi semua makhluk hidup sudah berjalan lebih cepat. Hamparan tanah yang luas terbentuk, di mana tumbuhan darat muncul. Pakis berkembang sangat pesat: mereka membentuk hutan lebat raksasa. Hewan laut juga meningkat, yang menyebabkan terbentuknya ikan lapis baja yang besar. Pada periode Karbon (Karbon), di mana fauna dan flora Paleozoikum berbunga, amfibi muncul. Dan pada periode Permian, yang mengakhiri era Paleozoikum dan memulai Mesozoikum (berjarak 185 juta tahun dari kita), reptil muncul.

Hewan yang lebih cepat dan dunia sayuran Bumi mulai berkembang era mesozoikum. Sudah sejak awal, reptil mulai mendominasi di darat. Mamalia pertama muncul - marsupial. Pohon jenis konifera tersebar luas, beragam burung dan mamalia muncul.

Sekitar 70 juta tahun yang lalu, Zaman Kenozoikum. Spesies mamalia dan burung terus berkembang. Di dunia tumbuhan, peran dominan telah beralih ke yang berbunga. Terbentuk spesies hewan dan tumbuhan yang hidup di Bumi saat ini.

Dengan munculnya manusia sekitar 2 juta tahun yang lalu, periode era Kenozoikum saat ini dimulai - Kuarter atau antropogen. Manusia, dalam skala waktu geologis, adalah bayi yang sempurna. Lagi pula, 2 juta tahun bagi alam adalah waktu yang sangat singkat. Peristiwa terpenting di era Kenozoikum adalah kemunculannya jumlah yang besar tanaman budidaya dan hewan peliharaan. Semuanya adalah hasil dari aktivitas kreatif seseorang, makhluk rasional yang mampu melakukan aktivitas yang bertujuan.

Jika Darwin, yang mengembangkan teori evolusi, mempelajari pengalaman pemulia, maka pemulia yang dipersenjatai dengan teori ilmiah belajar membiakkan varietas baru dengan lebih cepat dan lebih terarah. Di sini peran khusus dimiliki oleh ilmuwan Rusia N.I.Vavilov (1887-1943), yang mengembangkan doktrin asal tanaman yang dibudidayakan. Evolusi makhluk hidup terus berlanjut, tetapi sudah di bawah pengaruh manusia.

Kita sekarang tahu bahwa kemanfaatan bentuk-bentuk organik bukanlah sesuatu yang diberikan sebelumnya, tetapi hasil dari proses perkembangan materi yang panjang dan kompleks, dan akibatnya, kemanfaatan bentuk-bentuk organik bersifat relatif. Manusia sekarang secara aktif mengubah sifat hidup. Meningkatnya campur tangan manusia dalam proses alam menimbulkan masalah serius baru yang dapat diselesaikan hanya jika manusia itu sendiri yang menjaga lingkungan, pelestarian makhluk halus itu.

rasio di lingkungan yang telah berkembang di dalamnya selama jutaan tahun evolusi kehidupan di Bumi.

Doktrin biosfer diciptakan oleh ilmuwan luar biasa V.I. Vernadsky (1863-1945). Di bawah biosfer, ilmuwan memahami bahwa cangkang tipis Bumi, di mana proses berlangsung di bawah pengaruh langsung organisme hidup.

Biosfer terletak di persimpangan semua cangkang Bumi lainnya - litosfer, hidrosfer, dan atmosfer, dan memainkan peran penting dalam pertukaran zat di antara mereka. Oksigen, karbon, nitrogen, hidrogen, dan elemen lain dalam jumlah besar terus-menerus melewati organisme hidup di Bumi. V.I. Vernadsky menunjukkan bahwa praktis tidak ada satu unsur pun dalam tabel periodik yang tidak akan dimasukkan benda hidup planet dan tidak menonjol darinya selama pembusukan. Oleh karena itu, muka Bumi sebagai benda angkasa sebenarnya dibentuk oleh kehidupan. Vernadsky adalah orang pertama yang menunjukkan peran geologis yang menentukan yang dimainkan oleh materi hidup di planet kita.

Vernadsky juga berfokus pada peran geologis manusia yang sangat besar. Dia menunjukkan bahwa masa depan biosfer adalah noosfer, yaitu ranah pikiran. Ilmuwan percaya pada kekuatan pikiran manusia, percaya bahwa dengan semakin aktif mengintervensi proses evolusi alami, seseorang akan dapat mengarahkan evolusi makhluk hidup sedemikian rupa untuk membuat planet kita semakin indah dan kaya. .

BUKU BEKAS

1. Buku teks T.Ya.Dubnishcheva "Konsep ilmu pengetahuan alam modern"., M., 2000

2. S.Kh.Karpenkov "Konsep ilmu alam modern". M., " lulusan sekolah» 2000

3. A.A. Gorelov "Konsep ilmu alam modern". M. "Pusat" 1998

4. A.I. Oparin "Hidup, sifatnya, asal usul dan perkembangannya" M. 1960

5. Ponnamperuma S. "Asal Usul Kehidupan", M., "Mir", 1977

6. Semesta dan Bumi Josip Klechek - M. Artia 1985

7. Kesarev V.V. Evolusi materi di alam semesta - M. Atomizdat 1976

Hidup adalah keajaiban terbesar yang hanya ada di planet kita. Masalah studinya saat ini tidak hanya ditempati oleh ahli biologi, tetapi juga oleh fisikawan, matematikawan, filsuf, dan ilmuwan lainnya. Tentu saja, yang paling teka-teki yang sulit- asal usul kehidupan di Bumi.

Hingga saat ini, para peneliti masih memperdebatkan bagaimana hal itu bisa terjadi. Anehnya, tetapi kontribusi yang signifikan untuk mempelajari fenomena ini dibuat oleh filsafat: ilmu ini memungkinkan Anda melakukannya kesimpulan yang benar meringkas sejumlah besar informasi. Versi apa yang dipandu oleh para ilmuwan di seluruh dunia saat ini? Berikut adalah teori asal usul kehidupan di Bumi saat ini:

• Konsep generasi spontan.
• Kreasionisme, atau teori penciptaan ilahi.
• Prinsip keadaan stabil.
• Panspermia, yang para pendukungnya mengklaim "produktivitas" alami dari planet mana pun yang memiliki kondisi yang tepat. Secara khusus, ide ini pernah dikembangkan oleh akademisi terkenal Vernadsky.
• Evolusi biokimia menurut A. I. Oparin.

Mari kita pertimbangkan semua teori tentang asal usul kehidupan di Bumi ini dengan lebih detail.

materialisme dan idealisme

Kembali ke Abad Pertengahan dan sebelumnya, di dunia Arab, beberapa ilmuwan, bahkan menghadapi risiko hidup sendiri, diasumsikan bahwa dunia dapat diciptakan sebagai hasil dari beberapa proses alam, tanpa partisipasi esensi ketuhanan. Ini adalah materialis pertama. Dengan demikian, semua sudut pandang lain yang memberikan campur tangan Ilahi dalam penciptaan segala sesuatu adalah idealis. Karenanya, sangat mungkin untuk mempertimbangkan asal usul kehidupan di Bumi dari dua posisi ini.

Kaum kreasionis berargumen bahwa kehidupan hanya dapat diciptakan oleh Tuhan, sedangkan kaum materialis mempromosikan teori senyawa organik pertama dan kehidupan dari zat anorganik. Versi mereka didasarkan pada kerumitan atau ketidakmungkinan untuk memahami proses yang menghasilkan kehidupan dalam bentuknya yang modern. Menariknya, Gereja modern hanya mendukung sebagian hipotesis ini. Dari sudut pandang tokoh yang paling bersahabat dengan ilmuwan, memang tidak mungkin untuk memahami Niat utama Sang Pencipta, tetapi kita dapat menentukan fenomena dan proses yang menyebabkan kehidupan muncul. Namun, ini masih sangat jauh dari pendekatan yang benar-benar ilmiah.

Saat ini, sudut pandang kaum materialis berlaku. Namun, mereka tidak selalu mengedepankan teori modern tentang asal usul kehidupan. Jadi, hipotesis bahwa asal usul dan evolusi kehidupan di Bumi terjadi secara spontan pada awalnya populer, dan pendukung fenomena ini sudah ada sejak awal abad ke-19.

Pendukung konsep ini berpendapat bahwa ada hukum alam tertentu yang menentukan kemungkinan transisi sewenang-wenang dari senyawa anorganik ke senyawa organik, diikuti oleh pembentukan kehidupan yang sewenang-wenang. Ini juga termasuk teori penciptaan "homunculus", manusia buatan. Secara umum, asal muasal kehidupan di Bumi secara spontan masih dianggap serius oleh beberapa "spesialis" ... Setidaknya bagus apa yang mereka katakan tentang bakteri dan virus.

Tentu saja, kekeliruan pendekatan ini kemudian terbukti, tetapi memainkan peran penting, menyediakan sejumlah besar bahan empiris yang berharga. Perhatikan bahwa penolakan terakhir terhadap versi asal muasal kehidupan yang mandiri hanya terjadi pada pertengahan abad ke-19. Pada prinsipnya, ketidakmungkinan proses semacam itu dibuktikan oleh Louis Pasteur. Untuk ini, ilmuwan tersebut bahkan menerima penghargaan yang cukup besar dari French Academy of Sciences. Segera, teori utama asal usul kehidupan di Bumi muncul kedepan, yang akan kami jelaskan di bawah ini.

Teori akademisi Oparin

Gagasan modern tentang asal usul kehidupan di Bumi didasarkan pada teori yang dikemukakan oleh seorang peneliti Rusia, Akademisi Oparin, pada tahun 1924. Dia membantah prinsip Redi, yang berbicara tentang kemungkinan hanya sintesis biogenik dari zat organik, menunjukkan bahwa konsep ini hanya berlaku untuk keadaan saat ini. Ilmuwan menunjukkan bahwa pada awal keberadaannya, planet kita adalah bola batu raksasa, yang pada prinsipnya tidak mengandung bahan organik.

Hipotesis Oparin adalah bahwa asal usul kehidupan di planet Bumi adalah proses biokimia yang panjang, bahan bakunya adalah senyawa biasa yang dapat ditemukan di planet mana pun. Akademisi menyarankan bahwa transisi zat ini menjadi zat yang lebih kompleks dimungkinkan di bawah pengaruh faktor fisik dan kimia yang sangat kuat. Oparin adalah orang pertama yang mengajukan hipotesis tentang transformasi terus menerus dan interaksi senyawa organik dan anorganik. Dia menyebutnya "evolusi biokimia". Di bawah ini adalah tahapan utama asal usul kehidupan di Bumi menurut Oparin.

Tahap evolusi kimia

Sekitar empat miliar tahun yang lalu, ketika planet kita adalah batu besar dan tak bernyawa di kedalaman ruang angkasa, proses sintesis senyawa karbon non-biologis sudah berlangsung di permukaannya. Selama periode ini, gunung berapi mengeluarkan sejumlah besar lava dan gas panas. Mendingin di atmosfer primer, gas berubah menjadi awan, yang darinya hujan turun tanpa henti. Semua proses ini berlangsung selama jutaan tahun. Tapi permisi, kapan asal usul kehidupan di Bumi dimulai?

Pada saat yang sama, hujan memunculkan lautan purba yang sangat besar, yang airnya sangat jenuh dengan garam. Senyawa organik pertama juga sampai di sana, yang pembentukannya terjadi di atmosfer di bawah pengaruh pelepasan listrik terkuat dan radiasi UV. Lambat laun, konsentrasinya meningkat hingga lautan berubah menjadi semacam "kaldu" yang jenuh dengan peptida. Tapi apa yang terjadi selanjutnya, dan bagaimana sel pertama muncul dari “sup” ini?

Pembentukan protein, lemak dan karbohidrat

Dan hanya pada tahap kedua, protein sejati dan senyawa lain yang membentuk kehidupan muncul di "kaldu". Kondisi di Bumi melunak, karbohidrat, protein, dan lemak muncul, biopolimer pertama, nukleotida. Beginilah proses pembentukan tetesan coacervate, yang merupakan prototipe sel nyata. Secara kasar, itu disebut tetes dari protein, lemak, karbohidrat (seperti dalam sup). Formasi ini bisa menyerap, menyerap zat-zat yang terlarut di perairan samudra primer. Pada saat yang sama, semacam evolusi sedang terjadi, yang hasilnya jatuh dengan peningkatan resistensi dan stabilitas terhadap pengaruh lingkungan.

Munculnya sel pertama

Sebenarnya, pada tahap ketiga, formasi amorf ini berubah menjadi sesuatu yang lebih “bermakna”. Artinya, menjadi sel hidup yang mampu melakukan proses reproduksi diri. Seleksi alam tetes, yang telah kami sebutkan di atas, menjadi semakin kaku. Coacervate "canggih" pertama sudah memiliki primitif, tetapi metabolisme. Ilmuwan berpendapat bahwa tetesan itu, setelah mencapai ukuran tertentu, pecah menjadi formasi yang lebih kecil yang memiliki semua ciri "sel" ibu.

Secara bertahap, lapisan lipid muncul di sekitar inti coacervate, menghasilkan membran sel yang lengkap. Dengan demikian, sel-sel primer, archecells, terbentuk. Momen inilah yang berhak dianggap sebagai kelahiran kehidupan di Bumi.

Apakah sintesis bahan organik non-biologis itu nyata?

Adapun hipotesis asal usul kehidupan di Bumi dari Oparin ... Banyak orang langsung bertanya: "Seberapa realistis pembentukan bahan organik dari bahan anorganik dalam kondisi alami?" Pikiran seperti itu mengunjungi banyak peneliti!

Pada tahun 1953, ilmuwan Amerika Miller membuat model atmosfer primordial Bumi, dengan suhu dan pelepasan listriknya yang luar biasa. Senyawa anorganik sederhana ditempatkan ke dalam media ini. Akibatnya, asam asetat dan format serta senyawa organik lainnya terbentuk di sana. Beginilah asal mula kehidupan di Bumi. Singkatnya, proses ini dapat mencirikan hukum filosofis "Transisi kuantitas menjadi kualitas". Sederhananya, dengan akumulasi sejumlah protein dan zat lain di lautan primer, senyawa ini memperoleh sifat lain dan kemampuan untuk mengatur diri sendiri.

Kekuatan dan kelemahan teori Oparin

Konsep yang kami pertimbangkan tidak hanya memiliki kekuatan, tetapi juga kelemahan. Titik kuat teori adalah logika dan konfirmasi eksperimental dari sintesis abiotik senyawa organik. Pada prinsipnya, ini bisa menjadi asal mula dan perkembangan kehidupan di Bumi. Kelemahan besar adalah kenyataan bahwa sejauh ini tidak ada yang bisa menjelaskan bagaimana coacervate dapat terlahir kembali menjadi struktur biologis yang kompleks. Bahkan pendukung teori tersebut mengakui bahwa transisi dari penurunan protein-lemak ke sel yang utuh sangat diragukan. Kita mungkin melewatkan sesuatu dengan tidak memperhitungkan faktor-faktor yang tidak kita ketahui. Saat ini, semua ilmuwan mengakui bahwa ada semacam lompatan tajam, sebagai akibatnya pengorganisasian materi menjadi mungkin. Bagaimana ini bisa terjadi? Belum jelas... Apa teori utama lain tentang asal usul kehidupan di Bumi?

Teori panspermia dan kondisi mapan

Seperti yang telah kami katakan, pada suatu waktu versi ini sangat didukung dan "dipromosikan" oleh akademisi terkenal Vernadsky. Secara umum, teori panspermia tidak dapat didiskusikan secara terpisah dari konsep keadaan tunak, karena mereka mempertimbangkan prinsip asal usul kehidupan dari sudut pandang yang sama. Anda harus tahu itu untuk pertama kalinya konsep ini diusulkan oleh Richter Jerman pada akhir abad ke-19. Pada tahun 1907 ia didukung oleh penjelajah Swedia Arrhenius.

Ilmuwan yang menganut konsep ini percaya bahwa kehidupan hanya ada di alam semesta dan akan selalu ada. Itu dipindahkan dari planet ke planet dengan bantuan komet dan meteorit, yang memainkan peran semacam "benih". Kelemahan dari teori ini adalah bahwa alam semesta itu sendiri diperkirakan terbentuk sekitar 15 hingga 25 miliar tahun yang lalu. Itu tidak terlihat seperti Keabadian. Mempertimbangkan fakta bahwa planet yang berpotensi cocok untuk pembentukan kehidupan berkali-kali lebih kecil dari planetoid berbatu biasa, pertanyaannya dapat dianggap cukup wajar: “Kapan dan di mana kehidupan terbentuk dan bagaimana ia menyebar ke seluruh alam semesta dengan kecepatan seperti itu, mengingat jarak yang tidak realistis?”

Harus diingat bahwa umur planet kita tidak lebih dari 5 miliar tahun. Komet dan asteroid bergerak jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya, sehingga mereka mungkin tidak memiliki cukup waktu untuk membawa "benih" kehidupan ke Bumi. Pendukung panspermia berpendapat bahwa benih tertentu (spora mikroorganisme, misalnya) dibawa "pada sinar cahaya" dengan kecepatan yang sesuai ... Tetapi pengoperasian pesawat ruang angkasa selama beberapa dekade telah memungkinkan untuk membuktikan bahwa ada cukup banyak partikel bebas di luar angkasa . Kemungkinan metode distribusi organisme hidup seperti itu terlalu kecil.

Beberapa peneliti saat ini berpendapat bahwa planet mana pun yang cocok untuk kehidupan pada akhirnya dapat membentuk tubuh protein, tetapi mekanisme proses ini tidak kita ketahui. Ilmuwan lain mengatakan bahwa di alam semesta, mungkin, ada semacam "buaian", planet tempat kehidupan dapat terbentuk. Kedengarannya, tentu saja, semacam fiksi ilmiah ... Namun, siapa tahu. PADA tahun-tahun terakhir di negara kita dan di luar negeri, sebuah teori secara bertahap mulai terbentuk, ketentuan yang berbicara tentang informasi yang awalnya dikodekan dalam atom zat ...

Diduga, data ini memberikan dorongan yang mengarah pada transformasi coacervate paling sederhana menjadi archecells. Jika Anda berpikir secara logis, maka ini adalah teori yang sama tentang generasi spontan kehidupan di Bumi! Secara umum, konsep panspermia sulit dianggap sebagai tesis ilmiah yang lengkap. Pendukungnya hanya bisa mengatakan bahwa kehidupan dibawa ke Bumi dari planet lain. Tapi bagaimana itu bisa sampai di sana? Tidak ada jawaban untuk ini.

"Hadiah" dari Mars?

Saat ini diketahui dengan pasti bahwa memang ada air di Planet Merah dan terdapat semua kondisi yang mendukung perkembangan kehidupan protein. Data yang mengkonfirmasi hal ini diperoleh berkat pengerjaan dua kendaraan keturunan sekaligus: Spirit dan Curiosity di permukaan. Namun hingga saat ini, para ilmuwan berdebat dengan semangat: apakah ada kehidupan di sana? Faktanya adalah bahwa informasi yang diterima dari penjelajah yang sama menunjukkan keberadaan air jangka pendek (dalam aspek geologis) di planet ini. Seberapa tinggi kemungkinan, pada prinsipnya, organisme berprotein lengkap berhasil berkembang di sana? Sekali lagi, tidak ada jawaban untuk pertanyaan ini. Sekali lagi, meskipun kehidupan datang ke planet kita dari Mars, ini tidak menjelaskan proses perkembangannya di sana (yang telah kami tulis).

Jadi, kami telah mempertimbangkan konsep dasar asal usul kehidupan di Bumi. Manakah dari mereka yang benar-benar benar, tidak diketahui. Masalahnya juga sejauh ini tidak ada satu pun tes yang dikonfirmasi secara eksperimental yang dapat mengkonfirmasi atau menyangkal setidaknya konsep Oparin, belum lagi tesis lainnya. Ya, kita dapat mensintesis protein tanpa masalah, tetapi kita tidak dapat memperoleh kehidupan protein. Jadi karya para ilmuwan disimpan selama beberapa dekade mendatang.

Ada masalah lain. Faktanya adalah kita sangat mencari kehidupan berdasarkan karbon, dan mencoba memahami dengan tepat bagaimana itu muncul. Namun bagaimana jika konsep hidup jauh lebih luas? Bagaimana jika itu bisa didasarkan pada silikon? Pada prinsipnya sudut pandang ini tidak bertentangan dengan ketentuan kimia dan biologi. Jadi dalam perjalanan untuk menemukan jawaban, kami bertemu dengan lebih banyak pertanyaan baru. Saat ini, para ilmuwan telah mengajukan beberapa tesis mendasar, yang dipandu oleh orang yang mencari planet yang berpotensi layak huni. Di sini mereka:

• Planet harus mengorbit di apa yang disebut "zona nyaman" di sekitar bintang: permukaannya tidak boleh terlalu panas atau terlalu dingin. Pada prinsipnya, setidaknya satu atau dua planet di setiap sistem bintang memenuhi persyaratan ini (khususnya Bumi dan Mars).
• Massa benda seperti itu harus rata-rata (dalam satu setengah dimensi Bumi). Terlalu banyak planet besar atau memiliki gravitasi tinggi yang tidak realistis, atau raksasa gas.
• Kehidupan yang kurang lebih sangat terorganisir hanya dapat eksis di dekat bintang yang cukup tua (setidaknya berusia tiga atau empat miliar tahun).
• Bintang seharusnya tidak mengubah parameternya secara serius. Tidak ada gunanya mencari kehidupan di dekat katai putih atau raksasa merah: jika ada di sana, ia sudah lama mati karena kondisi lingkungan yang sangat tidak menguntungkan.
• Diinginkan bahwa sistem bintang tunggal. Pada prinsipnya, peneliti modern keberatan dengan tesis ini. Ada kemungkinan bahwa sistem biner dengan dua bintang yang terletak di ujung yang berlawanan dapat berisi planet yang berpotensi layak huni. Terlebih lagi, saat ini semakin banyak orang yang membicarakan fakta bahwa di suatu tempat di pinggiran tata surya terdapat awan gas-debu, cikal bakal Matahari kedua yang belum lahir.

Kesimpulan akhir

Jadi apa yang bisa dikatakan sebagai kesimpulan? Pertama, kami sangat kekurangan data tentang kondisi lingkungan yang tepat di Bumi yang baru terbentuk. Untuk mendapatkan informasi ini, idealnya seseorang harus mengamati perkembangan planet yang mirip dengan planet kita dalam hal lain. Selain itu, para peneliti masih merasa sulit untuk mengatakan faktor mana yang merangsang transisi archedrop coacervate menjadi sel yang lengkap. Mungkin studi mendalam lebih lanjut tentang genom makhluk hidup akan memberikan beberapa jawaban.

Tujuan Pelajaran:

Perluasan dan generalisasi pengetahuan siswa tentang berbagai pandangan tentang asal usul kehidupan di Bumi;

Penciptaan lingkungan berkembang yang berorientasi pada masalah sebagai syarat untuk mengungkap potensi intelektual kepribadian lulusan sekolah menengah.

Peralatan:

Potret ilmuwan dan filsuf terkemuka di masa lalu;

Presentasi: "Kreasionisme", "Pengembangan gagasan tentang asal usul kehidupan";

Kartu untuk melakukan pekerjaan laboratorium: "Analisis dan evaluasi berbagai hipotesis tentang asal usul kehidupan";

Kartu " Kamus Ringkas ketentuan";

Komputer, proyektor, layar.

Selama kelas

1. Aktualisasi pengetahuan.

Perbedaan antara yang hidup dan yang tidak hidup dan definisi konsep "kehidupan". (percakapan singkat).

2. Pidato pengantar guru.

Kehidupan telah ada di Bumi selama 4,5 miliar tahun. Itu mengisi semua sudut planet kita. Danau, sungai, laut, samudera, gunung, dataran, gurun, bahkan udara dihuni oleh makhluk hidup. Diasumsikan bahwa sepanjang sejarah kehidupan di Bumi terdapat sekitar 4,5 miliar spesies hewan dan tumbuhan.

Bagaimana kehidupan berasal dan berkembang di planet kita? Masalah asal usul kehidupan telah memukau pemikiran manusia sejak dahulu kala. Dari zaman kuno hingga zaman kita, banyak hipotesis telah dikemukakan tentang asal usul kehidupan di Bumi. Namun hingga hari ini belum ada jawaban yang pasti. Menjelajahi sejarah perkembangan gagasan tentang asal usul kehidupan, kita hanya bisa mengenal teori-teori ilmiah yang dikemukakan oleh para ilmuwan, dengan hasil penelitian mereka tentang masalah ini.

Dari zaman kuno hingga zaman kita, banyak hipotesis telah dikemukakan tentang asal usul kehidupan di Bumi. Namun, semua keragaman mereka bermuara pada dua sudut pandang yang saling eksklusif.

Para pendukung teori biogenesis (dari bahasa Yunani. bio - kehidupan dan asal mula - asal) percaya bahwa semua makhluk hidup hanya berasal dari makhluk hidup. Lawan mereka membela teori abiogenesis, menganggap mungkin makhluk hidup berasal dari benda mati, yaitu, pada tingkat tertentu mereka membiarkan generasi kehidupan spontan.

Kita dapat mengamati unsur-unsur pandangan materialistis dan idealis yang merasuki seluruh sejarah pembentukan pandangan tentang asal usul kehidupan dari zaman dahulu hingga sekarang.

Asal Bumi

Dari sudut pandang sains modern, Matahari dan planet-planet muncul secara bersamaan dari materi antarbintang - partikel debu dan gas. Zat dingin ini berangsur-angsur memadat, memadat, dan kemudian pecah menjadi beberapa gumpalan yang tidak sama. Salah satunya, yang terbesar, memunculkan Matahari. Substansinya, terus menyusut, menghangat, gas berputar dan awan debu terbentuk di sekitarnya, yang berbentuk cakram. Dari gumpalan padat awan ini, planet muncul. Bumi terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Para ilmuwan menentukan ini berdasarkan usia batuan paling purba.

Teori keadaan stasioner (konstan).

Menurut Teori Steady State, Bumi tidak pernah menjadi ada, tetapi telah ada selamanya; kondisi lingkungan selalu memungkinkan untuk mendukung kehidupan, dan jika memang berubah, maka tidak banyak. Menurut versi ini, spesies makhluk hidup juga tidak pernah terbentuk, selalu ada, dan setiap spesies hanya memiliki dua kemungkinan realitas - baik perubahan jumlah atau kepunahan. Tetapi hipotesis keadaan stasioner pada dasarnya bertentangan dengan data sains modern, khususnya astronomi, data ini menunjukkan keberadaan terbatas dari masa hidup bintang mana pun dan, karenanya, sistem planet di sekitar tokoh-tokoh ini. Menurut perkiraan modern berdasarkan tingkat peluruhan radioaktif, usia Bumi, Matahari, dan Tata Surya adalah ~4,6 miliar tahun. Oleh karena itu, hipotesis ini biasanya tidak dipertimbangkan oleh ilmu akademik.

Pendukung teori ini menolak untuk mengakui bahwa ada atau tidaknya sisa-sisa fosil tertentu (sisa-sisa) dapat memusatkan perhatian pada waktu terjadinya atau kepunahan individu, spesies yang berbeda, dan mengutip sebagai contoh perwakilan dari ikan bersirip lobus - coelacanth (coelacanth).

Teori kehidupan generasi spontan

Teori generasi spontan berasal dari Cina kuno, Babilonia, dan Yunani sebagai alternatif dari kreasionisme yang hidup berdampingan dengannya. Aristoteles juga penganut teori ini. Para pengikutnya percaya bahwa zat-zat tertentu mengandung "prinsip aktif", yaitu ketika kondisi yang cocok dapat membuat makhluk hidup.

Di kalangan navigator, diketahui pandangan tentang penampilan angsa Bernakel. Angsa ini tumbuh di atas pecahan pinus, mengalir deras ke kedalaman laut. Pada awalnya, itu terlihat seperti setetes resin. Itu menempel pada pohon dengan paruhnya dan mengeluarkan cangkang keras untuk keamanan, di mana ia hidup dengan tenang dan tanpa beban. Setelah beberapa saat, bulu angsa tumbuh, dan kemudian turun dari sepotong kulit kayu ke dalam air dan mulai berenang. Dan suatu hari ia mengepakkan sayapnya dan terbang menjauh.

Selama berabad-abad yang panjang, dengan keyakinan suci pada tindakan penciptaan Ilahi, orang-orang, sebagai tambahan, sangat yakin bahwa kehidupan terus-menerus muncul secara spontan. Bahkan filsuf Yunani kuno Aristoteles menulis bahwa tidak hanya tumbuhan, cacing, serangga, bahkan ikan, katak, dan tikus pun dapat lahir dari tanah basah atau lumpur yang membusuk. Ilmuwan Belanda Jan Van Helmont pada abad ke-17. menggambarkan pengalamannya, mengklaim bahwa tikus hidup diduga berasal dari cucian kotor dan segenggam gandum yang terkunci di lemari. Naturalis lain, Grindel von Ach, berbicara tentang generasi spontan katak hidup yang diduga dia amati: “Saya ingin menggambarkan kelahiran katak, yang berhasil saya amati dengan mikroskop. Suatu hari saya mengambil setetes embun Mei dan, mengamatinya dengan cermat di bawah mikroskop, memperhatikan bahwa beberapa jenis makhluk sedang terbentuk dalam diri saya. Dengan rajin mengamati pada hari kedua, saya perhatikan bahwa batang tubuh sudah muncul, tetapi kepalanya belum terbentuk dengan jelas; Melanjutkan pengamatan saya di hari ketiga, saya menjadi yakin bahwa makhluk yang saya amati tidak lain adalah katak berkepala dan berkaki. Gambar terlampir menjelaskan semuanya.

“Inilah faktanya,” tulis Aristoteles dalam karyanya, “makhluk hidup dapat muncul tidak hanya sebagai hasil perkawinan organisme, tetapi juga sebagai akibat pembusukan tanah, yang dihasilkan sendiri di bawah pengaruh gaya alam dari bumi yang membusuk.”

4. Komentar guru tentang penilaian studi tentang masalah asal usul kehidupan pada abad 18-19.

Pendekatan terhadap masalah asal usul kehidupan ini ditentang oleh naturalis Italia Francesco Redi. “Keyakinan akan sia-sia,” tulisnya, “jika tidak dapat dikonfirmasi dengan eksperimen. Jadi saya mengambil 2 bejana, memasukkan belut ke dalamnya. Satu bejana ditutup, sedangkan yang lain dibiarkan terbuka, terlihat bahwa larva lalat hanya muncul di bejana yang terbuka. Artinya, larva tidak muncul secara spontan, melainkan dari telur yang diletakkan oleh lalat.”

Tetapi penentang Redi, yang disebut vitalis (dari bahasa Latin vitas - kehidupan) - pendukung kekuatan hidup yang meliputi segalanya - berpendapat bahwa udara tidak dapat masuk ke dalam panci tertutup, dan dengan itu "kekuatan hidup", oleh karena itu, larva lalat di kapal tertutup tidak muncul.

Kemudian Redi melakukan eksperimen yang brilian dalam kesederhanaannya. Dia menempatkan ular mati di 2 bejana, membiarkan satu terbuka, yang lain ditutupi kain muslin. Setelah beberapa lama, larva lalat hanya muncul di wadah terbuka. Pengalaman yakin bahwa tumbuhan dan hewan hanya muncul dari biji atau telur yang dibentuk oleh individu induk, tetapi tidak dapat muncul dari alam mati. Tapi bagaimana dengan mikroorganisme? Perdebatan antara pendukung biogenesis dan abiogenesis terus berlanjut.

Pada tahun 1859, French Academy of Sciences menganugerahkan hadiah kepada seseorang yang mengakhiri perdebatan tentang generasi spontan kehidupan. Pada tahun 1862 Louis Pasteur menerima Hadiah. Dia melakukan eksperimen yang menyaingi Redi dalam hal kesederhanaan. Dalam termos, dia merebus kaldu daging tempat mikroorganisme dapat berkembang. Saat direbus, mereka dan spora mereka mati. Pasteur menempelkan tabung melengkung ke labu, spora mikroba menetap di dalamnya dan tidak dapat menembus media nutrisi, dan akses ke "kekuatan hidup" yang terkenal disediakan. Media nutrisi tetap steril, tetapi begitu tabungnya putus, medianya membusuk. Selanjutnya, berdasarkan pengalaman Pasteur, diciptakan metode: pasteurisasi, pengawetan, doktrin asepsis dan antisepsis. Begitulah hasil praktis dari perselisihan teoretis.

5. Presentasi siswa tentang analisis hipotesis lain tentang asal usul kehidupan di Bumi.

Hipotesis tentang keabadian hidup di alam semesta. Panspermia

Penolakan L. Pasteur terhadap teori generasi spontan kehidupan memainkan peran ganda. Di satu sisi, perwakilan filsafat idealis melihat dalam eksperimennya hanya bukti langsung dari ketidakmungkinan fundamental transisi dari materi anorganik ke makhluk hidup sebagai akibat dari aksi kekuatan alam alam saja. Ini sepenuhnya sesuai dengan pendapat mereka bahwa kemunculan kehidupan membutuhkan intervensi dari prinsip yang tidak berwujud - sang pencipta. Di sisi lain, beberapa ilmuwan alam yang berpikiran materialistis kini telah kehilangan kesempatan untuk menggunakan fenomena kehidupan secara spontan sebagai bukti utama pandangan mereka. Gagasan tentang keabadian hidup di alam semesta muncul. Beginilah hipotesis panspermia muncul, yang dikemukakan oleh ahli kimia Jerman J. Liebig (1803 - 1873).

Menurut hipotesis panspermia, kehidupan ada selamanya dan diangkut dari planet ke planet oleh meteorit. Organisme paling sederhana atau spora mereka ("benih kehidupan"), sampai ke planet baru dan menemukan kondisi yang menguntungkan di sini, berlipat ganda, memunculkan evolusi dari bentuk paling sederhana ke bentuk kompleks. Pendukung hipotesis panspermia adalah naturalis Rusia terkemuka V.I. Vernadsky (1863 - 1945)

Ahli kimia fisika Swedia S. Arrhenius (1859-1927) secara khusus aktif mengembangkan teori panspermia. Dalam percobaan fisikawan Rusia P.N. Lebedev (1866-1912), yang menemukan tekanan fluks cahaya, S. Arrhenius melihat bukti kemungkinan perpindahan spora mikroorganisme dari planet ke planet. Kehidupan diangkut, sarannya, bukan dalam bentuk mikroorganisme di meteorit, yang dipanaskan saat memasuki lapisan atmosfer yang padat - spora itu sendiri dapat bergerak di ruang dunia, didorong oleh tekanan sinar matahari!

Belakangan, pandangan ini ditolak. Dalam kondisi luar angkasa, permulaan kehidupan dalam bentuk-bentuk yang kita kenal di Bumi ternyata tidak bisa ada, dan segala upaya untuk mendeteksi segala bentuk kehidupan di luar angkasa belum membuahkan hasil yang positif. Namun demikian, beberapa ilmuwan modern mengungkapkan hipotesis tentang asal usul kehidupan di luar bumi. Jadi, ilmuwan Amerika F. Crick dan L. Orgel percaya bahwa Bumi "diunggulkan" oleh beberapa makhluk cerdas, penghuni sistem planet itu, perkembangan kehidupan yang melampaui tata surya kita miliaran tahun. Setelah melengkapi roket dan menempatkan wadah dengan organisme paling sederhana di dalamnya, mereka meluncurkannya ke Bumi, setelah sebelumnya menetapkan bahwa planet kita memiliki kondisi yang diperlukan untuk kehidupan. Tentu saja, tidak mungkin untuk membuktikan ini dan dengan tegas membantahnya.

Salah satu bukti yang mendukung hipotesis tentang asal usul kehidupan di luar bumi adalah penemuan di dalam meteorit, bernama ALH 84001, formasi berbentuk batang yang menyerupai bentuk bakteri fosil. Meteorit itu sendiri adalah bagian dari kerak Mars yang terlempar ke luar angkasa 16 juta tahun yang lalu akibat ledakan di planet ini. Dan 13 ribu tahun yang lalu, ia jatuh ke Bumi, di Antartika, tempat ia ditemukan baru-baru ini. Terakhir, jawab pertanyaan "Apakah ada kehidupan di Mars?" akan berhasil dalam waktu dekat, ketika laporan Administrasi Penerbangan Nasional AS dan penelitian luar angkasa NASA. Organisasi ini meluncurkan satelit ke Mars untuk mengambil sampel tanah Mars dan sekarang sedang memproses material tersebut. Jika penelitian menunjukkan bahwa mikroorganisme menghuni Mars, maka kita dapat berbicara dengan tingkat kepastian yang lebih tinggi tentang masuknya kehidupan dari luar angkasa.

Teori panspermia menjauhkan kita dari pertanyaan tentang asal usul kehidupan di Bumi: jika kehidupan tidak berasal dari Bumi, lalu bagaimana kehidupan itu berasal dari luarnya? Teori ini belum mendapat pengakuan di antara banyak ilmuwan (tidak menjelaskan asal usul kehidupan)

Hipotesis penciptaan

Hipotesis kreasionis adalah pandangan tentang asal usul kehidupan dari sudut pandang orang beriman. Menurut hipotesis ini, kehidupan muncul sebagai akibat dari beberapa peristiwa supernatural di masa lalu. Ini diikuti oleh pengikut semua konsesi agama di dunia - Islam, Kristen, Budha, Yudaisme. Dari sudut pandang agama-agama tersebut, Semesta terdiri dari komponen material dan spiritual. Materi hidup, yaitu hewan, tumbuhan dan manusia, lahir dari komponen spiritual, dengan kata lain, Tuhan. Pendukung hipotesis ini memberikan contoh ciri-ciri materi hidup yang tidak dapat dijelaskan oleh sains modern dan, dari sudut pandang agama, menunjukkan keberadaan Pikiran Tertinggi. Misalnya: virus terdiri dari cangkang protein dan DNA. Di sel inang, virus perlu menggandakan molekul DNA untuk bereproduksi, tetapi ini membutuhkan energi yang sangat besar, siapa yang memulai proses ini? Dalam ilmu alam, pertanyaannya masih belum terjawab.

Apakah ini berarti sudut pandang stereotip yang melekat pada banyak orang bahwa sains dan agama pada dasarnya bertentangan adalah benar? Banyak peneliti percaya bahwa sains dan agama adalah cara untuk mengetahui dua sisi dari satu dunia - realitas material dan spiritual. Dalam praktiknya, mereka tidak boleh bertentangan, tetapi saling melengkapi dan mendukung. Itu sebabnya Albert Einstein berkata: "Ilmu tanpa agama cacat, agama tanpa ilmu buta." Presentasi 2

Hipotesis evolusi biokimia

Teori evolusi biokimia memiliki jumlah pendukung terbesar di antara para ilmuwan modern. Bumi muncul sekitar lima miliar tahun yang lalu; Awalnya, suhu permukaannya sangat tinggi. Saat mendingin, permukaan padat (litosfer) terbentuk. Atmosfer, yang semula terdiri dari gas-gas ringan (hidrogen, helium), tidak dapat dipertahankan secara efektif oleh Bumi yang kurang padat, dan gas-gas ini digantikan oleh gas yang lebih berat: uap air, karbon dioksida, amonia dan metana. Saat suhu bumi turun di bawah 100°C, uap air mulai mengembun membentuk lautan dunia. Saat ini, zat organik kompleks terbentuk dari senyawa primer; energi untuk reaksi fusi dipasok oleh pelepasan petir dan radiasi ultraviolet yang intens. Akumulasi zat difasilitasi oleh tidak adanya organisme hidup - konsumen bahan organik - dan zat pengoksidasi utama - oksigen.

Zat organik primer (protein) dapat dibuat dari zat anorganik dalam kondisi atmosfer yang mereduksi karena energi pelepasan listrik yang kuat. Struktur protein (protobion, menurut terminologi Oparin), karena amfoterisitasnya, membentuk kompleks koloid hidrofilik (menarik molekul air ke dirinya sendiri) dengan cangkang air biasa. Kompleks ini dapat terpisah dari seluruh massa air dan bergabung satu sama lain, membentuk tetesan coacervate (coacervation adalah pemisahan spontan larutan polimer berair menjadi fase dengan konsentrasi berbeda). Dalam coacervates, zat memasuki reaksi kimia lebih lanjut (ada penyerapan selektif ion logam dan pembentukan enzim). Komplikasi protobion dicapai dengan memilih tetesan coacervate yang memiliki keuntungan pemanfaatan zat dan energi lingkungan yang lebih baik. Pada batas antara koaservat dan lingkungan luar, membran primitif terbentuk dari lipid, yang menyebabkan munculnya sel pertama.

Sains modern menganggap asal usul abiogenik kehidupan di Bumi, mengingat teori ini yang paling mungkin. Abiogenesis terdiri dari tiga tahap utama dalam perkembangan kehidupan:

1. Kemunculan monomer biologis abiogenik.

2. Pembentukan polimer biologis.

3. Pembentukan struktur membran dan organisme primer (probion).

Saat ini, masalah asal usul kehidupan belum terselesaikan. Ilmuwan terus mencari cara untuk memecahkannya.

7. Melakukan pekerjaan laboratorium

Pekerjaan laboratorium
"Analisis dan evaluasi berbagai hipotesis tentang asal usul kehidupan"

Tujuan penelitian Untuk mengkarakterisasi gagasan mitologis para ilmuwan kuno, upaya ilmiah pertama untuk menjelaskan esensi dan proses asal usul kehidupan, untuk mengkarakterisasi bukti eksperimental dari hipotesis: percobaan F. Redi, pandangan V. Harvey, percobaan dari L. Pasteur, teori keabadian hidup, gagasan materialistis tentang asal usul kehidupan di Bumi. Untuk berkenalan dengan pernyataan pendukung panspermia, hipotesis tentang keabadian hidup di alam semesta. Jelaskan mengapa teori-teori ini tidak diterima oleh banyak ilmuwan.

Apakah hipotesis disajikan berdasarkan bukti? Apakah mereka mengizinkan perkembangan evolusi alam? Bisakah hipotesis ini dianggap ilmiah? Tentukan dengan tanda (+) atau (-).

	Asal usul hipotesis kehidupan	Bukti hipotesis	perkembangan evolusioner	Hipotesis ilmiah
1	kreasionisme
2	Vitalisme - teori kehidupan spontan
3	Teori panspermia
4	Teori Keadaan Stabil
5	Teori evolusi biokimia

Berdasarkan analisis yang dilakukan, buat kesimpulan tentang hipotesis mana yang lebih mungkin tentang asal usul kehidupan di Bumi.

Kamus terminologi

Kehidupan adalah salah satu bentuk keberadaan materi, yang secara alami muncul dalam kondisi tertentu dalam proses perkembangannya. Organisme berbeda dari benda mati dalam metabolisme, lekas marah, kemampuan untuk bereproduksi, tumbuh, berkembang, mengatur komposisi dan fungsi, hingga berbagai bentuk gerakan, kemampuan beradaptasi dengan lingkungan, dll.

Abiogenesis adalah teori bahwa kehidupan dapat muncul dari non-kehidupan.

Dalam arti luas, abiogenesis adalah upaya membayangkan munculnya makhluk hidup dari makhluk tak hidup.

Biogenesis adalah teori bahwa kehidupan hanya dapat muncul dari kehidupan.

Vitalisme adalah teori yang menurutnya ada "kekuatan hidup" di mana-mana, yang cukup untuk "bernafas" dan benda mati menjadi hidup.

Kreasionisme - teori bahwa kehidupan muncul sebagai akibat dari beberapa peristiwa supernatural di masa lalu, yang paling sering berarti ciptaan ilahi.

Panspermia adalah teori yang menurutnya "benih kehidupan" dibawa ke Bumi dari luar angkasa bersama dengan meteorit atau debu kosmik.

Coacervate adalah kompleks protein yang diisolasi dari massa air, mampu bertukar zat dengan lingkungan dan secara selektif mengakumulasi berbagai senyawa.

Probion adalah organisme heterotrofik primitif yang muncul dalam "sup primordial".

8. Menyimpulkan

Hidup hanyalah percikan dalam kegelapan tanpa akhir: ia akan muncul, berkedip, dan menghilang selamanya.

Dibandingkan dengan waktu yang tak terhingga, durasi hidup manusia hanyalah momen yang semakin singkat, tetapi hanya itu yang diberikan kepada kita di sini.

Oleh karena itu, seseorang harus menjalani hidupnya dalam terang keabadian, dan menghabiskan waktu dan bakatnya dalam pekerjaan yang bernilai kekal.

Pekerjaan rumah. Buatlah presentasi untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut:

1. Apa nilai kehidupan?

2. Apa arti hidup manusia?

3. Mengapa kehidupan perlu diselamatkan?