Evoluzzjoni kimika: l-istadji u essenza

Il-proċess ta 'konverżjoni ntlaħaq kimika xjenza fl-hekk imsejħa evoluzzjoni kimiċi, u l-punt ta' bidla tal-proċess rivoluzzjonarju seħħet wara l-ħolqien fil 1777 mill-xjenzat naturali Lavoisier teorija kombustjoni Franċiż tiddeskrivi r-rwol ta 'ossiġnu. Imbagħad bdiet reviżjoni ta 'l-kunċetti fundamentali u l-prinċipji bażiċi ta' kimika, biddel il-terminoloġija u nomenklatura tas-sustanzi.

kors elementari

Sena 1789 rat ir-rilaxx ta textbook Lavoisier, minnufih saret referenza ewlieni għar-riċerkaturi u prattikanti tax-xjenza twieldu. Il- "kors kimika elementari" kien l-ewwel fil-lista dinja - Tabella ta 'korpi sempliċi, li jelenka l-elementi kimiċi magħrufa. Abbażi ta 'din TOME Lavoisier li tinsab preċiżament teorija ossiġnu tal-kombustjoni, fejn l-evoluzzjoni kimika kienet diretta minn mod kompletament ġdid. L-aktar element importanti fid-definizzjoni tal - 'esperjenza, li huwa dak xjenzat u elett l-kriterju ewlieni, u dak kollu li ma tkunx ikkonfermata mill-esperjenza, bħal atomiku jew struttura molekolari, Lavoisier ma kienx ikkunsidra.

evoluzzjoni kimika tkun marret permezz tal-liġijiet huwa fformulat - il-konservazzjoni ta 'massa, dwar in-natura tal-proprjetajiet ta' komposti, differenzi tagħhom fil-kompożizzjoni elementali. Imbagħad kien li l-kimika saret xjenza ta 'awto, tistudja l-kompożizzjoni tal-korpi sperimentali. I ma setgħux jagħmlu mingħajr l-evoluzzjoni kimika tal-razzjonalizzazzjoni tas-suġġett, u għalhekk, l-umanità finalment abbandunat il-passat alchemical, ideat dwar in-natura ta 'kwistjoni u proprjetajiet tiegħu jinbidlu drastikament u malajr. Iżda l-impetu għal dan il-proċess serva riċerka Lavoisier. Issa, anki iskola taf li l-istadji ta 'evoluzzjoni kimika (jew evoluzzjoni prebiotic) għandhom jiġu kkunsidrati mill-ħin li preċedut -ħolqien tal-ħajja fid-Dinja. Fis-seklu tmintax, tali kunċetti tad-dinja ħadd qatt kellu.

ħajja

evoluzzjoni kimiċi bdiet fid-Dinja pjaneta assolutament lifeless meta s-sustanza organika huwa gradwalment bdew jitfaċċaw minn molekuli inorganiċi, li jaffettwaw speċifikament l-fatturi tal-enerġija u ta 'għażla. proċessi ta 'awto-organizzazzjoni, li huma karatteristiċi ta' anki sistemi relattivament kumplessi jitfaċċjaw. Għalhekk, il-karbonju fid-Dinja deher. Anzi, hemm karbonju ewwel molekula ta 'importanza fundamentali mhux biss għad-dehra iżda wkoll għall-iżvilupp ulterjuri tal materja ħajja kollha.

Ma nafux s'issa, liema hija l-essenza ta 'evoluzzjoni kimika fl-istadji bikrija tal-ħajja. L-kimika magħrufa ta 'kull sustanza jillimita l-konfini proċess evoluzzjonarju jiġix sostnut karbonju milwiema. Forsi, fl-univers hemm għażliet metodu ieħor ta 'eżistenza ta' materja ħajja u l-oriġini ta 'proteina tagħna - mhux l-uniku "mod". Hemm ġiet realizzata kombinazzjoni unika ta 'polimeru proprjetajiet bi proprjetajiet depolarizing karbonju tal-f'mezz milwiem fil-fażi likwida. Dawn il-kundizzjonijiet kienu biżżejjed biex tibda l-evoluzzjoni kimika tal-ħajja u l-ħtieġa għall-iżvilupp ta 'kull magħrufa lilna l-varjetà ta' forom ta 'ħajja.

Jinbeda l-proċess

Umanità anki tal benniena tiegħu stess jafu mhux kollha. Speċjalment dwar fejn u meta tibda l-istadji ta 'evoluzzjoni kimika fid-Dinja. Dan huwa dak li aħna, wisq, tista 'biss raden. Hawnhekk, l-ewwel, jista 'jkun hemm assolutament kwalunkwe ħin.

Meta inti finitura-tieni ċiklu ta 'formazzjoni stilla meta l-prodotti ikkondensat ta' splużjoni ta 'supernovas, li taw elementi ispazju interstellar imsejħa tqal, li l-piż jaqbeż sitta u għoxrin. Meta l-istilel kollha huma fit-tieni ġenerazzjoni sabet sistemi planetarju tagħhom stess, fejn l-elementi tqal meħtieġa kienet ta 'ammont suffiċjenti. Realizzati l-essenza tal-evoluzzjoni kimika tista 'fi kwalunkwe ħin wara d-Big Bang fil intervall ta' nofs biljun u nofs biljun snin.

Fejn il-ħajja bdiet

Fejn hi setgħu oriġinaw - ukoll mistoqsija miftuħa. Meta ħolqien ħafna kondizzjonijiet pjuttost probabbli ekolyutsii tnedija kimiċi jistgħu jiġru fi kważi kull ambjent. Dan sottoswol u pjaneti, u l-fond tal-oċean u l-wiċċ, anke formazzjoni protoplanetary xierqa.

Barra minn hekk, sħaba gass interstellar tista 'sservi wkoll bħala lieva għat attakk fuq materja ħajja lifeless, u huwa kkonfermat fihom sustanzi organiċi misjuba - u alkoħol zokkor, aldeidi, aċidi amino, glycine u aktar kapaċi jservu bħala materjal għall-ħajja bidu permezz ta' evoluzzjoni kimika beda.

teorija

Ancient Dinja żżomm sigrieti tagħha, u l-umanità għad m'għandux informazzjoni affidabbli dwar il-kundizzjonijiet ġeokimiċi ta 'eżistenza tagħha qabel il-ħolqien tal-ħajja. riċerka ġeoloġika ma jistgħu jissodisfaw il-mistoqsijiet kollha, u għalhekk għall-istudju involuti b'mod estensiv astronomija. Allura mibnija teorija ta 'evoluzzjoni kimika. Lum kondizzjonijiet Venusian u Martian huma kkunsidrati li huma simili għad-Dinja f'ċerti stadji ta 'l-evoluzzjoni kimika.

Jesperimentaw fuq il-mudelli u b'hekk jiksbu l-informazzjoni kollha bażika magħrufa. Per eżempju, bl-użu simulazzjoni ta 'kompożizzjonijiet kimiċi varji u l-kundizzjonijiet klimatiċi fl-atmosfera, l-idrosfera, litosfera molekoli organiċi kumplikati kienu miksuba. Akkwist ta 'dejta ġdida mill-esperiment huwa dejjem taħt kostruzzjoni jarrikkixxi l-teorija. Għalhekk, kien nominat fil-numru ta 'ipoteżi dwar il-mekkaniżmi speċifiċi u l-forzi tas-sewqan direttament miżmuma evoluzzjoni kimika.

Riċerka fir-Russja

Ħajja fid-Dinja ġiet iffurmata permezz abiogenesis, jiġifieri, l-twelid ta 'komposti organiċi li l-preżenza tkun annimali selvaġġi karatteristika lil hinn mill-ġisem u mingħajr il-parteċipazzjoni iċken ta' enzimi. Dan huwa l-ewwel stadju, meta jkun hemm l-għixien mill-nonliving.

Billi ipoteżi Oparin akkademika fl-twenties tas-seklu għoxrin, soluzzjonijiet ta 'komposti għolja molekulari huma kapaċi li jiffurmaw ċerta żona fejn il-konċentrazzjoni tagħhom tiżdied, u s-separazzjoni mill-ambjent estern ma jipprevjeni minnhom li jikkomunikaw magħha. Dawn l-oqsma huma msejħa coacervates jew qtar coacervate.

barranin

Oriġini sinteżi abijotika Implimentati fl earth primittiv jintefqu fl-1953 godu Stanley Miller, sintesi aċidi amino ma 'sustanzi organiċi oħrajn. Sadanittant deher teorija hypercycles li tispjega l-eżistenza tal-ħajja fil-kors tal-evoluzzjoni kimika tal-preżenza ta 'reazzjoni katalitiku, konsekuttivi, fejn il-prodott qabel isir l-katalist għall-ieħor.

Biss l-ewwel "protocell" inħoloq fl-2008 mill bijologu Amerikana li permezz tal-għant ta 'aċidi grassi u lipidi kienu kapaċi jiksbu monofosfat nuklejotid mill-ambjent. Dawn imidazole "briks" attivat huma essenzjali għas-sintesi tad-DNA. U fl-2011 fil-Ġappun kienu maħluqa nfafet ma 'elementi tad-DNA taħt membrana katjoniċi, li kienu kapaċi li jaqsam, kif kien reazzjoni katina polirazmernaya, ir-replikazzjoni ta' DNA.

ipoteżijiet ewlenin

evoluzzjoni kimika tal-ħajja fid ipoteżi Dinja jispjega l-punti bażiċi li ġejjin.

1. Ħtieġa tidher fid-Dinja jew f'kundizzjonijiet ispazju, li fihom hemm sinteżi autocatalytic ugrerodosoderzhaschih molekuli, mas-sinteżi għandu jkollu volumi kbar u varjetà konsiderevoli, biżżejjed biex jibdew il-proċess ta 'evoluzzjoni kimika.
2. istrutturi protocellular okkorrenza li joħorġu mill-molekuli deskritti hawn fuq. Dawn l-aggregati magħluqa stabbli iżolat mill-ambjent, l-iskambju enerġija tas-sustanzi u jgħaddihom selettiv. Allura hemm struttura protocellular.
3. L-unitajiet iffurmati hemm abbiltà għall-awto-iżvilupp - awto-replikazzjoni u awto-trasformazzjoni ta 'l-informazzjoni kollha ta' sistemi kimiċi. Allura hemm l-unitajiet bażiċi tal-kodiċi ereditarji.
4. L-istadju li jmiss - ir-relazzjoni bejn l-apparenza u l-funzjonijiet ta 'enżimi l-proprjetajiet ta' proteini mal RNA u DNA bħala l-ġarriera tad-dejta. Allura fil-fatt hemm kodiċi ereditarji li hija meħtieġa għall-evoluzzjoni bijoloġika.

iskoperta

Kif imsemmi hawn fuq, Alexander Oparin kmieni kemm-twenties tas-seklu li għadda fetħet coacervates. Stanley jmiss Miller u Harold Urey fl-1953, deskritti l-emerġenza ta 'l-atmosfera qedem jissimulaw bijomolekuli sempliċi u l-proċess ta' l-okkorrenza tagħhom. Li jmiss Sidney Foks qal lill-dinja dwar il-mikrosferi tal protenoidov. Fl-1981, T. u S. Ceku Altmane kapaċi li josservaw id-diviżjoni ta 'RNA autocatalytic kif ribozymes huma kapaċi jintegraw l-informazzjoni u kataliżi fil-molekula, "qtugħ" ruħhom mill-katina u jgħaqqdu l-jifdal "truf".

Fl-1986, William Gilbert ta 'Cambridge żviluppa l-idea ta' "RNA Dinja", u Gunther von Kidrovski mill-Ġermanja fl-istess ħin ġie ppreżentat l-ewwel sistema awto-replikanti bbażati fuq DNA, li kien kontribut importanti għall-fehim ta 'sistemi awto-replikanti u l-funzjonijiet ta' tkabbir tagħhom. Xjenza malajr marret quddiem f'din id-direzzjoni: Manfred Eigen miftuħa hyperframe, l-evoluzzjoni ta 'settijiet ta' molekuli RNA, u Yuliy Rebek ħolqu l-molekula artifiċjali ewwel li l-awto-replikanti fil-kloroform.

Ispazju & Dinja

Iċ-Ċentru tat-Titjira Ispazju ta 'NASA Dzhon Korlis studjat l-proċess ta' forniment tal-molol termali tal-enerġija ibħra u kimiċi li jagħmlu l-evoluzzjoni kimika indipendenti mill-ambjent spazjali, u llum huma għal archaebacteria inizjali ħabitat permanenti. Fid-dinja sulfidi ħadid, numru ta 'ipoteżi Gunter Vehterskhoyzera.

Huwa ddeskriva l-ewwel awto-replikanti strutturi metaboliżmu ikkawżat fuq il-wiċċ ta 'pyrite (sulfid ħadid), li taw l-enerġija meħtieġa għall-iskambju sustanzi. F'termini ta 'għażla dejjem tikber u jitmermer kristalli pyrite jistgħu jikbru u jirriproduċu, ħolqien ta' varjetà ta 'popolazzjonijiet. minerali tat-tafal għall-dehra ta 'molekoli organiċi ġew studjati wkoll mill-qrib. Madankollu, mudell unifikat tas-evoluzzjoni kimika għadha ma teżistix, peress li l-prinċipji bażiċi tal-moviment ta 'dan il-proċess għadu mhux miftuħ.