Возникновение жизни в глубинах гидротермальных систем - Возникновение жизни на Земле
В настоящее время большинство ученых придерживается традиционных представлений о зарождении жизни в древнем теплом океане. Однако ряд открытий сделанных в последние одно-два десятилетия, главным образом крупнейшими микробиологами мира указывает на несколько иной порядок вещей. К. Везе, обобщая данные по эволюции микроорганизмов, расположил данную группу в основании бактериального филогенетического дерева. Таким образом, все прокариоты разделились на две группы - архебактерий и эубактерий. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что архебактерии и эубактерии являются параллельными ветвями, развившимися из общей гипотетичной предковой формы - Прогенота. Реконструирование главных характеристик Прогенота, проведенное К. Везе, привело к вполне определенному выводу: наш общий предок существовал при температуре кипения воды, т. е. был гипертермофилом.
Однако кроме проблемы температуры среды, в которой зародилась жизнь, существует и другая, более важная проблема: проблема понимания существа и причинности процессов, приводящих к возникновению простейших форм жизни.
Путь к решению данной проблемы на взгляд автора пролегает через комплекс идей и концепций, рассматривающих явления самоорганизации природных систем.
В основании этого направления лежит сформулированная в рамках неравновесной термодинамики теория диссипативных структур. К классу диссипативных структур относятся все без исключения биологические и социальные системы, а также некоторые химические и физические системы, в которых существуют незатухающие динамические явления.
Фактически в рамках теории диссипативных структур сформулирован целый ряд универсальных законов появления, развития и отмирания природных систем, которые справедливы в частности и для широкого класса биологических систем.
Кратким итогом сказанного выше являются три основных требования к среде, в которой зародилась жизнь:
Среда должна быть высокотемпературной;
В ней должны были происходить сильные колебания термодинамических и физико-химических параметров.
Среда должна быть жидкой.
Рассмотрим на основе этих критериев возможные среды, в которых могла возникнуть жизнь.
На планете Земля известны две жидкие глобальные геологические системы - гидросфера, объединяющая приповерхностные воды, главная масса которых сконцентрирована в океане и гидротермальные системы, представляющие обычно высокотемпературные глубинные потоки растворов, составленные из ювенильных и вадозных вод. Общее сопоставление химического состава планетарного океана и усредненного состава гидротермальных источников показывает наличие большого сходства. Эта особенность является естественной, поскольку океан формировался за счет мощных гидротермальных излияний в ходе геологического развития Земли.
Переходя ко второму критерию среды возникновения жизни - ее высокотемпературности - следует сделать выбор из этих двух сред в пользу гидротермальных систем. Хотя следует отметить, что критерий высокотемпературности не позволяет сделать окончательный выбор между океаном и гидротермальными системами, так как в случае исходно горячей Земли первичный океан тоже должен быть достаточно горячим.
Третье требование к среде - сильная неравновесность - является ключевым. Требования сильной неравновесности среды, необходимой для спонтанного возникновения явлений самоорганизации, означает наличие в среде сильных флуктуаций. Амплитуда флуктуаций должна быть велика для преодоления критического рубежа, за которым начинаются процессы самоорганизации. При небольших колебаниях параметров относительно средних равновесных значений никакой самоорганизации не происходит, последняя возникает только вдали от состояния равновесия. Оценивая с этих позиций степень возможных флуктуаций в океане можно сказать, пользуясь терминологией неравновесной термодинамики, что океан находится в состоянии аттракции, или относительно (подвижного) равновесия, которое характеризуется небольшими колебаниями параметров вокруг равновесных значений. Принципиально иными в рассматриваемом аспекте являются гидротермальные системы. Кардинальное отличие гидротермальных систем от океана заключается в том, что они обладают собственной мощной энергетикой. Вследствие избытка свободной энергии в системе периодически происходит накопление напряжений, выражающееся в возрастании интенсивных параметров (температуры и давления). Так же периодически накопленные разряжаются, приводя к увеличению экстенсивных параметров - объема преобразованного растворами минерального вещества. Такая внутренняя активность гидротермальных систем и вызывает постоянные и различные по амплитуде флуктуации, поддерживающие состояние неравновесности. Таким образом, наиболее вероятной средой для возникновения жизни являются глубокие области гидротермальных систем (от глубин в несколько километров до поверхности). Эта область характеризуется:
Наличием высокотемпературной жидкой, существенно водной среды;
Существованием в ней мощных динамических возмущений, и флуктуаций термодинамических и физико-химических параметров;
Присутствием разнообразного растворенного и дисперсного органического вещества.
Эту зону автор рассматривает как своеобразный природный инкубатор, в котором зародились первичные эмбриональные формы протожизни.
Похожие статьи
-
Введение - Возникновение жизни на Земле
Проблема происхождения жизни приобрела сейчас неодолимое очарование для всего человечества. Она не только привлекает к себе пристальное внимание ученых...
-
Сценарий происхождения жизни Ю. А. Колясникова На сегодня очевидно, что рождение Жизни могло произойти только в жидкой воде. Однако ни один исследователь...
-
Ранние представления о происхождении жизни - Возникновение жизни на Земле
В течение многих веков для большинства людей проблемы возникновения живого вообще не существовало. Даже известные ученые допускали возможность...
-
Заключение - Возникновение жизни на Земле
Зарождение жизни - точка отсчета для развития всего живого мира на Земле. Именно в этот момент начали функционировать фундаментальные законы...
-
Согласно этой концепции все многообразие органического мира планеты Земля созданы неким верховным существом или божеством. Основные положения...
-
Теория спонтанного зарождения - Теории возникновения жизни
Эта теория была распространена в древнем Китае, Вавилоне и Египте как альтернатива креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384 - 322 до...
-
Простые молекулы-предшественники под действием потоков энергии различной природы соединяются с образованием мономеров. Моделируя в лаборатории условия,...
-
Пытаясь построить модель примитивного Уробороса, мы все время должны помнить, что все события происходили в геологическом масштабе времени. Относительно...
-
На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете именно с...
-
Гипотеза самозарождения - Возникновение жизни на Земле
Эта теория была широко распространена в Древнем мире - Вавилоне, Китае, Древнем Египте и Древней Греции (этой теории в частности придерживался и развивал...
-
Жизнь на Земле могла появиться в вулканических озерах - Зарождение жизни в горячей воде
Первые примитивные живые клетки могли появиться в водах пресных озер, которые подогревались и насыщались микроэлементами доисторическими геотермальными...
-
Биохимическая эволюция - Теории возникновения жизни
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в прошлом...
-
Относительно проблемы происхождения и эволюции человека существует множество теорий появления человека на Земле. В настоящее время большинство ученых...
-
Теория панспермии - Теории возникновения жизни
Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. Поэтому ее...
-
Энергия и происхождение жизни на Земле, Образование малых молекул - Возникновение жизни на Земле
В процессе гравитационного коллапса звезд гравитационная энергия превращается в тепло и энергию световых квантов, инициируя реакцию слияния протонов в -...
-
Возникновение и эволюция жизни. Концепция происхождения жизни - Биология как естественная наука
Эволюция жизни предполагает ее истоки, начало. Проблема происхождения жизни является одной из важнейших не только в биологии, но и во всем естествознании...
-
Гипотезы химической эволюции - Зарождение жизни в горячей воде
Появление в Космосе или на Земле условий для автокаталитического синтеза больших объемов и значительного разнообразия углеродсодержащих молекул, то есть...
-
Водная среда - Основные среды жизни и их характеристики
В соответствии с современными гипотезами происхождения жизни принято считать, что эволюционно первичной средой на нашей планете была именно водная среда....
-
Концепция биохимической эволюции (гипотеза А. И. Опарина) - Развитие понятия "жизнь"
Александр Иванович Опарин был не просто автором концепции физико-химической реконструкции зарождения жизни на Земле, а основоположником целого...
-
1) [-]хитиновый покров, к которому крепятся мышцы тела 2) [-]известковая раковина, в которой спрятано мягкое тело 3) [+]хорда, проходящая вдоль спинной...
-
Пять концепций возникновения жизни - Концепция возникновения "живого"
1. креационизм - божественное сотворение живого. Согласно креационизму, возникновение жизни относится к определенному событию в прошлом, которое можно...
-
Концепции возникновения жизни, Самопроизвольное происхождение жизни - Развитие понятия "жизнь"
Попытки мысленной реконструкции зарождения жизни на Земле предпринимались с древнейших времен. С точки зрения науки данные концепции полезны по...
-
Развитие жизни на земле делят на эоны: криптозой( скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Эоны делятся на периоды, периоды иногда делят на более мелкие...
-
Гипотеза А. И. Опарина. - Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле
Среди современных теорий происхождения жизни на Земле, наиболее обоснованной является теория академика А. И. Опарина. Наиболее существенная черта...
-
Пермь., Мезозой., Триас - Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле
Последний период эры древней жизни - пермь, или пермский период (55 млн. лет). Климат стал холоднее и суше. Влажные леса из папоротников и плаунов...
-
Силур., Девон. - Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле
В следующем периоде - силуре (30 млн. лет) наблюдается иссушение климата, на сушу выходят первые растения (псилофиты), покрывая берега зеленым ковром...
-
Связь жизни на Земле с физическими условиями. Происхождение жизни - Космос и биосфера Земли
Жизнь на Земле однотипна в том смысле, что генетический код любого организма, любого биологического вида состоит из сходных органических соединений....
-
Введение - Теории возникновения жизни
Теории, касающиеся возникновения Земли и жизни на ней, да и всей Вселенной, разнообразны и далеко не достоверны. Согласно теории стационарного состояния,...
-
Химическая эволюция - Зарождение жизни в горячей воде
Химическая эволюция или пребиотическая эволюция - этап, предшествовавший появлению жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли...
-
Сущность живого, его основные признаки - Развитие понятия "жизнь"
Понятие жизнь совпадает с предметом биологии как целостной научной системы (био-логия - наука о живом). Многие ученые склоняются к мысли о том, что...
-
1) [+]2, 4, 5 2) [-]1, 2 3) [-]1, 2, 3 4) [-]3, 5 Укажите исторический период наибольшего расцвета в развитии пресмыкающихся животных 1) [-]кайнозойская...
-
Кайнозой., Палеоген, Неоген - Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле
Кайнозойская эра, начавшаяся 67 млн. лет назад, стала царством птиц, млекопитающих, насекомых и цветковых растений. Она продолжается и сейчас. Ученые...
-
Фанерозой., Ордовик. - Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле
Палеозой. Палеозойская эра, начавшаяся 570 млн. лет назад, длилась 340 млн. лет. Ученые делят ее на шесть периодов. Кембрий. Самый ранний из них -...
-
Карбон. - Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле
Вслед за девоном наступил карбон, или каменноугольный период (65 млн. лет). Впервые огромные пространства суши покрылись болотистыми лесами из...
-
Теория стационарного состояния - Теории возникновения жизни
Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно, она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало. Виды...
-
Представление о сущности жизни в истории науки - Материальная сущность жизни
Исторически сложились две противоположные точки зрения по вопросу о сущности жизни. По философским понятиям их можно оценить как материалистическую и...
-
Натуральная гигиена, в отличие от медицины, предлагает не узкую специализацию: не лекарства и яды, а изучение законов всеобъемлющей природы, комплексное...
-
Таким образом, управление жизнедеятельностью организма путем организации ФС гомеостатического и поведенческого уровней обладает рядом свойств,...
-
Этапы развития нервной системы человека - Особенности нервной системы у детей
1)Дорзальная индукция или Первичная нейруляция - период 3-4 недели гестации; 2)Вентральная индукция - период 5-6 недели гестации; 3)Нейрональная...
-
Особое значение имеет режим дня. При правильном и строгом его соблюдении вырабатывается четкий ритм функционирования организма. А это в свою очередь...
Возникновение жизни в глубинах гидротермальных систем - Возникновение жизни на Земле