New до появата на теорията на живот

Всички теории UU произход на живота могат да бъдат разделени на две групи: едната постулира iruyut произхода на живота на Земята, а другият - извън Земята. Последният се появи именно защото нито една от теориите ите земен произход на живота не е обяснила как са били там първите молекулите на ДНК и РНК, без които съвременните форми на живот са просто немислими. Най-известните и добре обосновани хипотези и A. I. Oparina и Джон. Холдейн твърди, че животът произхожда от океаните, където преди да се формира богат пребиотик супа на различни органични съединения (фиг. 1). След това, от тези съединения чрез действието на вулкани, мълния, слънчева UV радиация и други фактори, първите биополимерите започва да се образува, след това протоклетката фрагменти и така нататък. През 50-те години на миналия век S. Miller изтича експерименти потвърждават, че смес от прости газове сложни органични молекули могат да бъдат синтезирани в изхвърлянето на мълния. Въпреки това, нито те нито друга теория на AI не обясняват как в пребиотик супа, образуван от първите нуклеотидни молекули, т.е. мономери на РНК и ДНК. Случайно се случи не може - не би трябвало да има всичките пет милиарда години от съществуването на Земята, нуклеотиди са твърде сложни молекули. Ции на теорията за извънземен произход на живота, разбира се, ви позволява да се отпуснете временно - добре възпитана от космоса готов РНК молекули Na мен itah теория, и това е така. Все пак, има затвореност - и в пространството, първите РНК и ДНК молекули, където е?

Според геоложки мащаб, животът на Земята стана почти веднага след като се оказа, самата Земя. Учените вярват, че то е не повече от 500-700 милиона години на Земята 4,6 милиарда години от съществуването си. В Института по катализ. G. К. Boreskova SB RAS, разположен в Новосибирск Академгородок започва да се тества теории UW, съгласно която образуването на първите нуклеотидни молекули, а оттам и произхода на живота - явлението не е случайно. И сега има един експеримент, който вече е дал много интересни резултати (за тях по-късно). И почти едновременно физика от една и съща институция, да предлагат нова хипотеза започва да брои от появата на планетите, базиран отчасти на същите физични и химични принципи. И бавно го закачен и наредени по надежден и стройна система. Разбира се, все още с много нерешени проблеми.

По този начин, образуването на планетите в Слънчевата система и за произхода на живота на Земята настъпила почти в един момент от времеви скали на вселената. Ето защо, ако можем да решим проблема с планети, тя може да бъде отправна точка за решаването на проблемите, свързани с произхода на живота. След като всички научни въпроси често се решават изчерпателно. Но как да се получи информация за това какво се е случило, ако знаете само крайният резултат? Те сега са ангажирани по физика Институт по катализ и няколко други институти на Руската академия на науките. Основният инструмент на тяхната работа - методи, разработени за симулация в лабораторията на ядрена експлозия. Т.е. физика, заедно с математици събере достатъчно надеждни данни за всеки процес, който влияе на картината на експлозията, а след това се симулира на компютър. Колкото по-мощен компютър, толкова повече тя се взема предвид процесите и параметрите, се получава по-реалистична картина. Проверете вашия компютър, можете, чрез сравняване на резултатите с наблюдения на природни явления - например слънчеви изригвания. Разбира се, на всеки етап от симулацията е необходимо да се спазва стриктно всички, без изключение, основните закони на физиката, по-специално правото на запазване на енергията и инерция, и така нататък. Г.

Първи сибирски учени са анализирали най-популярните съществуващите теории за формиране на планета UU - остана недоволен. Налице е нова хипотеза: образуващи планети настъпили в същата среда, в която каталитичната реакция на органични химически синтез. И следващата стъпка, а именно каталитичните реакции довели до възникването на живота на Земята, а след това - до естествения подбор.

Ние отдавна са свикнали с идеята, че на планетите от Слънчевата система произлиза от името на първичния облак газ и прах, обграждаща прото-неделя преди 5 милиарда години. Въпреки това, много учени приемат, че на планетите от Слънчевата система, формирани в твърди тела сблъсък. Въпреки това, според В. С. Safronovu, ако от порядъка на тялото на хиляда километра ще се изправи пред по-малък орган, парчетата ще бъдат привлечени от големите, но по средата на тялото (на няколкостотин километра в диаметър) може нито увеличен, нито на абсорбиране. Те просто унищожен при удар. Какво направи система самоорганизацията и доведе до образуването на планети от земен тип?

Голям облак газ прах се върти около Protosun не само облак и огромен каталитичен реактор, които са изцяло химична реакция и синтезирани различни органични съединения. Защо катализатор? И тъй като в този реактор са безброй протопланетен прахови частици, съдържащи желязо, никел и силиций, - те се смята, че основната прах облачната основа. Имаше в излишък и газообразни реагенти (основните компоненти на междузвездното и междупланетен газ) - .., водород, въглероден окис и т.н. В такъв облак газ прах не може да се образува състав, органично съединение! Освен това, както се вижда от числени симулации на образуването планета, която се дискутира по-горе, реакцията на образуване на тези съединения не са просто важно, те могат да играят решаваща роля! Всъщност за адхезията на твърди частици "чисти" пространство прах с енергично въздействие е необходимо "лепило" и получените органични молекули са фиксирани на повърхността на твърдите частици образуват лепкава повърхност слой се желае. Той е онзи, който допринася за бързо свързване на прахови частици, от които се образуват по-големите частици и след това протопланети (междинни) и допълнително protoplanet. Така че, както изглежда, те образуват на Земята и всички останали планети, астероиди и комети, които се въртят около Слънцето днес.

Трябва да се отбележи, че описаната система е добре известно на специалистите в - класификация химиците katalitikov глобално пространство на реактора се отнася до освобождаване реактор "реактор с кипящ слой". Налягането и температурата на газообразните реагенти в планетите за образуване на зони са типични за един добре познати химични процеси. Други важни характеристики на глобалното пространство на реактора, близо душ технолог - .. каталитичен състав, реакционната среда и др от водород и въглероден монооксид във желязо и никел-съдържащ частици прах се изисква да бъдат синтезирани въглеводороди и съдържащ кислород органични вещества - например, прости алкохоли и алдехиди. Точно както в индустрията.

Ясно е, че каталитичната активност на външния материал - ключов момент в усъвършенстване на теорията за образуването на планета AI. Наскоро, на Института по катализ, ние експериментално потвърдено, че същността на недвижими IU теоретична itov всъщност катализира тези реакции. Стоун и желязо-камък теория IU Ита, които се използват в експеримента, неговия състав в близост до веществата, често срещани в космоса. Над 4.6 милиарда години на съществуване, те имат обикновено спечена и непорьозна повърхност, но веднъж молекулни облаци и околозвездния диск, междузвезден прах, съставен от частици с размер на нанометра. Ето защо, ние изпарява IU ност теория се използва лазер, за да се получи прах с размер на частиците от 3-4 пМ (това съответства приблизително на размера на активния компонент в промишлени катализатори). След разгледана се получава дали нищо от смес на въглероден окис, водород и хелий в присъствието на IU теор itnoy прах при атмосферно налягане и температура до 500 ° С В нашите експерименти с достатъчно високи добиви на етилен и други синтезирани въглеводороди.

Фиг. 2. Схема действие пространство на каталитичен реактор в момента на образуването на земята

Всичко това означава, че нашата планета образува където има условия за каталитично синтез на органични съединения, и че основните органични съединения, които по-късно могат да се появят живот, образувани вече в протопланетен етап на развитие на слънчевата система (фиг. 2). Интересно е, че голяма част от първичната "протопланетен" органична материя може да бъде в капан по време на формирането на планетите (въпреки че по-голямата част от материала, разбира се, се разпада и се разсейва в пространството) и впоследствие се превърна в един от компонентите на изкопаеми суровини, които ние сега се радват. Харесва ли ви или не - ще покаже по-нататъшни изследвания.

Друг много важен въпрос: колко трудно предварително определената образуването на планети? Оказа се, че самоорганизацията на материята на нашия модел върви в същата посока и затова предварително определена. Но на мястото на външния вид на самотен вълна от материал с висока плътност, а след това чрез формирането на планетата в дадено разстояние от Слънцето - модел за нашите произволни стойности. Въпреки това, от общи съображения, че ако вълна плътност е на орбитата на Венера, всички летливите вещества (вода, водород, органични съединения) изпаряват там се появява на планетата и живота на това не е така. На орбитата на Марс е твърде студено. Както орбитата Saturn - наскоро разкри, че повърхността на титан (на Saturn) се състои основно от втечнени леки въглеводороди. Планетата, на която живеем, хит на нокти по главата. Има вода, леки газове, и така нататък. Н.

Вероятността за поява на планетите на различни разстояния от слънцето може да бъде определена след допълнителни изчисления, които използват по-физични и химични фактори, влияещи върху поведението на облака от газ и прах. Може би тогава ще стане ясно, когато животът на границата - в орбитата на Марс или извън нея. И това знание ще спести много пари и усилия.

Веднага след планетата формира и тяхната повърхност имаме и първи "протопланетен" органична материя (и дори ако не се удари), светът започна същите физични и химични процеси, които са довели до живот. За научна коректност, и с цел да бъде в състояние да каже геолози къде да търсят следи от първичното protolife, формулиране на проблема - Съгласен какво имаме предвид под феномена на "живот" и това, което би могло да бъде първата си проява.

Днес, учените смятат, че нещо, наречено живот, трябва да отговарят на няколко условия. Животът - това е задължително да е процес, който се дължи на действието на обмена на материя и енергия с нея среда. Живите тела способни на размножаване, както и възпроизвеждане на собствения си вид. И накрая, всички живи същества са способни на прогресивно развитие в общността на едни и същи обекти, благодарение на тяхната биологична памет, способността да се помни, знаците, придобитите в хода на естествения подбор от Чарлз Дарвин.

И не трябва да се извършва на целия комплекс от условия - всяка една от тях не си изкарват прехраната обект поотделно. По този начин, въпреки факта, че всички процеси в живите организми - химикал, но взети поотделно химическа реакция не е живот, както и "играе" собствения си вид. Например, кристален растеж не е различна от самостоятелно репликацията на такива съединения и структури. Но това не е живот. Обикновено обмен с околната среда на материя и енергия, за да го, също не е живот. Например, основният предмет на изследвания Институт по катализ - химически каталитични процеси, които се основават на обема на веществото се обменят с повърхността на катализатор. Но и химична катализа - това не е живот.

Само когато е биологичен памет, което дава възможност за съхраняване на генетична информация и да я предаде на, можем да говорим за живота. Биологична памет - е в основата на естествен подбор, в която организми стават по-сложни, адаптирана към околната среда и да се развива. Във всички живи организми, биологичната основа на паметта са РНК и ДНК молекули.

Ние се зададе въпроса: "Възможно ли е, че има по-прости прекурсори на РНК и ДНК, въпреки това притежава свойства, подобни на молекулно памет?" В действителност, много подобен на биологичен автокаталитичното система. Тази система, в която химическа реакция се ускорява собствени крайни продукти или реакционни продукти на тези прекурсори. С други думи, в автокаталитични реакции, както в общността живите организми настъпва размножаване, т.е. самостоятелно репликация молекули. Най-простият автокаталитично Реакцията може да бъде записано като R + X -> 2 X. След X молекулата реакционната автокатализаторите с "молекула храни» R са получени две автокатализаторите молекула. Когато достатъчно количество храна в системата води до удвояване на огромното количество автокатализаторите в системата.

Сега нека да видим как ще се държи в такава автокаталитичното реакция в една отворена система, където има обмен с въпроса за околната среда, но броят на "храна" е ограничен. Оценките сочат, че има два стационарни състояния на такава система. В първата (летливи) броят на автокатализаторите точно нула. Това е разбираемо: в неговата концентрация нараства, изисква първоначално засяване под формата на най-малко една молекула преди автокатализаторите. През второто стационарната концентрация автокатализаторите нараства линейно с увеличаване на количеството на храната. Но тази концентрация на храните трябва да надвишава минимално ниво в зависимост от качествата на конкретния автокатализаторите. Ако това не се случи, тогава броят на автокатализаторите също става нула. По този начин, не е критична граница за автокаталитични реакции, в които храната е все още там, и автокатализатори вече бяха изчезнали, че е изчезнал. И напълно да една молекула.