Жывёлы і расліны Расліны і жывёлы Мір жывёл і раслін Мір раслін і жывёл Жывёлы і расліны


Паходжанне жыцця

Прыкладна 3 800 мільёнаў гадоў назад у выніку хімічных рэакцый утварылася першае складанае злучэнне, здольнае самовоспроизводиться. Так было пакладзена пачало жыцці на Зямлі.

Паходжанне жыццяЗараджэнне жыцця на Зямлі, у цэлым, па-ранейшаму застаецца загадкай. Але з тых часоў як Чарльз Дарвін упершыню апісаў працэс эвалюцыі расліннага і жывёлы міры, навукоўцы прытрымваюцца меркаванні, што ўсе формы жыцця знаходзяцца падчас сталага і бесперапыннага развіцця.

З кожным новым пакаленнем моцныя бакі навострываюцца, а слабыя адсяюцца. Адзін выгляд пращуров мог спарадзіць некалькі формаў жыцця, пасля чаго або выміраў, або знаходзіў уласную нішу ў экасістэме.

Судзячы па знойдзеных закамянеласцях, ясна: сістэма роднасных ліній паміж існымі і зніклымі арганізмамі нагадвае дрэва, на якім з цягам часу з'яўляюцца ўсе новыя галіны. Шматлікія з іх засыхают і адміраюць (напрыклад, дыназаўры), але іншыя галіны вырастаюць і расквітаюць. Калі прасачыць любую з іх да падставы, то, у канчатковым выніку, мы прыйдзем да адзінага ствала - прабацьку ўсіх калі-альбо якія жылі арганізмаў, т. е. крыніцы паходжання жыцця.


Сляды ў горнай пародзе

Нажаль, гэта зрабіць няпроста. Па сучасных адзнаках, век Землі складае прыкладна 4 500 млн. гадоў, а найстаражытным закамянеласцям, як лічаць, не больш 590 млн. гадоў, што адпавядае пачатку т. н. кембрыйскага геалагічнага перыяду.

Закамянеласці, знойдзеныя ў пародах кембрия, уключаюць рэшткі розных формаў жыцця, такіх як чарвякі і малюскі, якія адбыліся, відавочна, ад сваіх прымітыўных продкаў. Іх паходжанне ў эпоху, вядомую як докембрий, застаецца смутным у сувязі з тым, што ў пародах дадзенага перыяду не захавалася ніякіх арганічных рэштак.

Чыннік гэтага лёгка растлумачыць. Мяккацелыя арганізмы не пакідаюць закамянеласцяў, бо, паміраючы, звычайна паспяваюць цалкам раскласціся перш, чым навакольныя іх адкладання ператворацца ў цвёрдую пароду. Верагодна, большасць арганізмаў, якія жылі ў докембрийский перыяд (складальны 80% усёй гісторыі Зямлі), былі занадта далікатныя, каб пакінуць выразныя адкладанні.

Але гэта не азначае, што яны зусім не пакінулі слядоў. У пачатку 1950-х гадоў двое даследнікаў прыступілі да дбайнага вывучэння на берагах оз. Верхняга (ЗША) пласта пароды, мелай век 2000 млн. гадоў і вядомай як крамяністы сланец. У пародзе знаходзіліся цікаўныя белыя кольцы, кожнае дыяметрам каля метра. На першы погляд, у іх не было нічога арганічнага, але, нягледзячы на гэта, навукоўцы вырашылі даследаваць невялікія ўзоры кольцаў з дапамогай моцнага мікраскопа.


Дзіўнае адкрыццё

Паходжанне жыццяЯны выявілі несумнеўныя прыкметы старажытнага жыцця: рэшткі малюсенькіх арганізмаў, якія нагадваюць мікраскапічнае аднаклетачнае багавінне і бактэрыі, якія шчасна жывуць і дагэтуль. Нейкім цудоўнай выявай гэтыя далікатныя арганізмы прахарчаваліся шклопадобным кремнеземом, зацвярдзелым і пераўтвораным у крамяністы сланец, дзе яны і захаваліся, падобна мухам у бурштыне. Белыя кольцы ў пародзе апынуліся размытымі рэшткамі іх калоній (камяністых сферычных адукацый, званых строматолитами і якія нагадваюць каралавыя рыфы ў водах трапічных шырот).

Знаходка ўтрымоўвальных арганічныя рэшткі ўзораў з'явілася адкрыццём. Навукоўцы ўсяго міру аднавілі вывучэнне парод, якія яны раней лічылі пазбаўленымі закамянеласцяў. Іх высілка былі ўзнагароджаныя дзіўнымі вынікамі: найстаражытным з выяўленых на сённяшні дзень формам жыцця (у заходняй частцы Аўстраліі) каля 3 500 млн. гадоў. Паміж тым, дбайнае вывучэнне самых старажытных з вядомых нам парод - гнейсов Амитсока на юго-захадзе   Грэнландыі,   век   якіх 3 800 млн. гадоў, не дало чаканых вынікаў.


Ніякіх цудаў

Біёлагі не знаходзяць нічога дзіўнага ў тым, што знойдзеныя першабытныя рэшткі нагадваюць сучаснае багавінне і бактэрыі. Такія аднаклетачныя арганізмы заўсёды лічыліся найпростымі формамі жыцця, і суцэль натуральна, што яны з'яўляюцца і найболей прымітыўнымі яе формамі. Дзякуючы прастаце аднаклетачных арганізмаў адносна лёгка высвятліць спосаб іх існавання. Замест вывучэння механізму функцыянавання органаў і цягліц, біёлагі даследуюць, якім чынам зыходныя хімічныя рэчывы ператвараюцца ў "цаглінкі" жыцці - вавёркі, тлушчы і цукар.


Простая клетка

Гэтыя даследаванні асабліва важныя для расчынення таямніцы ўзнікненні жыцця, паколькі павінна было мець месца, наступнае ператварэнне, які паклаў пачатак усяму працэсу - з неарганічных хімічных рэчываў у жывую матэрыю.

Бактэрыя - сама сябе сілкавальная найпростая клетка - студенистая, напоўненая вадкасцю абалонка, якая перапрацоўвае простыя хімічныя рэчывы, якія складаюцца з вадароду, кіслароду, вуглярода і азоту, у складаныя арганічныя злучэнні: неабходныя для яе росту вавёркі і давальныя ёй энергію вугляводы (цукар).


Будынак ДНК

Дадзенымі працэсамі, у канчатковым выніку, кіруе арганічнае рэчыва - дэзаксірыбануклеінавая кіслата (ДНК). Акрамя таго, ДНК валодае яшчэ адным важнай уласцівасцю: яна можа прайграваць самае сябе.

Кожная малекула ДНК нагадвае шрубавыя ўсходы, дзе ланцужкі атамаў утвораць бокс/вые боку з перамычкамі ("прыступкамі"), размешчанымі праз роўныя прамежкі. Уся малекула, пры неабходнасці, можа раздвойвацца, пры гэтым "прыступкі" падзяляюцца пасярэдзіне. Пасля раздвойвання спіралі скарочаныя "прыступкі" прыцягваюць іншыя рэчывы, якія, далучаючыся, утвораць якія адсутнічаюць палоўкі "усходы" - такім чынам, з адной спіралі атрымліваюцца дзве.

Гэты просты прыём з'яўляецца сутнасцю жыцця. Дзякуючы яму аднаклетачны арганізм расце і прайгравае сябе, расшчапляючыся пасярэдзіне і капіюючы пры гэтым свой унутраны хімічны працэс.

У больш складаных формах жыцці размножающиеся клеткі сумесна фармуюць шматцэлявыя структуры, пры гэтым кожная структура з'яўляецца толькі часткай вельмі складанага арганізма. Усім працэсам кіруе генетычны код, закладзены ў малекуле ДНК і адрозны не толькі ў розных выглядаў, але і ў усіх асобін.


Функцыі ДНК

Усе жыццёвыя працэсы (ежа, пітво, выводзіны з арганізма прадуктаў жыццядзейнасці і т. п.) з'яўляюцца механізмамі, службоўцамі для забеспячэння дзейнасці ДНК.

ДНК - вельмі складаная малекула, і чым складаней форма жыцця, тым складаней яе ДНК. Але нават структура самой просты ДНК (у клетцы бактэрыі) складаецца з тысяч атамаў, згрупаваных у нуклеотиды - злучэнні Цукроў, фасфатаў і азоцістых падстаў.

Кожны нуклеотид сам па сабе таксама з'яўляецца досыць складанай структурай, гэта жа ставіцца і да іншых арганічных малекул, такім як вавёркі і вугляводы. Так, вавёркі складаюцца з ланцугоў амінакіслот (усяго іх 20 розных выглядаў), размешчаных у вызначанай паслядоўнасці. Просты ланцуг можа складацца з 100 звёнаў, а складаная - з некалькіх тысяч. Уся структура вызначаецца генетычным кодам ДНК дадзенага арганізма.

Самая простая клетка бактэрыі ўтрымоўвае бялкі, вугляводы і ДНК (і іншыя падобныя нуклеінавыя кіслоты), без якіх яна не зможа функцыянаваць. Паколькі гэтыя клеткі - найболей прымітыўная з вядомых сёння формаў жыцця, напрошваецца выснова, што яны паўсталі іх нежывых структур, синтезировавших гэтыя найважныя элементы жыцця яшчэ да таго, як змаглі знайсці ім арганічнае ўжыванне.


"Першасны булён"

Ніхто не ведае, якім быў наш мір 3 800 млн. гадоў назад, але ў 20-е гг. навукоўцы Опарин і Халдейн высунулі тэорыю, паводле якой атмасфера Землі ў тыя далёкія часы была амаль цалкам пазбаўленая кіслароду, а складалася з аміяку, воды, вокісы вуглярода, метану, вадароду і шэрагу іншых рэчываў. Яны выказалі здагадку, што вялікая частка паверхні Зямлі была пакрытая пластом гарачай вады, кіпенне якой падтрымлівалася магмай, расплаўленай пародай, змешчанай пад тонкай акіянічнай зямной карай.

Па іх гіпотэзе, такая сумесь газаў і гарачай вады магла прывесці да адукацыі так званага "першаснага булёна", багатага менавіта тымі хімічнымі элементамі, якія неабходныя для сінтэзу жыцця. Рэакцыя магла быць ініцыяваная вулканічнай дзейнасцю, інтэнсіўным ультрафіялетавым выпраменьваннем, праходзілым праз тонкі пласт атмасферы, або электрычным разрадам маланкі. Дадзеная тэорыя была правераная дасведчаным шляхам у 1953 г. амерыканскім навукоўцам Стэнли Мілерам.

Мілер стварыў мадэль першароднага міру, якая складаецца з двух колбаў і шкляных трубак. У адной з колбаў знаходзіўся раствор, склад якога тэарэтычна адпавядаў марской вадзе. Прастора над вадкасцю ён запоўніў сумессю газаў, якая, ізноў жа тэарэтычна, адпавядала меркаванай атмасферы. Дадзеная колба злучалася трубкай з іншай колбай, мелай два электрода для атрымання іскры - мініятурнай мадэлі маланкі. Ад гэтай искровой камеры адыходзіла яшчэ адна трубка, вядучая да першай колбы праз кандэнсатар і П-вобразны калектар.

Калі Мілер нагрэў сумесь у ніжняй колбе, яна закіпела, ператварылася ў газ, паступіла ў искровую камеру, а затым сконденсировалась і шклы зваротна ў ніжнюю колбу. Працэс бесперапынна падтрымліваўся на працягу тыдні, пасля чаго вадкасць была откачана для аналізу.

Вынікі апынуліся дадатнымі: атрыманая сумесь утрымоўвала тры амінакіслоты - злучэнні, з якіх утворацца вавёркі. Шматлікія даследнікі падхапілі гэтую ідэю, правялі падобныя эксперыменты і атрымалі яшчэ больш амінакіслот і нават простыя нуклеотиды - будаўнічыя блокі ДНК.


Пераканаўчыя вынікі

Вынікі гэтых эксперыментаў лічацца пераканаўчымі і даюць падставы лічыць, што ўвесь бялок (і не толькі ён) мог быць сінтэзаваны на працягу некалькіх мільярдаў гадоў. Меркавана, магла быць створаная нават ДНК з яе тысячамі строга размешчаных атамаў. Аднойчы паўстаўшы, яна магла рэпрадукаваць сябе, ствараць свае ўласныя бялкі і іншыя складаныя арганічныя рэчывы і развіцца ў якая функцыянуе самаўзнаўляльную форму жыцця, такую як клетка бактэрыі.

Нешта падобнае магло адбыцца, але матэматычная верагоднасць стварэння такога складанага рэчыва, як бялок або ДНК, у выніку выпадковага злучэння хімічных элементаў у "першасным булёне" бясконца малая.

Дадзеная тэорыя сёння прызнаная шматлікімі навукоўцамі, якія працягваюць пошук механізму, які спрыяў бы злучэнню амінакіслот (падобных атрыманым у лабараторыі Мілера) у бялкі без кіравання са боку ДНК.

Калі такі механізм будзе знойдзены, мы зробім важны крок на шляхі да разумення загадкі адукацыі ДНК і, такім чынам, паходжанні жыцця.