Химическа еволюция: етапи и същност

Процесът на превръщане се осъществява науката химия в така наречената химическа еволюция, и повратна точка на революционния процес настъпила след създаването през 1777 от френския естественик Лавоазие горене теорията за да опише ролята на кислород. В същото време започна преразглеждането на всички основни понятия и основни принципи на химията, се промени терминологията и номенклатурата на веществата.

Елементарен курс

Годината 1789 отбелязва освобождаването на учебника Lavoisier, който веднага се превръща в основен учебник за теоретици и практикуващи родени науки. В "елементарен курс на химия" вече е първият в света списък - таблица на прости тела, които изброяват известните химически елементи. В сърцето на този обем на Лавоазие се крие точно кислородната теория на изгарянето, чрез която химическата еволюция е насочена по съвсем нов път. Най-важното нещо при определянето на елемента е опитът, той е този, който е избрал учения за основен критерий и всичко, което не е потвърдено от опит, например атомната или молекулна структура, Лавоазие не го помисли.

Химическата еволюция е преминала от законите, формулирани от нея - за запазването на масата, естеството на свойствата на съединенията, техните различия в елементарния състав. Тогава тази химия е под формата на наука като независима, като изучава състава на телата чрез експериментални средства. Аз не може да направи без химическата еволюция на рационализацията на този въпрос, и по този начин, човечеството най-накрая преустановява алхимически миналото, като идеи за природата на материята и нейните свойства се променят драстично и бързо. И стимулът за този процес беше изследването на Лавоазие. Сега дори учениците знаят, че етапите на химичната еволюция (или пребиотичната еволюция) трябва да бъдат взети предвид от времето, предшествано появата на живота на Земята. През осемнадесети век никой още не е имал такива идеи за света.

живот

Химическата еволюция на Земята започва на абсолютно безжизнена планета, когато органичните вещества постепенно започнаха да излизат от неорганични молекули, които са били повлияни по специален начин от фактори на енергия и селекция. Проведените процеси на самоорганизация, които са характерни дори за сравнително сложни системи, са се развили. Така че на Земята се появи въглерод. По-скоро се появяват молекули, съдържащи въглерод, които са от основно значение не само за появата, но и за по-нататъшното развитие на всяка жива материя.

Досега не знаем каква е същността на химическата еволюция в ранните етапи от развитието на живота. Известна за химията на всяко вещество ограничава еволюционния процес до границите на въглеводородовия постулат. Вероятно във Вселената има варианти с различен начин на съществуване жива материя, и нашият протеинов произход не е единственият "изход". Тук е реализирана уникална комбинация от полимеризационни качества на въглерода с деполяризиращите свойства на водната среда в течната фаза. Тези условия са достатъчни, за да започнат химическата еволюция на живота, както и необходимостта от развитието на цялото разнообразие от форми на живот, които са ни известни.

Провеждане на процеса

Човечеството не знае дори всичко за собствената си люлка. Особено къде и кога започна етапите на химическата еволюция на Земята. Можем само да приемем това. Тук, на първо място, абсолютно всяко време е възможно.

Когато завърши вторият цикъл на звезда, когато продуктите на експлозията се сгъстиха супер нови звезди, който дал на междузвездното пространство елементите, наречени тежки, в които масата надвишава двадесет и шест. Когато звездите вече от второ поколение придобиха свои собствени планетни системи, където необходимите тежки елементи вече бяха достатъчни. Същността на химическата еволюция може да се осъществи във всеки един момент след Големия взрив в интервала от половин милиард до един и половина милиард години.

Където се е родил животът

Където можеше да възникне, е и открит въпрос. Със създаването на много сравнително вероятни условия стартирането на химическа екология може да се случи в почти всяка среда. Това са дълбочините на планетите, дълбочините на океаните и повърхността, дори и протопланетичните формации са подходящи.

Освен това, облак междузвезден газ може също да служи като трамплин за атака на жива материя безжизнена, и се потвърждава тях органични вещества открити - и захарни алкохоли, алдехиди, аминокиселини, глицин и по-способни да служат като изходен материал за живота, чрез химична еволюция започва.

теория

Древната Земя запазва тайните си и човечеството още не разполага с надеждна информация за геохимичните условия на своето съществуване преди появата на живота. Геологическите проучвания не могат да задоволят всички нововъзникващи проблеми и следователно астрономията се използва широко за проучване. Така се изгражда теорията за химическата еволюция. Днешните условия на Венеция или Марс се смятат за аналогични на Земята в определени етапи на химическата еволюция.

Експериментите се поставят върху модели и по този начин се получават всички основни данни, които са известни на нас. Например, чрез симулиране на различни химични състави и климатични условия в атмосферата, бяха получени хидросфери, литосфери, комплексни органични молекули. Придобиването на нови данни чрез експериментални средства винаги обогатява теорията в процес на изграждане. По този начин има много хипотези за специфичните механизми и директно движещи сили на химическата еволюция, която се е случила.

Изследвания в Русия

Животът на Земята се формира поради абиогенеза, т.е. раждането на органични съединения, чието съществуване е присъщо на живата природа извън който и да е организъм и без най-малкото участие на ензими. Това е първият етап, когато живият се появява от безжизнените.

Чрез хипотеза академичен Опарин в двадесетте години на двадесетия век, разтвори на високомолекулни съединения са способни да образуват определен район, където се увеличава тяхната концентрация и отделяне от външната среда не пречи да комуникира с нея. Тези зони се наричат ​​коасервити или коацентрализирани капки.

в чужбина

Първият абиогенен синтез, осъществен в условията на примитивна Земя, се осъществява през 1953 г. от Стенли Милър, синтезирайки аминокиселини с други органични вещества. Впоследствие теорията за хиперцикли, която обяснява проявите на живота в химически процес еволюцията на наличието на комплекси от каталитични реакции, последвани един от друг, където продуктът на предишния става катализатор за следващия.

Само първият "протоклетката" е създаден през 2008 г. от американския биолог, който през обвивката на мастни киселини и липиди са били в състояние да получи нуклеотид монофосфат от околната среда. Тези имидазол-активирани "тухли" са абсолютно необходими за ДНК синтеза. И през 2011 г. в Япония са създадени везикули с ДНК елементи по катионен мембрана, които са в състояние да се разделят, както е polirazmernaya верижна реакция, репликацията на ДНК.

Основни хипотези

Химическата еволюция на живота на Земята в хипотези обяснява следните основни точки.

1. Необходимост се появява на Земята или в космически условия, в които е налице автокаталитичното синтез ugrerodosoderzhaschih молекули, с синтеза трябва да има големи обеми и значително разнообразие, което е достатъчно, за да започне процеса на химическа еволюция.
2. Появата на про-клетъчните структури, възникващи от молекулите, описани по-горе. Тези стабилни затворени агрегати са изолирани от околната среда, метаболизмът и енергиите в тях преминават селективно. По този начин има про-клетъчни структури.
3. В получените агрегати съществува способност за самостоятелно развитие - саморазпространение и самообмяна на всички информационни химически системи. Така че има елементарни единици от наследствения код.
4. Следващата стъпка е появата на взаимозависимостта между функциите на ензимите и свойствата на протеините с РНК и ДНК като носители на информация. Така възниква самият код на наследственост, който е необходим за биологичното развитие.

откритие

Както бе споменато по-горе, Александър Опарин през двадесетте години на миналия век откри коацератите. Следваща Stanley Милър и Харолд Юри през 1953 г., описва появата на древна атмосфера в симулиране прости биомолекули и процеса на тяхното възникване. След това Сидни Фокс разказа на света за микросферите на протеоидите. През 1981 г., Т. и S. Чеку Altmane състояние да наблюдава разделяне на автокаталитично РНК като рибозими могат да се интегрират информацията и катализа в молекулата, "резба от" се от веригата и свързване на останалите "краища".

През 1986 г. Уилям Гилбърт Кеймбридж разви идеята за "РНК свят", и Гюнтер фон Kidrovski от Германия в същото време бе представена първата самовъзпроизвеждаща система на базата на ДНК, което е важен принос към разбирането на самовъзпроизвеждащи се системи и техните функции за растеж. Науката е бързо отиде напред в тази посока: Манфред Айген отвори hyperframe, еволюцията на ансамбли на РНК молекули, и Юлий гъдулка създаден първият изкуствен молекулата че самовъзпроизвеждащ се в хлороформ.

Пространство и Земя

В Центъра за космически полети на НАСА, Джон Корлис изучава процеса на доставка на термалните извори на енергия морета и химикали, които правят химическа еволюция зависи от пространството среда, а днес те са за първоначални архаебактерии постоянно местообитание. В света на железни сулфиди, редица хипотези Гюнтер Vehterskhoyzera.

Той описва първите самовъзпроизвеждащи се структури с обмен на вещества, които се появяват на повърхността на пирита (сулфида на желязото), което дава енергията, необходима за метаболизма. При условия на подбор, растящите и разлагащи се пиритни кристали могат да растат и да се размножават, като създават различни популации. Минералите от глина също бяха гъсто изследвани за появата на органични молекули. Независимо от това все още не съществува единен модел на химическа еволюция, тъй като основните принципи на движението на този процес още не са отворени.