ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นปัญหาสำคัญและยังไม่ได้รับการแก้ไขในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ซึ่งมักทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการปะทะกันระหว่างวิทยาศาสตร์และศาสนา หากสามารถพิจารณาการมีอยู่ของวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติได้ เนื่องจากกลไกของมันได้รับการเปิดเผย นักโบราณคดีได้ค้นพบสิ่งมีชีวิตโบราณที่มีโครงสร้างเรียบง่ายกว่า ดังนั้นไม่มีสมมติฐานเดียวเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตที่มีฐานหลักฐานที่กว้างขวางเช่นนี้ เราสามารถสังเกตวิวัฒนาการด้วยตาของเราเอง อย่างน้อยก็ในการคัดเลือก ไม่มีใครประสบความสำเร็จในการสร้างสิ่งมีชีวิตจากสิ่งไม่มีชีวิต

แม้จะมีสมมติฐานมากมายเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิต แต่มีเพียงข้อเดียวเท่านั้นที่มีคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับได้ นี่เป็นสมมติฐาน การกำเนิดทางชีวภาพ- วิวัฒนาการทางเคมีในระยะยาวซึ่งเกิดขึ้นในสภาวะพิเศษของโลกโบราณและนำหน้าวิวัฒนาการทางชีววิทยา ในเวลาเดียวกันสารอินทรีย์ธรรมดาถูกสังเคราะห์ครั้งแรกจากสารอนินทรีย์จากนั้นก็มีความซับซ้อนมากขึ้นจากนั้นจึงเกิดไบโอโพลีเมอร์ชีวภาพขั้นตอนต่อไปเป็นการเก็งกำไรมากขึ้นและพิสูจน์ได้ยาก สมมติฐานการกำเนิดทางชีวภาพมีปัญหามากมายที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขและมีมุมมองที่แตกต่างกันเกี่ยวกับวิวัฒนาการทางเคมีบางระยะ อย่างไรก็ตาม มีบางประเด็นที่ได้รับการยืนยันจากการทดลองแล้ว

สมมติฐานอื่น ๆ เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต - แพนสเปิร์เมีย(นำชีวิตมาจากอวกาศ) เนรมิต(การสร้างโดยผู้สร้าง) รุ่นที่เกิดขึ้นเอง(สิ่งมีชีวิตก็ปรากฏอยู่ในสิ่งไม่มีชีวิต) สถานะคงที่(ชีวิตมีอยู่เสมอ) ความเป็นไปไม่ได้ของชีวิตที่เกิดขึ้นเองในสิ่งไม่มีชีวิตได้รับการพิสูจน์โดย Louis Pasteur (ศตวรรษที่ 19) และนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งก่อนหน้าเขา แต่ไม่ใช่อย่างเด็ดขาด (F. Redi - ศตวรรษที่ 17) สมมติฐานของแพนสเปิร์เมียไม่ได้แก้ปัญหาต้นกำเนิดของชีวิต แต่เป็นการถ่ายโอนจากโลกไปยังอวกาศหรือไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะหักล้างสมมติฐานนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบรรดาตัวแทนที่อ้างว่าชีวิตถูกนำมายังโลกไม่ใช่โดยอุกกาบาต (ในกรณีนี้ สิ่งมีชีวิตสามารถเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศได้ ได้รับผลกระทบจากการทำลายล้างของจักรวาล กัมมันตภาพรังสี ฯลฯ) แต่โดยสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาด แต่พวกเขามายังโลกได้อย่างไร? จากมุมมองของฟิสิกส์ (ขนาดมหึมาของจักรวาลและความเป็นไปไม่ได้ที่จะเอาชนะความเร็วแสง) สิ่งนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

นับเป็นครั้งแรกที่การกำเนิดทางชีวภาพที่เป็นไปได้ได้รับการพิสูจน์โดย A.I. Oparin (1923-1924) ต่อมาสมมติฐานนี้ได้รับการพัฒนาโดย J. Haldane (1928) อย่างไรก็ตาม ดาร์วินได้แสดงแนวคิดที่ว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกอาจเกิดขึ้นก่อนด้วยการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิต ทฤษฎีการเกิดทางชีวภาพได้รับการขัดเกลาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ยังได้รับการขัดเกลาจนถึงทุกวันนี้ ปัญหาหลักที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขคือรายละเอียดของการเปลี่ยนจากระบบไม่มีชีวิตที่ซับซ้อนไปสู่สิ่งมีชีวิตที่เรียบง่าย

ในปี 1947 J. Bernal ได้กำหนดทฤษฎี biopoiesis โดยอาศัยการพัฒนาของ Oparin และ Haldane โดยระบุขั้นตอน 3 ขั้นตอนในการสร้างสิ่งมีชีวิต: 1) การเกิดขึ้นของโมโนเมอร์ทางชีววิทยา; 2) การก่อตัวของโพลีเมอร์ชีวภาพ 3) การก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์และการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตปฐมภูมิ (โปรโตไบโอนท์)

การกำเนิดทางชีวภาพ

สถานการณ์สมมติสำหรับการกำเนิดของชีวิตตามทฤษฎีการเกิดทางชีวภาพมีอธิบายไว้ในแง่ทั่วไปด้านล่าง

อายุของโลกประมาณ 4.5 พันล้านปี ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าน้ำของเหลวบนโลกซึ่งจำเป็นสำหรับชีวิตนั้นปรากฏขึ้นไม่ช้ากว่า 4 พันล้านปีก่อน ในเวลาเดียวกัน 3.5 พันล้านปีก่อนสิ่งมีชีวิตมีอยู่บนโลกแล้วซึ่งได้รับการพิสูจน์โดยการค้นพบหินในยุคดังกล่าวพร้อมร่องรอยของกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุดตัวแรกจึงเกิดขึ้นค่อนข้างเร็วในเวลาไม่ถึง 500 ล้านปี

เมื่อโลกก่อตัวครั้งแรก อุณหภูมิอาจสูงถึง 8,000 °C เมื่อดาวเคราะห์เย็นลง โลหะและคาร์บอนซึ่งเป็นธาตุที่หนักที่สุดก็ควบแน่นและก่อตัวเป็นเปลือกโลก ในเวลาเดียวกันเกิดการระเบิดของภูเขาไฟเปลือกโลกเคลื่อนตัวและบีบอัดพับและแตกออก แรงโน้มถ่วงทำให้เกิดการบดอัดของเปลือกโลก ซึ่งปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อน

ก๊าซเบา (ไฮโดรเจน ฮีเลียม ไนโตรเจน ออกซิเจน ฯลฯ) ไม่ได้ถูกกักเก็บไว้ในดาวเคราะห์และออกไปสู่อวกาศ แต่องค์ประกอบเหล่านี้ยังคงอยู่ในองค์ประกอบของสารอื่น จนกระทั่งอุณหภูมิบนโลกลดลงต่ำกว่า 100 °C น้ำทั้งหมดก็อยู่ในสถานะไอ หลังจากที่อุณหภูมิลดลง การระเหยและการควบแน่นเกิดขึ้นซ้ำหลายครั้ง ทำให้เกิดฝนตกหนักและพายุฝนฟ้าคะนอง ลาวาร้อนและเถ้าภูเขาไฟเมื่อลงไปในน้ำ ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ในบางกรณีอาจเกิดปฏิกิริยาบางอย่างได้

ดังนั้นสภาพทางกายภาพและเคมีบนโลกยุคแรกจึงเอื้ออำนวยต่อการก่อตัวของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ บรรยากาศเป็นแบบรีดิวซ์ ไม่มีออกซิเจนอิสระ และไม่มีชั้นโอโซนอยู่ด้วย ดังนั้นรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีคอสมิกจึงทะลุผ่านโลก แหล่งพลังงานอื่นๆ ได้แก่ความร้อนของเปลือกโลกซึ่งยังไม่เย็นลง ภูเขาไฟที่ปะทุ พายุฝนฟ้าคะนอง และการสลายกัมมันตภาพรังสี

บรรยากาศประกอบด้วยมีเทน คาร์บอนออกไซด์ แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ สารประกอบไซยาไนด์ และไอน้ำ สารอินทรีย์เชิงเดี่ยวจำนวนหนึ่งถูกสังเคราะห์จากพวกมัน ต่อไปอาจเกิดกรดอะมิโน น้ำตาล เบสไนโตรเจน นิวคลีโอไทด์ และสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ หลายชนิดทำหน้าที่เป็นโมโนเมอร์สำหรับโพลีเมอร์ชีวภาพในอนาคต การไม่มีออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศเอื้อต่อการเกิดปฏิกิริยา

การทดลองทางเคมี (ครั้งแรกในปี 1953 โดย S. Miller และ G. Ury) ซึ่งเป็นการจำลองสภาพของโลกโบราณ พิสูจน์ความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์สารอินทรีย์แบบ abiogenic จากสารอนินทรีย์ โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านส่วนผสมของก๊าซที่จำลองบรรยากาศดั้งเดิม เมื่อมีไอน้ำ กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ เบสไนโตรเจน ATP ฯลฯ ได้รับ

ควรสังเกตว่าในบรรยากาศโบราณของโลกสารอินทรีย์ที่ง่ายที่สุดสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงแต่ทางชีวภาพเท่านั้น พวกมันถูกนำมาจากอวกาศและบรรจุอยู่ในฝุ่นภูเขาไฟ ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งเหล่านี้อาจมีอินทรียวัตถุในปริมาณค่อนข้างมาก

สารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำสะสมอยู่ในมหาสมุทร ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าซุปดึกดำบรรพ์ สารถูกดูดซับบนพื้นผิวของตะกอนดินเหนียว ซึ่งทำให้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้น

ภายใต้เงื่อนไขบางประการของโลกยุคโบราณ (เช่น บนดินเหนียว ทางลาดของภูเขาไฟที่เย็นตัวลง) การเกิดพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์อาจเกิดขึ้นได้ นี่คือวิธีที่โปรตีนและกรดนิวคลีอิกเกิดขึ้น - ไบโอโพลีเมอร์ซึ่งต่อมากลายเป็นพื้นฐานทางเคมีของสิ่งมีชีวิต ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำ การเกิดพอลิเมอไรเซชันไม่น่าเป็นไปได้ เนื่องจากดีพอลิเมอไรเซชันมักเกิดขึ้นในน้ำ การทดลองได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ในการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์จากกรดอะมิโนเมื่อสัมผัสกับชิ้นส่วนของลาวาร้อน

ขั้นตอนสำคัญต่อไปบนเส้นทางสู่ต้นกำเนิดของชีวิตคือการก่อตัวของหยด coacervate ในน้ำ ( coacervates) จากโพลีเปปไทด์ โพลีนิวคลีโอไทด์ และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ คอมเพล็กซ์ดังกล่าวอาจมีชั้นด้านนอกที่เลียนแบบเมมเบรนและรักษาความเสถียร โคเซอร์เวตได้รับการทดลองในสารละลายคอลลอยด์

โมเลกุลโปรตีนเป็นแบบแอมโฟเทอริก พวกมันดึงดูดโมเลกุลของน้ำเข้าหาตัวเองจนเกิดเปลือกล้อมรอบพวกมัน สารเชิงซ้อนที่ชอบน้ำคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นจะถูกแยกออกจากมวลน้ำ เป็นผลให้เกิดอิมัลชันขึ้นในน้ำ จากนั้นคอลลอยด์จะรวมเข้าด้วยกันและเกิด coacervates (กระบวนการนี้เรียกว่า coacervation) องค์ประกอบของคอลลอยด์ของโคเซอร์เวตขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของตัวกลางที่มันถูกสร้างขึ้น ในแหล่งกักเก็บต่าง ๆ ของโลกโบราณ มีการก่อตัวของ coacervates ที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกัน บางส่วนมีความเสถียรมากกว่าและสามารถดำเนินการเมแทบอลิซึมแบบเลือกสรรกับสิ่งแวดล้อมได้ในระดับหนึ่ง มีการคัดเลือกโดยธรรมชาติทางชีวเคมีชนิดหนึ่ง

Coacervates สามารถเลือกดูดซับสารบางชนิดจากสิ่งแวดล้อมและปล่อยผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเคมีบางอย่างที่เกิดขึ้นในสารเหล่านั้นออกไป มันเหมือนกับการเผาผลาญ เมื่อสสารสะสม ตัวโคเซอร์เวตก็ขยายตัว และเมื่อพวกมันถึงขนาดวิกฤต พวกมันก็สลายตัวออกเป็นส่วนๆ ซึ่งแต่ละส่วนยังคงรักษาคุณลักษณะขององค์กรดั้งเดิมไว้

ปฏิกิริยาเคมีอาจเกิดขึ้นภายในตัวโคเซอร์เวตเอง เอนไซม์สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อไอออนของโลหะถูกดูดซับโดยโคเซอร์เวต

ในกระบวนการวิวัฒนาการ มีเพียงระบบเหล่านั้นเท่านั้นที่ยังคงมีความสามารถในการควบคุมตนเองและการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง นี่เป็นจุดเริ่มต้นของขั้นต่อไปในการกำเนิดของชีวิต - การเกิดขึ้น โปรโตไบโอออน(ตามแหล่งข้อมูลบางแห่งสิ่งนี้เหมือนกับ coacervates) - วัตถุที่มีองค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อนและมีคุณสมบัติหลายประการของสิ่งมีชีวิต โปรโตไบโอนท์ถือได้ว่าเป็น coacervates ที่เสถียรที่สุดและประสบความสำเร็จมากที่สุด

เมมเบรนสามารถเกิดขึ้นได้ดังนี้ กรดไขมันรวมกับแอลกอฮอล์ทำให้เกิดไขมัน ไขมันก่อตัวเป็นแผ่นฟิล์มบนพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำ หัวที่มีประจุของพวกมันหันหน้าไปทางน้ำ และปลายที่ไม่มีขั้วจะหันออกด้านนอก โมเลกุลโปรตีนที่ลอยอยู่ในน้ำถูกดึงดูดไปที่หัวของไขมัน ส่งผลให้เกิดการสร้างฟิล์มไลโปโปรตีนสองชั้น ลมอาจทำให้ฟิล์มโค้งงอได้ และฟองอากาศก็จะเกิดขึ้น Coacervates อาจติดอยู่ในถุงเหล่านี้โดยไม่ได้ตั้งใจ เมื่อคอมเพล็กซ์ดังกล่าวปรากฏขึ้นอีกครั้งบนผิวน้ำ พวกมันถูกปกคลุมด้วยชั้นไลโปโปรตีนชั้นที่สอง (เนื่องจากปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำกับปลายที่ไม่มีขั้วของไขมันที่หันหน้าเข้าหากัน) รูปแบบทั่วไปของเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันคือไขมัน 2 ชั้นที่อยู่ด้านใน และโปรตีน 2 ชั้นอยู่ที่ขอบ แต่วิวัฒนาการหลายล้านปีเมมเบรนมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการรวมโปรตีนที่แช่อยู่ในชั้นไขมันและเจาะเข้าไป การยื่นออกมาและการบุกรุกของแต่ละส่วนของเมมเบรน ฯลฯ

Coacervates (หรือโปรโตไบออน) อาจมีโมเลกุลกรดนิวคลีอิกที่มีอยู่แล้วซึ่งสามารถสืบพันธุ์ได้เอง นอกจากนี้ ในโปรโตไบโอนบางตัว การปรับโครงสร้างดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้ว่ากรดนิวคลีอิกเริ่มเข้ารหัสโปรตีน

วิวัฒนาการของโปรโตไบออนไม่ใช่วิวัฒนาการทางเคมีอีกต่อไป แต่เป็นวิวัฒนาการก่อนชีววิทยา มันนำไปสู่การปรับปรุงการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาของโปรตีน (พวกมันเริ่มทำหน้าที่เป็นเอนไซม์) เยื่อหุ้มเซลล์และความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรร (ซึ่งทำให้โปรโตไบโอนท์กลายเป็นชุดโพลีเมอร์ที่เสถียร) และการเกิดขึ้นของการสังเคราะห์เมทริกซ์ (การถ่ายโอนข้อมูลจากกรดนิวคลีอิก เป็นกรดนิวคลีอิกและจากกรดนิวคลีอิกเป็นโปรตีน)

ขั้นตอนของการกำเนิดและวิวัฒนาการของชีวิต

	วิวัฒนาการ	ผลลัพธ์
1	วิวัฒนาการทางเคมี - การสังเคราะห์สารประกอบ	สารอินทรีย์อย่างง่าย ไบโอโพลีเมอร์
2	วิวัฒนาการก่อนชีววิทยา – การคัดเลือกทางเคมี: โปรโตไบโอออนที่เสถียรที่สุดที่สามารถสืบพันธุ์ได้เองยังคงอยู่	โคเซอร์เวตและโปรโตไบโอนท์ การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ การสังเคราะห์เมทริกซ์ เมมเบรน
3	วิวัฒนาการทางชีวภาพ - การคัดเลือกทางชีวภาพ: การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะกับสภาพแวดล้อมมากที่สุด	การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะ ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

ความลึกลับที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตยังคงเป็นคำถามว่า RNA มาเพื่อเข้ารหัสลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนได้อย่างไร คำถามเกี่ยวข้องกับ RNA ไม่ใช่ DNA เนื่องจากเชื่อกันว่าในตอนแรกกรดไรโบนิวคลีอิกไม่เพียงมีบทบาทในการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้เท่านั้น แต่ยังรับผิดชอบในการเก็บรักษาด้วย DNA เข้ามาแทนที่ในภายหลัง ซึ่งเกิดจาก RNA โดยการถอดรหัสแบบย้อนกลับ DNA เหมาะสมกว่าสำหรับการจัดเก็บข้อมูลและมีเสถียรภาพมากกว่า (เสี่ยงต่อการเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่า) ดังนั้นในกระบวนการวิวัฒนาการ เธอจึงถูกทิ้งให้เป็นผู้เก็บข้อมูล

ในปี 1982 T. Check ค้นพบกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของ RNA นอกจากนี้ RNA สามารถสังเคราะห์ได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ แม้ในกรณีที่ไม่มีเอนไซม์ และยังสามารถสร้างสำเนาของตัวเองได้อีกด้วย ดังนั้นจึงสันนิษฐานได้ว่า RNA เป็นโพลีเมอร์ชีวภาพชนิดแรก (สมมุติฐาน RNA-world) บางส่วนของ RNA อาจเข้ารหัสเปปไทด์ที่มีประโยชน์สำหรับโปรโตไบโอนท์โดยไม่ได้ตั้งใจ ส่วนอื่นๆ ของ RNA กลายเป็นอินตรอนที่ถูกตัดออกในกระบวนการวิวัฒนาการ

โปรโตไบโอนต์เกิดลูปป้อนกลับ - RNA เข้ารหัสโปรตีนของเอนไซม์ โปรตีนของเอนไซม์จะเพิ่มปริมาณกรดนิวคลีอิก

จุดเริ่มต้นของวิวัฒนาการทางชีววิทยา

วิวัฒนาการทางเคมีและวิวัฒนาการของโปรโตไบออนกินเวลานานกว่า 1 พันล้านปี ชีวิตเกิดขึ้นและวิวัฒนาการทางชีววิทยาเริ่มต้นขึ้น

จากเซลล์ดึกดำบรรพ์ของโปรโตไบโอออนบางตัวเกิดขึ้นซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบัน พวกเขาดำเนินการจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมการใช้งานสำหรับการสร้างโครงสร้างและเมแทบอลิซึม พลังงานสำหรับกระบวนการสำคัญนั้นมาจากโมเลกุล ATP และเยื่อหุ้มเซลล์ทั่วไปก็ปรากฏขึ้น

สิ่งมีชีวิตชนิดแรกคือเฮเทอโรโทรฟแบบไม่ใช้ออกซิเจน พวกเขาได้รับพลังงานที่เก็บไว้ใน ATP ผ่านการหมัก ตัวอย่างคือไกลโคไลซิส - การสลายน้ำตาลโดยปราศจากออกซิเจน สิ่งมีชีวิตเหล่านี้กินอินทรียวัตถุจากน้ำซุปดึกดำบรรพ์

แต่ปริมาณสำรองของโมเลกุลอินทรีย์จะค่อยๆ หมดลง เมื่อเงื่อนไขบนโลกเปลี่ยนไป และอินทรียวัตถุใหม่แทบจะไม่สามารถสังเคราะห์ทางชีวภาพได้อีกต่อไป ในสภาวะการแข่งขันแย่งชิงทรัพยากรอาหาร วิวัฒนาการของเฮเทอโรโทรฟก็เร่งตัวขึ้น

ข้อดีคือแบคทีเรียสามารถตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการก่อตัวของสารอินทรีย์ได้ การสังเคราะห์สารอาหารแบบออโตโทรฟิคนั้นซับซ้อนกว่าสารอาหารแบบเฮเทอโรโทรฟิค ดังนั้นจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงแรกของชีวิต จากสารบางชนิดภายใต้อิทธิพลของพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ทำให้เกิดสารประกอบที่จำเป็นสำหรับเซลล์

สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงชนิดแรกไม่ได้ผลิตออกซิเจน การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยการปล่อยออกมามักปรากฏในภายหลังในสิ่งมีชีวิตที่คล้ายกับสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียวในปัจจุบัน

การสะสมของออกซิเจนในบรรยากาศ การปรากฏตัวของฉากกั้นโอโซน และปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลตที่ลดลง ส่งผลให้การสังเคราะห์สารอินทรีย์เชิงซ้อนแบบอะบิเจนิกแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ในทางกลับกัน รูปแบบชีวิตที่เกิดขึ้นก็มีเสถียรภาพมากขึ้นภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว

การหายใจของออกซิเจนได้แพร่กระจายไปบนโลก สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจนสามารถอยู่รอดได้ในบางแห่งเท่านั้น (เช่น มีแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนอาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนใต้ดิน)

คำถามที่ 1. ปัจจัยจักรวาลใดบ้างในช่วงแรกของการพัฒนาโลกที่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเกิดขึ้นของสารประกอบอินทรีย์

ในช่วงแรกของการพัฒนาโลก สารประกอบอินทรีย์ถูกสร้างขึ้นจากอนินทรีย์ในทางอะบิเจนิก แหล่งที่มาของพลังงานสำหรับกระบวนการเหล่านี้คือรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ไม่มีโอโซนหรือออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ดังนั้นรังสีอัลตราไวโอเลตจึงไม่ล่าช้าด้วยสิ่งใดๆ และไปถึงพื้นผิวดาวเคราะห์ ภายใต้อิทธิพลของมันเช่นเดียวกับการมีส่วนร่วมของการปล่อยฟ้าผ่าสารอินทรีย์ที่ง่ายที่สุดเกิดขึ้นจากน้ำและก๊าซ: ฟอร์มาลดีไฮด์, กลีเซอรีน, กรดอะมิโน, ยูเรีย ฯลฯ

คำถามที่ 2 ตั้งชื่อขั้นตอนหลักของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตตามทฤษฎี biopoiesis

ตามทฤษฎี biopoiesis ซึ่งกำหนดขึ้นในปี 1947 โดยนักฟิสิกส์และนักประวัติศาสตร์ชาวอังกฤษ John Bernal (1901-1971) สามขั้นตอนของการเกิดขึ้นของชีวิตสามารถแยกแยะได้:

1) การสังเคราะห์อะบิเจนิกและการสะสมของโมโนเมอร์อินทรีย์ (การก่อตัวของ "น้ำซุปหลัก");

2) การก่อตัวของโพลีเมอร์ชีวภาพและ coacervates (จากละติน coacervus - ก้อน);

3) การก่อตัวของโครงสร้างเมมเบรนและสิ่งมีชีวิตปฐมภูมิ (โปรไบโอนท์)

สถานที่หลักที่กระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นคือมหาสมุทรโบราณ

คำถามที่ 3 โคเซอร์เวตเกิดขึ้นได้อย่างไร มีคุณสมบัติอะไรบ้าง และวิวัฒนาการไปในทิศทางใด

การก่อตัวของ coacervates จะเป็นไปไม่ได้หากไม่มีปฏิกิริยาระหว่างสารอินทรีย์ซึ่งกันและกันและกับสารประกอบอนินทรีย์ จากผลของอันตรกิริยานี้ ลิพิดจึงถูกสร้างขึ้นจากกรดไขมันและแอลกอฮอล์ เปปไทด์จากกรดอะมิโน และกรดนิวคลีอิกจากนิวคลีโอไทด์ ไขมันก่อตัวเป็นแผ่นฟิล์มบนพื้นผิวของแหล่งกักเก็บ และโปรตีนทำให้เกิดสารเชิงซ้อนโพลีเมอร์ที่ละลายในน้ำ คอมเพล็กซ์ดังกล่าวเมื่อรวมเข้าด้วยกันทำให้เกิด coacervates ซึ่งเป็นโครงสร้างที่แยกได้จากมวลน้ำที่เหลือ Coacervates สามารถรวมความเข้มข้นของสารต่าง ๆ โดยการแลกเปลี่ยนกับสิ่งแวดล้อม ดังนั้นการสะสมของไอออนของโลหะและอันตรกิริยากับโปรตีนจึงทำให้เกิดเอนไซม์ กรดนิวคลีอิกที่ติดอยู่ในโคเซอร์เวตมีโอกาสมากขึ้นที่จะคงโครงสร้างไว้และไม่ถูกทำลาย Coacervates มีลักษณะบางอย่างของสิ่งมีชีวิต แต่มีเยื่อหุ้มชีวภาพไม่เพียงพอที่จะเปลี่ยนพวกมันให้เป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรก

คำถามที่ 4 บอกเราว่าโพรไบโอออนเกิดขึ้นได้อย่างไร

เยื่อโพรไบโอนท์สามารถเกิดขึ้นได้จากฟิล์มไขมันบนพื้นผิวของแหล่งน้ำ โดยมีสารโคเซอร์เวตที่ลอยอยู่ในน้ำติดอยู่ สำหรับการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต coacervates ที่ไม่เพียงแต่มีโปรตีนเท่านั้น แต่ยังมีกรดนิวคลีอิกก็มีความสำคัญเช่นกัน ในบรรดาคอมเพล็กซ์ที่มีไขมันมีเพียงสิ่งมีชีวิตที่สามารถสืบพันธุ์กรดนิวคลีอิกได้เองเท่านั้นที่สามารถพิจารณาได้ นี่คือวิธีที่ probionts เกิดขึ้น - เฮเทอโรโทรฟดั้งเดิมที่อาศัยอยู่จากสารอินทรีย์ที่มีต้นกำเนิดจากอะบิเจนิก (“ น้ำซุปหลัก”) ในขั้นตอนนี้ วิวัฒนาการทางเคมีสิ้นสุดลงและเริ่มวิวัฒนาการทางชีววิทยา

คำถามที่ 5 อธิบายว่าโครงสร้างภายในของเฮเทอโรโทรฟกลุ่มแรกมีความซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างไร

ปริมาณสารอินทรีย์ที่มีต้นกำเนิดจากอะบิเจนิกเริ่มลดลงทีละน้อย สิ่งนี้นำไปสู่การแข่งขันที่รุนแรงระหว่างโพรไบโอออน ซึ่งเร่งให้เกิดออโตโทรฟที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อสร้างอินทรียวัตถุ ออโตโทรฟตัวแรกใช้เส้นทางการสังเคราะห์ด้วยแสงที่เป็นพิษ ต่อมาไซยาโนแบคทีเรียปรากฏว่ามีความสามารถในการสังเคราะห์แสงและปล่อยออกซิเจนออกมา ผลที่ตามมาของการสะสมของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศคือ ประการแรก การปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิก และประการที่สอง การก่อตัวของชั้นโอโซนป้องกัน

ในเวลาเดียวกัน โครงสร้างภายในของเซลล์มีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดก็นำไปสู่การเกิดยูคาริโอต เฮเทอโรโทรฟบางตัวเข้าสู่ symbiosis กับแบคทีเรียแอโรบิก โดยจับพวกมันและใช้เป็น "สถานีพลังงาน" - ไมโตคอนเดรียในอนาคต ความคล้ายคลึงกันดังกล่าวทำให้เกิดสัตว์และเชื้อรา เฮเทอโรโทรฟอื่นๆ นอกเหนือจากแบคทีเรียแอโรบิกแล้ว ยังจับออโตโทรฟ-ไซยาโนแบคทีเรีย ซึ่งกลายเป็นคลอโรพลาสต์อีกด้วย นี่คือลักษณะของพืชรุ่นก่อน

คำถามที่ 6. เหตุใดการกำเนิดชีวิตโดยธรรมชาติจึงเป็นไปไม่ได้ภายใต้สภาวะปัจจุบัน?

การสร้างสิ่งมีชีวิตบนโลกโดยธรรมชาตินั้นเป็นไปไม่ได้ในขณะนี้ เนื่องจากในสภาวะของบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนสมัยใหม่ สารประกอบอินทรีย์จะถูกทำลายอย่างรวดเร็ว ไม่สะสมและไม่ถึงระดับความซับซ้อนที่ต้องการ นอกจากนี้การปรากฏตัวของ coacervates และ probionts ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากมีเฮเทอโรโทรฟจำนวนมากซึ่ง "กิน" การสะสมของสารอินทรีย์อย่างรวดเร็วมาก

กลับไปข้างหน้า

ความสนใจ! การแสดงตัวอย่างสไลด์มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น และอาจไม่ได้แสดงถึงคุณลักษณะทั้งหมดของงานนำเสนอ หากสนใจงานนี้กรุณาดาวน์โหลดฉบับเต็ม

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อจัดทำระบบความรู้เกี่ยวกับมุมมองที่แตกต่างกันเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกในนักเรียน

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

I. ทางการศึกษา:

1. แสดงบทบาทของการทดลองในการแก้ไขข้อขัดแย้งทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิต
2. เพื่อสอนวิเคราะห์สมมติฐานหลักทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต

ครั้งที่สอง ทางการศึกษา:

1. พัฒนาความปรารถนาในกิจกรรมการเรียนรู้ที่เป็นอิสระต่อไป
2. พัฒนาทักษะเชิงตรรกะอย่างเป็นทางการของการอธิบาย ข้อมูลจำเพาะ คำจำกัดความ การวางนัยทั่วไปต่อไป

III. ทางการศึกษา:

1. ทางปัญญา - เพื่อสานต่อการสร้างโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์
2. ระบบนิเวศ – การรวบรวมความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต
3. คุณธรรม - การก่อตัวของความรู้และความเชื่อของนักเรียนเกี่ยวกับความรับผิดชอบของมนุษย์ในการรักษาความสมบูรณ์ของชีวมณฑลของโลกของเรา

แรงจูงใจ:

ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราเป็นหัวข้อสนทนาที่มีมาหลายศตวรรษซึ่งมีมนุษยชาติมากกว่าหนึ่งรุ่นเข้าร่วม สาขาวิชาความรู้ที่น่าสนใจนี้ซึ่งมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ ปรัชญา และอุดมการณ์ ยังคงดึงดูดความสนใจของนักวิจัยจากหลากหลายทิศทาง

การศึกษาทฤษฎีต่าง ๆ เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นสิ่งจำเป็นในการสร้างแนวคิดแบบองค์รวมเกี่ยวกับเส้นทางประวัติศาสตร์ของการพัฒนาธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตและการก่อตัวของโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์

นักเรียนควรรู้:

1. บทบัญญัติพื้นฐานของทฤษฎีเกี่ยวกับกำเนิดของชีวิต
2. แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก (ทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีวเคมี)

นักเรียนควรจะสามารถ:

1. เปิดเผยบทบัญญัติสำคัญของทฤษฎีหลักเกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก
2. อธิบายการทดลองของ F. Redi, L. Spallanzani, L. Pasteur, S. Miller เปิดเผยความสำคัญของพวกเขาในการแก้ไขปัญหาต้นกำเนิดของชีวิต
3. เปิดเผยบทบัญญัติหลักของแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก (ทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีวเคมี)
4. กำหนดบทบัญญัติหลักของทฤษฎี A.I.

อุปกรณ์การเรียน:

• แผนการสอน
• เชิงนามธรรม;
• เอกสารประกอบคำบรรยาย;
• งานเพื่อการควบคุม
• การนำเสนอ;
• แล็ปท็อป;
• เครื่องฉายมัลติมีเดีย
• หน้าจอ.

การเชื่อมต่อแบบสหวิทยาการ:

ก) ฟิสิกส์ (การออกแบบอุปกรณ์ ปรากฏการณ์ทางกายภาพ)
b) เคมี (องค์ประกอบของบรรยากาศ, สารเคมี);
c) ประวัติศาสตร์ (การพัฒนาวิทยาศาสตร์);
d) ปรัชญา (การก่อตัวของโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์)
e) ภาษาต่างประเทศ (การแปลคำศัพท์)

วรรณกรรมสำหรับครู:

1. Sivoglazov V.I. , Agafonov I.B. ชีววิทยาทั่วไป 10-11
2. – อ.: อีสตาร์ด, 2548
3. ซิโวกลาซอฟ วี.ไอ., ซูโควา ที.เอส., คอซโลวา ที.เอ. ชีววิทยาทั่วไป คู่มือครู. – อ.: ไอริส เพรส, 2547

ซูโควา ที.เอส. บทเรียนชีววิทยา เทคโนโลยีการพัฒนาการศึกษา – อ.: Ventana-Graf, 2001

วรรณกรรมสำหรับนักเรียน:

1. Sivoglazov V.I., Agafonov I.B. ชีววิทยาทั่วไป 10-11.– ม.: อีแร้ง, 2548

โครโนการ์ดของบทเรียน:

1. ช่วงเวลาขององค์กร

สวัสดี การตรวจสอบผู้ที่อยู่เทียบกับรายการ ขอให้ประสบความสำเร็จในชั้นเรียน 2. การควบคุมระดับความรู้เบื้องต้น

(มาตรฐานของคำตอบที่ถูกต้องอยู่ในวงเล็บ)

• เป้าหมาย:
• กำหนดระดับความรู้ของนักเรียน

ปรับระดับความยากในการนำเสนอเนื้อหาใหม่

1. คุณสามารถแยกแยะวัตถุมีชีวิตออกจากสิ่งไม่มีชีวิตด้วยคุณสมบัติหลัก (เกณฑ์) ใด

(ความสามัคคีขององค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต เมแทบอลิซึม ความหงุดหงิด การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ การพัฒนา การปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อม การควบคุมตนเอง) 2. สิ่งมีชีวิตชนิดแรกเกิดขึ้นที่ไหนและเมื่อไหร่? พวกเขาเป็นอย่างไร?

(สิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกปรากฏขึ้นเมื่อประมาณ 3 พันล้านปีก่อนในสภาพแวดล้อมทางน้ำ พวกมันเป็นโปรคาริโอตเซลล์เดียวที่กินอินทรียวัตถุในมหาสมุทรเป็นอาหารแบบไร้อากาศ) 3. คุณสามารถตั้งชื่อขั้นตอนใดในการพัฒนาพืชบนโลกได้?

(เซลล์เดียว หลายเซลล์ การเกิดขึ้นของการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการทางเพศ การเข้าถึงที่ดิน การพัฒนาพืชพรรณบนบก) (เซลล์เดียว อาณานิคม หลายเซลล์ การปรากฏตัวของกระบวนการทางเพศ การปรากฏตัวของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและสัตว์มีกระดูกสันหลัง การเข้าถึงที่ดิน ความซับซ้อนในโครงสร้างอันเนื่องมาจากวิถีชีวิตบนบก)

5. สารใดบ้างที่อยู่ในสิ่งมีชีวิต?

(อนินทรีย์ (น้ำ เกลือแร่) และอินทรีย์ (กรดอะมิโน โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ))

3. การศึกษาเนื้อหาใหม่ (คำอธิบายของเนื้อหาใหม่มาพร้อมกับการนำเสนอ หมายเลขสไลด์ระบุไว้ในข้อความ)

3.1. คำชี้แจงของปัญหา

ชีวิตดำรงอยู่บนโลกมาเป็นเวลาหลายพันล้านปี มันเติมเต็มทุกมุมของโลกของเรา

ตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงสมัยของเรา มีการตั้งสมมติฐานจำนวนมากเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต ความเฉพาะเจาะจงของสิ่งมีชีวิตเป็นตัวกำหนดคำถามจำนวนหนึ่งที่ต้องตอบเมื่อแก้ไขปัญหากำเนิดชีวิต:

• ชีวิตเกิดขึ้นและพัฒนาบนโลกของเราได้อย่างไร?
• เซลล์ซึ่งเป็นหน่วยโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร?
• สารและโครงสร้างทั้งหมดจำเพาะต่อสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร?
• เมแทบอลิซึมที่มีอยู่เกิดขึ้นได้อย่างไร? ฯลฯ

เราต้องทำความคุ้นเคยกับสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต วิเคราะห์และสร้างแนวคิดว่าชีวิตเกิดขึ้นและพัฒนาบนโลกได้อย่างไร

3.2. การพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก (สไลด์หมายเลข 1)

ตั้งแต่สมัยโบราณ ต้นกำเนิดของชีวิตถือเป็นปริศนาสำหรับมนุษยชาติ ตั้งแต่วินาทีที่เขาปรากฏตัว ต้องขอบคุณการทำงาน บุคคลเริ่มโดดเด่นท่ามกลางสิ่งมีชีวิตอื่น

แต่ความสามารถในการถามตัวเองว่า “เรามาจากไหน?” ผู้คนได้รับมันค่อนข้างเร็ว ๆ นี้ - 7-8 พันปีก่อน

จนถึงขณะนี้ มนุษย์มีปัญหาในการแยกตัวเองออกจากสัตว์อื่น ๆ (มนุษย์เป็นทั้งนักล่าและสัตว์ป่า) แต่เขาก็ค่อยๆ เริ่มแยกแยะตัวเองออกจากธรรมชาติด้วยโลกแห่งจิตวิญญาณภายในของเขา รูปแบบดั้งเดิมของความเชื่อในพลังที่ไม่จริงเหนือธรรมชาติหรือพลังศักดิ์สิทธิ์เกิดขึ้นเมื่อ 35-40,000 ปีก่อน

3.3. ทฤษฎีพื้นฐานเกี่ยวกับการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก (สไลด์หมายเลข 2)

• ลัทธิเนรมิต
(สไลด์หมายเลข 3)

ตามทฤษฎีนี้ ชีวิตเกิดขึ้นจากเหตุการณ์เหนือธรรมชาติบางอย่างในอดีต ซึ่งส่วนใหญ่มักหมายถึงการทรงสร้างอันศักดิ์สิทธิ์ ความคิดในการสร้างโลกในฐานะ "การกระทำที่สร้างสรรค์" ของพระเจ้าเกิดขึ้นและตำนานนี้รองรับทุกศาสนา

ทฤษฎีการสร้างตามธรรมชาติ

ผู้เสนอทฤษฎีนี้แย้งว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีกจากสสารไม่มีชีวิตผ่านการเกิดขึ้นเอง – แนวคิดเรื่องการกำเนิดทางชีวภาพ (จากภาษากรีก "a" - ไม่ใช่ "bios" - ชีวิต "genesis" - ต้นกำเนิด) (สไลด์หมายเลข 4)นักปรัชญาชาวกรีกโบราณยอมรับแนวคิดเรื่องการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตจากน้ำหรือจากวัสดุเปียกหรือเน่าเปื่อยต่างๆ แต่แม้แต่ทาลีส (624-547 ปีก่อนคริสตกาล) ก็ยังท้าทายความคิดในตำนานและสร้างโลกทัศน์ที่เป็นวัตถุนิยมโดยธรรมชาติด้วยองค์ประกอบของวิภาษวิธี ตามคำกล่าวของทาลีสและผู้ติดตามของเขา การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตจากน้ำเกิดขึ้นโดยไม่มีการแทรกแซงของพลังทางจิตวิญญาณใดๆ ชีวิตเป็นคุณสมบัติของสสาร

ตามคำกล่าวของอริสโตเติล (384-322 ปีก่อนคริสตกาล) อนุภาคของสสารบางชนิดมี "หลักการที่ออกฤทธิ์" ซึ่งสามารถสร้างสิ่งมีชีวิตได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม "จุดเริ่มต้น" นี้สามารถพบได้ในไข่ที่ปฏิสนธิ เนื้อเน่า โคลน และแสงแดด:

“ นี่คือข้อเท็จจริง - สิ่งมีชีวิตสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงเป็นผลมาจากการผสมพันธุ์ของสัตว์เท่านั้น แต่ยังเกิดจากการเน่าเปื่อยของดินด้วย... พืชบางชนิดพัฒนามาจากเมล็ดในขณะที่บางชนิดเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติภายใต้อิทธิพลของพลังแห่งธรรมชาติจาก ดินหรือพืชบางส่วนที่เน่าเปื่อย...”

อย่างไรก็ตาม ด้วยการถือกำเนิดของคริสต์ศาสนา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคกลาง ทฤษฎีเรื่องรุ่นที่เกิดขึ้นเองจึงมาอยู่ภายใต้แอกของคริสตจักร เธอถือเป็นคุณลักษณะของคาถาและการสำแดงของปีศาจ ถึงกระนั้นเธอก็ยังคงอยู่ ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 16-17 แวน เฮลมอนต์ (ค.ศ. 1579 - 1644) บรรยายถึงการทดลองที่เขาจัดการนำหนูจากผ้าลินินสกปรกและข้าวสาลีวางไว้ในตู้มืด Van Helmont ถือว่าเหงื่อของมนุษย์เป็นแหล่งที่มาของการพัฒนาเมาส์(สไลด์หมายเลข 5) - ถึง แนวคิดเรื่องไบโอเจเนซิส (จากภาษากรีก "bios" - ชีวิต, "genesis" - ต้นกำเนิด)

(สไลด์หมายเลข 6) ในปี ค.ศ. 1668 แพทย์ชาวอิตาลี Francesco Redi (1626-1698) พิสูจน์ว่าหนอนขาวที่พบในเนื้อสัตว์นั้นเป็นตัวอ่อนของแมลงวัน หากเนื้อหรือปลาถูกคลุมไว้ในขณะที่ยังสด และป้องกันไม่ให้แมลงวันเข้าถึงได้ แม้ว่าพวกมันจะเน่าแต่พวกมันก็จะไม่ทำให้เกิดหนอน จากข้อนี้ เอฟ. เรดีสรุปว่าสิ่งมีชีวิตมีต้นกำเนิดมาจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น)(สไลด์หมายเลข 7) ในปี ค.ศ. 1765 Lazzardo Spallanzani (1729-1799) ต้มเนื้อสัตว์และผักผสมแล้วปิดผนึกทันที ไม่กี่วันต่อมา เขาก็ตรวจดูยาต้มและไม่พบร่องรอยของสิ่งมีชีวิตใดๆ จากนี้เขาสรุปว่าอุณหภูมิสูงได้ทำลายสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและไม่มีอะไรใหม่เกิดขึ้นได้

(สไลด์หมายเลข 8) เจ. นีดแฮม – ผู้สนับสนุน พลังนิยม (จากภาษาละติน vita - ชีวิต) อธิบายผลลัพธ์เชิงลบที่ L. Spallanzani ได้รับจากข้อเท็จจริงที่ว่าเขาต้องใช้การประมวลผลที่รุนแรงเกินไปซึ่งเป็นผลมาจากการที่ "พลังชีวิต" ของพวกเขาถูกทำลายตามคำกล่าวของนักวิวัฒน์ “พลังชีวิต” มีปรากฏอยู่ทุกหนทุกแห่ง แค่ "หายใจ" ก็เพียงพอแล้วและสิ่งที่ไม่มีชีวิตก็จะมีชีวิต

ในปี พ.ศ. 2405 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสผู้ยิ่งใหญ่ หลุยส์ ปาสเตอร์ (พ.ศ. 2365-2438) ได้ตีพิมพ์ข้อสังเกตของเขาเกี่ยวกับปัญหาการรุ่นที่เกิดขึ้นเองตามอำเภอใจ เขาพิสูจน์ว่าการปรากฏตัวอย่างกะทันหัน (“การเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ”) ของจุลินทรีย์ในทิงเจอร์หรือสารสกัดเน่าเสียประเภทต่างๆ ไม่ใช่การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต การเน่าเปื่อยและการหมักเป็นผลมาจากกิจกรรมสำคัญของจุลินทรีย์ที่นำเข้าจากภายนอก ในที่สุดงานวิจัยของเขาก็ทำลายอคติที่มีมายาวนานเกี่ยวกับการรุ่นที่เกิดขึ้นเอง

รูปที่ 1. การทดลองของแอล. ปาสเตอร์ในขวดที่มีคอเป็นรูปตัว S:

1 - ขวดที่มีน้ำยีสต์ใส่น้ำตาล หลังจากการฆ่าเชื้อและการทำความเย็นยังคงปลอดเชื้อเป็นเวลานาน

2 - ขวดเดียวกัน 48 ชั่วโมงหลังจากถอดคอโค้งออก สังเกตการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ (สไลด์หมายเลข 10,11)

• ทฤษฎีรัฐคงตัว
(สไลด์หมายเลข 12)

ตามทฤษฎีนี้ โลกดำรงอยู่ตลอดไป ไม่เคยเกิดขึ้น สามารถดำรงชีวิตได้เสมอ และการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่เกิดขึ้นนั้นไม่มีนัยสำคัญโดยสิ้นเชิง ทฤษฎีนี้ในปัจจุบันไม่สามารถยืนหยัดต่อการวิพากษ์วิจารณ์ได้

• ทฤษฎีแพนสเปอร์เมีย
(สไลด์หมายเลข 13)

ในศตวรรษที่ 5 พ.ศ นักปรัชญาชาวกรีก Anaxagoras แสดงแนวคิดของการหว่านในจักรวาล - แพนสเปิร์เมีย(จากภาษากรีก "กระทะ" - ทั้งหมดและ "สเปิร์ม" - เมล็ด) ตามคำสอนของเขา ชีวิตเกิดขึ้นจากเมล็ดพืชที่มีอยู่ “เสมอและทุกที่” ตามทฤษฎีนี้ เอ็มบริโอของชีวิตถูกนำมายังโลกโดยอุกกาบาตหรือฝุ่นจักรวาล ทฤษฎีนี้ไม่ได้เสนอกลไกใดๆ สำหรับการกำเนิดสิ่งมีชีวิต เพียงเสนอสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดจากนอกโลก เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าชีวิตสามารถเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าในเวลาที่ต่างกันและในสถานที่ต่างกันในจักรวาล

4. แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต

(สไลด์ 14)

ทฤษฎีสมัยใหม่เกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิตมีพื้นฐานมาจากแนวคิดที่ว่าโมเลกุลทางชีววิทยาอาจเกิดขึ้นในอดีตทางธรณีวิทยาอันห่างไกลด้วยวิธีอนินทรีย์

แพร่หลายมากที่สุดในศตวรรษที่ยี่สิบ ได้รับทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีวเคมีซึ่งเสนอโดยนักเคมีชาวรัสเซีย A.I. Oparin (พ.ศ. 2437 - 2523) และนักชีววิทยาชาวอังกฤษ D. Haldane (พ.ศ. 2435 - 2507)

• ทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีวเคมี
(สไลด์หมายเลข 15)

ระยะที่ 1 – การเกิดขึ้นของโมโนเมอร์อินทรีย์แบบอะบิเจนิก โลกของเราเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน ความหนาแน่นของดาวเคราะห์อย่างค่อยเป็นค่อยไปนั้นมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมหาศาล สารประกอบกัมมันตภาพรังสีสลายตัว และกระแสรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างหนักมาจากดวงอาทิตย์ หลังจากผ่านไป 500 ล้านปี โลกก็เริ่มเย็นลงอย่างช้าๆ การก่อตัวของเปลือกโลกเกิดขึ้นพร้อมกับการปะทุของภูเขาไฟ เชื่อกันว่าบรรยากาศดึกดำบรรพ์ประกอบด้วยแอมโมเนีย น้ำ มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นหลัก การไม่มีออกซิเจนทำให้มีคุณสมบัติในการบูรณะ เมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม พ.ศ. 2467 ในการประชุมของสมาคมพฤกษศาสตร์แห่งรัสเซีย นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ A.I. Oparin แสดงความคิดเห็นว่าในสภาวะของบรรยากาศปฐมภูมิของโลก แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากบรรยากาศในปัจจุบัน การสังเคราะห์สารตั้งต้นทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับ กำเนิดแห่งชีวิตย่อมเกิดขึ้นได้

ภายใต้สภาวะดังกล่าว สารอินทรีย์สามารถถูกสร้างขึ้นได้ง่ายกว่ามากและสามารถเก็บรักษาไว้ได้โดยไม่สลายตัวเป็นเวลานาน A.I. Oparin เชื่อว่าสารที่ซับซ้อนสามารถสังเคราะห์ได้จากสารที่ง่ายกว่าในสภาพมหาสมุทร พลังงานที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาถูกนำมาจากรังสีดวงอาทิตย์เพราะว่า ยังไม่มีเกราะป้องกันโอโซน การสังเคราะห์ยังเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของการปล่อยฟ้าผ่า

สภาพบนโลกดึกดำบรรพ์ (สไลด์หมายเลข 16,17):

ความหลากหลายของสารประกอบธรรมดาที่พบในมหาสมุทรและมาตราส่วนเวลาขนาดใหญ่ บ่งบอกถึงความเป็นไปได้ของการสะสมของอินทรียวัตถุจำนวนมากในมหาสมุทร ซึ่งก่อให้เกิด "น้ำซุปหลัก" ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิต

แผนการสร้าง "น้ำซุปหลัก"

ทฤษฎีนี้ได้รับการยืนยันในการทดลองของ S. Miller ซึ่งดำเนินการในปี 1953 (สไลด์ 18)

รูปที่ 2. แผนผังของอุปกรณ์ของ S. Miller:

1 - ขวดปฏิกิริยา; 2 - อิเล็กโทรดทังสเตน 3 - การปล่อยประกายไฟ; 4 - ขวดที่มีน้ำเดือด 5 - ตู้เย็น; 6 - กับดัก; 7 - วาล์วที่จ่ายส่วนผสมของก๊าซให้กับอุปกรณ์

เขาปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วยมีเทน แอมโมเนีย โมเลกุลไฮโดรเจน และไอน้ำ เช่น การจำลององค์ประกอบบรรยากาศของโลกดึกดำบรรพ์ จากนั้นจึงวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น อิเล็กโทรดทังสเตนถูกติดตั้งในขวดปฏิกิริยาที่มีส่วนผสมของก๊าซ ปล่อยประกายไฟด้วยแรงดันไฟฟ้า 60,000 V เป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ ในขวดอีกใบ (เล็ก) จะมีการคงน้ำไว้ที่จุดเดือด ไอน้ำไหลผ่านขวดปฏิกิริยาและควบแน่นในตู้เย็น ในระหว่างกระบวนการหมุนเวียน พวกเขาจับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจากขวดปฏิกิริยาและย้ายไปยังกับดักซึ่งมีความเข้มข้น เมื่อระบุผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา จะค้นพบสารประกอบอินทรีย์ ได้แก่ ยูเรีย กรดแลคติค และกรดอะมิโนบางชนิด

ขั้นที่ 2 – การก่อตัวของโพลีเมอร์ชีวภาพและโคเซอร์เวต (สไลด์หมายเลข 19)

AI. โอภารินทร์เชื่อว่าบทบาทชี้ขาดในการเปลี่ยนแปลงสิ่งไม่มีชีวิตเป็นสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นของโปรตีน โมเลกุลโปรตีนก่อตัวเป็นเชิงซ้อนกับโมเลกุลของน้ำที่อยู่รอบๆ การรวมกันของคอมเพล็กซ์ดังกล่าวทำให้เกิดการแยกตัวออกจากสภาพแวดล้อมทางน้ำ coacervates(จากภาษาละติน "coacervus" - ก้อน) หยด Coacervate สามารถ: แลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อมและสะสมสารประกอบต่างๆ การดูดซับไอออนของโลหะโดย coacervates ทำให้เกิดเอนไซม์ โปรตีนใน coacervates ป้องกันกรดนิวคลีอิกจากผลเสียหายของรังสีอัลตราไวโอเลต ในหยดนั้น มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเพิ่มเติมของสารที่เข้าไปที่นั่น ที่จุดเชื่อมต่อของหยดกับสภาพแวดล้อมภายนอก โมเลกุลของไขมันเรียงตัวกัน กลายเป็นเมมเบรนดั้งเดิมที่เพิ่มเสถียรภาพของทั้งระบบ

ระยะที่ 3 – การก่อตัวของโครงสร้างเมมเบรนและสิ่งมีชีวิตปฐมภูมิ (โปรไบโอต์) ชั้นไขมันปรากฏขึ้นรอบๆ coacervates ที่อุดมไปด้วยสารประกอบอินทรีย์ โดยแยก coacervate ออกจากสภาพแวดล้อมทางน้ำโดยรอบ ไขมันถูกเปลี่ยนในระหว่างการวิวัฒนาการไปเป็นเยื่อหุ้มชั้นนอก ซึ่งเพิ่มความมีชีวิตและความเสถียรของสิ่งมีชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ นี่คือวิธีที่ probionts เกิดขึ้น - สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคดึกดำบรรพ์ที่กินสารอินทรีย์ของน้ำซุปดึกดำบรรพ์ เรื่องนี้เกิดขึ้นเมื่อ 3.5 - 3.8 พันล้านปีก่อน วิวัฒนาการทางเคมีสิ้นสุดลงแล้ว

สาระสำคัญของทฤษฎี A.I. Oparin สามารถกำหนดได้ในรูปแบบของสมมุติฐานสามประการ:

1. ชีวิตเป็นหนึ่งในขั้นตอนของการวิวัฒนาการของจักรวาล 2. การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตเป็นผลตามธรรมชาติของวิวัฒนาการทางเคมีของสารประกอบคาร์บอน 3. สำหรับการเปลี่ยนจากวิวัฒนาการทางเคมีไปเป็นวิวัฒนาการทางชีววิทยา จำเป็นต้องมีการก่อตัวและการคัดเลือกโดยธรรมชาติของระบบหลายโมเลกุลที่แยกได้จากสิ่งแวดล้อม แต่มีปฏิสัมพันธ์กับมันอย่างต่อเนื่องซึ่งเรียกว่าโปรไบโอออน

ข้อสรุป (สไลด์หมายเลข 20)

การสังเคราะห์อะไบโอเจนิกของโมเลกุลอินทรีย์ มุมมองสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต เป็นไปได้ไหมที่สิ่งมีชีวิตจะเกิดขึ้นบนโลกทุกวันนี้??			วันที่: บทที่ 47 รุ่นที่ 9
ผลลัพธ์ที่คาดหวังของบทเรียน
วัตถุประสงค์ของบทเรียน		ทางการศึกษา การก่อตัวของความคิดที่มีสติเกี่ยวกับวิวัฒนาการเป็นพัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์บนโลก พิจารณาทฤษฎีต่างๆ เกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก วิเคราะห์ข้อโต้แย้งทั้งฝ่ายสนับสนุนและฝ่ายต่อต้าน พัฒนาการ การพัฒนาความคิดความสามารถในการนำไปใช้ในการฝึกองค์ความรู้และการสื่อสาร การพัฒนาความสามารถในการสร้างการใช้เหตุผลเชิงตรรกะ การอนุมาน และการหาข้อสรุป วิเคราะห์และเน้นสิ่งสำคัญจากเนื้อหาที่นำเสนอ ทางการศึกษา การก่อตัวของโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ ส่งเสริมทัศนคติที่มีความอดทนต่อผู้ไม่เห็นด้วย - ผู้สนับสนุนมุมมองอื่น ๆ ที่แตกต่างจากที่ยอมรับโดยทั่วไป
ประเภทบทเรียน		รวมกัน
ประเภทบทเรียน		ศึกษา
รูปแบบของงาน		บุคคลกลุ่ม
อุปกรณ์		เอกสารประกอบคำบรรยาย กระดาษวอทแมน ปากกามาร์กเกอร์
“ โอ้ ไขปริศนาแห่งชีวิตให้ฉัน ปริศนาโบราณอันเจ็บปวด ซึ่งหัวหลายคนต้องดิ้นรนอยู่แล้ว - หัวในหมวกที่วาดด้วยอักษรอียิปต์โบราณ หัวในผ้าโพกหัวและหมวกเบเร่ต์สีดำ หัวในวิกผม และศีรษะมนุษย์ที่น่าสงสารอื่น ๆ นับพัน .. ” ก.ไฮเนอ.
เวลา	เวที/กิจกรรม			ทรัพยากร
ช่วงเวลาขององค์กร 3 นาที อัพเดทความรู้	เพื่อน ๆ ที่รัก ฉันคิดว่าพวกคุณทุกคนเคยถามตัวเองแล้ว: "ชีวิตเกิดขึ้นบนโลกของเราได้อย่างไร" วันนี้เราจะพยายามไข "ปริศนาแห่งชีวิต" ชั่วนิรันดร์นี้ซึ่งคนฉลาดหลายคนนึกถึงจากบทเรียนของเรา เพื่อทำเช่นนี้ เราจะตั้งคำถามที่เป็นปัญหา หัวข้อบทเรียน การตั้งเป้าหมาย ชีวิตเกิดขึ้นบนโลกได้อย่างไร? มีมุมมองและสมมติฐานที่ทันสมัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างไร? อันไหนน่าเชื่อถือที่สุด? ชีวิตคืออะไร ฟรีดริช เองเกลส์: “ชีวิตเป็นวิถีทางของการดำรงอยู่ของร่างกายโปรตีน จุดสำคัญคือการแลกเปลี่ยนสารกับธรรมชาติภายนอกรอบตัวอย่างต่อเนื่อง และเมื่อเมแทบอลิซึมหยุดลง ชีวิตก็หยุดลงเช่นกัน ซึ่งนำไปสู่การสลายตัวของ โปรตีน”
การตรวจสอบ d.z. 5 นาที	ทดสอบ "หลักคำสอนวิวัฒนาการ" 1. วิวัฒนาการเรียกว่า: ก) การพัฒนาสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคล b) การเปลี่ยนแปลงในบุคคล c) การพัฒนาที่ไม่อาจย้อนกลับได้ทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์ d) การเปลี่ยนแปลงในชีวิตของพืชและสัตว์ 2. แรงผลักดันหลักของวิวัฒนาการคือ: ก) ความแปรปรวน b) พันธุกรรม c) การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ d) การคัดเลือกโดยธรรมชาติ 3. การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่คือ: ก) การแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิตเพื่อสภาพแวดล้อม b) การทำลายบุคคลในสายพันธุ์หนึ่งโดยบุคคลในสายพันธุ์อื่น c) ความสัมพันธ์ทางชีวภาพของบางสปีชีส์กับสปีชีส์อื่น d) การแพร่กระจายของสายพันธุ์ไปยังดินแดนใหม่ 4. การเลือกเพศคือ: ก) การคัดเลือกโดยธรรมชาติที่เกิดขึ้นระหว่างบุคคลที่มีเพศเดียวกันในช่วงฤดูผสมพันธุ์ b) การคัดเลือกโดยธรรมชาติที่เกิดจาก: การแข่งขันระหว่างบุคคลที่มีเพศต่างกันในสายพันธุ์เดียวกันเพื่อหาอาหาร c) รูปแบบของการคัดเลือกเทียมที่มุ่งเป้าไปที่การทำลายล้างตัวผู้ (เช่น ไก่ เป็ด) 5. ไม่ใช่ตัวอย่างของการกระทำตามธรรมชาติ การคัดเลือก: ก) สายเลือดของสุนัขพันธุ์หนึ่งสเปน b) โรคเมลานิซึมทางอุตสาหกรรมของแมลง c) ความต้านทานของแบคทีเรียต่อยาปฏิชีวนะ d) ความต้านทานของแมลงวันบ้านต่อยาฆ่าแมลง 6. การล้อเลียนคือ: ก) ความคล้ายคลึงกันของสายพันธุ์ที่ไม่สามารถป้องกันได้และกินได้กับสายพันธุ์ที่ไม่เกี่ยวข้องตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไปที่ได้รับการคุ้มครองอย่างดีและมีสีเตือน b) ความคล้ายคลึงกันในด้านรูปร่างและสีของบุคคลจากสองสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกัน c) การมีอุปกรณ์ป้องกันพิเศษในแต่ละชนิด 7.Aromorphosis เป็นหนึ่งในเหตุการณ์วิวัฒนาการต่อไปนี้: ก) การเกิดขึ้นของนกประเภทหนึ่ง b) การปรากฏตัวของครอบครัวจำนวนมากของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่กินสัตว์อื่นจำนวนหนึ่ง
การเรียนรู้เนื้อหาใหม่ 7 นาที	ภารกิจ: 1 สร้างคลัสเตอร์ 2. หาข้อสรุป การวาดกลุ่มตามกลุ่ม กลุ่มที่ 1 การสังเคราะห์สารอินทรีย์แบบอะไบโอเจนิก กลุ่มที่ 2 มุมมองสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต กลุ่มที่ 3 การพัฒนาความคิดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต
การรวมหลัก 5 นาที	อัลกอริทึมสำหรับการเขียนเรียงความการอภิปราย: หัวข้อ (ปัญหา) ที่กำลังหารือ ตำแหน่งของฉัน เหตุผลโดยย่อ ข้อโต้แย้งที่เป็นไปได้ที่ผู้อื่นอาจหยิบยกขึ้นมา สาเหตุที่ตำแหน่งนี้ยังคงถูกต้อง บทสรุป
การสะท้อนกลับ	ฟรีไมโครโฟน
3 นาที บ้าน. ออกกำลังกาย	กำหนดสมมติฐานใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก นักธรณีวิทยา นักชีววิทยา และนักบรรพชีวินวิทยาทุกคน นักพันธุศาสตร์และนักเคมี พวกเขากำลังเกาหัว หรืออาจจะเป็นหนึ่งในพวกคุณ สร้างสมมติฐานของคุณเอง อย่างไร ทำไม เมื่อไร และที่ไหน ชีวิตเกิดขึ้นบนโลกหรือไม่?

I. การสังเคราะห์สารอินทรีย์แบบอะไบโอเจนิก – การก่อตัวของสารอินทรีย์จากอนินทรีย์

1. เกิดขึ้นเมื่อ 3.5 พันล้านปีก่อน

2. ดำเนินการในสองขั้นตอนในมหาสมุทรปฐมภูมิ:

ขั้นแรกคือการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

- ไฮโดรคาร์บอน (CH4) ของบรรยากาศปฐมภูมิทำปฏิกิริยากับไอน้ำ NH3, H2, CO2, CO, N2 โดยเกิดสารประกอบอินทรีย์ขั้นกลาง ได้แก่ แอลกอฮอล์ อัลดีไฮด์ คีโตน กรดอินทรีย์ ซึ่งตกลงมาพร้อมกับฝนลงสู่มหาสมุทร

- สารประกอบตัวกลางในมหาสมุทรปฐมภูมิถูกแปลงเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟต - ATP (แหล่งพลังงานสำหรับการสังเคราะห์อาจเป็นการปล่อยฟ้าผ่าด้วยไฟฟ้า รังสีอัลตราไวโอเลต พลังงานความร้อน คลื่นกระแทก พลังงานของภูเขาไฟที่ปะทุ พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง ฯลฯ )

- ความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์ดังกล่าวได้รับการพิสูจน์โดยการทดลองในปี 1953 โดย S. Miller (ชาวอเมริกัน) - ในอุปกรณ์ปิดผนึกด้วยน้ำเดือดและตู้เย็น จำลองสภาวะที่มีอยู่บนโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อน ซึ่งมีส่วนผสมของ CH4 วางก๊าซ NH4 และ H2 ขณะปล่อยประจุไฟฟ้า จะได้สารประกอบอินทรีย์โมเลกุลต่ำ ได้แก่ ยูเรีย แอลกอฮอล์ อัลดีไฮด์ กรดอินทรีย์ โมโนแซ็กคาไรด์ กรดไขมัน กรดอะมิโนต่างๆ (กรณีใช้รังสี UV หรือความร้อนแทนการแตกตัวเป็นไอออน) การปล่อยกระแสไฟฟ้า, กรดอะมิโนอื่น ๆ, กรดไขมัน, น้ำตาลได้รับมากถึง 600 - ไรโบส, ดีออกซีไรโบส, ฐานไนโตรเจน - นิวคลีโอไทด์)

- ความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์แบบอะบิเจนิกได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันพบได้ในอวกาศ (ฟอร์มาลดีไฮด์, กรดฟอร์มิก, เอทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ )

ขั้นตอนที่สองคือการสังเคราะห์สารอินทรีย์โมเลกุลสูงจากสารประกอบอินทรีย์อย่างง่าย - โพลีเมอร์ชีวภาพ: โปรตีน, ไขมัน, โพลีแซ็กคาไรด์, กรดนิวคลีอิก (RNA)

1. เกิดขึ้นในมหาสมุทรดึกดำบรรพ์

2. ดำเนินการอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชัน (พอลิเมอไรเซชัน) พลังงานที่ต้องการทำได้โดยอุณหภูมิประมาณ 100 C หรือการแผ่รังสีไอออไนซ์ด้วยการกำจัดน้ำอิสระ (S. Fox, American, 1997)

3. ความเข้มข้นของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่จำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้เนื่องจากการดูดซับในตะกอนดินเหนียวด้านล่างหรือปอยภูเขาไฟที่มีรูพรุน

(จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าสารละลายกรดอะมิโนในน้ำที่มีอลูมินาและ ATP สามารถผลิตโซ่โพลีเมอร์ - โพลีเปปไทด์)

4. น้ำในทะเลและมหาสมุทรอิ่มตัวด้วยโพลีเมอร์ชีวภาพที่มีต้นกำเนิดจากอะบิเจนิกซึ่งก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า "น้ำซุปดั้งเดิม"

มุมมองสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต

สมมติฐานของ A.I. Oparin คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของสมมติฐานของ A.I. Oparin คือความซับซ้อนที่ค่อยเป็นค่อยไปของโครงสร้างทางเคมีและลักษณะทางสัณฐานวิทยาของสารตั้งต้นของชีวิต (โพรไบโอนท์) บนเส้นทางสู่สิ่งมีชีวิต

หลักฐานจำนวนมากชี้ให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมสำหรับต้นกำเนิดของชีวิตอาจเป็นพื้นที่ชายฝั่งทะเลและมหาสมุทร ที่นี่ บริเวณรอยต่อของทะเล ดิน และอากาศ มีการสร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยสำหรับการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น สารละลายของสารอินทรีย์บางชนิด (น้ำตาล แอลกอฮอล์) มีความเสถียรสูงและสามารถคงอยู่ได้เป็นเวลานานอย่างไม่มีกำหนด ในสารละลายเข้มข้นของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก อาจเกิดก้อนที่คล้ายกับก้อนเจลาตินในสารละลายที่เป็นน้ำ ลิ่มเลือดดังกล่าวเรียกว่า coacervate drops หรือ coacervates (รูปที่ 70) Coacervates สามารถดูดซับสารต่างๆได้ สารประกอบเคมีเข้ามาจากสารละลายซึ่งถูกเปลี่ยนรูปอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในหยด coacervate และปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

Coacervates ยังไม่ใช่สิ่งมีชีวิต พวกเขาแสดงให้เห็นเพียงความคล้ายคลึงภายนอกกับลักษณะของสิ่งมีชีวิตเช่นการเจริญเติบโตและการเผาผลาญกับสิ่งแวดล้อม ดังนั้นการปรากฏตัวของ coacervates จึงถือเป็นขั้นตอนของการพัฒนาก่อนชีวิต

Coacervates ได้ผ่านกระบวนการคัดเลือกที่ยาวนานมากสำหรับความเสถียรของโครงสร้าง ความคงตัวเกิดขึ้นได้เนื่องจากการสร้างเอนไซม์ที่ควบคุมการสังเคราะห์สารประกอบบางชนิด ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการกำเนิดของชีวิตคือการเกิดขึ้นของกลไกในการสืบพันธุ์แบบของตัวเองและสืบทอดคุณสมบัติของรุ่นก่อน ๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการก่อตัวของเชิงซ้อนที่ซับซ้อนของกรดนิวคลีอิกและโปรตีน กรดนิวคลีอิกซึ่งมีความสามารถในการสืบพันธุ์ได้เองเริ่มควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนโดยกำหนดลำดับของกรดอะมิโนในพวกมัน และโปรตีนของเอนไซม์ดำเนินกระบวนการสร้างกรดนิวคลีอิกใหม่ นี่คือลักษณะคุณสมบัติหลักของชีวิตที่เกิดขึ้น - ความสามารถในการสร้างโมเลกุลที่คล้ายกับตัวเอง

สิ่งมีชีวิตเรียกว่าระบบเปิด กล่าวคือ ระบบที่พลังงานมาจากภายนอก หากไม่มีแหล่งพลังงาน ชีวิตก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ดังที่คุณทราบตามวิธีการใช้พลังงาน (ดูบทที่ 3) สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิค สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิคใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงในกระบวนการสังเคราะห์แสง (พืชสีเขียว) สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายสารอินทรีย์

แน่นอนว่าสิ่งมีชีวิตชนิดแรกคือเฮเทอโรโทรฟ ซึ่งได้รับพลังงานจากการสลายสารประกอบอินทรีย์โดยปราศจากออกซิเจน ในช่วงรุ่งอรุณของชีวิต ไม่มีออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศของโลก การเกิดขึ้นของบรรยากาศขององค์ประกอบทางเคมีสมัยใหม่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการพัฒนาของชีวิต การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการสังเคราะห์แสงนำไปสู่การปล่อยออกซิเจนออกสู่บรรยากาศและน้ำ การสลายตัวของออกซิเจนของสารอินทรีย์ก็เป็นไปได้ซึ่งผลิตพลังงานได้มากกว่าการไม่มีออกซิเจนหลายเท่า

นับตั้งแต่ช่วงเวลาที่กำเนิดขึ้น ชีวิตก็ก่อให้เกิดระบบทางชีววิทยาเพียงระบบเดียว - ชีวมณฑล (ดูบทที่ 16) กล่าวอีกนัยหนึ่ง ชีวิตไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบของสิ่งมีชีวิตที่อยู่โดดเดี่ยว แต่เกิดขึ้นในรูปแบบของชุมชนทันที วิวัฒนาการของชีวมณฑลโดยรวมนั้นมีลักษณะที่ซับซ้อนอย่างต่อเนื่องนั่นคือการเกิดขึ้นของโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ

เป็นไปได้ไหมที่สิ่งมีชีวิตจะเกิดขึ้นบนโลกตอนนี้? จากสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นที่ชัดเจนว่ากระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิตจากสารประกอบอินทรีย์ธรรมดานั้นใช้เวลานานมาก เพื่อให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นบนโลก ต้องใช้กระบวนการวิวัฒนาการที่กินเวลานานหลายล้านปี ในระหว่างนั้นโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรดนิวคลีอิกและโปรตีน ได้รับการคัดเลือกเพื่อความคงตัว เพื่อให้สามารถสืบพันธุ์ชนิดของมันเองได้

หากในปัจจุบันบนโลกนี้ ในบริเวณที่มีการปะทุของภูเขาไฟอย่างรุนแรง สารประกอบอินทรีย์ที่ค่อนข้างซับซ้อนสามารถเกิดขึ้นได้ โอกาสที่สารประกอบเหล่านี้จะคงอยู่ต่อไปในช่วงระยะเวลาหนึ่งก็มีน้อยมาก พวกมันจะถูกออกซิไดซ์ทันทีหรือใช้โดยสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิค ชาร์ลส์ ดาร์วินเข้าใจเรื่องนี้เป็นอย่างดี เขาเขียนในปี 1871 ว่า “แต่หากตอนนี้... ในแหล่งน้ำอุ่นที่มีเกลือแอมโมเนียมและฟอสฟอรัสที่จำเป็นทั้งหมด และเข้าถึงแสง ความร้อน ไฟฟ้า ฯลฯ ได้ โปรตีนจะถูกสร้างขึ้นทางเคมีซึ่งสามารถเพิ่มเติมได้ , การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนมากขึ้นแล้วสารนี้ก็จะถูกทำลายหรือดูดซึมทันทีซึ่งเป็นไปไม่ได้ในช่วงก่อนการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต”

ชีวิตเกิดขึ้นบนโลกโดยไม่ได้ตั้งใจ ปัจจุบันสิ่งมีชีวิตมาจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น (แหล่งกำเนิดทางชีวภาพ) ไม่รวมความเป็นไปได้ที่สิ่งมีชีวิตจะเกิดใหม่บนโลกอีกครั้ง

การพัฒนาความคิดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต

ทฤษฎีกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลกตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงสมัยของเรา มีการเสนอสมมติฐานจำนวนนับไม่ถ้วนเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ความหลากหลายทั้งหมดมาจากมุมมองสองประการที่ไม่เกิดร่วมกัน

ผู้เสนอทฤษฎีกำเนิดทางชีวภาพ (จากภาษากรีก "ชีวประวัติ" - ชีวิตและ "กำเนิด" - ต้นกำเนิด) เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมาจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ฝ่ายตรงข้ามของพวกเขาปกป้องทฤษฎีการสร้างสิ่งมีชีวิต (“ a” - ละติน, คำนำหน้าเชิงลบ); พวกเขาเชื่อว่าต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตจากสิ่งไม่มีชีวิตเป็นไปได้

นักวิทยาศาสตร์ในยุคกลางหลายคนสันนิษฐานว่ามีความเป็นไปได้ในการสร้างชีวิตขึ้นมาเอง ในความเห็นของพวกเขา ปลาอาจเกิดจากตะกอนดิน หนอนมาจากดิน หนูมาจากโคลน แมลงวันจากเนื้อสัตว์ ฯลฯ

ขัดแย้งกับทฤษฎีการกำเนิดตามธรรมชาติในศตวรรษที่ 17 แพทย์ชาวฟลอเรนซ์ ฟรานเชสโก เรดี พูด การวางเนื้อในหม้อแบบปิด Redi แสดงให้เห็นว่าตัวอ่อนของแมลงหวี่ไม่งอกเองในเนื้อเน่า ผู้เสนอทฤษฎีการกำเนิดตามธรรมชาติไม่ยอมแพ้ พวกเขาแย้งว่าการกำเนิดตัวอ่อนไม่ได้เกิดขึ้นด้วยเหตุผลเดียวที่ว่าอากาศไม่เข้าไปในหม้อที่ปิด จากนั้นเรดีก็วางชิ้นเนื้อลงในภาชนะลึกหลายใบ เขาเปิดบางส่วนทิ้งไว้ และคลุมบางส่วนด้วยผ้ามัสลิน หลังจากนั้นไม่นาน เนื้อในภาชนะที่เปิดอยู่ก็เต็มไปด้วยตัวอ่อนของแมลงวัน ในขณะที่ในภาชนะที่คลุมด้วยผ้ามัสลินนั้น ไม่มีตัวอ่อนอยู่ในเนื้อเน่าเสีย

กล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นโลกใบเล็กแก่ผู้คน การสังเกตพบว่าตรวจพบจุลินทรีย์ในขวดที่ปิดสนิทพร้อมน้ำซุปเนื้อหรือหญ้าแห้งหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง แต่ทันทีที่ต้มน้ำซุปเนื้อเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงและปิดคอแล้ว ก็ไม่มีอะไรปรากฏในขวดที่ปิดสนิท นักไวทัลลิสต์แนะนำว่าการต้มน้ำเดือดเป็นเวลานานจะฆ่า "พลังชีวิต" ซึ่งไม่สามารถทะลุผ่านขวดที่ปิดสนิทได้

ความขัดแย้งระหว่างผู้สนับสนุนการสร้างไบโอเจเนซิสและการสร้างไบโอเจเนซิสยังคงดำเนินต่อไปจนถึงศตวรรษที่ 19 แม้แต่ลามาร์คก็เขียนในปี 1809 เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเกิดเชื้อราที่เกิดขึ้นเอง

การทดลองของปาสเตอร์ด้วยการปรากฏตัวของหนังสือของดาร์วินเรื่อง "The Origin of Species" คำถามก็เกิดขึ้นอีกครั้งเกี่ยวกับการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก French Academy of Sciences ในปี 1859 ได้มอบรางวัลพิเศษให้กับความพยายามในการให้ความกระจ่างใหม่เกี่ยวกับคำถามเรื่องการรุ่นที่เกิดขึ้นเอง รางวัลนี้ได้รับในปี พ.ศ. 2405 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อดัง หลุยส์ ปาสเตอร์

LOUIS PASTER (1822-1895) - นักจุลชีววิทยาและนักเคมีชาวฝรั่งเศส ผู้ก่อตั้งจุลชีววิทยา ค้นพบแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน แสดงค่าพลังงานของการหมัก ทรงสำรวจปัญหาความเป็นไปของการกำเนิดสิ่งมีชีวิต เขาเสนอให้ฉีดวัคซีนป้องกันโรคพิษสุนัขบ้า โรคแอนแทรกซ์ และการพาสเจอร์ไรซ์ (การให้ความร้อนถึง 70 ° C) เพื่อทำลายแบคทีเรียที่มีชีวิต (แต่ไม่ใช่สปอร์ของพวกมัน) เพื่อรักษาอาหาร

แอล. ปาสเตอร์ทำการทดลองที่เรียบง่ายซึ่งเทียบได้กับการทดลองอันโด่งดังของ Redi เขาต้มสารอาหารหลายชนิดในขวดที่จุลินทรีย์สามารถเจริญเติบโตได้ ในระหว่างการต้มในขวดเป็นเวลานาน ไม่เพียงแต่จุลินทรีย์เท่านั้นที่ตาย แต่ยังรวมถึงสปอร์ของพวกมันด้วย เมื่อนึกถึงการยืนยันของนักชีพว่า "พลังชีวิต" ในตำนานไม่สามารถเจาะขวดที่ปิดสนิทได้ ปาสเตอร์จึงติดท่อรูปตัว S โดยมีปลายที่เป็นอิสระ (รูปที่ 68) สปอร์ของจุลินทรีย์เกาะอยู่บนพื้นผิวของท่อโค้งบางๆ และไม่สามารถทะลุผ่านสารอาหารได้ สารอาหารที่ต้มสุกดียังคงปลอดเชื้อ ไม่พบการสร้างจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นเองในนั้น แม้ว่าจะรับประกันการเข้าถึงอากาศ (และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิด "พลังชีวิต" อันโด่งดัง)

ข้าว. 68. โครงการทดลองของแอล. ปาสเตอร์ในขวดที่มีคอรูปตัว S
A - ในขวดที่มีคอรูปตัว S สารอาหารจะยังคงปลอดเชื้อเป็นเวลานานหลังจากการต้ม B - ถ้าคุณเอาคอรูปตัว S ออก จุลินทรีย์ก็จะพัฒนาอย่างรวดเร็วในสิ่งแวดล้อม

ปาสเตอร์ผ่านการทดลองของเขาได้พิสูจน์ความเป็นไปไม่ได้ของการกำเนิดชีวิตโดยธรรมชาติ แนวคิดเรื่อง "พลังชีวิต" - พลังนิยม - ถูกทำลายอย่างย่อยยับ

การสังเคราะห์สารอินทรีย์แบบอะไบโอเจนิกการทดลองของปาสเตอร์แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดชีวิตขึ้นมาเองในปัจจุบัน คำถามเกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรายังคงเปิดอยู่เป็นเวลานาน

ในปี 1924 นักชีวเคมีชื่อดัง A.I. Oparin เสนอว่าด้วยการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่ทรงพลังในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเมื่อ 4-4.5 พันล้านปีก่อนประกอบด้วยแอมโมเนีย มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ สารประกอบอินทรีย์ที่ง่ายที่สุดสามารถเกิดขึ้นได้ซึ่งจำเป็นสำหรับการเกิดขึ้นของ ชีวิต. คำทำนายของนักวิชาการโอภารินทร์ได้รับการยืนยันแล้ว ในปี 1955 นักวิจัยชาวอเมริกัน S. Miller ปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 60,000 V ผ่านส่วนผสมของไอระเหย CH 4, NH 3, H 2 และ H 2 0 ภายใต้แรงกดดันของปาสกาลหลายอันที่อุณหภูมิ 80 ° C ได้รับกรดไขมันที่ง่ายที่สุด ยูเรีย กรดอะซิติกและกรดฟอร์มิก และกรดอะมิโนหลายชนิด รวมถึงไกลซีนและอะลานีน (รูปที่ 69)

ข้าว. 69. โครงการอุปกรณ์ของ S. Miller ที่มีการสังเคราะห์กรดอะมิโน

ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่ากรดอะมิโนเป็น "องค์ประกอบสำคัญ" ในการสร้างโมเลกุลโปรตีน ดังนั้น หลักฐานการทดลองเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการก่อตัวของกรดอะมิโนจากสารประกอบอนินทรีย์จึงเป็นข้อบ่งชี้ที่สำคัญอย่างยิ่งว่าก้าวแรกสู่การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลกคือการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่เกิดจากสิ่งมีชีวิต (ไม่ใช่ทางชีวภาพ) (ดูฟลายลีฟด้านหน้า)

0

ทฤษฎีไบโอโพอิซิส

จากสมมติฐาน Oparin-Haldane ของวิวัฒนาการทางชีวเคมีในปี 1947 นักวิจัยชาวอังกฤษ John Bernal ได้กำหนดทฤษฎีสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกที่เรียกว่า ทฤษฎี biopoiesis(กรีก ไบออส- ชีวิตและ พอยซิส- การสร้าง)

ประกอบด้วยสามขั้นตอน:

• การเกิด abiogenic ของโมโนเมอร์อินทรีย์

• การก่อตัวของโพลีเมอร์ชีวภาพ

• การก่อตัวของโครงสร้างเมมเบรนและสิ่งมีชีวิตปฐมภูมิ - โปรไบโอนท์

การเกิด Abiogenic ของโมโนเมอร์อินทรีย์

โลกของเรากำเนิดเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน

การก่อตัวของเปลือกโลกเกิดขึ้นพร้อมกับการปะทุของภูเขาไฟ ก๊าซสะสมในบรรยากาศปฐมภูมิ - ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในลำไส้ของโลก: คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2), คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), แอมโมเนีย (NH 3), มีเทน (CH 4), ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) และอื่น ๆ อีกมากมาย ก๊าซดังกล่าวยังคงถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ

น้ำที่ระเหยออกจากพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่องควบแน่นในชั้นบรรยากาศชั้นบนและตกลงมาอีกครั้งในรูปของฝนบนพื้นผิวโลกที่ร้อน อุณหภูมิที่ลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปทำให้เกิดฝนตกหนักพร้อมกับพายุฝนฟ้าคะนองต่อเนื่องกระทบพื้นโลก อ่างเก็บน้ำเริ่มก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวโลก

ก๊าซบรรยากาศและสารเหล่านั้นที่ถูกชะล้างออกจากเปลือกโลกละลายในน้ำร้อน ในชั้นบรรยากาศสารอินทรีย์ที่ง่ายที่สุด (ฟอร์มาลดีไฮด์, กลีเซอรีน, กรดอะมิโน, ยูเรีย, กรดแลคติค) ถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบภายใต้อิทธิพลของการปล่อยฟ้าผ่าทางไฟฟ้าที่รุนแรงและบ่อยครั้ง, รังสีอัลตราไวโอเลตที่ทรงพลังที่มาจากดวงอาทิตย์, และการระเบิดของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยสารประกอบกัมมันตภาพรังสี

เนื่องจากยังไม่มีออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศ สารประกอบเหล่านี้เมื่อลงไปในน่านน้ำของมหาสมุทรโบราณจะไม่ถูกออกซิไดซ์และสามารถสะสมได้ ทำให้มีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นและก่อตัวเป็นความเข้มข้น "น้ำซุปดั้งเดิม" - คำที่แนะนำโดย A.I. สารอินทรีย์ที่สะสมอยู่ในน้ำในมหาสมุทรโบราณเป็นเวลาหลายล้านปี ก่อให้เกิดสารละลายเข้มข้นหรือ "น้ำซุปหลัก"

การก่อตัวของโพลีเมอร์ชีวภาพและโคเซอร์เวต

ขั้นแรกของวิวัฒนาการทางชีวเคมีได้รับการยืนยันจากการทดลองมากมาย แต่สิ่งที่เกิดขึ้นในระยะต่อไป นักวิทยาศาสตร์สามารถเดาได้เท่านั้น โดยอาศัยความรู้ด้านเคมีและอณูชีววิทยา

เห็นได้ชัดว่าสารอินทรีย์ที่ง่ายที่สุดที่เกิดขึ้นมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและสารประกอบอนินทรีย์เข้าสู่แหล่งน้ำ กรดไขมันที่ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ทำให้เกิดไขมันซึ่งก่อตัวเป็นฟิล์มไขมันบนพื้นผิวของแหล่งกักเก็บ กรดอะมิโนรวมตัวกันเป็นเปปไทด์ เหตุการณ์สำคัญของระยะนี้คือการปรากฏตัวของกรดนิวคลีอิกซึ่งเป็นโมเลกุลที่สามารถทำซ้ำได้

นักชีวเคมีสมัยใหม่เชื่อว่าสายโซ่สั้นของ RNA เป็นกลุ่มแรกที่เกิดขึ้น ซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้อย่างอิสระ โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของเอนไซม์พิเศษ การก่อตัวของกรดนิวคลีอิกและปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนกลายเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตซึ่งขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์และเมแทบอลิซึม

A.I. Oparin เชื่อว่าบทบาทชี้ขาดในการเปลี่ยนแปลงสิ่งไม่มีชีวิตเป็นสิ่งมีชีวิตเป็นของโปรตีน เนื่องจากคุณสมบัติทางโครงสร้างโมเลกุลเหล่านี้จึงสามารถก่อตัวเป็นก้อนซึ่งเป็นสารเชิงซ้อนคอลลอยด์ที่ดึงดูดโมเลกุลของน้ำ คอมเพล็กซ์ดังกล่าวเมื่อรวมเข้าด้วยกันทำให้เกิด coacervates ซึ่งเป็นโครงสร้างที่แยกได้จากมวลน้ำที่เหลือ โคเซอร์เวตสามารถแลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อมและคัดเลือกสะสมสารประกอบต่างๆ การดูดซับไอออนของโลหะโดย coacervates ทำให้เกิดเอนไซม์ โปรตีนใน coacervates ป้องกันกรดนิวคลีอิกจากผลเสียหายของรังสีอัลตราไวโอเลต ระบบประเภทนี้มีคุณสมบัติบางอย่างของสิ่งมีชีวิตอยู่แล้ว แต่ไม่มีเยื่อหุ้มชีวภาพที่จะเปลี่ยนพวกมันให้กลายเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรก

โคเซอร์เวต(ละติน coacervatio- รวมตัวกันเป็นกองสะสม) - ก้อนที่มีความเข้มข้นของคอลลอยด์ (สารละลาย) สูงกว่าในสารละลายที่เหลือที่มีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน

Coacervates เกิดขึ้นในสารละลายเข้มข้นของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก พวกมันสามารถดูดซับสารต่างๆได้ จากสารละลาย สารประกอบเคมีจะเข้าสู่หยด coacervate ซึ่งถูกเปลี่ยนรูปอันเป็นผลจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในหยด coacervate และปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

แนวคิดของ "coacervate" มีความสำคัญในสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก

การก่อตัวของโครงสร้างเมมเบรนและสิ่งมีชีวิตปฐมภูมิ (โปรไบโอนท์)

เยื่อหุ้มเซลล์ก่อตัวได้ตั้งแต่อายุยังน้อยได้อย่างไร?

พื้นผิวของอ่างเก็บน้ำถูกปกคลุมไปด้วยฟิล์มไขมัน หางไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้วที่ยาวของโมเลกุลไขมันจะยื่นออกมา ในขณะที่หัวที่มีประจุหันหน้าไปทางน้ำ โมเลกุลของโพลีเปปไทด์และกรดนิวคลีอิกที่ละลายในแหล่งน้ำสามารถถูกดูดซับบนพื้นผิวของฟิล์มไขมันได้ เนื่องจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าไปยัง "หัว" ที่มีประจุ เมื่อมีลมกระโชก ฟิล์มพื้นผิวจะงอ และฟองอากาศอาจแตกออกได้ ฟองอากาศดังกล่าวถูกลมพัดขึ้นไปในอากาศ และเมื่อตกลงบนพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำ ฟองเหล่านั้นก็ถูกปกคลุมไปด้วยชั้นไขมันชั้นที่สอง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำระหว่าง "หาง" ที่ไม่มีขั้วของไขมันที่หันหน้าเข้าหากัน เยื่อหุ้มไขมันสองชั้นดังกล่าวทำให้เรานึกถึงเยื่อหุ้มชีวภาพสมัยใหม่อย่างน่าประหลาดใจ และบางทีอาจเป็นบรรพบุรุษของมันด้วย

เพื่อการวิวัฒนาการต่อไปของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นฟองที่มีอยู่ coacervatesด้วยคอมเพล็กซ์โปรตีนและกรดนิวคลีอิก เยื่อชีวภาพให้การปกป้องและการดำรงอยู่อย่างอิสระเพื่อ coacervates สร้างความเป็นระเบียบเรียบร้อยในกระบวนการทางชีวเคมี ต่อจากนั้นมีเพียงโครงสร้างเหล่านั้นที่มีความสามารถในการควบคุมตนเองและการสืบพันธุ์ด้วยตนเองเท่านั้นที่ถูกรักษาและเปลี่ยนเป็นสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุด พวกเขาก็เกิดขึ้นอย่างนี้ โปรไบโอชั่น (หรือ โปรโตไบโอออน : จากภาษากรีก โปรโตส- ครั้งแรกและ ไบออส- ชีวิต) - สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคดึกดำบรรพ์ที่กินสารอินทรีย์ของ "น้ำซุปหลัก" สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ 3.5-3.8 พันล้านปีก่อน วิวัฒนาการทางเคมีสิ้นสุดลงแล้ว ถึงเวลาแล้วสำหรับวิวัฒนาการทางชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต

โพรไบโอนท์, หรือ โปรโตไบโอออน(กรีก โปรโตส- ครั้งแรกและ ไบออส- ชีวิต), - การก่อตัวก่อนเซลล์ที่มีคุณสมบัติบางอย่างของเซลล์: ความสามารถในการเผาผลาญ, การสืบพันธุ์ด้วยตนเอง ฯลฯ

โพรไบโอนท์เป็นสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคที่บริโภคอินทรียวัตถุจาก "น้ำซุปดึกดำบรรพ์" เห็นได้ชัดว่าพวกมันเป็นเฮเทอโรโทรฟแบบไม่ใช้ออกซิเจน เนื่องจากนักวิจัยระบุว่าบรรยากาศโบราณไม่มีออกซิเจน

สิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์สมมุติเหล่านี้ซึ่งมีโมเลกุลขนาดใหญ่ของโปรตีนและกรดนิวคลีอิกและได้รับความสามารถในการสืบพันธุ์นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าได้วางรากฐานสำหรับความหลากหลายสมัยใหม่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก