Еволюція життя на Землі

6. Пермський період  тривав 50 млн.р.. На планеті формується зональний клімат. Утворюються гірські масиви. Повністю вимирають трилобіти. На суші рептилії поступово витісняють земноводних, виникають перші жуки, сітчастокрилі (бджоли, мурашки). Вологолюбних спорових витісняють голонасінні, переважно хвойні та гінкгові. Наприкінці періоду утворився єдиний континент Пангея через зближення континентів Лавразія та Гондвана. Так пояснюється існування схожих життєвих форм на усіх сучасних континентах.

Мезозойська ера тривала 230 млн років і нараховує три періоди.

1. Тріасовий період. (тривав 40 млн.р.). Триває еволюція риб, комах. З рептилій виникають крокодили і динозаври. Формується сезонна зміна температур. Поява перших яйцекладних ссавців (дроматеріум).

2. Юрський період тривав 55 млн.р.. Розквіт головоногих молюсків у морі та рептилій на суші. З’являються в морях іхтіозаври, гігантські наземні ящери та літаючі ящери – птеродактилі, виникають перші черепахи. Еволюція амфібій завершується утворенням сучасних рядів. Фіксується поява перших птахів (археоптерикс), а серед ссавців – перших хижаків.

3. Крейдовий період (тривав 65 млн.р.). В морях відмічається розквіт форамініфер (панцирні одноклітинні), кісткових риб. На суші змінюється клімат: формуються холодні та помірні кліматичні пояси. Виникають перші квіткові рослини. Вимирають деякі голонасінні, головоногі молюски і динозаври. Екологічні ніші, що були зайняті динозаврами, поступово заповнюють ссавці. Поширюються птахи.

Кайнозойська ера (почалася біля 60 млн.р. тому і триває досі). В ній виділяють три періоди палеоген, неоген і антропоген, але іноді поділяють на два: третинний (палеоген і неоген) та четвертинний (антропоген).

1. Паленоген (тривав 40 млн.р.) і розподіляється на три епохи: Палеоцен – епоха появи бурих водоростей, розквіту хижих ссавців та гризунів. Еоцен – епоха появи копитних, хоботних, китоподібних. Олігоцен – епоха еволюції рядів птахів, появи ластоногих і мавп.

2. Неоген (тривав 23 млн.р.) і розподіляється на дві епохи: Міоцен – епоха появи людиноподібних мавп (австралопітеків). Пліоцен – епоха формування сучасної флори і фауни.

3. Антропоген (почався близько 2 млн.р. тому) і розподіляється на дві  епохи: Плейстоцен – епоха льодовиків. Бурхлива еволюція сумчастих, панування мамонтів; на зміну австралопітекам приходить людина прямоходяча, потім людина розумна. Голоцен – сучасна епоха. В цю епоху зникли неандертальці, спостерігається бурхливий розвиток інтелекту людини розумної.

 

У 1953 р. Стенлі Міллер у ряді експериментів моделював умови, які імовірно існували на первісній Землі. У створеній ним установці (Див. Додаток 3) йому вдалося синтезувати багато речовин, що мають важливе біологічне значення, в тому числі ряд амінокислот, аденін і простий цукор,такий як рибоза. Після цього Орджел в Інституті Солка в схожому експерименті синтезував нуклеотидні ланцюги довжиною у шість мономерних одиниць (простінуклеїнові кислоти).

 

Опарін також вважав, що вирішальна роль в перетворенні неживого в живе належала білкам. Завдяки амфотерності білків вони здібні до утворення колоїдних гідрофільних комплексів, які притягають до себе молекули води, що створюють навколо них оболонку. Ці комплекси можуть відособлюватися від водної фази, в якій вони суспензовані, і утворювати свого роду емульсію. Злиття таких комплексів один з одним призводить до відділення колоїдів від середовища - процес, званий коацервацією. Багаті колоїдами коацервати, можливо, були здатні обмінюватися з навколишнім середовищем речовинами і виборче нагромаджувати різні сполуки, особливо кристалоїди. Колоїдний склад даного коацервату, очевидно, залежав від складу середовища. Різноманітність складу «бульйону» в різних місцях вела до відмінностей в складі коацерватів і постачала таким чином сировину для «біохімічного природного відбору».

 

Передбачається, що в самих коацерватах вхідні в їх склад речовини вступали в подальші хімічні реакції; при цьому відбувалося поглинання коацерватами іонів металів і утворення ферментів. На межі між коацерватами і середовищем шикувалися молекули ліпідів, що призводило до утворення примітивної клітинної мембрани, що забезпечувала коацерватам стабільність. Внаслідок включення в коацерват передіснуючої молекули, здатної до самовоспроизведению і внутрішньої перебудови покритого липидной оболонкою коацервата, могла виникнути первинна клітка. Збільшення розмірів коацерватів і їх фрагментація, можливо, вели до утворення ідентичних коацерватів, які могли поглинати більше компонентів середовища, так, що цей процес міг продовжуватися. Така гадана послідовність подій повинна була призвести до появи примітивного самовідтворюваного гетеротрофного організму, що харчувався органічними речовинами первинного бульйону.

 

Хоч цю гіпотезу походження життя визнають дуже багато які вчені, у деяких вона викликає сумніви через велику кількість допущень і припущень. Астроном Фред Хойл недавно висловив думку, що думка про виникнення життя внаслідок описаних вище випадкових взаємодій молекул «так же безглузда і неправдоподібна, як твердження, що ураган, що пронісся над сміттєвим звалищем, може привести до збирання Боїнга-747».

 

Саме важке для цієї теорії пояснити поява здатності живих систем до самовідтворення. Гіпотези з цього питання поки малопереконливі.

 

РОЗДІЛ 3. СУЧАСНІ ТЕОРІЇ ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ

 

Переконаність в існуванні життя на планетах Сонячної системи виникла у людей роки на 300 раніше, ніж були отримані переконливі наукові дані як про саме життя, так і про планети. Такі уявлення - плід природного, але невиправдано широкого тлумачення революційних ідей Коперника - сформувалися у мислителів XVII-XVIII вв. не на основі наукових фактів, а виходячи із спільних філософських принципів. З часом завдяки поглибленню наукових знань існування життя на інших планетах перестало бути не зухвалою сумніви істиною, а перетворилося на гіпотезу, яка підлягала логічному аналізу і експериментальній перевірці. Виконанню цієї програми, яка завершилася лише в наші дні, сприяли дві обставини: глибше проникнення в таємниці природи і походження жвавої матерії, а також розробка нових методів дослідження планет, що дозволила переступити межі, встановлені можливостями земних телескопів. У числі цих нових методів, перш за все, слід назвати створення міжпланетних космічних апаратів і техніку передачі інформації, що безперервно удосконалюється.

 

Сьогодні ми живемо у XXI столітті, у столітті, яке отримало назву наукового, інформаційного  та технічного прогресу. Завдяки прориву у техніці ми маємо  змогу набагато глибше зануритись у суть проблеми , ще раз переоцінивши той вклад, який зробили вчені століттями раніше і вже маючи  ключі від деяких потаємних дверей, спробувати експериментально підтвердити ці теорії  або ж навпаки спростувати їх розставивши раз і назавжди всі точки над і. В цьому розділі ми розглянемо сучасні теорії ,розроблені і представлені вченими різних країн світу.

 

 

Формальдегід- необxідна умова для винекнення життя

Так нещодавно вченими з Інституту Карнегі (США) була  висунута нова гіпотеза походження життя на Землі. Вони припустили, що першорядну роль у зародженні життя відіграла молекула формальдегіду.

За версією науковців формальдегід став одним з основних компонентів у формуванні астероїдів і комет, які й "принесли" на Землю органічний матеріал, необхідний для виникнення життя (вуглець, водень і кисень).

Формальдегід - це газоподібна безбарвна речовина. Під час його розчинення у воді та метиловому спирті виходить рідина під назвою формалін, яка широко використовується у промисловості. Формальдегід є токсичною речовиною, його молекули вкрай нестійкі, проте в космосі ця молекула має більшу стійкість.

"У космосі формальдегід поширений  не так сильно, як, наприклад, водень  або вода, але все-таки присутній", - пояснив автор дослідження Джордж  Коді.

Дослідники поставили експеримент, під час якого синтезували низку органічних речовин на основі формальдегіду, які входять до складу метеоритів. Отримана в результаті дослідів субстанція виявилась близькою за своїм хімічним складом вмісту метеоритів.

Автори роботи пропонують таку гіпотезу: раніше Земля перебувала в розплавленому стані, і всі необхідні елементи (водень, вода, вуглець), потрапляючи на її поверхню, одразу ж зникали в космосі. Можливо, що органічна речовина на основі формальдегіду змогла подолати високі температури на нашій планеті і тим самим залишилася "недоторканою".

Для перевірки своєї гіпотези дослідники нагріли отриману на основі формальдегіду органічну речовину до 1400 градусів за Цельсієм, і вона залишилася неушкодженою. Цікаво, що інші полімери на основі вуглецю не витримували таких високих температур.

 

 

Світ сам створив себе з нічого

 Існуючий Всесвіт "сам створив себе з нічого" завдяки закону гравітації, і Бог їй для цього був не потрібен.

До такого висновку дійшов відомий британський астрофізик і теоретик Стівен Хокінг. Новий і багато в чому несподіваний погляд вченого на появу світу міститься в його книзі "Великий Проект". Витяги з неї публікує лондонська преса. За його словами, сучасна фізика "не залишає місця для Бога" у процесі створення Всесвіту. Він, на думку вченого, створив себе сам, використовуючи фізичні закони. Тим самим він відмовився від виведення свого видатного попередника Ісака Ньютона, згідно з яким світ не міг самостійно виникнути з первинного хаосу лише в силу одних фізичних законів. Для цього, на думку Ньютона, була необхідна вища сила - Творець. Хокінг зізнався, що ідея про саморозвиток Всесвіту прийшла до нього в 1992 році, коли була виявлена схожа з нашою Сонячною системою нова планетарна система.

"Я зрозумів, що ми не є  унікальним явищем в космосі", - пише вчений.

Він вважає, що великий вибух, який призвів до появи відомого науці сучасного світу, не вимагає божественної руки. "Він є наслідком неминучих фізичних законів", - стверджує Хокінг.

Одночасно 68-річний британський астрофізик заявив, що сучасна наука знаходиться напередодні революції, коли буде створена єдина теорія, яка пояснює всі фундаментальні основи фізичного світу та буття.

При цьому, на думку Хокінга, відкриття буде зроблено в рамках М-теорії, яка припускає наявність паралельних світів і численних фізичних сил, невідомих ще сучасній науці.

Метеорити – першопричина появи життя

Зараз вчені Університету штату Арізона працюють над новою концепцією виникнення життя. На їх думку, першопричиною появи земного життя були метеорити, які несли в собі всі необхідні для цього речовини, тобто, життя було занесене з космосу і люди на землі є інопланетянами.

 

Вчені підкреслюють, що з початку існування Землі, не було багатьох сполук, які є в буквальному сенсі життєво важливими. Перш за все мова йде про азот, на основі якого формувалися перші молекули, які можуть самовідтворюватися. Саме вони є попередниками ДНК.

Група дослідників під керівництвом професора Сандри Піццарелло з Університету штату Арізона (США) припустила, що джерелом азоту, який містить аміак, стали метеорити, більшість з яких походять з Поясу астероїдів між Марсом та Юпітером.

Фахівці вивчили метеорит Grave Nunataks 95229, виявлений в Антарктиді в 1995 році. Це космічне тіло, що відноситься до класу вуглистих хондритів CR-групи, багате на органічні речовини - зокрема, на амінокислоти гліцин та аланін, які відіграють важливу роль у біологічних процесах.

На щастя для науки, небесний гість, "що ховався" в антарктичних льодах, залишився недоторканим і практично не схильним до земного впливу.

У ході експериментів також вдалося встановити, що під впливом води, нагрітої до високої температури і, яка знаходиться під тиском (тобто в умовах "ранньої Землі"), метеорит виділяє аміак.

За словами Піццарелло, космічні тіла, які падали на нашу планету, здійснювали безперебійне постачання аміаку - а значить, і азоту. Останній ставав основою для біополімерів - ДНК, РНК і білків.

Гіпотези про те, що процес еволюції на Землі був запущений ззовні, вже були раніше озвучені, однак тепер це отримало експериментальне підтвердження.

 

Сучасні біологи показали, що життя - це хімічний феномен, що відрізняється від інших хімічних процесів проявом генетичних властивостей. У всіх відомих жвавих системах носіями цих властивостей служать нуклеїнові кислоти і білки. Схожість нуклеїнових кислот, білків і генетичних механізмів, що працюють на їх основі, біля організмів самих різних видів практично не залишає сумнівів в тому, що всі жваві істоти, що нині мешкають на Землі, зв'язані еволюційним ланцюгом, який сполучає їх також з тими, що існували у минулому і вимерлими видами. Подібна еволюція - природний і неминучий результат роботи генетичних систем. Таким чином, не дивлячись на нескінченну різноманітність, всі жваві істоти на нашій планеті належать до однієї сім'ї. На Землі фактично існує лише одна форма життя, яке могло виникнути тільки однократно.

Основним елементом земної біохімії є вуглець. Хімічні властивості цього елементу роблять його особливо відповідним для утворення такого типа великих інформаційно багатих молекул, які необхідні для побудови генетичних систем з практично необмеженими еволюційними можливостями. Космос також дуже багатий вуглецем, і ціла лава даних (результати лабораторних експериментів, аналізів метеоритів і спектроскопії міжзоряного простору) свідчить, що утворення органічних сполук, подібних тим, які входять до складу жвавої матерії, достатньо легко і в широких масштабах відбувається у Всесвіті. Тому ймовірно, що якщо життя існує в якомусь іншому куточку Всесвіту, то вона також заснована на хімії вуглецю.

Біохімічні процеси, засновані на хімії вуглецю, можуть протікати лише при поєднанні на планеті певних умов температури і тиску, а також наявність відповідного джерела енергії, атмосфери і розчинника. Хоча в земній біохімії роль розчинника грає вода, можливо, хоча і не обов'язково, що в біохімічних процесах, що відбуваються на інших планетах, беруть участь інші органічні речовини.

 

Адронний колайдер – імітація Великого вибуху

В жовтні 2008 року сталася мабуть найочікуваніша та наймаштабніша подія - Офіційна церемонію відкриття Великого адронного колайдера (ВАК) – найбільшого в світі прискорювача елементарних частинок,який був створений у Європейському центрі ядерних досліджень (CERN), поблизу Женеви (Швейцарія). Фінансування та розробку проекту здійснюють понад 10,000 науковців та інженерів, представників різних університетів і лабораторій з понад 100 країн світу.

Прискорювач пролягає в тунелі (у формі тора діаметром 27 км) на глибині до 175 метрів (570 футів) під землею на кордоні Франції та Швейцарії, поблизу Женеви, Швейцарії. Як свідчить назва, він призначений для прискорювання адронів, зокрема протонів і важких іонів.

Планувалося, що запуск колайдера дозволить виявити так звані бозони Хіггса і зімітувати стан Всесвіту через мільярдну частку секунди після Великого вибуху. ( Див. Додаток 4 )

Спостереження бозона Хіггса може підтвердити прогнози та «недостатні зв'язки» в стандартній моделі фізики, пояснити, в який спосіб інші елементарні частинки отримують такі властивості, як маса.

Учасники проекту ВАК розраховують з його допомогою отримати антиматерію.

 

Окрім відповіді на запитання «Звідки взявся світ і чому він існує саме таким, як є» вчені з цим експериментом сподіваються ще й знайти підтвердження теорії суперструн. Ця теорія полягає в тому, що має існувати найменша

складова одиниця, або ж інакше першопричина, усього матеріального у світі. Нею, за припущеннями вчених, може бути суперструна. Суперструна – це своєрідна часточка-ниточка, яка коливається подібно струні у своїй октаві у десятимірному просторі-часі. Залежно від октави ми маємо ту чи іншу органічну сполуку.