Biolog Mikhail Nikitin: hvordan man beviser, at livet på jorden opstod af sig selv
Miscellanea / / April 28, 2023
Skriv argumenter ned, der skal bruges i et skænderi med alienjægere.
Meget snart vil Mikhail Nikitin tale på konferencen "Forskere mod myter", som er organiseret af"ANTROPOGENESIS.RU». Der vil biologen fortælle om "siliciumvæsenerne", der påvirkede dannelsen af vores planet og udseendet af levende organismer på den.
I den forbindelse bad vi ham om kort at fortælle vores læsere, hvilket syn på livets oprindelse har, og hvorfor andre synspunkter ikke er så konsekvente.
Mikhail Nikitin
Hvad mener videnskabsmænd om livets oprindelse på Jorden?
Lad os først definere, hvad livet er. En strengt entydig definition, som i matematik, kan naturligvis ikke gives. Men NASA-ekspertkommissionen, der leder søgen efter liv i universet, fremhævede følgende definition:
Livet er et kemisk system, der er i stand til darwinistisk evolution.
"Kemisk" betyder "bestående af atomer og molekyler og bruge reaktionerne mellem dem." Og evnen til darwinistisk evolution karakteriserer tilstedeværelsen af fire nødvendige og tilstrækkelige betingelser:
- Reproduktion.
- Arvelighed (afkom ligner forældre).
- Mutationer (afkommet er stadig lidt anderledes end forældrene).
- Selektion (sandsynligheden for yderligere reproduktion afhænger af mutationer).
Celle
I dag betragtes cellen som den mindste elementære enhed i livet. Der er selvfølgelig vira, der er meget enklere, mindre og også i stand til darwinistisk evolution. Men de er alle parasitære på celler, og i naturen kan de ikke adskilles.
I dette tilfælde er det logisk at antage, at livet opstod med cellens fremkomst. Imidlertid, biologer der er stor tvivl om dette.
RNA
Det er nu en udbredt opfattelse, at der engang var levende organismer, der var endnu enklere end celler.
Ifølge denne hypotese brugte de mest primitive livsformer kun en af de eksisterende typer biopolymerer - RNA-molekylet. Til sammenligning: til arbejdet med moderne celler har de allerede brug for tre: RNA, DNA og proteiner.
Men i den præcellulære æra skulle alle funktioner kun udføres af RNA. Hun fremskyndede kemiske reaktioner i stedet for proteiner og fungerede som et lager af arvelig information i stedet for DNA.
Sådan var det indtil nogle livsformer mestrede nye teknologier – syntesen af proteiner og DNA. Efter at have gjort dette, blev de cellerne, der nu udgør alt levende (undtagen vira). Og andre former kunne ikke konkurrere med dem og døde ud.
Kemiske forbindelser
Før RNA-verdenen Jorden var ikke moderne. Nogle videnskabsmænd formåede at simulere de forhold, der var på det i det øjeblik og spore den spontane generation af liv.
Et af de første sådanne eksperimenter var Miller-Urey-eksperimentet, der blev oprettet i 1950'erne. Forskere tog en blanding af gasser - metan, ammoniak og brint - og kørte dem ind i en vanskelig glasinstallation. På den ene side havde hun en kolbe med opvarmet vand, på den anden side - et hul til damp at slippe ud. Der blev loddet elektroder, som slap igennem udladninger, der imiterede lyn. Derefter kom dampen ind i køleskabet, hvor den kunne kondensere.
Et par uger efter starten af eksperimentet bemærkede forskerne, at der dannes i vandet under sådanne forhold aminosyrer - byggesten af proteiner - og nogle andre molekyler, der udgør levende organismer.
Dette blev en meget vigtig observation. Men nu er dens betydning blevet gentænkt. Det menes, at de forhold, som Miller og Urey reproducerede, ikke ligner jorden, men dem, der var i den protoplanetariske sky, hvorfra solsystemet blev dannet. For, som vi senere lærte, havde Jorden aldrig en atmosfære af metan og ammoniak.
De aminosyrer, der blev dannet i Miller-apparatet, minder i øvrigt meget om dem, der faktisk findes i nogle meteoritter.
Efter denne erfaring forsøgte andre forskere også at simulere dannelsen af organiske stoffer fra kuldioxid, som dominerede atmosfæren på den gamle Jord og nu findes i store mængder i atmosfære Mars og Venus.
De eksperimenterede med krystaller af zinksulfid, som, når de bestråles med sollys i vand, genopretter kuldioxid og omdanner det til myresyre, eddikesyre, æblesyre, og når nitrogen tilsættes til aminosyrer.
Derudover blev der udført eksperimenter for at opnå byggestenene i DNA - nukleotider og nitrogenholdige baser. For eksempel var Carl Sagan i 1960'erne i stand til at opnå sidstnævnte fra blåsyre, et stof, der blev dannet i de iltfrie atmosfærer på den gamle Jord. Nu er blåsyre også vidt udbredt i rummet - for eksempel i kometer eller på moderne Titan, en satellit af Saturn.
Kemiske grundstoffer
De der kemiske elementer, som bruger jordisk liv, er blandt de mest almindelige i universet. Disse er kulstof, nitrogen, oxygen, brint, magnesium, svovl, jern.
Ud over dem anses andre tre elementer, der ikke deltog i den spontane generering af liv på Jorden, også for almindelige. Det er helium og neon, som ikke er i stand til kemiske reaktioner, samt silicium, som kun bliver aktivt ved meget høje temperaturer.
Disse kemiske grundstoffer eksisterede før Jordens og solsystemets fremkomst. Deres sammensætning blev dannet af den første generation af stjerner på grund af termonukleare reaktioner. Så umiddelbart efter Big Bang bestod universet kun af brint, helium og lithium, og først derefter dukkede tungere grundstoffer op.
De interagerede med hinanden i en tilfældig rækkefølge og førte til dannelsen af kemiske forbindelser, blandt hvilke var aminosyrer og nitrogenholdige baser, som vi nævnte ovenfor.
Spontan generation af liv
I processen med oprindelsen af de levende fra det livløse blev tilfældigheder og regelmæssighed bestemt kombineret. Biologisk evolution virker kun, når der både er mutationer og naturlig selektion. Livet opstod højst sandsynligt også spontant baseret på dette princip.
Mest sandsynligt var der en form for naturlig udvælgelse før fremkomsten af reproduktion. For eksempel skiller nitrogenholdige baser i RNA og DNA, såsom adenin, cytosin, guanin og uracil, sig ud fra andre beslægtede molekyler på grund af deres høje modstand mod ultraviolet stråling.
Derefter blev de tilfældigt kombineret til RNA-kæder. Og den, der kunne øge sandsynligheden for deres egen kopiering, begyndte reproduktion, naturlig udvælgelse og darwinistisk evolution. Og så begyndte den naturlige komplikation mod cellerne.
Hvorfor Aliens eller Gud ikke kunne skabe liv
Hvis livet ikke opstod af sig selv, så kunne enten civilisationerne hjælpe det med dette udlændingesom ankom til Jorden, eller nogle overnaturlige væsener. For eksempel Gud. Lad os udforske disse teorier mere detaljeret.
udlændinge
Det er blevet bevist, at Big Bang skete for omkring 13,5 milliarder år siden. Jordlivets alder er ret solid sammenlignet med universets alder. Udviklingen fra mikrober til følende væsener, Homo sapiens, tog cirka 4 milliarder år.
Det ville nok tage rumvæsnerne omtrent lige så lang tid. Og de kunne næsten ikke komme foran os. Efter Big Bang skete akkumuleringen af grundstoffer, der var tungere end helium - kulstof, brint, jern - ikke med det samme. Stjernerne har syntetiseret dem i milliarder af år. Det vil sige, inden for galaksen udviklede betingelserne for fremkomsten af planetsystemer, hvor liv er muligt, sig ikke med det samme, og rumvæsnerne ville næppe have tid til at blive plads civilisationen foran os.
Men selvom det på en eller anden måde lykkedes dem at gøre dette, så opstår et naturligt spørgsmål: hvordan opstod deres liv? Hvis det er sig selv, hvorfor overvejer vi så ikke denne mulighed i forhold til livet på Jorden?
Gud
Da vi ikke har direkte beviser for, hvad Gud kan og ikke kan, er det naturligvis meget sværere at finde argumenter her. Kreationister vil altid være i stand til at komme med en mulighed, som de ikke vil arbejde for, fordi "Herrens veje er uransagelige."
Men personligt er jeg for eksempel overbevist af æstetiske overvejelser. Gud beskrives som et superintelligent væsen. Men på samme tid er der mange detaljer i enheden af levende organismer, som ikke kunne laves af nogen fornuftig designer.
Kun et fjols vil for eksempel indrømme tilstedeværelsen af en tilbagevendende larynxnerve hos pattedyr.
Det går fra hjernen til musklerne i strubehovedet og laver samtidig en løkke, der først går ned til hjertet, omgår aortabuen og stiger tilbage. Som følge heraf har du for eksempel brug for 5 ekstra meter nervefiber til en girafs normale funktion. Og samtidig vil han også lide af en forsinkelse i signalgennemgangstiden.
Det er klart, at hvis dyr var skabt af et rationelt væsen, ville det ikke have begået en sådan dumhed. En sådan struktur ligner meget mere resultatet af udviklingen af pattedyr fra deres fiskelignende forfædre. De havde ikke en hals, hjertet var placeret tæt på hovedet, og udstrømningen af blod fra hjertet blev udført takket være flere par gællekar. Derfor virkede sporing af nerven omkring dem normalt og udgjorde ikke et problem. Og så kom fiskene til land, mistede deres gæller, og nogle af deres efterkommere havde en tynd, lang hals. Jo længere, jo mere begyndte dette design at forstyrre, men de kunne ikke længere nægte det.
Nogle kreationister fremmer en anden idé: Gud satte kun Big Bang i gang og rørte derefter ikke univers. I det 17.-19. århundrede troede mange videnskabsmænd det også. For eksempel, da Napoleon spurgte Laplace: "Hvor er Gud i dine teorier?" - astronomen svarede: "Jeg har ikke brug for denne hypotese."
Men selvom Herren virkelig ikke blandede sig i noget efter Big Bang, hvorfor modsiger dette så evolutionstanken? Hvordan er denne version af kreationisme fundamentalt forskellig fra videnskabelig billeder af verden?
Hvorfor dannes der ikke liv på andre planeter nu?
Jordlignende planeter med en solid stenoverflade, som ikke findes på gasgiganterne Jupiter og Saturn, i solsystem fire: Jorden, Venus, Merkur og Mars.
Både nu og før var det for varmt på Venus: det er 450 ° C der, og under sådanne forhold smelter bly let. Ved så høje temperaturer overlever selv de mest ekstremofile mikrober ikke, og proteiner, RNA og DNA ødelægges meget hurtigt.
Kviksølv er meget varmt om dagen - op til 400 ° C, og koldt om natten - op til -170 ° C. Der er ingen atmosfære og intet vand.
Moderne Mars er heller ikke særlig gæstfri: det er koldt der, som i Norilsk, og tørt, som i Namib-ørkenen, plus stråling. Der er dog spor nok på denne planet til, at der i oldtiden var flydende vand, en tættere atmosfære og højere temperaturer, ganske beboelig.
Faktum er, at alle jordiske planeter blev dannet ved kollision af mindre objekter - planetariske embryoner. I disse øjeblikke blev der frigivet meget varme, på grund af hvilken deres overflader var meget varme. Jorden passerede også gennem et stadie af et hav af magma, hvorefter den derefter afkølede i lang tid - måske op til 300 millioner år.
Da Mars er mindre, var dens kollisioner med planetariske bakterier ikke så energiske, og den afkøledes hurtigere.
Den nederste linje er, at den kunne have haft beboelige forhold 100-200 millioner år tidligere end vores planet. Men der er ingen direkte beviser for dette.
Det er muligt, at vi er marsboere. Efter alt, første levende former kunne dukke op der, og flyve derefter til Jorden med meteoritter.
Nu, når Mars er tør og kold, er der enten slet ikke noget liv tilbage der, eller også gemmer den sig meget godt et sted i dets dybder, under overfladen. Et af beviserne på dette kan være metanurenheder, der med jævne mellemrum optræder i atmosfæren - det er en gas, der hurtigt nedbrydes i atmosfæren. Hvis det blev fundet, så må der være en form for aktiv kilde på planeten - for eksempel metanogene mikrober.
Hvordan kan du fremskynde dem? udvikling? For at gøre dette skal du tabe en form for iskold krop med en diameter på omkring 500 km fra Mars til Mars. Kuiper bælter. Der ville komme nok vand dertil til at danne et hav, og energien fra en sådan påvirkning ville muligvis varme planeten op og anspore dens allerede frosne geologiske aktivitet. Men det er klart, at sandsynligheden for dette er ubetydelig.
Hvis vi vil gøre Mars beboelig, så er vi nødt til at tage sagen i egen hånd og levere vand dertil i form af mindre isterninger, og så kunstigt genoprette et magnetfelt på planeten - uden det vil det være dårligt beskyttet mod kosmiske stråler og vil bevare et højt strålingsniveau for overflader.
Det er bare, hvad det lyder som for fantastisk.
Læs også🧐
- 7 myter om vores univers, der er meget populære på nettet
- Astronom Vladimir Surdin: 6 rummirakler, der forbløffer fantasien
- Er det muligt at forhindre den sjette masseudryddelse, og hvordan man gør det - siger biolog Ivan Zatevakhin