Atunci când Pământul a apărut substanțe cum ar fi proteine, a început o nouă etapă în dezvoltarea materiei - tranziția de la compușii organici la ființele vii.
Inițial, substanța organică este în mări și oceane ca soluții. Ei nu au avut nici o structură, orice structură. Cu toate acestea, atunci când astfel de compuși organici sunt amestecate, soluțiile specifice semi-alocate, formarea de gelatinoasa - coacervates. Au concentrat toate substanțele proteinice sunt în soluție.
Cele coacervates ocean primare sau picăturile coacervate au capacitatea de a absorbi diverse substanțe dizolvate în apele oceanice primare. Ca rezultat, structura internă a coacervate suferi modificări care au dus la dezintegrarea sau, sau substanțe se acumulează, adică să crească și să se schimbe compoziția chimică, îmbunătățirea stabilității coacervat picături într-un mediu în continuă schimbare. Soarta picăturii a fost determinată de prevalența unuia dintre procesele.
Academicianul A. I. Oparin a subliniat faptul că masa de picături coacervate a trebuit să meargă la selectarea celor mai stabile în anumite circumstanțe. După ce a ajuns la o anumită dimensiune, meniurile coacervat mamă ar putea dezintegra în filiale. Filialele coacervates, a cărui structură a fost diferită de cea a societății-mamă, au continuat să crească, și diferă brusc picături dezintegrat. Firește, că a continuat să existe doar picături coacervate, care, intrând în unele forme elementare de schimb cu mediul, conservarea constanța relativă a compoziției sale. Mai mult, ei au dobândit capacitatea de a absorbi din mediul înconjurător numai acele substanțe care asigură stabilitatea lor și metaboliții excretați. creșterea în același timp diferențele dintre compoziția chimică a picăturii și a mediului. Selecția În timpul pe termen lung (numită evoluție chimică) reținute doar acele picături care în timpul dezintegrării filialei caracteristici nu pierde structura sa, adică, dobândit capacitatea de a se reproduce.
Aparent, aceasta este cea mai importantă proprietate a venit împreună cu capacitatea de a sintetiza substanțe organice în interiorul picăturilor coacervate, o parte importantă din care deja la acel moment erau polinucleotide și polipeptide.
Capacitatea de a reproduce conectate continuu proprietățile lor inerente. Pe parcursul evoluției au apărut polipeptide având activitate catalitică, adică. E. Capacitatea de a accelera în mod semnificativ cursul reacțiilor chimice.
Polinucleotide datorită proprietăților lor chimice pot comunica între ele pe baza adiții sau complementaritate, și, prin urmare, nu efectuează sinteza enzimatică a filialelor lanțuri de nucleotide.
Următorul pas important evoluția nonbiological - asocierea capacității polinucleotide de a auto-replica cu posibilitatea polipeptidelor de a accelera reacțiile chimice, dublarea ca eficienta a moleculelor de ADN prin utilizarea de proteine având activitate catalitică. În același timp stabilitatea combinațiilor „de succes“ de aminoacizi în polipeptidele pot oferi doar stochează informații despre ele în acizi nucleici.
molecule proteice de comunicare și acizi nucleici a dus la apariția codului genetic, adică. E. O astfel de organizare a moleculelor de ADN, în care secvența de nucleotide a fost de a servi informații pentru a construi o anumită secvență de aminoacizi în proteine.
complicație metabolică suplimentară în structurile prebiotice pot avea loc numai într-o separare spațială a diferitelor procese de sinteză și energie în cadrul coacervate, precum și mediul intern de izolare mai robust de influențe externe, comparativ cu cea care ar putea furniza învelișul apos. O astfel de izolare ar putea pune în aplicare numai membrana. In jurul coacervates, bogat în compuși organici, având straturi de grăsimi sau lipide, sunt separate de coacervate înconjurătoare într-un mediu și convertit la evoluția ulterioară a membranei exterioare.
Apariția membranei biologice separă conținutul din mediul înconjurător și coacervate având capacitatea de permeabilitate selectivă, direcția predeterminată evoluția chimică în dezvoltarea sistemului mai mult și mai perfectă autoreglat, până apariția primelor celule aranjate primitive.
Formarea primelor organisme celulare a marcat începutul evoluției biologice. Evoluția structurii a început foarte devreme și a continuat pentru o lungă perioadă de timp.
în urmă cu mai mult de cincisprezece ani, Academician BS Sokolov, vorbind despre timpul existenței vieții pe Pământ, numit o cifră de 4 miliarde 250 milioane ani.
A fost aici, potrivit datelor științifice moderne, a trasat linia dintre „viață“ și „viață.“ Această cifră este foarte importantă. Sa dovedit că cel mai important eveniment din istoria vieții - apariția bazei sale moleculare genetice a -proizoshlo, scara geologică, de-a dreptul instantaneu: la doar 250millionov ani de la nașterea planetei și, aparent, concomitent cu formarea oceanelor. Studii suplimentare au aratat ca primele organisme celulare au apărut pe Pământ mult mai târziu - a fost nevoie de aproximativ un miliard de ani de structuri similare cu coacervates având primele organisme de celule simple. Ei au găsit în roci cu o vârstă de aproximativ 3 miliarde de ani.
Primii locuitori ai acestei planete au fost destul de mici „motes“: lungimea lor este de numai 0,7, iar lățimea de 0,2 micrometri. Dezvoltarea ideii de evoluție prebiotic chimice care a dus la apariția unor forme de viață celulare, a relevat rolul diverșilor factori de mediu în acest proces.
Structura primelor organisme vii, cu toate că a fost mult mai bine picături ce coacervate, dar a fost mult mai ușor să prezinte ființele vii. Selecția naturală, care a început în picăturile coacervate, și a continuat cu apariția vieții. De-a lungul timpului, structura ființelor vii din ce în ce îmbunătățit, au adaptat la condițiile de existență.
Inițial hrana pentru viețuitoarele erau doar substanțe organice rezultate din hidrocarburi primare. Dar în timp, cantitatea de astfel de substanțe a scăzut. În aceste condiții organismele vii primare au dezvoltat abilitatea de a construi substanțe organice din elemente anorganice - de dioxid de carbon și apă. Pe parcursul dezvoltării secvențiale au o capacitate de a absorbi fascicul de energie solară pentru a descompune datorită acestei energii, dioxid de carbon și de a construi în corpul de apă și substanțele organice de carbon sale. Astfel au apărut cele mai simple plante - algele albastre-verzi. Resturi de alge verzi-albastre găsite în depozitele antice ale scoarței terestre.
Alte creaturi au păstrat vechiul mod de a manca, dar hrana pe care a servit planta primară. Deci, au existat animale în forma lor originală.
La începutul vieții, iar plantele și animalele erau ființe mici, cum ar fi unicelulare care trăiesc în timpul nostru, bacterii, alge verzi-albastre, amibele. Marele eveniment din istoria dezvoltării coerente a naturii este apariția unor organisme multicelulare, adică. E. ființelor vii, format din mai multe celule, unite într-un singur corp.
Treptat, dar mult mai rapid decât înainte, organismele vii au devenit mai complexe și diverse.
Odată cu formarea unor sisteme moleculare complexe ultra (probiontov) incluzând acizi nucleici, proteine, enzime, iar mecanismul codului genetic, există viață pe Pământ. Probionty necesare în diverși compuși chimici -. Nucleotide, aminoacizi, etc. Datorită gradului redus de informații genetice posedat probionty accesibilitate suficient. Faptul că au folosit pentru creșterea lor a terminat compuși organici sintetizați în cursul evoluției chimice, iar în cazul în care viața este în stadiul său incipient exista numai sub forma unei singure specii de organisme, supa primordială ar fi epuizat rapid.
Cu toate acestea, datorită tendinței de a dobândi o largă varietate de proprietăți, și în special, la capacitatea de a sintetiza aspectul de substanțe organice din compuși anorganici care utilizează lumina solară, acest lucru nu a avut loc.
La începutul etapei următoare se formează membranele biologice, organitelor responsabil pentru forma, structura și activitatea celulei. Membranele biologice sunt construite din agregate de proteine si lipide care pot delimitează materia organică din mediu și servesc ca înveliș protector molecular. Se presupune că formarea membranelor ar putea începe încă în procesul de formare a coacervates. Dar, pentru a merge de la coacervates pentru a materiei vii au fost necesare nu numai membrana, ci și catalizatorii de procese chimice - enzime sau enzime. coacervates de selecție îmbunătățită acumularea de polimeri de proteine cum ar fi sunt responsabile pentru accelerarea reacțiilor chimice.
Rezultatele de selecție au fost înregistrate în structura acizilor nucleici. Sistemul a fost folosit cu succes secvențele de ADN este perfecționate de selecție. Apariție de sine a depins atât de condițiile chimice prime și condițiile specifice ale mediului pământului. Autoorganizarea a apărut ca o reacție la anumite condiții. Când cerne auto nefericită printr-o mulțime de opțiuni diferite, atâta timp cât principalele caracteristici ale structurii acizilor nucleici și proteinelor nu au atins raportul optim în ceea ce privește selecția naturală.
Datorită sisteme de selecție prebiotic în sine, și nu numai moleculele individuale sistemul dobândit capacitatea de a îmbunătăți modul de organizare a acestora. Acesta a fost următorul nivel al evoluției biochimice, care au asigurat dezvoltarea capacităților lor de informare. În ultima etapă a evoluției sistemelor organice izolate au format codul genetic.
După formarea evolutia codului genetic se dezvolta variatii. Cu cât se mișcă în timp, mai numeroase și mai complexe variații.
Odată stabilit, viața a început să se dezvolte rapid, arătând accelerarea evoluției în timp. Astfel, dezvoltarea formelor doaerobnyh probiontov primare necesită aproximativ 3 miliarde de ani, în timp ce de la apariția plantelor terestre și a animalelor a fost de aproximativ 500 milioane ani; păsări și mamifere, a evoluat de la primele vertebrate terestre de 100 de milioane de ani, primatele au fost alocate în vârstă de 12-15 de milioane de ani, a fost nevoie de aproximativ 3 milioane de ani pentru formarea omului.
Dezvoltarea atmosferei terestre este o parte a evoluției chimice și, de asemenea, un element important al istoriei climatice. Astăzi este împărțit în patru etape majore de dezvoltare.
Inițial, a existat o formațiune a elementelor chimice din cosmos și apariția acestor terenuri - în urmă cu aproximativ 4.56 miliarde ani. Probabil, planeta noastră este deja destul de devreme a avut o atmosferă de hidrogen (H2) si heliu (He), care a fost, cu toate acestea, din nou, a pierdut în spațiu. Astronomii provin de asemenea din faptul că, datorită temperaturilor relativ ridicate și efectele vântului solar de pe pământ și alte planete din jurul soarelui ar putea fi doar o cantitate mică de elemente chimice ușoare (inclusiv carbon, azot și oxigen). Toate aceste elemente care alcătuiesc cea mai mare parte a biosferei de astăzi, au fost înregistrate, în conformitate cu această teorie, loviturile de comete din partea exterioară a unui sistem solar numai printr-o perioadă mare de timp, atunci când planetezimale răcit un pic. În primele milioane de ani după originea sistemului solar sunt ciocniri cu corpurile cerești, coliziunile provocate de acestea distruse de sterilizări globale formate la aceste sisteme de viață de timp repetate în mod constant. Prin urmare, apariția vieții ar putea începe numai după acumularea apei pentru o lungă perioadă de timp, chiar și în cele mai profunde depresiuni.
La răcire lentă pământul, activitatea vulcanică (eliberarea gazelor de pe pământ) și distribuția globală a materialelor originea comete cazuti atmosfera doilea pamant. Mai degrabă, a constat din vapori de apă (H2O până la 80%), dioxid de carbon (CO2; 20%), hidrogen sulfurat (până la 7%), amoniac (NH3) și metan (CH4). Un procent ridicat de vapori de apă, datorită faptului că suprafața pământului era la acel moment încă prea fierbinte pentru formarea mărilor. In primul rand, apa, metan și amoniac într-un pământ tânăr ar putea fi formate mici molecule organice (acizi, alcooli, aminoacizi), de asemenea, în polimerii organici (polizaharide, lipide, polipeptide) care au fost instabile într-o atmosferă acidă.
După răcire sub punctul de fierbere atmosferic al apei a avut loc foarte lungă perioadă de precipitații, care au format oceanele. Saturație altor gaze atmosferice relative la vaporii de apă a crescut. iradiere cu raze ultraviolete intensiv cauzat descompunerea fotochimică a apei, metan și amoniac, în care dioxidul de carbon acumulat (CO2) și azotul (N2). gaz ușor - hidrogen și heliu - antrenate în spațiul respectiv, dioxid de carbon dizolvat în ocean, în cantități mari, crescând aciditatea apei. Valoarea pH-ului a scăzut la 4. Un N2 azot inert și moderație se acumulează în timp și au format în urmă cu aproximativ 3,4 miliarde de ani, componenta principală a atmosferei.
Precipitarea ionilor metalici nereacționați dizolvat dioxid de carbon (carbonat) și dezvoltarea în continuare a ființelor vii care asimilabile de dioxid de carbon, a dus la o scădere a concentrației de CO2 și valori ale pH-ului creșterea în rezervoare.
O2 oxigen joacă un rol important în dezvoltarea în continuare a atmosferei. Sa format odată cu apariția capacității fotosintetice ființelor vii, probabil cianobacterii (alge albastre-verzi), sau altele asemenea, procariote. Asimilarea de dioxid de carbon a dus la o scădere suplimentară a acidității, saturația de oxigen din atmosfera a rămas încă destul de scăzut. Motivul pentru aceasta - o utilizare imediată a oxigenului dizolvat în ocean pentru oxidarea ionilor de fier bivalent și alți compuși oxidabile. În urmă cu aproximativ două miliarde ani, acest proces a fost finalizat, iar oxigenul treptat a început să se acumuleze în atmosferă.
În măruntaiele pământului există nu numai topirea stratului bazaltice crustei. A evoluat constant în timpul marilor gazele de reacție chimică nu mai zburat în spațiu. masa planetei este atât de crescută încât a fost capabil să-i țină aproape de suprafața atracție. Deci, a existat o atmosferă primară. Alocate la vapori de erupții răcite cu apă, condensat și transformat într-un lichid care se colectează în depresiuni.
Apariția hidrosfera și atmosfera a fost un eveniment reper în istoria Pământului. Din moment ce ei coexistă împreună și sunt în interacțiune complexe.
Sursa substanțelor gazoase, din care a fost atmosfera primară au fost rocă topită din scoarța terestră, manta și miez. Acest lucru sugerează că atmosfera era deja după ce Pământul este împărțit într-o coajă. Cel mai mare US geochimist G. Juri sugerează că o astfel de atmosferă poate consta dintr-un amestec de abur, hidrogen, metan, amoniac și hidrogen sulfurat. Engleză geochimist P. Cloud a spus că, în atmosfera timpurie a prevalat vapori de apă, dioxid de carbon (CO2), monoxid de carbon (CO), acid clorhidric (HCI), hidrogen (H2) și sulf (S). Prin urmare, în orice caz, atmosfera primară compusă din gaze ușoare, care sunt reținute la forțele de atracție de suprafață. Dacă vom compara atmosfera antică cu moderne, atunci nu au existat familiar pentru noi, azot (N2) și oxigen (O2). Aceste gaze, împreună cu vaporii de apă au fost apoi adânc în interiorul pământului. Nu numai la momentul respectiv a fost apa: este sub formă de hidroxizi a fost o parte a materialului mantalei. Numai după partea de sus a mantalei de rocă au fost eliberați intens vaporii de apă și diferite gaze originea hidrosferă, iar grosimea atmosferei și compoziția sa schimbat. Apropo, aceste procese sunt încă în desfășurare. In timpul erupției vulcani tip Hawaiian la temperaturi 1000--1200 ° C în emisiile de gaze conțin până la vapori de apă de 80% și cel puțin 6% dioxid de carbon. Mai mult, în modernă emite o cantitate mare de clor, metan, amoniac, fluor, bor, și hidrogen sulfurat.
Vă puteți imagina o cantitate enormă de gaze eliberat în cele mai vechi timpuri în timpul marilor erupții.
Cele de mai sus - nu este doar o presupunere speculativă. Toate acestea sunt susținute de fapte. Se pare că se poate determina în mod direct compoziția atmosferei antice. Și a făcut un savant român Yu Kazan. Rocile care apar în acel timp îndepărtat, bule de aer vechi au rămas, ceea ce ar avea nevoie decât să evidențieze și să investigheze compoziția sa chimică. In atmosfera antica predomina dioxidul de carbon, a fost de aproximativ 60%. Astăzi are loc într-o atmosferă de azot (și dioxid de carbon 0,03%). Restul de 40% atmosferă antic azotul fiind (N2), hidrogen sulfurat (H2S), dioxid de sulf (SO2), o pereche de clorhidric (HCI) și acid (HF) fluorură.
atmosfera primara a fost mediu foarte agresiv și a acționat asupra rocilor ca un acid puternic. Da, iar temperatura a fost foarte mare. Dar, de îndată ce temperatura a scăzut, condensarea vaporilor de apă.
În prezent, există dovezi incontestabile ale existenței pe Pământ hidrosfera acum încă 3800000000 ani. Dovada acestui fapt sunt roci sedimentare găsite în Groenlanda și Africa de Sud. Ei s-au format la fundul mărilor antice.