วิวัฒนาการทางเคมี: ขั้นตอนและสาระสำคัญ

ขั้นตอนการแปลงก็ประสบความสำเร็จเคมีวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าวิวัฒนาการทางเคมีและจุดเปลี่ยนของกระบวนการการปฏิวัติที่เกิดขึ้นหลังจากการสร้างใน 1777 โดยฝรั่งเศสนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ Lavoisier ทฤษฎีการเผาไหม้อธิบายบทบาทของออกซิเจน จากนั้นก็เริ่มการตรวจสอบของทุกแนวคิดพื้นฐานและหลักการพื้นฐานของวิชาเคมีมีการเปลี่ยนแปลงคำศัพท์และการตั้งชื่อของสาร

หลักสูตรประถมศึกษา

1789 เห็นปล่อยตำรา Lavoisier ทันทีกลายเป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญสำหรับนักวิจัยและผู้ปฏิบัติงานของวิทยาศาสตร์เกิด "การประถมศึกษาหลักสูตรเคมี" ได้รับเป็นครั้งแรกในรายการโลก - โต๊ะของร่างกายง่ายรายชื่อที่รู้จักกันในองค์ประกอบทางเคมี พื้นฐานของหนังสือเล่มนี้ Lavoisier โกหกได้อย่างแม่นยำทฤษฎีออกซิเจนจากการเผาไหม้โดยวิวัฒนาการทางเคมีที่ถูกกำกับโดยวิธีการใหม่ที่สมบูรณ์ องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในความหมายของ - มีประสบการณ์ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์และได้รับการเลือกตั้งเป็นเกณฑ์หลักและทุกอย่างที่ไม่ได้รับการยืนยันจากประสบการณ์เช่นอะตอมหรือ โครงสร้างโมเลกุล เยร์ไม่ได้พิจารณา

วิวัฒนาการทางเคมีได้ผ่านกฎหมายที่เขาสูตร - การอนุรักษ์มวลเกี่ยวกับธรรมชาติของคุณสมบัติของสารความแตกต่างของพวกเขาในองค์ประกอบของธาตุ ถูกแล้วที่เคมีได้กลายเป็นวิทยาศาสตร์ของตัวเองการศึกษาองค์ประกอบของร่างกายที่ทดลอง ฉันไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องวิวัฒนาการทางเคมีของเหตุผลเข้าข้างตนเองของเรื่องและทำให้มนุษย์ในที่สุดก็ถูกทอดทิ้งที่ผ่านมาเล่นแร่แปรธาตุเป็นความคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของเรื่องนี้และคุณสมบัติของการเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดและรวดเร็ว แต่แรงผลักดันให้กระบวนการนี้ทำหน้าที่วิจัยเยร์ ตอนนี้แม้แต่เด็กนักเรียนทราบว่าขั้นตอนของวิวัฒนาการทางเคมี (หรือวิวัฒนาการ prebiotic) ควรได้รับการพิจารณาจากเวลาที่เกิดขึ้นก่อน การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลก ในศตวรรษที่สิบแปดแนวความคิดดังกล่าวของโลกที่ไม่มีใครได้เคยมี

ชีวิต

วิวัฒนาการทางเคมีเริ่มบนโลกดาวเคราะห์ไม่มีชีวิตชีวาอย่างยิ่งเมื่อสารอินทรีย์จะค่อยๆเริ่มที่จะโผล่ออกมาจากโมเลกุลนินทรีย์ซึ่งส่งผลกระทบต่อปัจจัยโดยเฉพาะพลังงานและการเลือก กระบวนการแฉขององค์กรด้วยตนเองซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแม้แต่ระบบที่ค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นคาร์บอนบนโลกที่ปรากฏ แต่มีคาร์บอนโมเลกุลแรกของพื้นฐานสำคัญไม่เพียง แต่สำหรับการปรากฏตัว แต่ยังสำหรับการพัฒนาต่อไปของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

เราไม่ทราบว่าเพื่อให้ห่างไกลสิ่งที่เป็นสาระสำคัญของวิวัฒนาการทางเคมีในขั้นเริ่มต้นของชีวิต เคมีที่รู้จักกันของสารใด ๆ จำกัด กระบวนการวิวัฒนาการขอบเขตสมมุติคาร์บอนน้ำ บางทีในจักรวาลมีตัวเลือกโหมดอื่น ๆ ของการดำรงอยู่ ของสิ่งมีชีวิต และความเป็นมาของโปรตีนของเรา - ไม่ได้เป็นเพียง "วิธีการออก" มีการตระหนักถึงการผสมผสานเอกลักษณ์ของคุณสมบัติลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติคาร์บอน depolarizing ของสื่อที่เป็นน้ำในสถานะของเหลว เงื่อนไขเหล่านี้เพียงพอที่จะเริ่มวิวัฒนาการทางเคมีของชีวิตและความจำเป็นในการพัฒนาทั้งหมดที่เรารู้จักกันหลากหลายรูปแบบชีวิต

เริ่มต้นกระบวนการ

มนุษยชาติแม้แต่ของแหล่งกำเนิดของตัวเองรู้ว่าไม่ทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับสถานที่และเวลาที่จะเริ่มต้นขั้นตอนของวิวัฒนาการทางเคมีบนโลก นี่คือสิ่งที่เราก็สามารถคาดเดาเท่านั้น นี่เป็นครั้งแรกอาจจะมีอย่างตลอดเวลา

เมื่อคุณเสร็จสิ้นรอบที่สองของการก่อตัวดาวฤกษ์เมื่อผลิตภัณฑ์ข้นจากการระเบิด ของซุปเปอร์โนวา ซึ่งทำให้องค์ประกอบห้วงอวกาศที่เรียกว่าหนักที่มีน้ำหนักเกินกว่ายี่สิบหก เมื่อดาวอยู่ในรุ่นที่สองพบระบบดาวเคราะห์ของตัวเองที่ต้องธาตุหนักได้รับในปริมาณที่เพียงพอ ตระหนักถึงสาระสำคัญของวิวัฒนาการทางเคมีสามารถทำได้ตลอดเวลาหลังจากบิ๊กแบงในช่วงครึ่งพันล้านและครึ่งพันล้านปีที่ผ่านมา

ที่ชีวิตเริ่ม

ซึ่งเธออาจจะเกิดขึ้น - นอกจากนี้ยังเป็นคำถามเปิด เมื่อมีการสร้างการเปิดตัวสารเคมีเงื่อนไข ekolyutsii ค่อนข้างจะหลาย ๆ ที่อาจเกิดขึ้นในแทบทุกสภาพแวดล้อม ดินดานนี้และดาวเคราะห์และความลึกของทะเลและพื้นผิวแม้การก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่เหมาะสม

นอกจากนี้เมฆก๊าซระหว่างดวงดาวยังอาจใช้เป็นสปริงสำหรับการโจมตีมีชีวิตอยู่ไม่มีชีวิตชีวาเรื่องและจะได้รับการยืนยันในนั้นสารอินทรีย์ที่ตรวจพบ - และน้ำตาลแอลกอฮอล์, ลดีไฮด์กรดอะมิโนไกลซีนและมีความสามารถมากขึ้นทำหน้าที่เป็นผู้เริ่มต้นวัสดุสำหรับชีวิตโดยวิธีการของวิวัฒนาการทางเคมีเริ่ม

ทฤษฎี

โบราณโลกทำให้ความลับของตนและความเป็นมนุษย์ยังไม่ได้ข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับสภาพธรณีเคมีของการดำรงอยู่ก่อนที่จะเกิดขึ้นของชีวิต การวิจัยทางธรณีวิทยาอาจจะไม่ตอบสนองทุกคำถามและดังนั้นในการศึกษามีส่วนร่วมอย่างกว้างขวางดาราศาสตร์ ดังนั้นการสร้างทฤษฎีวิวัฒนาการทางเคมี วันนี้เงื่อนไขศุกร์และดาวอังคารจะถือว่าเป็นคล้ายกับโลกในแต่ละขั้นตอนหนึ่งของการวิวัฒนาการทางเคมี

ในการทดสอบในรูปแบบและทำให้ได้รับข้อมูลทั้งหมดที่เป็นที่รู้จักในระดับล่าง ตัวอย่างเช่นการใช้แบบจำลองขององค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันและสภาพภูมิอากาศในบรรยากาศอุทกที่เปลือกโลกโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนได้รับ การได้มาซึ่งข้อมูลใหม่จากการทดลองอยู่เสมอภายใต้การก่อสร้างเสริมสร้างทฤษฎี ดังนั้นจึงได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงในจำนวนของสมมติฐานเกี่ยวกับกลไกที่เฉพาะเจาะจงและแรงผลักดันโดยตรงจัดขึ้นวิวัฒนาการทางเคมี

งานวิจัยในรัสเซีย

ชีวิตบนโลกที่ถูกสร้างขึ้นผ่านอารา, ที่อยู่, การเกิดของสารประกอบอินทรีย์ที่มีสถานะเป็นสัตว์ป่าลักษณะเกินกว่าร่างกายและโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมน้อยที่สุดของเอนไซม์ นี่คือขั้นตอนแรกเมื่อมีการอยู่อาศัยจาก nonliving

โดยสมมติฐาน Oparin วิชาการในวัยยี่สิบของศตวรรษที่ยี่สิบการแก้ปัญหาของสารโมเลกุลสูงมีความสามารถที่จะสร้างบางพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของพวกเขาจะเพิ่มขึ้นและแยกตัวออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกไม่ได้ป้องกันไม่ให้พวกเขาในการสื่อสารกับมัน พื้นที่เหล่านี้จะเรียกว่า coacervates หรือหยด coacervate

ต่างประเทศ

แหล่งกำเนิดสังเคราะห์ abiotic ดำเนินการในแผ่นดินดั้งเดิมใช้จ่ายในปี 1953 godu สแตนลี่ย์มิลเลอร์สังเคราะห์กรดอะมิโนที่มีสารอินทรีย์อื่น ๆ ก็ปรากฏตัวขึ้นทฤษฎี hypercycles ที่อธิบายถึงการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตในหลักสูตรของวิวัฒนาการทางเคมีของการปรากฏตัวของปฏิกิริยาที่ติดต่อกันที่สินค้าก่อนหน้านี้จะกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับถัดไป

เพียงครั้งแรกที่ "protocell" ถูกสร้างขึ้นในปี 2008 โดยนักชีววิทยาชาวอเมริกันที่ผ่านเปลือกของกรดไขมันและไขมันก็สามารถที่จะได้รับโมโนเบื่อหน่ายจากสภาพแวดล้อม เหล่านี้เปิดใช้งาน imidazole "อิฐ" มีความจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ และในปี 2011 ในประเทศญี่ปุ่นที่ถูกสร้างขึ้นถุงที่มีองค์ประกอบดีเอ็นเอภายใต้เยื่อหุ้มประจุบวกซึ่งก็สามารถที่จะแบ่งเป็นเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ polirazmernaya การจำลองแบบของดีเอ็นเอ

สมมติฐานหลัก

วิวัฒนาการทางเคมีของสิ่งมีชีวิตบนโลกสมมติฐานอธิบายจุดพื้นฐานต่อไปนี้

1. จำเป็นจะปรากฏขึ้นบนโลกหรือในสภาพพื้นที่ที่มีการสังเคราะห์ autocatalytic ugrerodosoderzhaschih โมเลกุลกับการสังเคราะห์จะต้องมีปริมาณมากและมีความหลากหลายมากพอที่จะเริ่มต้นกระบวนการของการวิวัฒนาการทางเคมี
2. การเกิดโครงสร้าง protocellular โผล่ออกมาจากโมเลกุลที่อธิบายข้างต้น มั่นคงเหล่านี้ปิดมวลรวมที่แยกได้จากสภาพแวดล้อมในการแลกเปลี่ยนพลังงานของสารและผ่านการคัดเลือกพวกเขา ดังนั้นโครงสร้าง protocellular มี
3. ที่เกิดขึ้นในหน่วยที่มีความสามารถในการพัฒนาตนเอง - จำลองตนเองและการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลทั้งหมดของระบบสารเคมี ดังนั้นจึงมีหน่วยพื้นฐานของรหัสทางพันธุกรรม
4. ขั้นตอนต่อไป - ความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะและการทำงานของเอนไซม์คุณสมบัติของโปรตีนที่มี RNA และ DNA เป็นผู้ให้บริการข้อมูล ดังนั้นมีจริงรหัสเป็นกรรมพันธุ์ที่จำเป็นสำหรับการวิวัฒนาการทางชีวภาพ

การค้นพบ

ดังกล่าวข้างต้นอเล็กซานเดอร์โอปารินเร็วที่สุดเท่าที่ยี่สิบของศตวรรษที่ผ่านมาเปิด coacervates ถัดไปสแตนลีย์มิลเลอร์และแฮโรลด์อูเรีย์ในปี 1953 อธิบายการเกิดขึ้นของบรรยากาศโบราณในการจำลองสารชีวโมเลกุลที่เรียบง่ายและกระบวนการของการเกิดขึ้นของพวกเขา ถัดไปซิดนี่ฟ็อกส์บอกโลกเกี่ยวกับ microspheres ของ protenoidov ในปี 1981 ตันและ S เซคุ Altmane สามารถที่จะสังเกตส่วนหนึ่งของอาร์เอ็นเอ autocatalytic เป็น ribozymes สามารถที่จะบูรณาการข้อมูลและปฏิกิริยาทางเคมีในโมเลกุลที่ "แกะสลักออก" ตัวเองจากห่วงโซ่และการเชื่อมต่อที่เหลือ "ปลาย"

ในปี 1986 วิลเลียมกิลเบิร์ตเคมบริดจ์พัฒนาความคิดของ "อาร์เอ็นเอโลก" และกุนเธอร์ฟอน Kidrovski จากเยอรมันในเวลาเดียวกันได้นำเสนอระบบแรกจำลองตัวเองอยู่บนพื้นฐานของดีเอ็นเอซึ่งเป็นบทบาทสำคัญในการเข้าใจในระบบการทำสำเนาตัวเองและฟังก์ชั่นการเจริญเติบโตของพวกเขา วิทยาศาสตร์ได้หายไปอย่างรวดเร็วไปข้างหน้าในทิศทางนี้: แมนเฟรดอเกนเปิด hyperframe วิวัฒนาการของตระการตาของโมเลกุล RNA และยูเลียรเบคสร้างโมเลกุลเทียมแรกที่ทำสำเนาตัวเองในคลอโรฟอร์ม

Space และโลก

ศูนย์การบินอวกาศของนาซาดจฮอนคอร์ลิสศึกษาขั้นตอนการจัดส่งของบ่อน้ำพุร้อนของพลังงานทะเลและสารเคมีที่ทำให้วิวัฒนาการทางเคมีอิสระของสภาพแวดล้อมของพื้นที่และวันนี้พวกเขามีการ archaebacteria เริ่มต้นที่อยู่อาศัยถาวร ในโลกของซัลไฟด์เหล็กจำนวนของสมมติฐาน Gunter Vehterskhoyzera

เขาอธิบายว่าคนแรกที่ทำสำเนาตัวเองเผาผลาญโครงสร้างที่เกิดบนพื้นผิวของหนาแน่น (เหล็กซัลไฟด์) ซึ่งให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการแลกเปลี่ยนสาร ในแง่ของการเลือกที่เพิ่มขึ้นและสลายผลึกหนาแน่นสามารถเจริญเติบโตและการทำซ้ำ, การสร้างความหลากหลายของประชากร แร่ดินเหนียวสำหรับการปรากฏตัวของโมเลกุลของสารอินทรีย์ยังได้รับการศึกษาอย่างใกล้ชิด อย่างไรก็ตามรูปแบบครบวงจรของวิวัฒนาการทางเคมียังไม่มีเนื่องจากหลักการพื้นฐานของการเคลื่อนไหวของกระบวนการนี้ยังไม่เปิดให้บริการ