¿Cómo se originó la vida?
El Origen de la Vida
Después de que se formó la Tierra en el universo, al principio no había vida. Después de un largo período de evolución química, es decir, bajo la acción de diversas fuentes de energía en la naturaleza (como rayos, rayos ultravioleta, rayos cósmicos, erupciones volcánicas, etc.), los elementos orgánicos hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno , azufre y fósforo en la atmósfera tienen Sintetizar moléculas orgánicas (como metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, agua, sulfuro de hidrógeno, amoníaco, ácido fosfórico, etc.). Estas moléculas orgánicas se sintetizan aún más en monómeros biológicos (como aminoácidos, azúcares, adenosina, ácido ribósico, etc.). Estos biomonómeros se polimerizan aún más para convertirse en biopolímeros. Como proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos, etc. Este proceso se llama evolución química. Tras la aparición de las proteínas, nació también la vida más simple. Este es un evento importante que ocurrió hace unos 3.600 millones de años. A partir de entonces comenzó a existir vida en la tierra. La diferencia más básica entre sustancias vivas y no vivas es que puede absorber del medio ambiente sustancias necesarias en su proceso vital y emitir sustancias que no necesita en su proceso vital. Este proceso se llama metabolismo y esta es la primera diferencia. La segunda diferencia es la capacidad de reproducirse. Cualquier individuo vivo, por muy diferentes que sean sus formas reproductivas, tiene la capacidad de reproducir nuevos individuos. La tercera diferencia es la capacidad genética. Puede transmitir las características de los individuos vivos de la generación anterior a la siguiente, de modo que los nuevos individuos de la siguiente generación puedan tener las mismas o aproximadamente las mismas características que los individuos de la generación anterior. Este fenómeno aproximadamente idéntico es el más significativo y merece nuestra atención. Porque esto demuestra que tiene características algo diferentes a la generación anterior. Esta característica que es diferente a la generación anterior se llama mutación. Si esta característica mutada puede adaptarse al medio ambiente y sobrevivir, la fortalecerá de generación en generación y se convertirá en una característica inherente de los nuevos individuos. Los organismos continúan mutando y heredando con el tiempo y con el tiempo siguen apareciendo nuevos individuos con nuevas características, haciendo que los organismos sigan cambiando de simples a complejos, constituyendo la evolución sistemática de los organismos.
Las formas y características de la vida temprana en la Tierra. La forma de vida más antigua de la Tierra era muy simple. Una célula era un individuo. No tenía núcleo. Lo llamamos organismo procariótico. Mantiene su vida absorbiendo directamente nutrientes del entorno circundante en su superficie celular. Este estilo de vida se llama heterotrofia. En ese momento, su entorno de vida carecía de oxígeno. Aquellos a quienes les gusta vivir en un entorno sin oxígeno se llaman anaerobios. Por tanto, los primeros procariotas eran heterótrofos y anaeróbicos. Su forma era inicialmente esférica y luego cambió a elíptica, en forma de arco, en forma de varilla, y luego en forma de espiral, filamentos delgados, etc. Desde la perspectiva de la dirección de desarrollo de los cambios morfológicos, se trata de aumentar la superficie del cuerpo en contacto con el mundo exterior y aumentar su propio volumen. Las bacterias y cianobacterias que viven hoy en la Tierra son procariotas. La aparición y el desarrollo de las cianobacterias han acelerado el aumento del contenido de oxígeno en la Tierra. Desde hace más de 2 mil millones de años, no sólo hay mucho oxígeno en el agua, sino también en la atmósfera. La aparición del núcleo celular es un acontecimiento importante en la evolución de la biología. Después de más de 1.500 millones de años de evolución de las plantas procarióticas, el material nuclear que originalmente estaba disperso uniformemente en sus células se concentró relativamente y luego se envolvió con una capa de membrana llamada membrana nuclear. La membrana nuclear de una célula separa el material nuclear dentro de la membrana del citoplasma fuera de la membrana. Así se forma el núcleo dentro de la célula. Los organismos con núcleo se llaman eucariotas. A partir de entonces, cuando las células se reproducen y se dividen, el citoplasma ya no se divide simplemente en dos, sino que el núcleo de su interior también se divide en dos. Los eucariotas (en aquella época no había animales, se puede decir que en realidad eran sólo plantas eucariotas) aparecieron hace unos 2 mil millones de años. El surgimiento del género es otro acontecimiento importante en la evolución del mundo biológico, porque el género promueve la eugenesia de los organismos y acelera el desarrollo de los organismos en una dirección más compleja. Por lo tanto, las plantas multicelulares eucariotas aparecieron unos pocos cientos de millones de años después de la aparición de las plantas unicelulares eucariotas. Poco después de la aparición de las plantas multicelulares eucariotas, apareció la división del trabajo en el cuerpo de la planta. Hay un grupo de células en el cuerpo de la planta que desempeñan principalmente la función de fijar el cuerpo de la planta y convertirse en un órgano de fijación, que es el origen de. El aparato de fijación de las algas modernas. A partir de entonces comenzó a producirse la diferenciación de órganos, y también comenzó a diferenciarse la morfología de las células internas en diferentes partes funcionales. Se puede ver que la aparición de núcleos y géneros celulares aceleró enormemente el desarrollo de la forma y función de los propios organismos.
El origen de la vida
En cuanto al origen de la vida, desde hace mucho tiempo existen diversas explicaciones.
En las últimas décadas, la gente ha realizado investigaciones exhaustivas sobre el origen de la vida basándose en los nuevos logros de las ciencias naturales modernas y ha logrado grandes avances.
Según cálculos científicos, la tierra tiene una historia de unos 4.600 millones de años desde su nacimiento hasta la actualidad. La Tierra primitiva era caliente y todos los elementos de la Tierra estaban en estado gaseoso. En aquella época no había absolutamente ninguna vida. La primera vida evolucionó paso a paso a partir de sustancias no vivas a través de procesos químicos extremadamente complejos durante un período de tiempo extremadamente largo después de que la temperatura de la Tierra descendiera. En la actualidad, la mayoría de los estudiosos han reconocido esta afirmación de que el origen de la vida se produce a través del proceso de evolución química, y se cree que este proceso de evolución química se puede dividir en las siguientes cuatro etapas.
Generación de sustancias orgánicas de moléculas pequeñas a partir de sustancias inorgánicas de moléculas pequeñas Según se especula, el proceso de evolución química del origen de la vida comenzó en condiciones terrestres primitivas. En ese momento, la temperatura de la superficie de la Tierra había bajado, pero la temperatura interna aún era muy alta. La actividad volcánica era extremadamente frecuente. Los gases expulsados del interior del volcán formaron la atmósfera primitiva (imagen de abajo). Generalmente se cree que los principales componentes de la atmósfera primitiva son el metano (CH4), el amoníaco. Imaginación de la tierra primitiva
(izquierda) atmósfera primitiva (derecha) formación de materia orgánica
(NH3), vapor de agua (H2O), hidrógeno (H2), además de ácido sulfhídrico (H2S) y cianuro de hidrógeno (HCN). Bajo la acción de los rayos cósmicos, rayos ultravioleta, rayos, etc. que la naturaleza produce constantemente, estos gases pueden sintetizar naturalmente una serie de sustancias orgánicas de moléculas pequeñas relativamente simples, como aminoácidos, nucleótidos y monosacáridos. Más tarde, a medida que la temperatura de la Tierra bajó aún más, estas pequeñas moléculas orgánicas fluyeron a través de lagos y ríos con agua de lluvia y finalmente se acumularon en el océano primitivo.
Las especulaciones al respecto han sido confirmadas por experimentos científicos. En 1935, el académico estadounidense Miller y otros diseñaron un dispositivo cerrado (imagen a continuación). Extrajeron el aire del dispositivo, luego simularon la composición atmosférica de la Tierra original, introdujeron metano, amoníaco, hidrógeno, agua, vapor y otros gases, y simularon rayos en las condiciones de la Tierra original, descarga continua de chispas. Finalmente, se detectó la producción de aminoácidos en el tubo en forma de U. Los aminoácidos son las unidades básicas que forman las proteínas, por lo que es de gran importancia explorar la producción de aminoácidos en la tierra.
Además, algunos estudiosos simularon la composición atmosférica de la tierra primitiva y produjeron en el laboratorio otros compuestos orgánicos, como purinas, pirimidinas, ribosa, desoxirribosa, ácidos grasos, etc. Estos estudios muestran que en el origen de la vida, el proceso químico de sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica es totalmente posible.
Sustancias poliméricas orgánicas formadas a partir de sustancias orgánicas de moléculas pequeñas ¿Cómo se formaron las sustancias poliméricas orgánicas como las proteínas y los ácidos nucleicos en las condiciones terrestres primitivas? Algunos estudiosos creen que en el océano primitivo, pequeñas moléculas orgánicas como aminoácidos y nucleótidos se acumularon e interactuaron entre sí durante un largo período de tiempo. En condiciones apropiadas (como la adsorción en arcilla), se formaron sustancias primitivas mediante condensación o polimerización. Moléculas de proteínas y moléculas de ácido nucleico.
Ahora, algunas personas han simulado las condiciones de la tierra primitiva y han creado sustancias similares a proteínas y ácidos nucleicos. Aunque estas sustancias todavía son algo diferentes de las proteínas y ácidos nucleicos actuales, y no es seguro si el proceso de formación de proteínas y ácidos nucleicos en la Tierra primitiva fue así, esto ha proporcionado algunas pistas para que las personas estudien el origen de la vida. ; la producción de estos polímeros orgánicos habría sido posible en las condiciones primitivas de la Tierra.
Composición de sistemas multimoleculares a partir de sustancias poliméricas orgánicas. Se especula que las sustancias poliméricas orgánicas como proteínas y ácidos nucleicos se acumulan cada vez más en el océano, y sus concentraciones continúan aumentando por diversas razones. (como la evaporación del agua, la arcilla (adsorción), estas sustancias poliméricas orgánicas se separan después de la concentración, interactúan y se condensan en pequeñas gotas. Estas pequeñas gotas flotan en el océano primitivo, rodeadas por la membrana límite más primitiva, separadas del entorno oceánico primitivo circundante, formando así un sistema independiente, es decir, un sistema multimolecular. Este sistema multimolecular ha podido realizar actividades primitivas de intercambio de materiales con el medio externo.
Evolución del sistema multimolecular a la vida primitiva La evolución del sistema multimolecular a la vida primitiva es la etapa más compleja y decisiva en el origen de la vida. Está directamente relacionada con la aparición de la vida primitiva. . Actualmente, este proceso no se puede verificar en el laboratorio.
Sin embargo, podemos especular que algunos sistemas multimoleculares han evolucionado durante un largo período de tiempo, especialmente debido a la interacción de los dos componentes principales de las proteínas y los ácidos nucleicos, y finalmente formaron vida primitiva con metabolismo y reproducción primitivos. De ahora en adelante, pasaremos de la etapa de evolución química del origen de la vida a la etapa de evolución biológica después del surgimiento de la vida.
Aunque se han realizado un gran número de experimentos de simulación relacionados con el estudio del proceso de evolución química del origen de la vida, la mayoría de los experimentos sólo se centraron en la primera etapa, y algunas etapas se limitaron a hipótesis y especulaciones. Por tanto, la cuestión del origen de la vida debe seguir siendo estudiada y discutida.
Las proteínas y los ácidos nucleicos son las sustancias más importantes de los organismos vivos. Sin proteínas y ácidos nucleicos no habría vida. En 1965, científicos chinos sintetizaron artificialmente insulina bovina cristalina (una proteína que contiene 51 aminoácidos). En 1981, los científicos chinos utilizaron métodos artificiales para sintetizar alanina de levadura que transportaba ácido ribonucleico (un tipo de ácido ribonucleico). Estas obras reflejan los principales logros de nuestro país en la exploración del origen de la vida.