Կյանքի ծագում

Կյանքի ծագում, բնագիտության և փիլիսոփայության կենտրոնական խնդիրներից մեկը։ Իդեալիստները առաջնորդվում են թեոլոգիական (հուն.՝ theos-Աստված, logos-ուսմունք, գիտություն) համոզմունքներով, որի համաձայն՝ կյանքն Արարչի գործունեության արդյունքն է։ Հակառակ դրան, մատերիալիստները գտնում են, որ կյանքն ունի նյութական ծագում և առաջացել է կենսաքիմիական էվոլյուցիայի արդյունքում ։ Գիտության մեջ կյանքի ծագման վերաբերյալ ընդունված տեսությունը աբիոգենեզն է կամ բիոգենեզը^[1], ըստ որի պարզագույն օրգանիզմներն առաջացել են օրգանական մոլեկուլներից^[2][3][4][5]։ Աբիոգենեզի ուսումնասիրությունը ընդգրկում է երեք դասի մոտեցումներ՝ երկրաբանական, քիմիական և կենսաբանական^[6]։ Երկիր մոլորակը մարդկանց հայտնի միակ մոլորակն է, որտեղ գոյություն ունի կյանք^[7][8]։

«Աբիոգենեզ» էջը վերահղված է այստեղ։ Կյանքի ծագման ոչ գիտական տեսակետների համար այցելիր Աշխարհի արարում էջը։

Նախակամբիան ստրոմատոլիտները ԱՄՆ-ի սառցադաշտերի ազգային պարկում։ 2002 թվականին Nature ամսագրում տրագրված մի հոդվածում ենթադրվել է, 3.5 միլիարդ տարեկան ստրոմատոլիտներում, կան բրածո ցիանոբակտերիաներ: Սա Երկրի վրա գոյություն ունեցող կյանքի ամենավաղ կյանքի ձևերն են։

Հետազոտման պատմություն

Մինչև 19-րդ դարի կեսը աբիոգենեզ տերմինի տակ հասկացվում էր ինքնաբերաբար ծագումը, այսինքն անկենդան նյութերից բարդ կազմված կենդանի նյութերի առաջացումը։ Դեռևս 17-րդ դարում հավատում էին որդերի, ձկների, գորտերի և նույնիսկ մկների ինքնածնությանը ցողից, տիղմից, ցեխից։ 1668-ին իտալացի կենսաբան և բժիշկ Ֆրանչեսկո Ռեդին ցույց տվեց, որ հոտած մսի վրա ճանճի թրթուրներն առաջանում են միայն ճանճերի դրած ձվերից։ 18-րդ դարի իտալացի գիտնական Լ. Սպալանցանին հաստատեց, որ եռացրած արգանակում մանրէներ չեն զարգանում։ Այդ միտքը վերջնականապես ապացուցեց ֆրանսիացի գիտնական Լուի Պաստյորը 1861-ին, որի փորձերը, սակայն, չէին ժխտում աբիոգենեզի հնարավորությունը նախկին երկրաբանական ժամանակաշրջաններում։ Գիտնականների մեծ մասի կարծիքով կյանքի առաջացումը երկարատև պրոցես է և տեղի է ունեցել Երկրի վրա հեռավոր երկրաբանական ժամանակաշրջաններում, երբ պայմանները (ճառագայթման ռեժիմը, երկրակեղևի հեղուկ, գազային ու կարծր վիճակների ջերմաստիճանը, քիմիական բաղադրությունը և այլն) խիստ տարբերվել են ժամանակակից պայմաններից։

Տեսությունները

Գոյություն ունեն Երկրի վրա կյանքի ծագման հետևյալ տեսությունները՝

• Կենսաքիմիական էվոլյուցիայի տեսություն
• Պանսպերմիայի տեսություն
• Կյանքի ստացիոնար վիճակի տեսություն
• Ինքնածնության տեսություն

Աբիոգենեզը անօրգանական նյութերից կենդանի էակների առաջացման տեսությունն է։ Աբիոգենեզի տարածված տեսություններից մեկը պատկանում է Ալեքսանդր Օպարինին։

Օպարին-Հոլդեյնի տեսությունը

Ներկայումս կենսաբանության մեջ ընդունվում է կյանքի աբիոգեն ծագման վարկածը, որը առաջարկվել է Օպարինի կողմից։ Ըստ նրա վարկածի կյանքի ծագման ճանապարհին տեղի են ունեցել էվոլյուցիոն բնույթի խոշոր փոփոխություններ, որոնք տեղի են ունեցել 3 աստիճաններով՝

1. Կյանքի ծագման ճանապարհին առաջին աստիճանը եղել է անօրգանական նյութերից օրգանական նյութերի աբիոգեն, այսինքն ոչ կենսածին սինթեզը։ Դա տեղի է ունեցել ջրային միջավայրում։ Հավանաբար այսպիսի ջերմաստիճանում և քիմիական այնպիսի միջավայրում, որում հնարավոր էր անօրգանական նյութերից օրգանական նյութերի սինթեզը։
2. Կյանքի ծագման ճանապարհին երկրորդ աստիճանը եղել է օրգանական մոլեկուլների խտացումը կամ կոացերվացիան։ Ջրային միջավայրում հավանաբար միանման կառուցվածք ունեցող օրգանական մոլեկուլները խմբավորվել են և առաջացրել ավելի խոշոր ագրեգատներ, որոնք կոչվել են կոացերվատներ։ Կոացերվատի ներսում տեղի են ունեցել քիմիական բարդ ռեակցիաներ, որոնց ընթացքում կարող էին առաջանալ գազանման ցնդող նյութեր, կամ ավելի բարդ օրգանական մոլեկուլներ, որոնք նստվածքի ձևով կարող էին մնալ կոացերվատի կազմում։ Քիմիական ռեակցիաների ընթացքում կոացերվատը սկսել է չափերով մեծանալ, դա ինչ որ տեղ կարելի է նմանեցնել սնման պրոցեսին։ Կոացերվատային կաթիլից նյութերի դուրս գալը և ներս մտնելը կարելի է նմանեցնել նյութափոխանակության պրոցեսին։ Հավանաբար կոացերվատի ներսում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների ընթացքում առաջացել են այնպիսի օրգանական մոլեկուլներ, որոնք նման են եղել նուկլեինաթթուների և ընդունակ են եղել ինքնավերարտադրման։
3. Ինքնավերարտադրվող մոլեկուլների առաջացումը կյանքի ծագման ճանապարհին եղել է երրորդ աստիճանը։ Այս դեպքում 1 կոացերվատից կարող էին առաջանալ սրան նման մի քանի այլ կոացերվատներ։

Առաջին կենդանի օրգանիզմը, որը առաջացել է աբիոգեն ճանապարհով կոչվել է պրոբիոնտ։ Այդ օրգանիզմը դեռևս հեռու են եղել բջիջ կոչվելուց, թեպետ նրա մոտ նկատվել են կենդանի նյութին բնորոշ հատկանիշներ։ Օրինակ՝ պրոբիոնտը ընդունակ է եղել նյութափոխանակության, այսինքն համարվել է բաց համակարգ։ Պրոբիոնտը կարողացել է վերարտադրել իր նմանին։ Աստիճանաբար պրոբիոնտի մոտ ձևավորվել է պաշտպանիչ թաղանթ, որից հետագայում էվոլյուցիայի ընթացքում ձևավորվել է պլազմատիկ թաղանթը։

Ստացվում է, որ կյանքի ծագման ճանապարհին առաջին կենդանի օրգանիզմները եղել են աբիոգեն հետերոտրոֆներ։ Ծովի ջրում աբիոգեն ճանապարհով սինթեզված օրգանական մոլեկուլների պակասը հասցրել է այն բանին, որ առաջացել են առաջին ավտոտրոֆ օրգանիզմները, որոնք սնվել են քեմոսինթետիկ եղանակով։ Քեմոսինթեզի առաջացումով օրգանական բնության մեջ սննդառության ուղին բաժանվել է 2 մասի՝ ավտոտրոֆ և հետերոտրոֆ։

ՌՆԹ աշխարհի վարկած

Հիմնական հոդված՝ ՌՆԹ աշխարհի վարկած

ՌՆԹ-ի մոլեկուլը միաժամանակ կարող է կրել տեղեկատվություն և ծառայել որպես քիմիական ռեակցիաների կատալիզատոր։ Այս հատկությունը թույլ է տալիս առաջ քաշել մի տեսություն, ըստ որի ՌՆԹ-ն երկրի վրա կյանքի զարգացման պատմության ընթացքում եղել է առաջնային բարդ պոլիմերը, որը ծագել է նախակենսաբանական գործընթացների ժամանակ։ Այս տեսությունն անվանվել է ՌՆԹ աշխարհի վարկած^[9][10]։ Այս տեսության համաձայն էվոլյուցիայի առաջին փուլերի ընթացքում ավտոկատալիզել է այլ ՌՆԹ-ի, ապա ԴՆԹ-ի մոլեկուլներին։ Էվոլյուցիայի հաջորդ փուլի ընթացքում տեղեկատվության կրողներ են դարձել ավելի կայուն մոլեկուլները՝ ԴՆԹ-ները։ ՌՆԹ-ի մատրիքսի վրա պրա-ռիբոսոմների միջոցով սպիտակուցների սինթեզը ընդարձակել է կենսաբանական համակարգերի ընդունակությունները և սպիտակուցները հետզհետե ֆունկցիոնալ առումով սկսել են փոխարինել ՌՆԹ-ի մոլեկուլներին։

Այս տեսությունների հիման վրա, ենթադրվում է, որ ժամանակակից բջիջների սպիտակուցների կենսասինթեզում մասնակցող ՌՆԹ-ի շատ տեսակներ, հատկապես ռՌՆԹ-ն և փՌՆԹ-ն ՌՆԹ-ի աշխարհից մնացորդային ձևեր են։

Տես նաև

• Ֆիլոգենեզ և օնտոգենեզ փիլիսոփայություն
• Բիոգենետիկական օրենք

Ծանոթագրություններ

1. J.B. Bernal, in M. Florkin (2013 թ․ հոկտեմբերի 22). «Problem of the stages in biopoesis». Aspects of the Origin of Life: International Series of Monographs on Pure and Applied Biology. Elsevier. էջեր 30–. ISBN 978-1-4831-3587-8.
2. Oparin, Aleksandr Ivanovich (2003 թ․ փետրվարի 20). The Origin of Life. Courier Dover Publications. էջ vi. ISBN 978-0-486-49522-4.
3. «Did life come from another world?». Scientific American. 293 (5): 64–71. 2005. doi:10.1038/scientificamerican1105-64.
4. Yarus, Michael (2010 թ․ ապրիլի 15). Life from an RNA World: The Ancestor Within. Harvard University Press. էջ 47. ISBN 978-0-674-05075-4.
5. Pereto, Juli (2005 թ․ մարտ). «Controversies on the origin of life». International microbiology : the official journal of the Spanish Society for Microbiology. 8 (1): 23–31. PMID 15906258.
6. Freeman Dyson (1999 թ․ սեպտեմբերի 28). Origins of Life. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-42576-6.
7. Graham, Robert W. (1990 թ․ փետրվար). «NASA Technical Memorandum 102363 - Extraterrestrial Life in the Universe» (PDF). ՆԱՍԱ. Lewis Research Center, Ohio. Վերցված է 2014 թ․ հուլիսի 7-ին.
8. Altermann, Wladyslaw (2008). «From Fossils to Astrobiology - A Roadmap to Fata Morgana?». In Seckbach, Joseph; Walsh, Maud (ed.). From Fossils to Astrobiology: Records of Life on Earth and the Search for Extraterrestrial Biosignatures. Vol. 12. էջ xvii. ISBN 1-4020-8836-1.{{cite book}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: editors list (link)
9. Gilbert, Walter (1986 թ․ փետրվար). «The RNA World». Nature. 319: 618. doi:10.1038/319618a0.
10. Woese, Carl (1968 թ․ հունվար). The Genetic Code. Harper & Row. ISBN 978-0060471767.

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 5, էջ 488)։