સંક્ષિપ્તમાં બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ. બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ

બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ

એલેક્ઝાંડર ઇવાનોવિચ ઓપરિન એ જીવનની ઉત્પત્તિના આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે માન્યતા પ્રાપ્ત સિદ્ધાંતના નિર્માતા છે, જેની જોગવાઈઓ અડધી સદીથી વધુ સમયથી તેજસ્વી રીતે સમયની કસોટી પર રહી છે; સૌથી મોટા સોવિયેત બાયોકેમિસ્ટ્સમાંના એક, જેમણે ઉત્ક્રાંતિ અને તુલનાત્મક બાયોકેમિસ્ટ્રીના ક્ષેત્રમાં સંશોધનનો પાયો નાખ્યો.

જીવનનો ઉદભવ A.I. ઓપરિન તેને એક કુદરતી પ્રક્રિયા તરીકે માનતા હતા, જેમાં પ્રારંભિક રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિનો સમાવેશ થતો હતો જે પ્રારંભિક પૃથ્વીની પરિસ્થિતિઓમાં થયો હતો, જે ધીમે ધીમે ગુણાત્મક રીતે નવા સ્તરે ગયો - બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ.

1. આદિમ પૃથ્વીનું વાતાવરણ દુર્લભ (એટલે ​​​​કે, ઓક્સિજનથી વંચિત) હતું. જ્યારે આ વાતાવરણ ઊર્જાના વિવિધ કુદરતી સ્ત્રોતો દ્વારા પ્રભાવિત થવાનું શરૂ થયું - ઉદાહરણ તરીકે, વાવાઝોડું અને જ્વાળામુખી ફાટી નીકળવું - કાર્બનિક જીવન માટે જરૂરી મૂળભૂત રાસાયણિક સંયોજનો સ્વયંભૂ બનવા લાગ્યા.

2. સમય જતાં, કાર્બનિક પરમાણુઓ મહાસાગરોમાં એકઠા થયા જ્યાં સુધી તેઓ ગરમ, પાતળી સૂપની સુસંગતતા સુધી ન પહોંચે. જો કે, કેટલાક વિસ્તારોમાં જીવનની ઉત્પત્તિ માટે જરૂરી પરમાણુઓની સાંદ્રતા ખાસ કરીને ઊંચી હતી, અને ત્યાં ન્યુક્લિક એસિડ અને પ્રોટીનની રચના થઈ હતી.

સમાન નિયમો અનુસાર, પૃથ્વીના હાઇડ્રોસ્ફિયરના "પ્રાથમિક સૂપ" માં તમામ પ્રકારના પોલિમરનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું: એમિનો એસિડ, પોલિસેકરાઇડ્સ, ફેટી એસિડ્સ, ન્યુક્લીક એસિડ્સ, રેઝિન, આવશ્યક તેલ વગેરે. આ ધારણાનું પ્રાયોગિક ધોરણે સ્ટેનલી ખાતે 1953 માં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. મિલરની સ્થાપના.

પ્રાથમિક કોશિકાઓ ચરબીના અણુઓ (લિપિડ્સ) ની મદદથી ઉદભવે છે. પાણીના અણુઓ, ચરબીના અણુઓના માત્ર હાઇડ્રોફિલિક છેડાને ભીના કરીને, તેમને તેમના હાઇડ્રોફોબિક અંત સાથે "તેમના માથા પર" મૂક્યા. આ રીતે, ઓર્ડર કરેલ ચરબીના અણુઓનું એક સંકુલ બનાવવામાં આવ્યું હતું, જેણે તેમાં નવા અણુઓ ઉમેરીને ધીમે ધીમે સમગ્ર પર્યાવરણમાંથી ચોક્કસ જગ્યાને સીમાંકિત કરી હતી, જે પ્રાથમિક કોષ, અથવા કોસર્વેટ - એક અવકાશી રીતે અલગ થયેલ અભિન્ન સિસ્ટમ બની હતી. કોસેર્વેટ્સ બાહ્ય વાતાવરણમાંથી વિવિધ કાર્બનિક પદાર્થોને શોષવામાં સક્ષમ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, જેણે પર્યાવરણ સાથે પ્રાથમિક ચયાપચયની શક્યતા પૂરી પાડી હતી.

3. પ્રથમ કોષો હેટરોટ્રોફ હતા; તેઓ તેમના ઘટકોને તેમના પોતાના પર પુનઃઉત્પાદિત કરી શકતા ન હતા અને તેમને બ્રોથમાંથી પ્રાપ્ત કરી શકતા હતા. પરંતુ સમય જતાં, સૂપમાંથી ઘણા સંયોજનો અદૃશ્ય થવા લાગ્યા, અને કોષોને તેમના પોતાના પર પુનઃઉત્પાદન કરવાની ફરજ પડી. તેથી કોષોએ સ્વતંત્ર પ્રજનન માટે પોતાનું ચયાપચય વિકસાવ્યું.

પ્રાકૃતિક પસંદગીએ તે પ્રણાલીઓને સાચવી રાખી હતી જેમાં મેટાબોલિક કાર્ય અને સમગ્ર જીવતંત્રની અનુકૂલનક્ષમતા આપેલ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં અસ્તિત્વમાં વધુ સંપૂર્ણ હતી. પ્રોટોબાયોન્ટ્સની ધીમે ધીમે ગૂંચવણ આવા કોસર્વેટ ટીપાંની પસંદગી દ્વારા હાથ ધરવામાં આવી હતી, જેમાં પર્યાવરણની દ્રવ્ય અને ઊર્જાના વધુ સારા ઉપયોગનો ફાયદો હતો. પ્રાથમિક સજીવમાં કોસર્વેટસના સુધારણા માટેના મુખ્ય કારણ તરીકે પસંદગી એ ઓપરિનની પૂર્વધારણામાં કેન્દ્રિય સ્થાન છે.

4. આમાંના કેટલાક પરમાણુ સ્વ-પ્રજનન માટે સક્ષમ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. પરિણામી ન્યુક્લિક એસિડ અને પ્રોટીન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા આખરે આનુવંશિક કોડના ઉદભવ તરફ દોરી ગઈ.

કુદરતી પસંદગી દરમિયાન, પ્રોટીન પોલિમરનું વિશિષ્ટ માળખું ધરાવતી સિસ્ટમો બચી ગઈ, જેના કારણે જીવંત વસ્તુઓની ત્રીજી ગુણવત્તા - આનુવંશિકતા (માહિતી ટ્રાન્સફરનું ચોક્કસ સ્વરૂપ) નો ઉદભવ થયો.

A.I નો ખ્યાલ ઓપરિના વૈજ્ઞાનિક વિશ્વમાં ખૂબ જ લોકપ્રિય છે. તેની શક્તિ એ રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંત સાથે તેની ચોક્કસ પત્રવ્યવહાર છે, જે મુજબ જીવનની ઉત્પત્તિ એ કુદરતી પરિણામ છે. આ ખ્યાલની તરફેણમાં દલીલ એ પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં તેની મુખ્ય જોગવાઈઓની પ્રાયોગિક ચકાસણીની શક્યતા છે.

એક સમસ્યા સિવાય, સિદ્ધાંતમાં બધું જ સારી રીતે વિચારવામાં આવ્યું હતું અને વૈજ્ઞાનિક રીતે સાબિત થયું હતું, જેના પર જીવનની ઉત્પત્તિના ક્ષેત્રના લગભગ તમામ નિષ્ણાતોએ લાંબા સમય સુધી આંખ આડા કાન કર્યા હતા. જો સ્વયંભૂ રીતે, રેન્ડમ ટેમ્પલેટ-મુક્ત સંશ્લેષણ દ્વારા, પ્રોટીન પરમાણુઓની એક સફળ ડિઝાઇન કોસરવેટમાં ઊભી થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, અસરકારક ઉત્પ્રેરક કે જે વૃદ્ધિ અને પ્રજનનમાં આપેલ કોસર્વેટ માટે લાભ પૂરો પાડે છે), તો પછી તેઓની અંદર વિતરણ માટે કેવી રીતે નકલ કરી શકાય? coacervate, અને તેથી પણ વધુ વંશજ coacervates માટે ટ્રાન્સમિશન માટે? A.I. ઓપરિન, 30 ના દાયકામાં સંખ્યાબંધ થીસીસ આગળ મૂક્યા પછી, જીવંત કોષના ઉદભવની અવ્યવસ્થિતતા અને સ્વયંસ્ફુરિતતાને સાબિત કરવાનો પ્રયાસ કર્યો, પરંતુ તેના કાર્યોને સફળતાનો તાજ પહેરાવવામાં આવ્યો ન હતો અને તેને સ્વીકારવાની ફરજ પડી હતી: “દુર્ભાગ્યે, કોષની ઉત્પત્તિ કોષ એ ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંતને આવરી લેતો સૌથી અસ્પષ્ટ પ્રશ્ન છે."

બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંતના સ્થાપક રશિયન શિક્ષણવિદ્ એ.આઈ. ઓપરિન (1894 - 1980). આ સિદ્ધાંત પૃથ્વીની આધુનિક કુદરતી પરિસ્થિતિઓ અને પ્રાચીન સમયમાં આપણા ગ્રહની પરિસ્થિતિઓ વચ્ચેના નોંધપાત્ર તફાવત પર આધારિત છે.

બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંત મુજબ, આપણા ગ્રહના દૂરના ભૂતકાળમાં, કાર્બનિક સંયોજનોનું અબાયોજેનિક સંશ્લેષણ અને તેમની વધુ ઉત્ક્રાંતિ થઈ.

પૃથ્વીની ઉંમરનો અંદાજ કાઢવાની આધુનિક પદ્ધતિઓ આપણને એવું માનવા દે છે કે તે લગભગ 4.5 - 5 અબજ વર્ષો પહેલા ઉદભવી હતી. 1923 માં A.I. ઓપેરિને સૂચવ્યું કે પૃથ્વીના પ્રાથમિક વાતાવરણમાં મુક્ત ઓક્સિજન નથી (સરખામણી માટે: આધુનિક વાતાવરણમાં 21% છે). આવા વાતાવરણમાં એમોનિયા, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, મિથેન અને પાણીની વરાળ હોઈ શકે છે. પ્રાથમિક વાતાવરણની ઓક્સિજન-મુક્ત પ્રકૃતિ બે મહત્વપૂર્ણ પરિણામો તરફ દોરી જાય છે.

સૌપ્રથમ, ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં, ઓઝોન સ્તર બનતું નથી, જે આધુનિક વાતાવરણમાં 10 - 50 કિમીની ઊંચાઈએ સ્થિત છે અને સૂર્યમાંથી 99% અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગને શોષી લે છે. તે જીવંત પેશીઓ પર હાનિકારક અસર કરે છે, તેથી પ્રથમ સજીવોએ તેમાંથી પાણી અથવા ખડકોના સ્તર હેઠળ "છુપવું" હતું.

બીજું, પરિણામી કાર્બનિક અણુઓ ઓક્સિડેશનને આધીન ન હતા અને આગળની પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લઈ શકે છે (ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણની પરિસ્થિતિઓમાં, ઓક્સિજનના પ્રભાવ હેઠળ કોષ પટલ દ્વારા સુરક્ષિત ન હોય તેવા કાર્બનિક મૂળના પદાર્થોનું વિઘટન થાય છે, જે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પછી જીવંત જીવનું મૃત્યુ અને સેલ દિવાલનો વિનાશ).

પૃથ્વીના પ્રાથમિક વાતાવરણનું અનુકરણ કરતા પ્રથમ પ્રયોગો 1953માં અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક સ્ટેનલી મિલર (1930માં જન્મેલા) દ્વારા કરવામાં આવ્યા હતા. તેનું સ્થાપન એક ફ્લાસ્ક હતું, જેની અંદર ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ બનાવવામાં આવ્યા હતા. ફ્લાસ્કમાં પ્રાથમિક વાતાવરણ (હાઈડ્રોજન, મિથેન, એમોનિયા, વગેરે)માં સમાવિષ્ટ પાણી અને વિવિધ વાયુઓ હોય છે. સિસ્ટમમાં મુક્ત ઓક્સિજન ન હતો. જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે ઇન્સ્ટોલેશનમાં પાણીની વરાળ અને વાયુઓનું સતત પરિભ્રમણ હતું. ઘણા દિવસોના પ્રયોગ પછી, ફ્લાસ્કમાં સૌથી સરળ કાર્બનિક સંયોજનો બનાવવામાં આવ્યા હતા: એમિનો એસિડ (પ્રોટીન માટે નિર્માણ સામગ્રી), નાઇટ્રોજનયુક્ત પાયા (ન્યુક્લિક એસિડના ઘટકો) અને કેટલાક અન્ય પદાર્થો. પ્રારંભિક ઘટકોમાં ઘટાડો થતાં તેમની સાંદ્રતા વધી. મિલરના પ્રયોગો સમાન પ્રયોગો દ્વારા અનુસરવામાં આવ્યા હતા.

વિવિધ પ્રયોગો સૂચવે છે કે કાર્બનિક સંયોજનોનું અકાર્બનિક સંશ્લેષણ આપણા ગ્રહના ભૂતકાળમાં એકદમ સામાન્ય ઘટના હોઈ શકે છે. શિક્ષણવિદ એ.આઈ. ઓપેરિન માનતા હતા કે આવી પ્રતિક્રિયાઓ સમુદ્ર અને મહાસાગરોમાં થાય છે અને તેની સાથે પરિણામી કાર્બનિક પદાર્થોની સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે, જ્યારે જળચર વાતાવરણ વધુ ઉત્ક્રાંતિ માટે સક્ષમ "પ્રાથમિક સૂપ" બની ગયું છે.

જો કે, કાર્બનિક અણુઓની રચના અને તેમનું પોલિમરાઇઝેશન એ ઉત્ક્રાંતિની લાંબી સાંકળની માત્ર શરૂઆત છે જે પ્રથમ જીવંત કોષોના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે, કારણ કે વ્યક્તિગત પ્રોટીનમાં હજુ સુધી સમગ્ર જીવતંત્રમાં અંતર્ગત ચોક્કસ ગુણધર્મો નથી. તેથી, જૈવિક ઉત્ક્રાંતિએ રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિનું સ્થાન લેવું પડ્યું.

જીવંત પ્રણાલીઓના ઉદભવ અને ઉત્ક્રાંતિની પ્રક્રિયાને બાયોજેનેસિસ કહેવામાં આવે છે.

A.I ની પૂર્વધારણા અનુસાર. ઓપરિન, વાસ્તવિક કોષોના પૂર્વજો પ્રોટોસેલ્યુલર માળખાં હતા જે પર્યાવરણ સાથે સરળ વિનિમય માટે સક્ષમ હતા.

તેમને કોસરવેટ્સ કહેવામાં આવે છે (લેટિન કોસેર્વસ - ક્લોટમાંથી). કેટલાક કાર્બનિક અણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તેમના ધ્રુવીય છેડાઓના સંપાત અને "કોસરવેટ ડ્રોપ" ની રચના તરફ દોરી જાય છે.

ઉભરતા કોસર્વેટ્સમાં વ્યક્તિગત પરમાણુઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ક્ષમતાઓ હતી, કારણ કે તેઓ પર્યાવરણમાંથી અન્ય પદાર્થોને શોષી શકે છે. આદિમ પટલ દેખાયા, જેણે માત્ર રક્ષણાત્મક કાર્યો કર્યા જ નહીં, પરંતુ પર્યાવરણમાંથી કોસર્વેટ્સને વધુ અલગ કરવામાં પણ ફાળો આપ્યો.

કોસર્વેટ્સની અંદરના પરમાણુઓના ગુણધર્મોમાં તફાવત હતો: પ્રોટીન નવા કાર્બનિક પદાર્થોના દેખાવ તરફ દોરી જતા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના કોર્સને નિયંત્રિત કરવામાં સક્ષમ હોવાનું બહાર આવ્યું, અને ન્યુક્લિયોટાઇડ સાંકળો ધીમે ધીમે ઉમેરાના સિદ્ધાંત અનુસાર બમણી કરવાની ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી. આ મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોની વધુ ઉત્ક્રાંતિએ વારસાગત આનુવંશિક કોડના ઉદભવ તરફ દોરી જે પ્રોટીન પરમાણુઓની રચના વિશે માહિતી ધરાવે છે. આમ, કોસર્વેટ્સના વિકાસથી ન્યુક્લિયસ વિના પ્રથમ આદિમ કોષોના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. આ 4 અબજ વર્ષો પહેલા થયું હતું.

ધીમે ધીમે, પોષણ માટે જરૂરી કાર્બનિક પદાર્થોનો ભંડાર ખતમ થઈ ગયો, અને કેટલાક કોષોએ અકાર્બનિક કાર્બન સંયોજનોમાંથી કાર્બનિક પદાર્થોને સંશ્લેષણ કરવા માટે સૌર ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા વિકસાવી. આ રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે સક્ષમ સજીવો દેખાયા.

પ્રકાશસંશ્લેષણ -સૌર ઊર્જાને કાર્બનિક પદાર્થોના રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા.

શરૂઆતમાં, પ્રકાશસંશ્લેષણ મોલેક્યુલર ઓક્સિજનની રચના વિના થયું. વધુ ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન, સજીવોએ ઓક્સિજન છોડવાનું શરૂ કર્યું. આ લગભગ 4 અબજ વર્ષ પહેલાં થયું હતું.

મુક્ત ઓક્સિજન સાથે વાતાવરણનું સંવર્ધન સમય જતાં ઓઝોનની રચના તરફ દોરી ગયું, જે ટૂંકા-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગને શોષી લે છે, જે જીવંત જીવો માટે જોખમી છે. વધુમાં, શ્વસન ઉદભવ્યું - ચયાપચયની એક પદ્ધતિ જેમાં ઓક્સિજનની ભાગીદારી સાથે કાર્બનિક પદાર્થોનું ભંગાણ થાય છે.

ત્યારબાદ, સેલ્યુલર માળખું વધુ જટિલ બન્યું અને લગભગ 2 અબજ વર્ષ પહેલાં ન્યુક્લિયસ અને અંતઃકોશિક માળખાં સાથેના પ્રથમ કોષો દેખાયા.

સજીવોના વિકાસમાં આગળનું ઉત્ક્રાંતિ પગલું આશરે 1.3 અબજ વર્ષો પહેલા બહુકોષીય જીવન સ્વરૂપોનો ઉદભવ હતો.

જીવનની ઉત્પત્તિ અને વિકાસના બાયોકેમિકલ સિદ્ધાંતની કેટલીક જોગવાઈઓની પુષ્ટિ પ્રાચીન ખડકોમાં મળી આવતા સજીવોના અવશેષોમાંથી મળી શકે છે.

જીવનના સૌથી જૂના નિશાન પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયામાં શોધાયેલા ચૂનાના પત્થરો તરીકે ગણવામાં આવે છે. તેઓ 3.5 અબજ વર્ષો પહેલા વાદળી-લીલા શેવાળ અને બેક્ટેરિયા દ્વારા રચાયા હતા અને પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે સક્ષમ જીવન સ્વરૂપોની હાજરી સૂચવે છે. ઉત્તર અમેરિકામાં 1.1 અબજ વર્ષ જૂના શેવાળની ​​શોધ થઈ છે.

"જીવનની ઉત્પત્તિ અને સારની સમસ્યા" - વાયરસની આંતરિક રચના ખૂબ જટિલ છે. માઇક્રોસ્કોપિક અવલોકનો. 70 કિલો વજન ધરાવતા વ્યક્તિના શરીરમાં 45.5 કિલો ઓક્સિજન હોય છે. ચિરાલિટીની મિલકત. મેસેન્જર આરએનએ. જીવંત વસ્તુઓ તેમની સેલ્યુલર રચનામાં નિર્જીવ વસ્તુઓથી અલગ પડે છે. સૈદ્ધાંતિક અભિગમ. કુદરતી ઇતિહાસ અભિગમ. જીવનના સ્વયંસ્ફુરિત મૂળના વિચારોની ટીકા. બાયોપોલિમર્સ. પૂરક ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડનું સંશ્લેષણ. સર્જનવાદ. જીવનની સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્પત્તિનો ખ્યાલ.

"જીવનના ઉદભવના સિદ્ધાંતો" - બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિનો ઓપરિનનો સિદ્ધાંત. વેન હેલ્મોન્ટ. સ્થિર રાજ્ય પૂર્વધારણા. જીવનની ઉત્પત્તિના સિદ્ધાંતો. બાયોપોઇઝિસ પૂર્વધારણા. પ્રોટીન ગુણધર્મો. પાનસ્પર્મિયા પૂર્વધારણા. જીવન શું છે. ફ્રેન્ચ માઇક્રોબાયોલોજિસ્ટ લુઇસ પાશ્ચર. પૃથ્વી પર જીવનના સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્પત્તિની પૂર્વધારણા. કોસર્વેટ. બાયોજેનિક પદ્ધતિ. પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિ. બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિની પૂર્વધારણા. એબિયોજેનિક પદ્ધતિ. સર્જનવાદ.

"પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિના સિદ્ધાંતો" - જીવંત વસ્તુઓ નિર્જીવ વસ્તુઓમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. બહુલવાદ. વિડિઓ ટુકડો. ચુકાદાઓની સાચીતા નક્કી કરો. એના વિશે વિચારો. દરેક વસ્તુ જીવંત વસ્તુઓમાંથી જીવે છે. જીવંત જીવોના મૂળભૂત ગુણધર્મો. એસ. ફોક્સનો અનુભવ. જીવનની ઉત્પત્તિની પૂર્વધારણાઓ. સ્થિર રાજ્ય પૂર્વધારણા. રાસાયણિક પૂર્વધારણા. M. Wolkenstein ના જીવનની વ્યાખ્યા. લુઈ પાશ્ચરનો અનુભવ. સ્પલ્લાત્સાની. એફ. એન્જલ્સના જીવનની વ્યાખ્યા. કોસર્વેટ્સની રચના. પાનસ્પર્મિયા પૂર્વધારણા. સર્જનવાદની પૂર્વધારણા.

"પૃથ્વી પરના સૌથી પ્રાચીન જીવો" - આપણે કયા સમયગાળામાં જીવીએ છીએ? દૈવી ઉત્પત્તિનો સિદ્ધાંત. વર્ગ Bivalves. આધુનિક પ્રતિનિધિઓ. ટ્રાઇલોબાઇટ્સની શારીરિક રચના. પરવાળા. ફાઈલમ બ્રેચીઓપોડ. સ્વયંસ્ફુરિત પેઢીનો સિદ્ધાંત. સમાનતા. પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિના સિદ્ધાંતો. કાંસકો કિલ્લો. જાન બાપ્ટિસ્ટ વેન હેલ્મોન્ટ. ભૌગોલિક કોષ્ટકનો ખ્યાલ. પોતાની થીયરી બનાવી. કામચલાઉ એકમોની યાદી. બાયવલ્વ મોલસ્કના વર્ગના પ્રતિનિધિઓ.

"પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિની પૂર્વધારણાઓ" - પાણી એ જીવનનો આધાર છે. પાનસ્પર્મિયા પૂર્વધારણા. જીવનની કોસ્મિક ઉત્પત્તિ. ફ્રાન્સેસ્કો રેડી. નિર્જીવ વસ્તુઓમાંથી જીવંત વસ્તુઓ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. અબાયોજેનેસિસનો સાર. જીવનની સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્પત્તિ. સર્જનવાદની પૂર્વધારણા વૈજ્ઞાનિક સંશોધનના ક્ષેત્રની બહાર છે. જીવનની સ્વયંસ્ફુરિત પેઢીની પૂર્વધારણાઓ. પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિ માટે ઘણી પૂર્વધારણાઓ છે. લુઇસ પાશ્ચર. 2 પરસ્પર વિશિષ્ટ દૃષ્ટિકોણ. લુઈ પાશ્ચરના પ્રયોગો.

"પૃથ્વી પર જીવન કેવી રીતે ઉભું થયું" - એસ. મિલરનો અનુભવ. સ્થિર રાજ્ય સિદ્ધાંત. જીવનની સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્પત્તિ. સૂક્ષ્મજીવો. એલ. પાશ્ચર. બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિનો સિદ્ધાંત. પાનસ્પર્મિયા. જીવનવાદ. પૃથ્વી પર જીવનનો ઉદભવ. સર્જનવાદ. બાયોજેનેસિસ ખ્યાલ. એ.આઈ ઓપરિના. એફ.રેડી. પૃથ્વીનું વાતાવરણ. જીવનની કુદરતી ઉત્પત્તિ. જીવનની ઉત્પત્તિના સિદ્ધાંતો. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ફેરફાર. પૃથ્વીમાં જીવન. એલ. સ્પલાન્ઝાની. વેન હેલ્મોન્ટ.

20મી સદીની શરૂઆતમાં ઊભી થયેલી મુખ્ય અવરોધોમાંની એક. જીવનની ઉત્પત્તિની સમસ્યાના ઉકેલના માર્ગ પર, વિજ્ઞાનમાં પ્રચલિત માન્યતા હતી અને રોજિંદા અનુભવના આધારે કે કાર્બનિક અને અકાર્બનિક સંયોજનો વચ્ચે કોઈ સંબંધ નથી. 20મી સદીના મધ્ય સુધી. ઘણા વૈજ્ઞાનિકો માનતા હતા કે કાર્બનિક સંયોજનો ફક્ત જીવંત જીવમાં જ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે, બાયોજેનિકલી. તેથી જ તેઓને કાર્બનિક સંયોજનો કહેવામાં આવ્યાં હતાં, જેમ કે નિર્જીવ પદાર્થો - ખનિજો, જેને અકાર્બનિક સંયોજનો કહેવામાં આવે છે. એવું માનવામાં આવતું હતું કે અકાર્બનિક પદાર્થોની પ્રકૃતિ સંપૂર્ણપણે અલગ છે, અને તેથી અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી પણ સરળ જીવોનો ઉદભવ મૂળભૂત રીતે અશક્ય હતું. જો કે, સામાન્ય રાસાયણિક તત્વોમાંથી પ્રથમ કાર્બનિક સંયોજનનું સંશ્લેષણ થયા પછી, કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પદાર્થોના બે જુદા જુદા એસેન્સનો વિચાર અસમર્થ હોવાનું બહાર આવ્યું. આ શોધના પરિણામે, કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર અને બાયોકેમિસ્ટ્રી ઉભરી આવી, જે જીવંત જીવોમાં રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરે છે.

આ ઉપરાંત, આ વૈજ્ઞાનિક શોધે બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંતને બનાવવાનું શક્ય બનાવ્યું, જે મુજબ ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓના પરિણામે પૃથ્વી પર જીવન ઉદ્ભવ્યું. આ પૂર્વધારણાનો પ્રારંભિક આધાર એ પદાર્થોની સમાનતા પરનો ડેટા હતો જે છોડ અને પ્રાણીઓ બનાવે છે, તેમજ પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં પ્રોટીન બનાવે છે તેવા કાર્બનિક પદાર્થોના સંશ્લેષણની સંભાવના પર.

આ શોધોએ A.I.ના સિદ્ધાંતનો આધાર બનાવ્યો. ઓપેરિન, 1924 માં "જીવનની ઉત્પત્તિ" પુસ્તકમાં પ્રકાશિત થયું, જેણે જીવનની ઉત્પત્તિની મૂળભૂત રીતે નવી પૂર્વધારણા રજૂ કરી. તેમણે જણાવ્યું કે રેડી સિદ્ધાંત, જે કાર્બનિક પદાર્થોના જૈવિક સંશ્લેષણનો એકાધિકાર રજૂ કરે છે, તે આપણા ગ્રહના અસ્તિત્વના આધુનિક યુગ માટે જ માન્ય છે. તેના અસ્તિત્વની શરૂઆતમાં, જ્યારે પૃથ્વી નિર્જીવ હતી, ત્યારે તેના પર કાર્બન સંયોજનોના અજૈવિક સંશ્લેષણ અને તેમના અનુગામી પૂર્વજૈવિક ઉત્ક્રાંતિ થઈ.

તેમણે જીવનના ઉદભવને એક કુદરતી પ્રક્રિયા તરીકે જોયો, જેમાં પ્રારંભિક પૃથ્વીની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ થયેલા પ્રારંભિક રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિનો સમાવેશ થાય છે, જે ધીમે ધીમે ગુણાત્મક રીતે નવા સ્તરે ખસેડવામાં આવ્યો - બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ. પૂર્વધારણાનો સાર નીચે મુજબ હતો: પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિ એ નિર્જીવ પદાર્થોની ઊંડાઈમાં જીવંત પદાર્થોની રચનાની લાંબી ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયા છે. અને આ રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિ દ્વારા થયું, જેના પરિણામે મજબૂત ભૌતિક રાસાયણિક પરિબળોના પ્રભાવ હેઠળ અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી સરળ કાર્બનિક પદાર્થો બનાવવામાં આવ્યા હતા.

બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ દ્વારા જીવનની ઉત્પત્તિની સમસ્યાને ધ્યાનમાં લેતા, ઓપેરિન નિર્જીવથી જીવંત પદાર્થમાં સંક્રમણના ત્રણ તબક્કાઓ ઓળખે છે: ઉત્ક્રાંતિ બાયોકેમિકલ કુદરતી વિજ્ઞાન

• 1. પ્રારંભિક પૃથ્વીના પ્રાથમિક વાતાવરણની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી પ્રારંભિક કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણનો તબક્કો;
• 2. પૃથ્વીના પ્રાથમિક જળાશયોમાં સંચિત કાર્બનિક સંયોજનોમાંથી બાયોપોલિમર્સ, લિપિડ્સ, હાઇડ્રોકાર્બનની રચનાનો તબક્કો;
• 3. જટિલ કાર્બનિક સંયોજનોના સ્વ-સંગઠનનો તબક્કો, તેમના આધારે ઉદભવ અને ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્ક્રાંતિ સુધારણા અને કાર્બનિક રચનાઓના પ્રજનન, સરળ કોષની રચનામાં પરિણમે છે.

પ્રથમ તબક્કે, લગભગ 4 અબજ વર્ષ પહેલાં, જ્યારે પૃથ્વી નિર્જીવ હતી, ત્યારે તેના પર કાર્બન સંયોજનોનું અજૈવિક સંશ્લેષણ અને તેમની અનુગામી પૂર્વજૈવિક ઉત્ક્રાંતિ થઈ. પૃથ્વીના ઉત્ક્રાંતિનો આ સમયગાળો અસંખ્ય જ્વાળામુખીના વિસ્ફોટો દ્વારા પ્રચંડ માત્રામાં ગરમ ​​લાવાના પ્રકાશન દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યો હતો. જેમ જેમ ગ્રહ ઠંડો થયો તેમ, વાતાવરણમાં પાણીની વરાળ ઘટ્ટ થઈ અને પૃથ્વી પર વરસાદ પડ્યો, પાણીનો વિશાળ વિસ્તરણ બનાવે છે. પૃથ્વીની સપાટી ગરમ રહી હોવાથી, પાણીનું બાષ્પીભવન થયું અને પછી, વાતાવરણના ઉપરના સ્તરોમાં ઠંડક થવાથી, પૃથ્વીની સપાટી પર પાછું પડ્યું. આ પ્રક્રિયાઓ લાખો વર્ષો સુધી ચાલુ રહી. આમ, પ્રાથમિક સમુદ્રના પાણીમાં વિવિધ ક્ષાર ઓગળી ગયા હતા. વધુમાં, તેમાં કાર્બનિક સંયોજનો પણ હતા: શર્કરા, એમિનો એસિડ, નાઇટ્રોજનસ પાયા, કાર્બનિક એસિડ, વગેરે, જે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ, ઉચ્ચ તાપમાન અને સક્રિય જ્વાળામુખીની પ્રવૃત્તિના પ્રભાવ હેઠળ વાતાવરણમાં સતત રચાતા હતા.

આદિમ મહાસાગર કદાચ ઓગળેલા સ્વરૂપમાં વિવિધ કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પરમાણુઓ ધરાવે છે જે પૃથ્વીના વાતાવરણ અને સપાટીના સ્તરોમાંથી તેમાં પ્રવેશ્યા છે. કાર્બનિક સંયોજનોની સાંદ્રતામાં સતત વધારો થયો, અને આખરે સમુદ્રના પાણી પ્રોટીન જેવા પદાર્થો - પેપ્ટાઇડ્સનું "સૂપ" બની ગયું.

બીજા તબક્કે, પૃથ્વી પરની સ્થિતિ નરમ પડવાથી, પ્રાથમિક સમુદ્રના રાસાયણિક મિશ્રણો પર વિદ્યુત વિસર્જન, થર્મલ ઊર્જા અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોના પ્રભાવ હેઠળ, જટિલ કાર્બનિક સંયોજનો - બાયોપોલિમર્સ અને ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનું નિર્માણ શક્ય બન્યું, જે ધીમે ધીમે સંયોજિત થાય છે અને વધુ જટિલ બનવું, પ્રોટોબાયોન્ટ્સમાં ફેરવાઈ ગયું. જટિલ કાર્બનિક પદાર્થોના ઉત્ક્રાંતિનું પરિણામ કોસરવેટ્સ અથવા કોસેર્વેટ ટીપાંનો દેખાવ હતો.

કોસેર્વેટ્સ કોલોઇડલ કણોના સંકુલ છે, જેનું સોલ્યુશન બે સ્તરોમાં વહેંચાયેલું છે: કોલોઇડલ કણોથી સમૃદ્ધ સ્તર અને તેમાંથી લગભગ મુક્ત પ્રવાહી. કોસેર્વેટ્સમાં પ્રાથમિક સમુદ્રના પાણીમાં ઓગળેલા વિવિધ પદાર્થોને શોષવાની ક્ષમતા હતી. પરિણામે, કોસરવેટ્સનું આંતરિક માળખું બદલાયું, જે કાં તો તેમના વિઘટન તરફ દોરી ગયું અથવા પદાર્થોના સંચય તરફ દોરી ગયું, એટલે કે. રાસાયણિક રચનામાં વૃદ્ધિ અને ફેરફારો, સતત બદલાતી પરિસ્થિતિઓમાં તેમની સ્થિરતામાં વધારો. બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિનો સિદ્ધાંત કોસેર્વેટ્સને પૂર્વજૈવિક પ્રણાલી તરીકે માને છે, જે પાણીના શેલથી ઘેરાયેલા પરમાણુઓના જૂથો છે. કોસેર્વેટ્સ બાહ્ય વાતાવરણમાંથી વિવિધ કાર્બનિક પદાર્થોને શોષવામાં સક્ષમ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, જેણે પર્યાવરણ સાથે પ્રાથમિક ચયાપચયની શક્યતા પૂરી પાડી હતી.

ત્રીજા તબક્કે, જેમ જેમ ઓપરિન ધારે છે, કુદરતી પસંદગીએ કાર્ય કરવાનું શરૂ કર્યું. કોસર્વેટ ટીપાંના સમૂહમાં, કોસર્વેટ્સની પસંદગી જે આપેલ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ માટે સૌથી વધુ પ્રતિરોધક હતી. પસંદગીની પ્રક્રિયા લાખો વર્ષોમાં થઈ હતી, પરિણામે કોસર્વેટનો માત્ર એક નાનો અંશ જ સાચવવામાં આવ્યો હતો. જો કે, સાચવેલ કોસેર્વેટ ટીપાં પ્રાથમિક ચયાપચયમાંથી પસાર થવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. અને ચયાપચય એ જીવનની પ્રાથમિક મિલકત છે. તે જ સમયે, ચોક્કસ કદ સુધી પહોંચ્યા પછી, મધર ડ્રોપ દીકરીના ટીપાંમાં વિભાજીત થઈ શકે છે, જેણે માતાની રચનાની લાક્ષણિકતાઓ જાળવી રાખી હતી. આમ, આપણે સ્વ-પ્રજનનની મિલકતના સહસંગ્રહ દ્વારા સંપાદન વિશે વાત કરી શકીએ છીએ - જીવનના સૌથી મહત્વપૂર્ણ સંકેતોમાંનું એક. હકીકતમાં, આ તબક્કે, કોસરવેટ્સ સૌથી સરળ જીવંત જીવોમાં ફેરવાઈ ગયા.

આ પૂર્વજૈવિક રચનાઓનું વધુ ઉત્ક્રાંતિ માત્ર કોસર્વેટની અંદર મેટાબોલિક અને ઉર્જા પ્રક્રિયાઓની ગૂંચવણ સાથે જ શક્ય હતું. માત્ર એક પટલ બાહ્ય પ્રભાવોથી આંતરિક વાતાવરણને મજબૂત અલગતા પ્રદાન કરી શકે છે. કોસેર્વેટ્સની આસપાસ, કાર્બનિક સંયોજનોથી સમૃદ્ધ, લિપિડના સ્તરો દેખાયા, જે કોસરવેટને આસપાસના જલીય વાતાવરણથી અલગ કરે છે. ઉત્ક્રાંતિની પ્રક્રિયા દરમિયાન, લિપિડ્સ બાહ્ય પટલમાં રૂપાંતરિત થયા હતા, જેણે સજીવોની કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતામાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યો હતો. પટલનો દેખાવ પ્રથમ કોષોના ઉદભવ સુધી વધુને વધુ સંપૂર્ણ સ્વ-નિયમનના માર્ગ સાથે આગળના રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિની દિશા પૂર્વનિર્ધારિત કરે છે.

વૈજ્ઞાનિક વિશ્વમાં ઓપરિનના સિદ્ધાંતની લોકપ્રિયતા ખૂબ જ મહાન છે. જો કે, વૈજ્ઞાનિકના વિચારોને વિકસિત કરનારા મોટાભાગના પ્રયોગો ફક્ત 1950 અને 1960 ના દાયકામાં જ હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. આમ, 1953 માં, એસ. મિલરે, પ્રયોગોની શ્રેણીમાં, પૃથ્વીની ઉત્ક્રાંતિના પ્રારંભિક તબક્કે અસ્તિત્વમાં રહેલી પરિસ્થિતિઓનું અનુકરણ કર્યું. તેમણે બનાવેલા ઇન્સ્ટોલેશનમાં, ઘણા એમિનો એસિડ, એડેનાઇન, સાદી શર્કરા અને મહત્વપૂર્ણ જૈવિક મહત્વ ધરાવતા અન્ય પદાર્થોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ પછી, L. Orgel એ સમાન પ્રયોગમાં સાદા ન્યુક્લિક એસિડનું સંશ્લેષણ કર્યું. પરંતુ, તેની પ્રાયોગિક માન્યતા અને સૈદ્ધાંતિક સમજાવટ હોવા છતાં, ઓપરિનના સિદ્ધાંતમાં શક્તિ અને નબળાઈઓ બંને છે.

સિદ્ધાંતની મજબૂતાઈ એ રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિનું એકદમ સચોટ પ્રાયોગિક પ્રમાણ છે, જે મુજબ જીવનની ઉત્પત્તિ એ પદાર્થની પૂર્વજૈવિક ઉત્ક્રાંતિનું કુદરતી પરિણામ છે. આ સિદ્ધાંતની તરફેણમાં એક વિશ્વાસપાત્ર દલીલ એ તેની મુખ્ય જોગવાઈઓની પ્રાયોગિક ચકાસણીની શક્યતા પણ છે. આ માત્ર આદિકાળની પૃથ્વીની કથિત ભૌતિક રાસાયણિક પરિસ્થિતિઓના પ્રયોગશાળાના પ્રજનનની ચિંતા કરે છે, પરંતુ પૂર્વકોષીય પૂર્વજો અને તેમની કાર્યાત્મક લાક્ષણિકતાઓનું અનુકરણ કરતા કોસર્વેટ પણ કરે છે.

સિદ્ધાંતની નબળી બાજુ એ જટિલ કાર્બનિક સંયોજનોથી જીવંત જીવો સુધીના કૂદકાના ખૂબ જ ક્ષણને સમજાવવાની અશક્યતા છે, કારણ કે કોઈપણ પ્રયોગોમાં જીવન પ્રાપ્ત કરવું શક્ય ન હતું. વધુમાં, ઓપેરિને આનુવંશિક કોડના કાર્યો સાથે પરમાણુ પ્રણાલીઓની ગેરહાજરીમાં કોસેર્વેટ્સના સ્વ-પ્રજનનની સંભાવનાને ધારી હતી. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આનુવંશિકતાના મિકેનિઝમના ઉત્ક્રાંતિનું પુનઃનિર્માણ કર્યા વિના, નિર્જીવથી જીવંત સુધીના કૂદકાની પ્રક્રિયાને સમજાવવી અશક્ય છે. તેથી, આજે એવું માનવામાં આવે છે કે ખુલ્લી ઉત્પ્રેરક પ્રણાલીઓ, મોલેક્યુલર બાયોલોજી અને સાયબરનેટિક્સના ખ્યાલને સામેલ કર્યા વિના જીવવિજ્ઞાનની આ સૌથી જટિલ સમસ્યાને ઉકેલવી શક્ય બનશે નહીં.

પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, પૃથ્વીના પ્રાથમિક વાતાવરણમાં પાણીની વરાળ અને અનેક વાયુઓનો સમાવેશ થાય છે: CO 2, CO, H 2 S, NH 3, CH 4. તે જ સમયે, ત્યાં વ્યવહારીક રીતે કોઈ ઓક્સિજન ન હતો, અને વાતાવરણમાં ઘટાડો થતો હતો.

પૃથ્વી અને તેના બાયોસ્ફિયર પર જીવનનો ઉદભવ એ આધુનિક કુદરતી વિજ્ઞાનની મુખ્ય સમસ્યાઓમાંની એક છે. A.I. Oparin દ્વારા બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિની પૂર્વધારણા અનુસાર, પૃથ્વી પર જીવનની ઉત્પત્તિ એ ભૌતિક રાસાયણિક પરિબળોના પ્રભાવ હેઠળ નિર્જીવ પદાર્થોમાંથી જીવંત પદાર્થોની રચનાની લાંબી પ્રક્રિયા છે.

તે જ સમયે, પ્રથમ "પ્રોટોસેલ્સ" ની ઉત્પત્તિ અને "બિન-જીવન" થી જીવનમાં સંક્રમણની ક્ષણ વિશે હજુ પણ ઘણી અનિશ્ચિતતા છે.

હાયપરસાયકલ અને જીવનની ઉત્પત્તિ.તમે અગાઉ ચર્ચા કરેલનો સંદર્ભ લઈને જીવનની ઉત્પત્તિ અને ઉત્ક્રાંતિની પ્રક્રિયાને વધુ સારી રીતે સમજી શકો છો રુડેન્કોના રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિનો સિદ્ધાંત અને જર્મન ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી એમ. ઈગેનની પૂર્વધારણા.બાદમાં અનુસાર, જીવંત કોષોના ઉદભવની પ્રક્રિયા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે નજીકથી સંબંધિત છે ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ(ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ એ ન્યુક્લિક એસિડના ઘટકો છે જેમાં નાઇટ્રોજનયુક્ત પાયા હોય છે - સાયટોસિન, ગ્વાનિન, થાઇમીન, એડેનાઇન) , જે માહિતીના ભૌતિક વાહક છે, અને પ્રોટીન(પોલિપેપ્ટાઇડ્સ) , ઉત્પ્રેરક તરીકે સેવા આપે છેરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ. ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રક્રિયામાં, ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ, પ્રોટીનના પ્રભાવ હેઠળ, પોતાને પુનઃઉત્પાદિત કરે છે અને તેમને અનુસરતા પ્રોટીનને માહિતી પ્રસારિત કરે છે, જેથી બંધ ઓટોકેટાલિટીક સર્કિટ, જેને M. Eigen કહે છે હાઇપરસાઇકલ. વધુ ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન, પ્રથમ જીવંત કોષો તેમાંથી બહાર આવે છે, પ્રથમ ન્યુક્લિયસ (પ્રોકેરીયોટ્સ) વગર, અને પછી ન્યુક્લી - યુકેરીયોટ્સ સાથે.

અહીં, આપણે જોઈએ છીએ તેમ, ઉત્પ્રેરકના ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંત અને બંધ ઓટોકેટાલિટીક સાંકળના ખ્યાલ વચ્ચે તાર્કિક જોડાણ છે. ઉત્ક્રાંતિના અભ્યાસક્રમમાં, એમ. એઇજેન દ્વારા પ્રસ્તાવિત, હાઇપરસાઇકલમાં સમગ્ર ચક્રીય રીતે સંગઠિત પ્રક્રિયાના સ્વ-પ્રજનનના સિદ્ધાંત દ્વારા ઑટોકેટાલિસિસનો સિદ્ધાંત પૂરક છે. હાઇપરસાઇકલના ઘટકોનું પ્રજનન, તેમજ નવા હાઇપરસાઇકલમાં તેમનું સંયોજન, ઉચ્ચ-ઊર્જા પરમાણુઓના સંશ્લેષણ સાથે સંકળાયેલ ચયાપચયમાં વધારો અને "કચરા" તરીકે ઉર્જા-નબળા અણુઓને દૂર કરવા સાથે છે. અહીં નોંધવું રસપ્રદ છે જીવન અને બિન-જીવન વચ્ચેના મધ્યવર્તી સ્વરૂપ તરીકે વાયરસના લક્ષણો: તેઓ ચયાપચયની ક્ષમતાથી વંચિત છે અને, કોષોમાં પ્રવેશ કરીને, તેમની મેટાબોલિક સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કરે છે.. તેથી, ઇજેન અનુસાર, હાયપરસાયકલ્સ અથવા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના ચક્ર વચ્ચે સ્પર્ધા છે, જે પ્રોટીન પરમાણુઓ (ફિગ.) ની રચના તરફ દોરી જાય છે.

ચોખા. હાયપરસાયકલ અને કાલ્પનિક કોષનો ઉદભવ

સાયકલ જે અન્ય કરતા વધુ ઝડપી અને વધુ કાર્યક્ષમ રીતે કામ કરે છે તે સ્પર્ધામાં "જીત" છે. વાસ્તવમાં, એઇજેને પ્રાકૃતિક પસંદગીના મેટ્રિક્સ પ્રજનન પર આધારિત અવ્યવસ્થિત દ્રવ્યમાંથી ક્રમબદ્ધ મેક્રોમોલેક્યુલ્સની રચનાનો ખ્યાલ આગળ મૂક્યો. તે એમ કહીને શરૂઆત કરે છે કુદરતી પસંદગીનો ડાર્વિનનો સિદ્ધાંત- આ એકમાત્ર રીત છે જે આપણે ભૌતિક જથ્થા તરીકે નવી માહિતી બનાવવા માટે સમજીએ છીએ જે સિસ્ટમના ક્રમની ડિગ્રીને પ્રતિબિંબિત કરે છે (એન્ટ્રોપીના વિરોધમાં - "વિકાર"). બીજા શબ્દો માં, જો ત્યાં સ્વ-પ્રજનન એકમોની સિસ્ટમ છે જે એક સ્ત્રોતમાંથી મર્યાદિત માત્રામાં પૂરી પાડવામાં આવતી સામગ્રીમાંથી બનાવવામાં આવે છે, તો તેમાં અનિવાર્યપણે સ્પર્ધા ઊભી થાય છે અને પરિણામે, પસંદગી. ઉત્ક્રાંતિ વર્તન, કુદરતી પસંદગી દ્વારા નિયંત્રિત, "માહિતી અવાજ" સાથે સ્વ-પ્રજનન પર આધારિત છે (જૈવિક પ્રજાતિઓના ઉત્ક્રાંતિના કિસ્સામાં, પરિવર્તન "ઘોંઘાટ" ની ભૂમિકા ભજવે છે). આ બે ભૌતિક ગુણધર્મોની હાજરી સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય જટિલતાની પ્રગતિશીલ ડિગ્રી સાથે સિસ્ટમના ઉદભવ માટે પૂરતી છે.

હાઇપરસાઇકલનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ બેક્ટેરિયલ કોષમાં આરએનએ વાયરસનું પ્રજનન છે. આ હાઇપરસાઇકલ કોઈપણ સ્વ-પ્રતિકૃતિ એકમ સાથે સ્પર્ધા કરે છે જે સભ્ય નથી; તે અન્ય હાઇપરસાઇકલ સાથે સ્થિર રીતે સહઅસ્તિત્વમાં રહી શકતું નથી - સિવાય કે તે તેમની સાથે આગામી, ઉચ્ચ ક્રમના ઓટોકેટાલિટીક ચક્રમાં જોડાય. સ્વતંત્ર સ્વ-પ્રજનન એકમોનો સમાવેશ થાય છે (જે "પૂર્વજો" થી "વંશજો" સુધી પ્રસારિત માહિતીની નિશ્ચિત રકમની જાળવણીની બાંયધરી આપે છે), તેમાં સંકલિત ગુણધર્મો પણ છે. આમ, હાઇપરસાઇકલ આ એકમોને સંકલિત ઉત્ક્રાંતિ માટે સક્ષમ સિસ્ટમમાં જોડે છે, જ્યાં એક વ્યક્તિના ફાયદા તેના તમામ સભ્યો દ્વારા ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે, અને સમગ્ર સિસ્ટમ અલગ રચનાના કોઈપણ એકમ સાથે તીવ્ર સ્પર્ધા કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

પૃથ્વી પર જીવનના ઉદભવની પ્રક્રિયામાં, ઘણા મુખ્ય તબક્કાઓ છે. ઉત્ક્રાંતિની પ્રક્રિયામાં તેમનો ક્રમ: ઓછા પરમાણુ વજનના કાર્બનિક પદાર્થોનું અબાયોજેનિક સંશ્લેષણ, બાયોપોલિમરની રચના, કોસેર્વેટ્સની રચના, પ્રકાશસંશ્લેષણનો ઉદભવ.

ચોખા. 4. અબાયોજેનેસિસની યોજના

આ સિદ્ધાંતની ટીકા કરતી વખતે સર્જનવાદીઓ સામાન્ય રીતે જે રજૂ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે તેની સાથે બાયોકેમિકલ ઉત્ક્રાંતિ વિશેના વાસ્તવિક વિચારોની તુલના કરવી રસપ્રદ છે (ફિગ.).

આધુનિક પૂર્વધારણાઓ અનુસાર, પ્રાથમિક વાતાવરણમાં ઉદ્ભવતા પદાર્થો મુખ્યત્વે મહાસાગરોમાં ધોવાઇ ગયા હતા, જેનું કદ પૃથ્વી ઠંડું થતાં વધતું જાય છે. તે સમયે પ્રવર્તતા વાતાવરણની નજીક માનવામાં આવતી પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, આ વાતાવરણનો ભાગ માનવામાં આવતા વાયુઓ સાથે પ્રયોગો કરવામાં આવ્યા હતા. આ પ્રયોગોએ જૈવિક રચનાઓના મુખ્ય ઘટકો જેવા જટિલ કાર્બનિક અણુઓનું નિર્માણ કર્યું. પૃથ્વીના મહાસાગરો આવા પદાર્થોના વધુને વધુ કેન્દ્રિત દ્રાવણમાં ફેરવાઈ ગયા.

કેટલાક કાર્બનિક અણુઓ એકસાથે ગંઠાઈ જાય છે. આદિમ મહાસાગરમાં, આ સંચય કદાચ ટીપાંનું સ્વરૂપ ધારણ કરે છે, જે પાણીમાં તેલ દ્વારા રચાય છે. આવા ટીપાં, દેખીતી રીતે, આદિમ કોષોના પુરોગામી હતા - જીવંત વસ્તુઓના પ્રથમ સ્વરૂપો.

આધુનિક સિદ્ધાંતો અનુસાર, આ કાર્બનિક અણુઓ પ્રથમ સજીવો માટે ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે પણ સેવા આપતા હતા. આદિમ કોષો અથવા કોષ જેવી રચનાઓ તેને વિપુલ પ્રમાણમાં રાસાયણિક સંયોજનોનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકે છે. જેમ જેમ તેઓ વિકસિત અને વધુ જટિલ બનતા ગયા તેમ તેમ સજીવો વધુ ને વધુ સ્વતંત્ર બન્યા, નીચેની ક્ષમતાઓ પ્રાપ્ત કરી: વૃદ્ધિ, પ્રજનન અને તેમની લાક્ષણિકતાઓ અનુગામી પેઢીઓ સુધી પહોંચાડવા.

આમ, પ્રથમ સજીવોજે પૃથ્વી પર ઉદ્ભવ્યું અને પ્રાથમિક સમુદ્રના પાણીમાં લાંબા સમયથી અસ્તિત્વમાં છે પ્રોકેરીયોટ્સ, એટલે કે બિન-પરમાણુ જીવો. પ્રોકેરીયોટ્સને "બેક્ટેરિયા" પણ કહેવામાં આવે છે. વધુમાં, આ સજીવોને તેમની જીવન પ્રવૃત્તિ માટે ઓક્સિજનની જરૂર ન હતી, એટલે કે. હતા એનારોબ. તેઓ પર્યાવરણમાંથી કાર્બનિક સંયોજનોનો ઉપયોગ કરીને તેમની ઉર્જાની જરૂરિયાતો પૂરી કરે છે, એટલે કે. હતા હેટરોટ્રોફ્સ(ગ્રીક શબ્દો હેટરોસ - અન્ય અને ટ્રોફોસ - ફીડિંગમાંથી). આ જૂથમાં હવે તમામ પ્રાણીઓ અને ફૂગ, તેમજ મોટાભાગના બેક્ટેરિયા જેવા ઘણા એકકોષીય સજીવોનો સમાવેશ થાય છે.

વાતાવરણ એરોબિક બનતા પહેલા, એટલે કે. ઓક્સિજન, ત્યાં માત્ર પ્રોકાર્યોટિક કોષો હતા જેમાં પરમાણુ પટલનો અભાવ હતો, જેમાંથી આનુવંશિક સામગ્રી જટિલ રંગસૂત્રોમાં સંગઠિત ન હતી.

જેમ જેમ આદિમ હેટરોટ્રોફ્સની સંખ્યામાં વધારો થતો ગયો તેમ, જટિલ પરમાણુઓનો પુરવઠો કે જેના પર તેમનું અસ્તિત્વ નિર્ભર હતું, લાખો વર્ષોથી સંચિત હતું, તે ખતમ થવા લાગ્યું. કોષોની બહાર કાર્બનિક પદાર્થો ઓછા અને ઓછા હતા, અને તેમની વચ્ચે સ્પર્ધા શરૂ થઈ. તેના દબાણ હેઠળ, મર્યાદિત ઉર્જા સ્ત્રોતોનો અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરી શકે તેવા કોષોને અન્યો કરતા બચવાની વધુ તક મળી. સમય જતાં, લાંબા સમય સુધી ધીમા પરિણામે લુપ્ત થવાની પ્રક્રિયા (નાબૂદી)ઓછામાં ઓછા અનુકૂલિત સજીવો ઉદભવ્યા જે સાદા અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી ઊર્જા-સમૃદ્ધ પરમાણુઓ બનાવવા સક્ષમ હતા. તેમને બોલાવવામાં આવે છે ઓટોટ્રોફ્સ, જેનો અર્થ ગ્રીકમાં "સ્વ-ખોરાક" થાય છે. આ પ્રથમ ઓટોટ્રોફના દેખાવ વિના, પૃથ્વી પરનું જીવન સમાપ્ત થઈ જશે.

સૌથી સફળ ઓટોટ્રોફ હતા, જેણે સૌર ઉર્જાનો સીધો ઉપયોગ કરવા માટેની સિસ્ટમ વિકસાવી હતી, એટલે કે. પ્રકાશસંશ્લેષણ. પ્રથમ પ્રકાશસંશ્લેષણ સજીવો આધુનિક છોડ કરતા ઘણા સરળ હતા, પરંતુ આદિમ હેટરોટ્રોફ્સ કરતા પહેલાથી જ વધુ જટિલ હતા. સૌર ઉર્જાને શોષી લેવા અને તેનો ઉપયોગ કરવા માટે, પ્રકાશ ઉર્જા કેપ્ચર કરતી એક ખાસ રંગદ્રવ્ય પ્રણાલી અને આ ઉર્જાને કાર્બનિક અણુઓના બોન્ડમાં સંગ્રહિત કરવા માટે સંબંધિત સિસ્ટમની જરૂર હતી.

3.4 અબજ વર્ષો પહેલાના ખડકોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ સજીવોના પુરાવા મળ્યા છે, એટલે કે. પૃથ્વી પરના જીવનના પ્રથમ અશ્મિ પુરાવા શોધાયા હતા તેના કરતા 100 મિલિયન વર્ષ નાના. જો કે, આપણે લગભગ ખાતરી કરી શકીએ છીએ કે જીવન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ બંને ઘણા પહેલા દેખાયા હતા. ઓટોટ્રોફ્સના આગમન સાથે, બાયોસ્ફિયરમાં ઉર્જાનો પ્રવાહ આધુનિક સુવિધાઓ પ્રાપ્ત કરે છે: તેજસ્વી ઊર્જા પ્રકાશસંશ્લેષણ સજીવો દ્વારા લેવામાં આવે છે, અને તેમાંથી અન્ય તમામ જીવંત પ્રાણીઓમાં પ્રસારિત થાય છે.

જેમ જેમ ઓટોટ્રોફની સંખ્યામાં વધારો થયો તેમ, ગ્રહનો દેખાવ બદલાયો. આ જૈવિક ક્રાંતિ પ્રકાશસંશ્લેષણની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિઓમાંની એક સાથે સંકળાયેલી છે, જેનો ઉપયોગ લગભગ તમામ જીવંત ઓટોટ્રોફ્સ દ્વારા કરવામાં આવે છે અને તેમાં ઓક્સિજન છોડવા માટે પાણીના અણુના વિભાજનનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામ સ્વરૂપ વાતાવરણમાં ઓક્સિજન ગેસનું પ્રમાણ વધ્યું અને તેના બે મહત્વપૂર્ણ પરિણામો આવ્યા.

સૌપ્રથમ, વાતાવરણના બાહ્ય પડમાં રહેલા કેટલાક ઓક્સિજનનું રૂપાંતર કરવામાં આવ્યું હતું ઓઝોન, જે, પૂરતી માત્રામાં સંચિત થયા પછી, પૃથ્વી પર પડતા સૂર્યપ્રકાશના અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને શોષવાનું શરૂ કર્યું, જે જીવંત વસ્તુઓ માટે વિનાશક છે. લગભગ 450 મિલિયન વર્ષો પહેલા, ઓઝોન સ્તર દ્વારા સુરક્ષિત સજીવો પહેલાથી જ પાણીની સપાટી પર અને જમીન પર ટકી શકે છે.

બીજું, મુક્ત ઓક્સિજનમાં વધારો થવાથી પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન રચાયેલા ઉર્જા-સમૃદ્ધ કાર્બન-સમાવતી પરમાણુઓનો વધુ કાર્યક્ષમ રીતે ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બન્યું છે, જેનાથી સજીવો તૂટી શકે છે અને તેમને ઓક્સિડાઇઝ કરી શકે છે. શ્વસન પ્રક્રિયા (ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન). અને શ્વસન કોઈપણ એનારોબિક (ઓક્સિજન-મુક્ત) વિઘટન કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ઊર્જા પ્રદાન કરે છે.

ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન એ એક મેટાબોલિક માર્ગ છે જેમાં પોષક તત્વોના ઓક્સિડેશન (ઓક્સિજનની હાજરી જરૂરી છે) દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ઊર્જા એટીપીના સ્વરૂપમાં સેલ મિટોકોન્ડ્રિયામાં સંગ્રહિત થાય છે.

લગભગ 1.5 અબજ વર્ષો પહેલા પૃથ્વી પર રહેતા તમામ પ્રકારના જીવો હેટરોટ્રોફ અથવા ઓટોટ્રોફિક બેક્ટેરિયા હતા. પેલિયોન્ટોલોજીકલ માહિતી અનુસાર, મુક્ત ઓક્સિજનની સાંદ્રતામાં વધારો પ્રથમના દેખાવ સાથે હતો. યુકેરીયોટિક કોષોપરમાણુ પટલ, ખાસ ગોઠવાયેલા રંગસૂત્રો અને પટલ-બંધ ઓર્ગેનેલ્સ ધરાવતાં. યુકેરીયોટિક સજીવો, જેનાં વ્યક્તિગત કોષો સામાન્ય રીતે બેક્ટેરિયા કરતા ઘણા મોટા હોય છે, લગભગ 1.5 અબજ વર્ષો પહેલા ઉદભવ્યા અને લગભગ 1 અબજ વર્ષો પહેલા અસંખ્ય અને વૈવિધ્યસભર બન્યા. બેક્ટેરિયા સિવાય તમામ જીવંત વસ્તુઓ એક અથવા ઘણા યુકેરીયોટિક કોષોથી બનેલી હોય છે. એ નોંધવું જોઇએ કે પૃથ્વી પર જીવનની રચનાના પ્રથમ તબક્કામાં અબજો વર્ષો લાગ્યા (ફિગ.).

ચોખા. જીવનના ઉત્ક્રાંતિનો પ્રારંભિક તબક્કો

આમ, સ્વ-સંસ્થાની વિભાવના ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન જીવંત અને નિર્જીવ વસ્તુઓ વચ્ચે જોડાણ સ્થાપિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જેથી જીવનનો ઉદભવ સંપૂર્ણપણે અવ્યવસ્થિત અને તેના માટે શરતો અને પૂર્વજરૂરીયાતોનું અત્યંત અસંભવિત સંયોજન હોય તેવું લાગતું નથી. દેખાવ વધુમાં, જીવન પોતે તેના વધુ ઉત્ક્રાંતિ માટે શરતો તૈયાર કરે છે.

અનિયમિત પોલિમર એ પોલિમર છે જેમાં પરમાણુઓના ક્રમમાં કોઈ ચોક્કસ પેટર્ન નથી.

જીવનની ઉત્પત્તિના સિદ્ધાંતો.