Реферат: Де й із чого зароджується життя?

За останні кілька років при дослідженні радіоастрономічними методами газопилових хмар у Галактиці в них було виявлено кілька типів органічних сполук. Особливо відзначимо синильну кислоту, формальдегід, метиламін, спирти. (Всі ці прості молекули - ключові вихідні продукти для синтезу більше складних сполук, абсолютно необхідних для життя, наприклад, амінокислот - будівельних блоків білка.) Таке відкриття тим більше дивно, що раніше в газопилових хмарах передбачалася лише присутність водню й деякого числа двохатомних сполук. Оскільки ці хмари (або їхні фрагменти) ототожнюються як райони зародження зірок і планетних систем, те подібні результати спостережень становлять винятковий інтерес.

Після відкриття органічних молекул у газопилових хмарах міжзоряні порошини, на яких можуть концентруватися ці молекули, сталі називати носіннями життя. Зовсім недавно знаменитий англійський астрофізик Ф. Хойл висунув ідею про те, що в глибинах Космосу життя може зароджуватися саме на міжзоряних порошинах. Більше того, Ф. Хойл і його співавтор Н. Викрамсингх зв'язують епідемії грипу на Землі із внесенням збудників цієї інфекції з Космосу. Правда, Хойл делікатно обходить питання про те, як виникає життя на міжзоряних порошинах.

Ще раніше висловлювалися думки про те, що життя здатне розвиватися на кометах і астероїдах. Але подивимося, чи може дійсно виникнути життя в результаті хімічних процесів у холодних газопилових хмарах?

Порівняно прості молекули, такі, як формальдегід і синильна кислота, там є. Вони виникають із льодів простих газів, таких, як пари води, метан, аміак, на поверхні порошин. Що ж потім?

Реакції утворення більше складних полімерів ідуть при низьких температурах дуже повільно. Крім того, через дуже низьку температуру на порошинах немає рідкої води, що необхідна для всього живого. Та й міжзоряні порошини дуже малі, менше мікрона, навіть нормальна бактеріальна клітка більше. Ні, для життя потрібний комфорт, а тут і холодно й "тісно".

Возможно вы искали - Курсовая работа: Диагностика финансового состояния фирмы

У метеоритах знаходять уже більше складні сполуки вуглецю - амінокислоти. Здавалося б, усього один крок до живого. Але немає. Метеорити теж свого роду еволюційний тупик, оскільки в них немає ні гідросфери (хоча небагато води в хімічно зв'язаному виді все-таки є), ні атмосфери. Що ж тоді залишається? Тільки планети?

Тільки планети.

Спробуємо розібратися, чому. Для цього нам доведеться подивитися, які природні фактори критичні для життя. Природно, спочатку ми будемо поки говорити про те, що ближче: про нашого, земний, життя.

Добре відомо, що так звані термофільні (теплолюбні) форми мікроорганізмів існують, у гарячих вулканічних джерелах, температура яких досягає в деяких випадках 95-98 градусів Цельсія. Механізми, які усувають ушкодження в клітках і підвищують їхня стійкість до високої температури, до кінця незрозумілі, так у нас із вами немає необхідності вдаватися в детальний аналіз біохімії термофілів. Ясно, що еволюція виробила захисні механізми. Однак верхня температурна межа життєдіяльності організмів, безумовно, є, і ми не допустимо серйозної помилки, якщо встановимо його близько 100 градусів Цельсія.

У тому випадку, якщо життя вже існує, нижня температурна границя не настільки критична. Однак ми акцентуємо свою увагу на проблемі зародження життя, і нам необхідно враховувати швидкості хімічних реакцій. Оскільки більшість реакцій проходить у рідкій фазі, то для нормальної життєдіяльності автоматично виходить і нижня температурна границя близько 0 градусів по шкалі Цельсія.

Похожий материал - Реферат: Еволюція Всесвіту

Отже, для зародження життя ми одержуємо досить вузький температурний інтервал, усього близько 100 градусів. Причому важливо, що стабільність температур повинна зберігатися дуже довгий час без помітних перепадів.

Де ж можуть бути такі умови? Тільки на планетах, що мають атмосферу. Саме атмосфера - фактор планетарного масштабу, що виключає різкі температурні перепади. Наприклад, на Місяці, позбавленої повітря, перепади температури вночі й удень великі: від + 110 до -120, більше двохсот градусів, а на Венері й Землі вони незначні.

Оскільки саме в атмосфері, гідросфері й на поверхні роздягнула фаз відбувається синтез органічних молекул, те цілком зрозуміло, що для проходження реакцій синтезу на планетах повинні бути які-небудь джерела енергії.

Отже, планети, так ще планети з атмосфери. До речі, атмосфера виконує ще одну дуже важливу функцію: вона захищає тендітні органічні молекули від руйнівної дії ультрафіолетового випромінювання батьківської зірки. Наприклад, у нас на Землі життя навряд чи було б можливе, якби в атмосфері не було озонового екрана. Саме цей екран затримує найнебезпечнішу частину випромінювання Сонця.

Умовимося називати планети, де життя типу земний у принципі може існувати, "зеленими планетами".

Очень интересно - Реферат: Еволюція зірок

На таких планетах повинна бути атмосфера, гідросфера й досить комфортна м'яка погода. Але як довго все це повинне існувати? Тисячу, мільйон, мільярд років?

Вік Землі - близько 4,5 мільярди років, і палеонтологи затверджують, що 3,5 мільярди років тому на Землі вже було життя. А скільки живуть зірки?

Адже відомо, що деякі з них вибухають. Це так звані нові й зверх нові зірки. Ясно, що, якщо зірка вибухне, біля її не залишиться нічого живого. Існує загальне правило в астрофізику: чим зірка гаряче, тим менше строк її життя. Тому "зелені планети" можуть бути тільки біля не дуже гарячих зірок, і тоді в сфері нашого розгляду залишаться лише зірки із часом життя не менш мільярда років, тобто зірки спектральних класів F, G, ДО, М.

Тут, однак, істотним фактором є тепловий потік, що досягає поверхні планети, оскільки всі ми не любимо, коли занадто холодно. Наприклад, енергія випромінювання М-Карлика становить лише близько 5 відсотків енергії зірки типу Сонця. Але якщо планета в системі М-Карлика перебуває недалеко від зірки, там будуть цілком комфортні умови для життя.

Еволюція органічних сполук може досягати високого рівня лише на планетах. Дійсно, у газопилових утвореннях концентрації речовини занадто низькі, близько 1 атома в кубічному сантиметрі, щоб з ефективністю йшли реакції утворення біополімерів. Не можна, щоправда, виключити можливість синтезу простих амінокислот і в газопилових хмарах, і в атмосферах інфрачервоних зірок. Що стосується комет, то в лабораторних умовах, що відтворюють "кометну" обстановку, учені продемонстрували можливість утворення досить складних органічних молекул, а в метеоритах амінокислоти втримуються в помітних кількостях. Проте для всіх процесів ускладнення необхідні досить високі концентрації матеріалу, і саме тому всі перераховані об'єкти є свого роду еволюційними тупиками. Отже, все-таки планети.

Вам будет интересно - Статья: Есть жизнь - есть вода. Нет жизни - нет воды

Скільки ж "зелених планет" у нашій Галактиці?

Якщо вважати, що системи типу нашої сонячної не виключення, тоді тільки в нашій Галактиці планет, придатних для життя, може бути більше мільйона.

А чи можуть бути планети без зірок? У принципі, так.

На таких планетах за рахунок їхнього внутрішнього тепла теж могла б існувати життя, аналогічна найпростішим формам нашого земного життя, наприклад, бактерії.

Так чому ж все-таки вуглець і вода становлять основу життя?

Похожий материал - Реферат: Жизнь на Марсе

Ще в 1913 році біохімік з Гарвардського університету, Л. Гендерсон, видав книгу "Придатність навколишнього середовища". Автор дійшов висновку, що все живе повинне складатися з води й вуглецю, оскільки сам Л. Гендерсон складається з води й вуглецю. Аргумент, звичайно, сильний, але спробуємо подивитися на це завдання більш серйозно.

Всі відомі на Землі живі організми, а також викопні форми життя в певному змісті хімічно однакові: білки, нуклеїнові кислоти, жири, цукрі й ряд інших біологічно важливих молекул, побудованих з обмеженого кола елементів. Це так звані абсолютні органогени, серед яких центральне місце займає вуглець. У число абсолютних органогенів входять також кисень, азот, фосфор, водень, сірка, калій, кальцій і магній.

Всі хімічні реакції в клітках ідуть у водяному розчині, причому саме у воді реалізуються тисячі біохімічних процесів, що підтримують життєдіяльність організму.

Але чому ж саме вуглець і вода грають настільки унікальну роль у хімії живого? Бути може, на Землі існували інші форми життя, побудовані на іншій хімічній основі, які згодом були знищені вуглецевим життям? Чи можливі в принципі "інші хімії" життя? Ці питання мають філософське й наукове значення.