Esblygiad cemegol: y camau a hanfod

Roedd y broses drosi oedd gyflawni cemeg gwyddoniaeth yn yr hyn a elwir yn esblygiad cemegol, ac mae'r trobwynt y broses chwyldroadol digwydd ar ôl creu yn 1777 gan y gwyddonydd naturiol ddamcaniaeth hylosgi Ffrengig Lavoisier disgrifio rôl ocsigen. Yna dechreuodd adolygiad o'r holl gysyniadau sylfaenol ac egwyddorion sylfaenol cemeg, wedi newid y derminoleg a gyfundrefn enwau sylweddau.

cwrs elfennol

1789 Gwelodd rhyddhau Lavoisier gwerslyfr, ar unwaith daeth yn cyfeirio allweddol ar gyfer ymchwilwyr ac ymarferwyr o wyddoniaeth eni. Mae'r "cwrs cemeg elfennol" wedi bod y cyntaf yn y rhestr y byd - Tabl o gyrff syml, gan restru'r elfennau cemegol hysbys. Mae sail y gyfrol hon Lavoisier gorwedd union theori ocsigen o hylosgi, lle esblygiad cemegol ei gyfarwyddo gan ffordd hollol newydd. Yr elfen bwysicaf yn y diffiniad o - profiad, sef yr hyn yn wyddonydd ac etholwyd y prif faen prawf, a phopeth nad yw'n cael ei gadarnhau gan brofiad, megis atomig neu adeiledd moleciwlaidd, nid Lavoisier wedi ystyried.

esblygiad cemegol wedi mynd drwy'r cyfreithiau ef lunio - cadwraeth màs, am natur y priodweddau cyfansoddion, mae eu gwahaniaethau yn y cyfansoddiad elfennol. Dyna pryd y cemeg wedi dod yn wyddoniaeth o hunan, yn astudio cyfansoddiad y cyrff yn arbrofol. Ni allwn wneud heb y esblygiad cemegol resymoli y pwnc, ac felly, dynoliaeth wedi'u gadael yn olaf y gorffennol alchemical, fel syniadau am natur y mater ac ei eiddo newid yn sylweddol ac yn gyflym. Ond mae'r ysgogiad ar gyfer y broses hon a wasanaethir ymchwil Lavoisier. Yn awr, hyd yn oed plant ysgol yn gwybod y dylai camau esblygiad cemegol (neu esblygiad prebiotic) yn cael eu hystyried o'r adeg a ragflaenodd ymddangosiad bywyd ar y Ddaear. Yn y ddeunawfed ganrif, beichiogi fath yn y byd nad oes neb erioed wedi cael.

bywyd

Dechreuodd esblygiad cemegol ar y Ddaear blaned gwbl difywyd pan ddechreuodd y sylwedd organig yn raddol dod i'r amlwg o foleciwlau anorganig, sy'n effeithio yn benodol ffactorau ynni a dethol. prosesau hunan-drefnu, sy'n nodweddiadol o systemau cymharol gymhleth hyd yn oed sy'n datblygu. Felly, mae'r carbon ar y Ddaear yn ymddangos. Yn hytrach, mae carbonaidd moleciwl cyntaf hanfodol bwysig nid yn unig ar gyfer golwg ond hefyd ar gyfer datblygiad pellach pob mater byw.

Nid ydym yn gwybod hyd yn hyn, beth yw hanfod esblygiad cemegol yn y camau cynnar o fywyd. Mae cemeg hysbys o unrhyw sylwedd yn cyfyngu ar y ffiniau broses esblygiadol rhagdybio carbon dyfrllyd. Efallai, yn y bydysawd mae yna opsiynau ddull arall o fodolaeth o fater byw a tharddiad ein brotein - nid yw'r unig "ffordd allan". Mae Sylweddolwyd cyfuniad unigryw o eiddo polymer gydag eiddo depolarizing carbon y cyfrwng dyfrllyd yn yr hylif. Mae'r amodau hyn yn ddigon i gychwyn y esblygiad cemegol bywyd a'r angen i ddatblygu pob hysbys i ni amrywiaeth o ffurfiau bywyd.

Dechrau'r broses

Dynoliaeth hyd yn oed o'i grud hun yn gwybod nid pob un. Yn enwedig am ble a phryd i ddechrau camau esblygiad cemegol ar y Ddaear. Dyma'r hyn yr ydym, hefyd, dim ond dyfalu. Yma, yn gyntaf, yna gall fod yn hollol unrhyw adeg.

Pan fyddwch yn gorffen yr ail gylch o ffurfiant sêr pan fydd y cynnyrch cywasgedig o ffrwydrad o supernovas, a oedd yn rhoi elfennau gofod rhyngserol elwir trwm, y mae eu pwysau yn fwy na dau ddeg chwech. Pan fydd y sêr yn yr ail genhedlaeth o hyd eu systemau planedol hunain, lle bo angen elfennau trwm wedi bod yn swm digonol. Wireddwyd hanfod esblygiad cemegol gallai ar unrhyw adeg ar ôl y Glec Fawr yn egwyl o hanner biliwn a hanner biliwn o flynyddoedd.

Lle dechreuodd bywyd

Lle y gallai hi wedi codi - hefyd yn gwestiwn agored. Pryd y gallai greu llawer o gyflyrau ekolyutsii lansio cemegol eithaf tebygol ddigwydd mewn bron unrhyw amgylchedd. Mae'r isbridd a'r planedau, a dyfnder y môr a'r wyneb, hyd yn oed ffurfio protoplanetary addas.

Ar ben hynny, mae'n bosibl y cwmwl nwy rhyngserol hefyd yn gwasanaethu fel man cychwyn ar gyfer ymosodiad ar fyw fater difywyd, ac mae'n cael ei gadarnhau ynddo sylweddau organig canfod - ac alcoholau siwgr, aldehydau, asidau amino, glycine ac yn fwy galluog yn gwasanaethu fel cychwyn deunydd ar gyfer bywyd drwy gyfrwng esblygiad cemegol ddechrau.

theori

Ancient Earth yn cadw ei chyfrinachau, ac nid oes gan wybodaeth ddibynadwy am yr amodau geocemegol ei fodolaeth cyn ymddangosiad bywyd dynoliaeth. Efallai na fydd ymchwil ddaearegol bodloni'r holl gwestiynau, ac felly i astudio yn rhan seryddiaeth yn helaeth. Felly adeiladu theori esblygiad cemegol. amodau Venusian a blaned heddiw yn cael eu hystyried i fod yn debyg i'r Ddaear ar gamau penodol o esblygiad cemegol.

I arbrofi ar y modelau a thrwy hynny cael yr holl ddata sylfaenol yn hysbys. Er enghraifft, gan ddefnyddio efelychu amrywiol gyfansoddiadau cemegol ac amodau hinsoddol yn yr atmosffer, y hydrosffer, lithosffer moleciwlau organig cymhleth yn cael eu sicrhau. Caffael ddata newydd drwy arbrofi bob amser yn cael eu hadeiladu yn cyfoethogi'r theori. Felly, mae'n ei henwebu mewn nifer o ragdybiaethau ynghylch y mecanweithiau penodol a chynhaliodd grymoedd gyrru yn uniongyrchol esblygiad cemegol.

Mae ymchwil yn Rwsia

Bywyd ar y Ddaear ei ffurfio drwy abiogenesis, hynny yw, genedigaeth cyfansoddion organig y mae eu presenoldeb yn bywyd gwyllt nodweddiadol y tu hwnt i'r corff a heb gyfranogiad lleiaf o ensymau. Dyma'r cam cyntaf, pan mae bywoliaeth o'r nonliving.

Erbyn ddamcaniaeth Oparin academaidd yn yr ugeiniau yr ugeinfed ganrif, atebion o gyfansoddion uchel-moleciwlaidd yn gallu ffurfio ardal benodol lle mae eu crynodiad yn cynyddu, ac yn gwahanu oddi wrth yr amgylchedd allanol yn atal iddynt i gyfathrebu ag ef. Gelwir y rhain yn cael eu mannau coacervates neu ddiferion coacervate.

dramor

Tarddiad synthesis anfiotig Gweithredwyd mewn pridd cyntefig wario yn 1953 godu Stanley Miller, syntheseiddio asidau amino â sylweddau organig eraill. Yn dilyn hynny yn ymddangos theori hypercycles sy'n esbonio bodolaeth bywyd yn ystod esblygiad cemegol y presenoldeb adwaith catalytig, yn olynol, lle mae'r cynnyrch blaenorol yn dod yn gatalydd ar gyfer y nesaf.

Dim ond y cyntaf "protocell" ei greu yn 2008 gan y biolegydd Americanaidd a drwy wain o asidau brasterog a lipidau yn gallu cael monophosphate niwcleotid o'r amgylchedd. Mae'r rhain yn imidazole "brics" activated yn hanfodol ar gyfer y synthesis o DNA. Ac yn 2011 yn Japan eu creu fesiglau gydag elfennau DNA dan bilen cationic, a oedd yn gallu rhannu, fel yr oedd adwaith cadwyn polirazmernaya, efelychu DNA.

prif damcaniaethau

esblygiad cemegol o fywyd ar y rhagdybiaeth y Ddaear yn egluro'r pwyntiau sylfaenol canlynol.

1. Rheidrwydd yn ymddangos ar y Ddaear neu mewn amodau gofod, lle mae synthesis autocatalytic ugrerodosoderzhaschih moleciwlau, gyda rhaid i'r synthesis gael cyfeintiau mawr ac amrywiaeth sylweddol, yn ddigon i gychwyn y broses o esblygiad cemegol.
2. Digwyddiadau strwythurau protocellular dod i'r amlwg o'r moleciwlau a ddisgrifir uchod. Mae'r agregau caeedig sefydlog hynysu oddi wrth yr amgylchedd, cyfnewid ynni sylweddau ac yn eu pasio ddetholus. Felly mae strwythur protocellular.
3. Mae'r unedau a ffurfiwyd mae gallu i hunan-ddatblygiad - hunan-dyblygu a hunan-trawsnewid holl wybodaeth o systemau cemegol. Felly mae yna unedau sylfaenol y cod etifeddol.
4. Y cam nesaf - y berthynas rhwng y golwg a swyddogaethau ensymau priodweddau proteinau RNA gyda a DNA fel y cludwyr data. Felly mae mewn gwirionedd yn etifeddol cod sydd ei angen ar gyfer esblygiad biolegol.

darganfyddiad

Fel y soniwyd uchod, Alexander Oparin mor gynnar â'r ugeiniau y ganrif ddiwethaf agor coacervates. Disgrifiodd Nesaf Stanley Miller a Harold Urey yn 1953, ymddangosiad yr awyrgylch hynafol yn efelychu biomolecules syml ac mae'r broses y byddant yn digwydd. Dywedodd Nesaf Sidney Foks y byd am y microspheres o protenoidov. Yn 1981, T. a S. Ceku Altmane gallu arsylwi is-adran o RNA autocatalytic fel ribozymes yn gallu integreiddio'r wybodaeth a'r catalysis yn y moleciwl, "cerfio allan" eu hunain rhag y gadwyn a chysylltu â'r gweddill "yn dod i ben".

Yn 1986, datblygodd William Gilbert Caergrawnt y syniad o "RNA Byd", ac roedd Gunther von Kidrovski o'r Almaen ar yr un pryd a gyflwynwyd y system hunan-dyblygu gyntaf yn seiliedig ar DNA, a oedd yn gyfraniad pwysig i ddealltwriaeth o systemau hunan-dyblygu a'u swyddogaethau twf. Gwyddoniaeth wedi mynd yn gyflym ymlaen i'r cyfeiriad hwn: Agorodd Manfred Eigen hyperframe, esblygiad ensembles o foleciwlau RNA, ac wedi creu Yuliy Rebek y moleciwl artiffisial cyntaf bod hunan-dyblygu mewn clorofform.

Gofod a Ddaear

Mae Space Flight Center o NASA Dzhon Korlis Astudiodd y broses o gyflawni'r ffynhonnau thermol y moroedd ynni a chemegau sy'n gwneud y esblygiad cemegol annibynnol o'r amgylchedd gofod, a heddiw maent ar gyfer cynefin parhaol archaebacteria cychwynnol. Yn y byd sulfides haearn, mae nifer o ddamcaniaethau Gunter Vehterskhoyzera.

Disgrifiodd y hunan-dyblygu strwythurau metaboledd cyntaf a achosir ar wyneb y pyrit (sylffid haearn), a roddodd yr egni angenrheidiol ar gyfer cyfnewid sylweddau. O ran dewis tyfu ac sy'n pydru grisialau pyrit yn gallu tyfu ac yn atgenhedlu, gan greu amrywiaeth o boblogaethau. mwynau clai ar gyfer ymddangosiad moleciwlau organig hefyd wedi cael eu hastudio yn ofalus. Fodd bynnag, nid yw model unedig o esblygiad cemegol yn bodoli eto, gan nad yw'r egwyddorion sylfaenol y mudiad y broses hon yn agored eto.