Vie: aléatoire concours de circonstances ou de la loi... de la physique?

La Compréhension de la nature de la vie est l'un des plus complexes et en même temps de problèmes intéressants pour l'humanité. Avec le temps, ce sera inévitablement au-delà de la question de savoir si il ya une vie que sur la Terre, ou il ya quelque chose d'autre dans l'Univers. Est-ce que l'émergence de la vie aléatoire et une heureuse coïncidence, ou il est tout aussi naturel de l'Univers, comme les lois universelles de la physique?

Les Scientifiques ont tenté de répondre à ces questions. L'un d'eux est Jeremy Ингланд, biophysicien du Mit. En 2013, il a fait sortir l'hypothèse que les lois de la physique pourraient devenir un déclencheur de réactions chimiques, a permis de simples substances à s'organiser de telle sorte qu'ils finissent par acquis «de la vie».

Dans les résultats mêmes de nouveaux travaux Ингланда et ses collègues notent que la physique est capable naturellement de créer des processus самовопроспроизводимых de réactions, qui est l'une des premières étapes de la création d'un «live» de «inanimé». En d'autres termes, cela signifie que la vie passe directement des lois fondamentales de la nature, ce qui empêche la possibilité de l'hypothèse aléatoire se produit. Mais ce serait un peu trop fort la déclaration.

La Vie doit apparaître de quelque chose. La biologie n'a pas toujours existé. Elle est également apparue à la suite de la chaîne de certains procédés chimiques, qui ont conduit à ce que les produits chimiques sont en quelque sorte se sont organisés dans le пребиотические de la connexion, a créé «la construction de briques de la vie», puis se sont transformés en des germes, qui ont finalement évolué dans une impressionnante collection d'êtres vivants existants aujourd'hui sur notre planète.

La Théorie de l'абиогенеза considère l'apparition de la vie que l'émergence de la faune de l'inanimé et de l'avis de Ингланда, la base et la clé grâce à laquelle inanimés produits chimiques pourraient se transformer en biologiques peut être thermodynamique. Cependant, comme le souligne le scientifique, la dernière étude n'a pas pour but de créer un lien entre «la vie des propriétés physiques des systèmes et des processus biologiques.

«Je ne dirais pas que j'ai passé le travail, qui pourrait répondre à la question de la nature de la vie elle-même», — a partagé Ингланд dans une interview Live Science.

«Ce qui m'intéresse, c'est la preuve même du principe – quelles sont les exigences physiques pour la manifestation de non vivantes de connexions vivant de conduite».

l'auto-organisation dans les systèmes physiques

Lorsque le système s'applique l'énergie, les lois de la physique dictent la façon dont cette énergie va se dissiper. Si ce système a un impact sur une source externe de chaleur, l'énergie commence à se dissiper jusqu'à ce que autour de ce système n'est pas organisée par l'équilibre thermique. Placez la tasse de café sur la table et à travers le temps l'endroit où se tenait une tasse de devenir chaud. Cependant, certains systèmes physiques peuvent être неравновесными, par conséquent, à travers le «autogestion» ils essaient de la manière la plus efficace de puiser dans l'énergie d'une source externe, résultant démarrent très intéressantes, comme l'indique Ингланд, самоподдерживаемые des réactions chimiques qui empêchent la réalisation de l'équilibre thermodynamique. C'est comme si une tasse de café spontanément a provoqué une réaction chimique, l'obligeant à maintenir chaude qu'une infime place du café dans le centre de la coupe, empêchant le refroidissement et la transition à l'état thermodynamique de l'équilibre de la table. Le savant qualifie cette situation de «l'adaptation à la dissipation», et ce mécanisme est exactement ce qui confère selon Ингланда inanimés physique des systèmes vivants propriétés.

La Clé un comportement de vie est la possibilité de perpétuation ou (du point de vue biologique) pour la reproduction. C'est le fondement de toute la vie: начитается comme le plus simple, puis репродуцируется, devient de plus en plus difficile, puis de nouveau репродуцируется et ce processus est répété encore et encore. Et il se trouve que саморепликация est aussi très efficace pour la dissipation de la chaleur et améliorer l'entropie à l'intérieur de ce système.

Dans les résultats de l'étude, publiés le 18 juillet dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences (actes de l'académie Nationale des sciences) Ингланд et coauteur des travaux Jordan Horowitz décrivent la vérification de ses hypothèses. Ils ont effectué plusieurs simulations informatiques système fermé (système qui n'échange de la chaleur ou de la matière avec son environnement), contenant la «soupe» des 25 substances chimiques. Malgré le fait que leur système est très simple, c'est comme «le bouillon» est susceptible d'autrefois pouvait couvrir la surface de l'ancienne et vie de la Terre. Donc voilà il s'est avéré que si ces produits chimiques sont ensemble et ils subissent l'effet de la chaleur provenant d'une source externe (par exemple, hydrothermique puits), ces substances devront être d'une certaine façon de dissiper cette chaleur selon la deuxième loi de la thermodynamique qui dit que la chaleur doit se disperser et de l'entropie du système à ce moment sera inévitablement augmenter.

Lors de la création de certaines conditions primordiales un scientifique a découvert que ces produits chimiques peuvent optimiser l'impact sur le système d'énergie grâce à l'auto-organisation et de suivi actifs des réactions pour se reproduire. Ces produits chimiques naturellement vous-même adaptons sous des conditions modifiées. Créés par la même des réactions qu'elles aussi ont produit de la chaleur, ce qui correspond à la deuxième loi de la thermodynamique.L'entropie du système augmente et les produits chimiques seront aussi continuer d'auto-organisation et de démontrer l'essentiel le comportement d'autoreproduction.

«En effet, le système d'abord essaye de nombreuses solutions à petite échelle et quand l'un d'eux commence à afficher un résultat positif, l'organisation de l'ensemble du système et le contrôle de cette décision ne prend pas beaucoup de temps», — a partagé Ингланд dans une interview Live Science.

Modèle Simple de la biologie est la suivante: moléculaire de l'énergie consommée dans les cellules, qui, par nature, sont hors d'équilibre, et contrôlent des processus métaboliques qui prennent en charge la vie. Mais comme l'indique Ингланд, entre découvertes, les situations, les propriétés et le comportement dans le virtuel de la chimie ou de la soupe et de la vie il ya une grande différence.

D'accord Sarah Imari Walker, un physicien théoricien et астробиолог de l'université d'Arizona, ne prenant de la participation dans discutés aujourd'hui la recherche.

«il Ya deux façons que vous devez passer pour essayer de combiner la biologie et la physique. L'une consiste à comprendre comment vous pouvez obtenir la qualité de vie de simples systèmes physiques. La seconde réside dans le fait que la physique est capable de créer la vie. Vous devez résoudre ces deux conditions, pour vraiment comprendre quelles sont les propriétés sont vraiment uniques pour la vie elle-même et quelles sont les propriétés et les caractéristiques sont typiques pour les choses que vous pouvez prendre pour les systèmes vivants, par exemple, les prébiotiques», — a commenté Imari Walker Live Science.

l'Émergence de la vie en dehors de la Terre

Avant de commencer à répondre à la grande question de savoir si ce sont de simples systèmes physiques influer sur l'apparition de la vie ailleurs dans l'Univers, tout d'abord de mieux comprendre où de tels systèmes peuvent exister sur la Terre.

«Si le mot «vie», vous voulez dire quelque chose, c'est que le même impressionnant, comme par exemple les bactéries ou toute autre forme de полимеразами (protéines, reliant l'ADN et de l'ARN) et de l'ADN, mon travail ne parle pas de combien il peut être facile ou difficile de créer quelque chose d'aussi complexe, c'est pourquoi je ne voudrais pas le temps avant d'essayer de construire des hypothèses sur ce, trouverons-nous quelque chose de semblable, où que ce soit d'autre dans l'Univers, à l'exception de la Terre», — dit Ингланд.

Cette étude ne définit pas la manière dont la biologie est née de la non-biologiques des systèmes, qu'il vise à expliquer quelques-uns des procédés chimiques, qui concordance des produits chimiques. Porté informatiques de simulation ne tiennent pas compte d'autres de la vie de propriétés, telles que l'adaptation à l'environnement ou à la réaction à des stimuli externes. En outre, c'est la thermodynamique de la recherche en système fermé ne tient pas compte du rôle de la migration des données recueillies, déclare Michael Лэссинг, physicien-statistiques, l'étudiant a également la quantification de la biologie à l'université de Cologne.

«Ce travail montre sûrement un résultat surprenant de l'interaction non-équilibre chimique des réseaux, mais nous sommes encore loin de ce que la physique sera en mesure d'expliquer la nature de la vie, dans lequel certains des rôles clés réservés de reproduction et de propagation de l'information», — commenté Лэссинг Live Science.

Le Rôle de l'information et de sa migration dans les systèmes vivants est très important, s'engage à Imari Walker. À son avis, la présence naturelle d'auto-organisation qui se trouve dans la «soupe» des produits chimiques ne doit pas nécessairement signifier que c'est le live de l'organisation.

«Je crois qu'il y a beaucoup d'étapes intermédiaires, qui nous doit passer pour aller de la simple ordre à la création complète de l'architecture des informations comme des cellules vivantes, ce qui nécessite la présence de quelque chose comme la mémoire ou l'hérédité. Nous pouvons sûrement obtenir l'ordre de la physique et de non-équilibre des systèmes, mais cela ne signifie pas que, par conséquent, nous recevrons la vie», — note Imari Walker.

Les Experts estiment généralement que de parler de ce que le travail Ингланда est «la plus forte preuve de la nature de la vie susceptible d'être prématurément, car il existe de nombreuses autres hypothèses qui tentent de décrire comment la vie pourrait-elle se former à partir de presque rien. Mais il est certainement un regard frais sur le fait que les systèmes physiques sont capables d'auto-organisation dans la nature. Maintenant, quand les scientifiques ont une idée de comment se comporte ce système thermodynamique, peut-être la prochaine étape sera de tenter de définir une quantité suffisante de non-équilibre des systèmes physiques qui apparaissent sur la Terre, dit Ингланд.