La vita: una coincidenza o una legge fisica...?

La Comprensione della natura della vita è uno dei più difficili e, contemporaneamente, di enigmi interessanti per l'umanità. Con il tempo questo enigma inevitabilmente è andato oltre la questione di se la vita esiste solo sulla Terra, o è da qualche altra parte nell'Universo. Deve emergere di vita casuale e fortuita coincidenza, o è così naturale per l'Universo, come le leggi universali della fisica?

Gli Scienziati hanno cercato di rispondere a queste domande. Uno di loro è Jeremy England, biofisico del Mit. Nel 2013 ha portato l'ipotesi che le leggi della fisica potrebbero diventare innesco di reazioni chimiche, ingegneristiche semplice sostanze organizzarsi in modo tale che essi finiscono per essere acquistato «vita» di qualità.

Nei risultati di un nuovo lavoro Ингланда e i suoi colleghi osserva che la fisica è in grado naturalmente di creare processi самовопроспроизводимых reazioni, che è uno dei primi passi verso la creazione di «vivente» di «inanimato». In altre parole, questo significa che la vita è direttamente proviene da una delle leggi fondamentali della natura, che di fatto esclude la possibilità di ipotesi sul caso si verifica. Ma sarebbe stato troppo forte dichiarazione.

La Vita doveva apparire di qualcosa. La biologia non è sempre esistito. Anche lei è arrivata a seguito di una catena di certi processi chimici che hanno portato al fatto che le sostanze chimiche in qualche modo agito in prebiotici di collegamento, ha creato «i mattoni della vita», e poi si sono trasformate in germi, che alla fine si sono evoluti in un incredibile insieme di esseri viventi presenti sul nostro pianeta.

La Teoria абиогенеза considera l'aspetto della vita come l'emergere della fauna selvatica di inanimato e secondo Ингланда, la base e la chiave, grazie al quale non vivente composti chimici potrebbero trasformarsi in live biologici può essere termodinamica. Tuttavia, come osserva lo stesso studioso, recenti ricerche non si pone l'obiettivo di creare relazioni tra «vita proprietà» sistemi fisici e processi biologici.

«non direi che ho trascorso lavoro, che potrebbe rispondere alla domanda più della natura della vita in quanto tale», — ha condiviso England in un'intervista a Live Science.

«Quello che mi interessava, quindi è di per sé prova del principio – quali sono i requisiti fisici per manifestazioni non viventi composti dal vivo di comportamento».

auto-organizzazione in sistemi fisici

Quando il sistema utilizza l'energia, le leggi della fisica impongono come questa energia viene dissipata. Se a questo sistema agisce una fonte esterna di calore, l'energia comincia a dissipare fino intorno a questo sistema non fornisce un equilibrio termico. Mettere una tazza di caffè caldo sul tavolo e attraverso il tempo, il luogo dove si trovava una tazza, sarà il caldo. Tuttavia, alcuni sistemi fisici possono essere неравновесными, quindi, attraverso la «auto-organizzazione» stanno cercando il modo più efficace di sfruttare l'energia da una fonte esterna, causando vengono eseguiti molto interessanti, come indica England, самоподдерживаемые reazioni chimiche che impediscono di raggiungere l'equilibrio termodinamico. È come se una tazza di caffè spontaneamente ha provocato una reazione chimica, costringendo mantenere caldo solo una piccola piazza e caffè nel centro della tazza, impedendo il raffreddamento e la transizione in uno stato di equilibrio termodinamico con tavolo. Lo studioso chiama una situazione simile «adattamento alla dissipazione», e questo meccanismo è esattamente ciò che le conferisce un secondo Ингланда inanimati sistemi fisici viventi proprietà.

La Chiave stessa condotta di vita è la capacità di replicarsi o (dal punto di vista biologico) riproduzioni. Questa è la base per qualsiasi forma di vita: inizia come il più semplice, poi репродуцируется, diventa sempre più difficile, poi di nuovo репродуцируется e questo processo si ripete ancora e ancora. E così è accaduto che саморепликация è anche un modo molto efficace dissipazione del calore e aumento di entropia all'interno di questo sistema.

I risultati dello studio, pubblicati il 18 luglio nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (Atti dell'accademia Nazionale delle scienze) England e co-autore del lavoro Jordan Horowitz descrivono il controllo della sua ipotesi. Hanno trascorso un paio di simulazioni al computer del sistema chiuso (sistema che non scambia calore o di materia con l'ambiente circostante), contenente la «zuppa» di 25 sostanze chimiche. Nonostante il fatto che il loro sistema è stato molto semplice, è un «brodo» probabilmente quando avrebbe potuto ricoprire la superficie antica e senza vita della Terra. Così si è scoperto che se queste sostanze chimiche si trovano insieme e si scopre l'esposizione al calore da una sorgente esterna (ad esempio, idrotermale di foro), queste sostanze avrai bisogno in qualche modo di dissipare questo calore secondo la seconda legge della termodinamica che dice che il calore deve essere dissipata e l'entropia del sistema in quel momento sarà inevitabilmente a crescere.

Quando si creano determinate condizioni iniziali lo scienziato ha scoperto che queste sostanze chimiche possono ottimizzare l'impatto sul sistema energetico attraverso l'auto-organizzazione e successive attivi reazioni per саморепликации. Queste sostanze chimiche in modo naturale da solo disposti sotto i termini modificati. Create le reazioni anche produce calore, che corrisponde alla seconda legge della termodinamica.L'entropia in un sistema sempre aumenterà e sostanze chimiche così continuerà ad auto-organizzarsi e di dimostrazione vivente comportamento in forma di auto-riproduzione.

«infatti il primo sistema sta provando molte soluzioni su piccola scala e quando uno di loro comincia a mostrare un risultato positivo, allora l'organizzazione è già tutto il sistema e il controllo di questa soluzione non richiede molto tempo», — ha condiviso England in un'intervista a Live Science.

Un Semplice modello di biologia è la seguente: peso molecolare di energia brucia in celle, che per loro natura sono fuori di equilibrio e gestiscono processi metabolici che supportano la vita. Ma come indica England, tra rilevate vitali di proprietà e comportamento nel virtuale chimica supe e la stessa vita c'è una grande differenza.

Con questo accordo Sara Imari Walker, fisico teorico e astrobiologo university of Arizona, non ha mai partecipato a parlato oggi studi.

«Ci sono due modi che è necessario attraversare per cercare di unire la biologia e la fisica. Uno è quello di capire come è possibile ottenere la qualità di vita da semplici sistemi fisici. Il secondo è quello di capire come la fisica è in grado di generare la vita. È necessario risolvere entrambe queste condizioni, per capire veramente quali sono le proprietà sono davvero unici per la vita in quanto tale e quali sono le proprietà e le caratteristiche tipiche per le cose che si può prendere per i sistemi viventi, ad esempio, prebiotici», — ha commentato Imari Walker Live Science.

Aspetto della vita oltre la Terra

Prima di iniziare a rispondere alla grande domanda che, se questi semplici sistemi fisici influenzare la comparsa della vita altrove nell'Universo, in primo luogo, è necessario capire meglio dove tali sistemi possono esistere sulla Terra.

«Se con la parola «vita» si intende qualcosa che lo stesso impressionante, come per esempio i batteri o qualsiasi altra forma con polimerasi (proteine, tra DNA e RNA) e DNA, il mio lavoro non dice quanto può essere facile o difficile creare qualcosa di così complesso, quindi non vorrei che prima del tempo, cercare di costruire ipotesi, se riusciamo a trovare qualcosa di simile dove nessuno era ancora nell'Universo, oltre la Terra», — dice England.

Questo studio non specifica in che modo la biologia si è verificato di non biologica sistemi, è solo rivolta alla spiegazione di alcuni complessi processi chimici, grazie alla quale si verifica l'auto-organizzazione di sostanze chimiche. Effettuate simulazioni al computer non tengono conto di altri vitali proprietà, quali l'adattamento all'ambiente o la reazione a stimoli esterni. Inoltre, termodinamica ricerca sistema chiuso non prende in considerazione il ruolo di trasferimento raccolto le informazioni, note di Michael Лэссинг, fisico-statistiche, si occupa anche di quantificare la biologia presso l'università di Colonia.

«Questo lavoro è sicuramente mostra un risultato sorprendente interazione non-equilibrio chimico reti, ma siamo ancora lontani dalla fine, quando la fisica è in grado di spiegare la natura della vita, in cui uno dei ruoli chiave sono riservati la riproduzione e la migrazione delle informazioni», — ha commentato Лэссинг Live Science.

Il Ruolo dell'informazione e il suo trasferimento nei sistemi viventi è molto importante, accetta di Imari Walker. A suo parere, la presenza naturale di auto-organizzazione presente nel «brodo» di sostanze chimiche non deve necessariamente significare che si tratta di un live l'organizzazione.

«Io credo che ci sono molte fasi intermedie, che dobbiamo attraversare per passare da un semplice ordine alla creazione di un completo architettura dell'informazione come cellule viventi, che richiede la presenza di qualcosa di simile, di memoria o di eredità. Possiamo sicuramente ottenere l'ordine in fisica e non-equilibrio nei sistemi, ma questo non significa che in questo modo otterremo la vita», — note di Imari Walker.

Gli Esperti ritengono che parlare di ciò che il lavoro Ингланда è «la prova» della natura della vita probabilmente sarebbe stato prematuro, così come ci sono molte altre ipotesi che tentano di spiegare come la vita possa essersi formata quasi per nulla. Ma lei è sicuramente un look fresco, come i sistemi fisici sono in grado di auto-organizzarsi in natura. Ora, quando gli scienziati hanno un'idea generale di come si comporta questo sistema termodinamico, forse il prossimo passo sarà cercare di definire un numero sufficiente di non-equilibrio di sistemi fisici che appaiono sulla Terra, dice England.