Өмірі: кездейсоқ кездейсоқтық жайттар немесе заң... физика?

табиғатын Түсіну өмір бірі болып табылады ең күрделі және бір мезгілде қызықты жұмбақтар адамзат үшін. Уақыт өте келе бұл жұмбақ сөзсіз шеңберінен туралы мәселені, оның бар өмірі тек қана Жер бетінде, немесе ол бар, онда Әлемнің. Ма және оның пайда болуы өмір сүру кездейсоқ және табысты жағдайларға байланысты, немесе ол соншалықты естественна үшін Ғаламның, және әмбебап заңдар физика?

Ғалымдар бұрыннан тырысады, бұл сұрақтарға жауап беру. Солардың бірі Джереми Ингланд, биофизик Массачусетс технологиялық институты. 2013 жылы ол қабылданбады туралы гипотезаны, заңдар физика бола алады триггером химиялық реакциялар, ақылды қарапайым заттарға организоваться осылайша, олар, сайып келгенде, сатып алған "өмірлік".

нәтижесі сол, жаңа жұмыс Ингланда және оның әріптестерінің аталып өткендей, физика қабілетті табиғи жолмен құруға процестер самовопроспроизводимых реакциялардың бірі болып табылады, бірінші қадам жасау "тірі" "неживого". Басқа сөздермен айтқанда, бұл өмір тікелей жүреді іргелі табиғат заңдарының, іс жүзінде мүмкіндігін жояды гипотезасын кездейсоқ туындаған. Бірақ бұл тым громким өтініш.

Өмір тиіс пайда, содан кейін болса. Биология еді әрдайым. Ол да пайда болды нәтижесінде тізбегінің белгілі бір химиялық процестерді әкеп соққан, сол химиялық заттар қандай жолмен қомақты жүлделер " пребиотические қосылыстар құрдық "құрылыс кірпіштер" өмір, содан кейін айналды микробтарды, олар, сайып келгенде, развились таңғажайып жинағы тірі жаратылыстар, бүгінгі таңдағы біздің планетада.

Теориясы абиогенеза қарайды өмірдің пайда болуы ретінде пайда болуы тірі табиғаттың бірі өлі мен пікірінше Ингланда, негізі мен бастауы арқасында жансыз химиялық қосылыстар алар айналуы тірі биологиялық болуы мүмкін термодинамика. Алайда, атап өткендей, өзі ғалым, соңғы зерттеу емес, өз алдына мақсат құру арасындағы байланыс "өмірлік қасиеттері" жеке жүйелер мен биологиялық процестерді.

"Едім деді, мен өткізді алатын сұраққа жауап беру ең табиғат, өмір сияқты", — бөлісті Ингланд берген сұхбатында Live Science.

"бұл мені қызықтырды, сондықтан бұл өзін-өзі дәлелі қағидаты – қандай жеке талаптар көріністері у неживых қосылыстардың тірі мінез-құлық".

өзін-өзі ұйымдастыру, физикалық жүйелерде

Қашан жүйесі қолданылады энергиясы, физика заңдары мойындатады, бұл энергия болады рассеиваться. Егер бұл жүйеге әсер ететін сыртқы жылу көзі, онда энергия бастайды рассеиваться болғанша айналасында осы жүйені ұйымдастырады жылулық тепе-теңдік. Қойыңыз ыстық кофе үстел мен онда тұрды кесе болады жылы. Алайда, кейбір жеке жүйесі болуы мүмкін неравновесными, сондықтан арқылы "самоорганизацию" олар тырысады неғұрлым тиімді түрде іске қосу энергия сыртқы көзден, нәтижесінде іске қосылуда өте қызықты, қалай көрсетеді Ингланд, самоподдерживаемые химиялық реакциялар кедергі келтіретін қол жеткізу термодинамикалық тепе-теңдік. Бұл, егер шыныаяқ кофе кенеттен спровоцировала химиялық реакциясын, заставляющую қолдап, ыстық тек крошечную алаңы кофе орталығында тостаған алдын алады, оны салқындату және көшу жағдайы термодинамикалық тепе-бабына сәйкес кездесу өткізілді. Ғалым атайды, мұндай жағдайды "бейімделе диссипации", және бұл механизм болып табылады дегенмен, бұл есептеулер пікірінше Ингланда жансыз жеке жүйесін тірі қасиеттері.

Негізгі бір мінез-құлқын өмір сүру мүмкіндігі болып табылады самовоспроизводства немесе (биологиялық тұрғысынан) көбейтілген. Негізі, кез келген өмір: начитается ретінде простейшая, содан кейін репродуцируется, неғұрлым және неғұрлым күрделі, содан кейін жаңадан репродуцируется және бұл процесс қайталанады қайта-қайта. Және сонымен қатар, саморепликация де өте тиімді болып табылады тәсілімен сейілту жылу арттыру және энтропия ішінде осы.

зерттеу нәтижелері жарияланған, 18 шілде журналында Proceedings of the National Academy of Sciences (Еңбектері Ұлттық ғылым академиясы) Ингланд және авторлас жұмыс Джордан Хоровиц сипаттайды тексеруді өз гипотезаны. Олар бірнеше компьютерлік симуляций жабық жүйесі (жүйе емес, айырбасталатын жылумен немесе матамен өзінің қоршаған ортасымен) қамтитын "сорпа" 25 химиялық заттар. Қарамастан, олардың жүйесі өте қарапайым, дәл мұндай "сорпа" бәлкім, бір еді жабуға беті көне және құрғақ Жер. Ал бұл болса, бұл химиялық заттар, сонымен бірге оларға көрсетіледі жылу әсері сыртқы көзден (мысалы, гидротермальной ұңғыма), онда осы заттарға талап етіледі қалай рассеивать бұл жылу сәйкес екінші заң термодинамика, - дейді жылумен тиіс рассеиваться және энтропия жүйесінің осы кезде болады сөзсіз арта түседі.

құру Кезінде белгілі бір изначальных шарттарын ғалым тауып, бұл химиялық заттар болуы мүмкін оңтайландыруға ықпал, көрсетілетін жүйесіне энергия арқылы өзін-өзі ұйымдастыру және кейінгі белсенді реакциялар үшін саморепликации. Бұл химиялық заттар табиғи түрде өздігінен подстроились астында өзгертілген шарттар. Құрылатын қатар олардың реакциялары да ұстай жылу сәйкес келетін екінші заң термодинамика.Энтропия жүйеде әрқашан артады және химиялық заттар да болады самоорганизовываться көрсетуге өмірлік мінез-құлық түрінде самовоспроизводства.

"шын мәнінде жүйесі алдымен сынап көруіне көптеген шешімдер шағын ауқымдағы және қашан олардың біреуі бастайды көрсетіп, оң нәтиже болса, онда ұйым қазірдің өзінде бүкіл жүйесін және подстройка бұл шешім көп уақыт алмайды", — бөлісті Ингланд берген сұхбатында Live Science.

Қарапайым моделі биология келесі түрде көрінеді: молекулалық энергия тарифтік торларда, олар өзінің табиғаты бойынша орналасқан жерден тыс және тепе-теңдік басқарады метаболическими үдерістерді қолдайтын өмірі. Бірақ қалай көрсетеді Ингланд, анықталған өмірлік қасиеттері мен мінез-құлқын виртуалды химиялық супе мен жөнінен үлкен айырмашылық бар.

мұнымен келіседі Сара Имари Walker, физик-теоретик және астробиолог Аризонского университеті, қатысқан қатысу талқыланатын бүгін зерттеулерде.

"екі жол Бар, олар қажет көріңіз біріктіру биология және физика. Бір жасалады түсінуге қалай алуға болады өмірлік сапасын қарапайым жеке жүйелері. Екінші, сол болып табылады түсіну үшін, физика қабілетті породить өмірі. Шешу қажет екі жағдай үшін нақты түсіну, қандай қасиеттері болып табылады шын мәнінде бірегей өмір сүру үшін тап және қандай қасиеттері мен ерекшеліктері тән нәрселер сіз үшін тірі жүйелерге, мысалы, пребиотиктер", — деп Имари Walker Live Science.

өмірдің Пайда болуы тысқары Жерлерге

Алдында біз бастаймыз жауап беруге үлкен мәселе, бұл ретте, қарапайым жеке жүйесін әсер етуі пайда болып, өмір сүру, онда тағы да Әлемнің әуелі қажет жақсы түсіну, онда мұндай жүйе болуы мүмкін Жер бетінде.

Егер"деген сөз "өмір" сіз подразумеваете нәрсе, бұл осындай әсер қалдыратын сәулетті, айталық бактериялар немесе кез келген басқа түрі, полимеразами (ақуыз, жалғастырушы ДНК және РНК және ДНК, онда менің жұмысым жоқ дейді, қаншалықты оңай немесе қиын бір нәрсе жасау соншалықты қиын, сондықтан да келмеді уақытынан бұрын тырысып салып, болжамдар, табамыз ба, нәрсе, мұндай жерде болмасын әлі ғаламдағы басқа," Жер — дейді Ингланд.

Бұл зерттеу емес анықтайды қалайша биология туындаған небиологических жүйелер, ол ғана бағытталған түсіндіру кейбір күрделі химиялық процестер, соның арқасында жүреді, өзін-өзі ұйымдастыру химиялық заттар. Өткізілген компьютерлік симуляциялар назарға емес, басқа да өмірлік қасиеттері сияқты бейімдеу қоршаған ортаға немесе реакцияны сыртқы қоздырғыш. Сонымен қатар, бұл термодинамическое зерттеу жабық жүйе ескермейді рөлі көшіру жинақталған ақпаратты, деп атап өтті Майкл Лэссинг, физик-статистик айналысатын, сондай-ақ сандық биологиямен " Кельнском өтті.

"Бұл жұмыс сөзсіз көрсетеді тамаша нәтиже өзара іс-қимыл тепе-теңдіксіз химиялық желілерін, алайда біз әлі алыста, сол кезде физика алады түсіндіру, табиғатты өмірінің түйінді рөлдердің бөлінуі өсімін молайту және көшіру ақпарат", — деп Лэссинг Live Science.

ақпарат және оның ауыстыру тірі жүйелерде өте маңызды, келіседі Имари Walker. Оның пікірінше, болуы табиғи өзін-өзі ұйымдастыру присутствующее "супе" химиялық заттар емес, білдіруі тиіс, бұл тірі ұйымдастыру.

"Менің ойымша, көптеген аралық кезеңдерін, олар бізге қажет, көшу үшін қарапайым упорядоченности құру полнофункциональной ақпараттық архитектура ретінде тірі жасуша, бұл болуын талап етеді нәрсе сияқты жад немесе тұқым қуалаушылық. Біз сөзсіз аламыз алу тәртібі физика және тепе-теңдіксіз жүйелердегі, бірақ бұл осылайша, біз аламыз, — дейді Имари Walker.

Сарапшылар тұтастай алғанда, деп санайды деп айтуға жұмыс Ингланда болып табылады "сенімді дәлелі" табиғат өмірде барлығы болады әлі ерте, өйткені көптеген басқа жорамалдарды тырысатын сипаттау қалай өмірге пайда іс жүзінде ештеңе. Бірақ ол, әрине, болып табылады, таза болуы керек қалай жеке жүйесін қабілетті самоорганизовываться табиғатта. Енді ғалымдарының жалпы түсінігі бар да, өзін бұл термодинамикалық жүйе, мүмкін келесі қадам-әрекеті анықтауға жеткілікті тепе-теңдік физикалық жүйелердің пайда болатын Жер дейді Ингланд.