Vida: coincidência ou lei... de física?

A Compreensão da natureza da vida é uma das mais complexas e, simultaneamente, o interesse de mistérios para a humanidade. Com o tempo, esse enigma, inevitavelmente, transcendeu a questão sobre se há vida apenas na Terra, ou ele tem algum outro lugar no Universo. Tem a obrigação se o surgimento da vida aleatório e ótima coincidência, ou ela é tão natural para o Universo, como leis universais da física?

Os Cientistas vêm tentando responder a estas perguntas. Um deles é o Jeremy Ингланд, биофизик instituto de tecnologia de Massachusetts. Em 2013, ele tirou a hipótese de que as leis da física poderiam tornar-se um gatilho de reações químicas, tendo-se obtido simples de substâncias de organizar-se de tal forma que eles finalmente ganharam "vida" de qualidade.

Resultados da mesma novo trabalho Ингланда e de seus colegas de trabalho, observa que a física é capaz de naturalmente criar processos самовопроспроизводимых de reações, que é um dos primeiros passos para a criação de "ao vivo" a partir de "dentro dele". Em outras palavras, isso significa que a vida diretamente derivado das leis fundamentais da natureza, o que realmente elimina a possibilidade de hipóteses sobre aleatória ocorre. Mas isso seria muito alto declaração.

A Vida deveria surgir de algo. Biologia existia nem sempre. Ela também apareceu no resultado de uma cadeia de determinados processos químicos, levando ao fato de que os produtos químicos, de alguma forma, organizaram-se no пребиотические de conexão, criaram "os blocos de construção da vida" e, em seguida, se transformou em micróbios, que eventualmente evoluiu para o maravilhoso conjunto de seres vivos existentes hoje em nosso planeta.

A Teoria абиогенеза examina a ocorrência de vida como o surgimento de vida selvagem do inanimado e de acordo com Ингланда, a base e a chave, através do qual inanimados compostos químicos possam se transformar em ao vivo biológicos pode ser termodinâmica. No entanto, como observa o próprio cientista, um recente estudo não tem como objetivo criar uma conexão entre "qualidade de vida propriedades físicas de sistemas e processos biológicos.

"Eu não diria que eu passei um trabalho que pudesse responder a pergunta da própria natureza da vida como tal", — compartilhou Ингланд em entrevista ao Live Science.

"O que me interessa, então, é a própria prova do princípio – quais são os requisitos físicos para a manifestação do eu não-vivos de conexões ao vivo de comportamento".

a Organização de sistemas físicos

Quando o sistema aplicado de energia, as leis da física determinam como essa energia irá se dissipar. Se esse sistema atua com fonte externa de calor, a energia começa a dissipar-se até em torno deste sistema não é organizado térmica equilíbrio. Coloque a quente, uma xícara de café sobre a mesa e depois de um tempo, o lugar, onde estava o copo, se aquecer. No entanto, alguns sistemas físicos podem ser неравновесными, portanto, através de "самоорганизацию" eles procuram a forma mais eficaz de explorar a energia de uma fonte externa, resultando em são iniciados bastante interessantes, como indica Ингланд, самоподдерживаемые reações químicas que impedem a realização da termodinâmica de equilíbrio. É como se fosse uma xícara de café, espontaneamente, provocou uma reação química que leva manter quente apenas uma pequena área de café no centro do copo, evitando o resfriamento e passar para o estado termodinâmico de equilíbrio com a mesa. O cientista chama de uma situação semelhante "adaptação à dissipação", e este mecanismo é exatamente o que dá de acordo com Ингланда inanimados sistemas físicos vivos propriedades.

A Chave do mesmo comportamento de vida é a capacidade de auto-replicação, ou (com um ponto de vista biológico) as reproduções. Esta é a base para toda a vida: начитается como a mais simples e, em seguida, репродуцируется, torna-se mais e mais complexo, em seguida, novamente репродуцируется e este processo se repete de novo e de novo. E aconteceu que саморепликация também é uma maneira muito eficiente de dissipação de calor e aumentar a entropia dentro deste sistema.

Nos resultados da pesquisa, publicados 18 de julho na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (Proceedings, da academia Nacional de ciências) Ингланд e co-autor do trabalho Jordan Horowitz descrevem a verificação de suas hipóteses. Eles passaram várias simulações de computador de sistema fechado (o sistema não troca calor ou matéria com o seu meio ambiente), contém uma "sopa" de 25 de produtos químicos. Apesar do fato de que o sistema deles é muito simples, é semelhante ao "caldo" é mais provável quando podia cobrir a superfície de uma antiga e sem vida da Terra. Então, isso é provado que, se essas substâncias químicas estão juntos e têm um impacto de calor de uma fonte externa (por exemplo, гидротермальной poços), estas substâncias precise de alguma forma a dissipar este calor de acordo com a segunda lei da termodinâmica, que diz que o calor deve se dissipar e a entropia do sistema nesse momento é obrigada a aumentar.

Ao criar determinadas condições iniciais, o cientista descobriu que os produtos químicos podem otimizar o efeito e o sistema de energia, através da auto-organização e acompanhamento de ativos de reações para se auto-replicar. Estes produtos químicos de forma natural e auto-подстроились sob condições modificadas. Criados mesmo a reação também é produzido calor, o que corresponde a segunda lei da termodinâmica.A entropia no sistema será sempre a subir e produtos químicos, assim vão continuar a se e demonstrar o seu comportamento, na forma de auto-replicação.

"na verdade, o sistema primeiro tenta um conjunto de soluções de pequena escala e, quando um deles começa a mostrar um resultado positivo, então a organização já todo o sistema e controlo de esta solução não demora muito tempo", — compartilhou Ингланд em entrevista ao Live Science.

Um modelo Simples de biologia da seguinte forma: molecular a queima de energia no interior das células, que por sua natureza estão fora de equilíbrio e controlam метаболическими processos que suportam a vida. Mas como indica Ингланд, entre detectadas as situações, as propriedades e o comportamento virtual de química na sopa e da vida, há uma grande diferença.

Com este concorda Sarah Имари Walker, físico teórico e астробиолог da universidade do Arizona, não era a participação em comentados hoje estudos.

"Há dois caminhos que se deve percorrer, a fim de tentar unir a biologia e a física. Um é a compreensão de como é possível obter qualidade de vida de simples sistemas físicos. A segunda é a compreensão de como a física é capaz de gerar vida. Você deve resolver ambas as condições, para realmente entender quais propriedades são realmente únicos para a vida e, como tal, quais as propriedades e características são típicas de coisas que você pode tomar para os sistemas vivos, como, por exemplo, prebióticos", — comentou Имари Walker Live Science.

Detectar vida fora da Terra

Antes de começarmos a responder a grande questão é que estes simples sistemas físicos afetar o surgimento de vida em outro lugar no Universo, primeiramente é necessário entender melhor, onde estes sistemas podem existir na Terra.

"Se a palavra "vida" você quer dizer algo, o que é mesmo impressionante, como por exemplo, bactérias ou qualquer outra forma de полимеразами (proteínas que ligam a DNA e RNA) e o DNA, o meu trabalho não diz sobre o quanto pode ser fácil ou difícil criar algo tão complexo, por isso eu não gostaria de antes do tempo de tentar construir a suposição de que, se nós encontrarmos algo semelhante em qualquer lugar do Universo além da Terra", — diz Ингланд.

Este estudo não determina a forma como a biologia surgiu a partir de sistemas biológicos, é enviado para uma explicação de alguns processos químicos complexos, através do qual ocorre a organização de produtos químicos. Realizados de computador de simulação não levam em conta outros da vida de propriedades, tais como a adaptação ao meio ambiente ou a reação a estímulos externos. Além disso, a termodinâmica é o estudo do sistema fechado não leva em consideração a função de transferência de informação acumulada, diz Michael Лэссинг, físico-estatísticas, o estudante também quantificar a biologia, em Colónia, oferece universidade.

"Este trabalho certamente mostra o incrível resultado de uma interação de não-equilíbrio químicos redes, mas ainda estamos longe disso, o que a física pode explicar a natureza da vida, em que algumas das principais funções é dedicado aos serviços de reprodução e transferência de informação", — comentou Лэссинг Live Science.

O Papel da informação e a sua transferência em sistemas vivos é muito importante, concorda Имари Walker. Em sua opinião, a presença natural de auto-organização presente numa "sopa" de produtos químicos não tem de significar que esta é uma organização.

"Eu acredito que há uma infinidade de etapas intermediárias que precisamos passar, para ir de simples portarias para a criação de um arquitetura de informações como células vivas, que exige a existência de algo como a memória ou da hereditariedade. Certamente podemos obter a ordem, a física e a de não-equilíbrio de busca, mas isso não significa que, portanto, receberemos a vida", — notas Имари Walker.

Os Especialistas, em geral, acreditam que falar sobre o fato de que o trabalho Ингланда é "forte evidência" da natureza da vida, provavelmente, vai prematuramente, pois existem muitas outras hipóteses que tentam descrever como a vida poderia surgir a partir de quase nada. Mas ela definitivamente é um par de olhos frescos, como sistemas físicos são capazes de se na natureza. Agora, quando os cientistas têm uma idéia geral de como se comporta este термодинамическая do sistema, talvez o próximo passo será a tentativa de identificar um número suficiente de não-equilíbrio em sistemas físicos que aparecem sobre a Terra, diz Ингланд.