x
image
თორ ნიკე
Mediator image
როგორ განვითარდა სიცოცხლე არაცოცხალი მატერიიდან?

როგორ განვითარდა სიცოცხლე არაცოცხალი მატერიიდან?


დედამიწა 4.6 მილიარდი წლისაა. პირველი ნახევარი მილიარდი წლის განმავლობაში ის უსიცოცხლო იყო. შემდეგ კი სიცოცხლემ ის მთლიანად მოიცვა და მას შემდეგ მასზე ჰყვავის. უკვე გადაშენებეულია ათეულობით მილიარდი სხვადასხვა სახეობა და დიდი რაოდენობით სახეობათა გადაშენება და ახალი სახეობების წარმოქმნა დღემდე გრძელდება. მაგრამ რჩება ერთი დიდი კითხვა: როგორ გაჩნდა ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის უპირველესი ფორმა? მეცნიერთა დიდი ნაწილი თვლის, რომ ბიოლოგიური ევოლუციის დაწყებამდე ადგილი ჰქონდა ქიმიურ ევოლუციას. უბრალო, არაორგანული მოლეკულები ერთმანეთთან იმგვარ ქიმიურ კავშირებში შევიდნენ, რომ გარდაიქმნენ რთულ, ორგანულ მოლეკულებად. ეს მოხდა პირველად, სავარაუდოდ ოკეანეებში. პირველ რიგში რა პროცესის დაწყებას უბიძგა ამ მოვლენამ? MIT-ის ფიზიკოსმა დოქტორმა ჯერემი ინგლენდმა წამოაყენა თეორია, რომლის თანახმადაც, სიცოცხლის წარმოშობის ახსნა ფიზიკის ფუნდამენტური პრინციპებით იხსნება. ამ მოსაზრებით, სიცოცხლის წარმოშობა არის ენტროპიის ზრდის გარდაუვალი შედეგი. თუ თეორია სწორია, სიცოცხლის წარმოქმნა ისეთი გასაკვირი ნამდვილად აღარ უნდა იყოს, როგორც აქამდე მიგვაჩნდა.


როგორ განვითარდა სიცოცხლე არაცოცხალი მატერიიდან?


იდეა ძალზე სპეკულაციურია, თუმცა ბოლოდროინდელი კომპიუტერული სიმულაციები შეიძლება მხარს უჭერდნენ მას. სიმულაციებმა აჩვენა, რომ ჩვეულებრივმა ქიმიურმა რეაქციებმა, (ისეთებმა, რომლებიც ახალგაზრდა დედამიწაზე იქნებოდა გავრცელებული) შეიძლება გამოიწვიოს სტრუქტურირებული, უფრო რთული და შემდგომში თვითგამრავლებადი ნაერთების წარმოქმნა, რაც, როგორც ჩანს გადამწყვეტ ფაქტორად მოგვევლინა ცოცხალი ორგანიზმების განვითარებისკენ მიმავალ გზაზე. რატომ არის ფიზიკოსებისთვის სიცოცხლის წარმოშობის პროცესის შესწავლა ამდენად რთული? ყველაფერი, რაც ცოცხალია, "შორს არის წონასწორობისგან", როგორც ამას ფიზიკოსი იტყოდა. წონასწორობის სისტემაში, ეკვილიბრიუმში, ერთი კომპონენტი თითქმის ყველა სხვას ჰგავს, ენერგიის შიგნით შესვლის ან იქიდან გამოსვლის გარეშე. ასეთი ეკვილიბრიუმის მაგალითი შესაძლოა იყოს კლდე, ან თუნდაც აირით სავსე ყუთი. სიცოცხლე კი პირიქითაა, მაგალითად მცენარე შთანთქავს მზის შუქს და ენერგიას იყენებს შაქრის რთული მოლეკულების შესაქმნელად (ფოტოსინთეზი), ამ რეაქციის შემდეგ კი სითბოს კვლავ გარემოში აბრუნებს. ამ რთული სისტემების გაგება "ფიზიკაში დიდი გადაუჭრელი პრობლემაა", - ამბობს სტივენ მორისი, ტორონტოს უნივერსიტეტის ფიზიკოსი. "როგორ უნდა გავუმკლავდეთ წონასწორობისგან შორს მყოფ სისტემებს, რომლებიც თვითორგანიზდებიან, საოცრად რთულ საგნებად - მაგალითად სიცოცხლის ფორმებად, - ჯერჯერობით სრულად გაგებული არ არის". (იხ. წყარო)


ავტორი: თორნიკე ფხალაძე


2
386
1-ს მოსწონს
ავტორი:თორ ნიკე
თორ ნიკე
Mediator image
386
  
2021, 29 აპრილი, 10:26
How did life evolve from nonliving matter?
For its first half-billion years, Earth was lifeless. Then life took hold, and it has thrived ever since. But how did life arise? Before biological evolution began, scientists believe there was chemical evolution, with simple inorganic molecules reacting to form complex organic molecules, most likely in the oceans. But what kick-started this process in the first place?

MIT physicist Dr. Jeremy England recently put forward a theory that attempts to explain the origin of life in terms of fundamental principles of physics. In this view, life is the inevitable result of rising entropy. If the theory is correct, the arrival of life “should be as unsurprising as rocks rolling downhill,” England told Quanta magazine in 2014.

The idea is highly speculative. Recent computer simulations, however, may be lending support to it. The simulations show that ordinary chemical reactions (of the sort that would have been common on the newly formed Earth) can lead to the creation of highly structured compounds — seemingly a crucial stepping-stone on the path to living organisms.
2021, 29 აპრილი, 10:26
What makes life so hard for physicists to study? Anything that’s alive is “far from equilibrium,” as a physicist would put it. In a system in equilibrium, one component is pretty much like every other, with no flow of energy in or out. (A rock would be an example; a box full of gas is another.) Life is just the opposite. A plant, for example, absorbs sunlight and uses its energy to make complex sugar molecules while radiating heat back into the environment.

Understanding these complex systems “is the great unsolved problem in physics,” says Stephen Morris, a University of Toronto physicist. “How do we deal with these far-from-equilibrium systems which self-organize into amazing, complex things — like life?”
0 1 2