If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Hayotning kelib chiqishi haqidagi gipoteza

Oparin-Haldan gipotezasi, Miller-Urey tajribasi va RNK dunyosi.

Asosiy tushunchalar:

  • Yer taxminan 4,5 milliard yil oldin shakllangan, Yerdagi hayot esa 3,53,9 milliard yil oldin boshlangan boʻlishi mumkin.
  • Oparin-Xoldeyn gipotezasiga koʻra, hayot anorganik molekulalardan asta-sekin vujudga kelgan, bunda aminokislotalar kabi “qurilish bloklari” birinchi hosil boʻlgan va keyinchalik esa murakkab polimerlar hosil qilish uchun birlashgan.
  • Miller-Yuri tajribasi hayot uchun zarur organik molekulalar anorganik komponentlardan vujudga kelgan boʻlishi mumkinligi toʻgʻrisida birinchi dalillarni keltirdi.
  • Baʼzi olimlar birinchi hayot oʻz-oʻzidan koʻpayadigan RNK ekani haqidagi RNK olam gipotezasini qoʻllab-quvvatlaydilar. Boshqalari esa metabolik tarmoqlarni DNK yoki RNKdan ustun qoʻyib, dastlab metabolizm gipotezasini maʼqullashadi.
  • Oddiy organik birikmalar Yerga meteoritlar tufayli kelgan boʻlishi ham mumkin.

Kirish

Agar koinotda boshqa hayot mavjud boʻlganda, sizningcha, Yerdagi hayot bilan qanday oʻxshash boʻlar edi? Biz kabi DNKni genetik material sifatida ishlatgan boʻlarmidi? U hatto hujayralardan ham iborat boʻlishi mumkinmidi?
Biz bu savollar haqida faqat taxmin qilishimiz mumkin, chunki biz hali Yerdan boshqa joyda biror-bir hayot shaklining izlarini topganimizcha yoʻq. Ammo biz sayyoramizdagi hayot qanday paydo boʻlgan boʻlishi mumkinligini hisobga olib, oʻzga sayyoralarda hayot mavjud boʻlishi (va qanday sharoitlarda boʻlishi) mumkinligi toʻgʻrisida ongli tarzda fikr yuritishimiz mumkin.
Ushbu maqolada biz Yerdagi hayotning paydo boʻlishi haqidagi ilmiy fikrlar bilan tanishib chiqamiz. Hayotning qachon paydo boʻlgani (yaʼni 3,5 milliard va undan koʻproq yillar oldin paydo boʻlgani) toshga aylangan qoldiqlar va radiometrik yoshni aniqlash orqali tasdiqlangan. Ammo baribir ham hayot qanday qilib paydo boʻlgani hanuz tushunarli emas. Markaziy dogma yoki evolyutsiya nazariyasi bilan taqqoslaganda hayotning kelib chiqishi haqidagi farazlar koʻproq ... taxminiydir. Qaysi gipoteza toʻgʻri ekaniga hech kim amin emas – yoki toʻgʻri boʻlsa ham haligacha oʻz isbotini kutib turibdi.

Yerda hayot qachon paydo boʻlgan?

Geologlarning hisob-kitoblariga koʻra, Yer taxminan 4,5 milliard yil oldin shakllangan. Ushbu taxmin Yerdagi eng qadimgi jinslarning yoshini, shuningdek, oydagi qoyalar va meteoritlardagi jinslarning yoshini radiometrik yoshni aniqlash orqali olingan (bunda radioaktiv izotoplarning parchalanishi togʻ jinslarining hosil boʻlganidan beri oʻtgan vaqtni hisoblashda foydalaniladi).
Bir necha million yillar davomida Yer asteroidlar va boshqa samoviy jismlar tomonidan zarbaga uchragan. Harorat ham juda yuqori boʻlgan (suv suyuq emas, balki gaz shaklida boʻlgan). Chamasi 4,44,0 milliard yillar oldin Yerga asteroidning urilishi natijasidagi portlashlar toʻxtagan, harorat suv kondensatlanib, okeanlar hosil qilishi uchun yetarlicha sovigan paytda birinchi hayot paydo boʻlgan boʻlishi mumkin. Ammo taxminan 3,9 milliard yil oldin ikkinchi portlash sodir boʻldi. Ehtimol, ushbu yakuniy hodisadan keyingina Yer barqaror hayotni taʼminlashga qodir boʻlgan.

Hayotning ilk qazilma tosh dalillari

Yer yuzida hayotning eng qadimgi dalillari Gʻarbiy Avstraliyada taxminan 3,5 milliard yil oldin paydo boʻlgan toshga aylangan qazilma qoldiqlarda (yaʼni toshqotmalarda) topilgan. Ushbu toshqotmalar stromatolitlar deb nomlanuvchi tuzilmalardan iborat boʻlib, ular koʻp hollarda sianobakteriyalar kabi bir hujayrali mikroblarning qatlam ustiga qatlamlar hosil qilib oʻsishi natijasida paydo boʻladi. (Stromatolitlar nafaqat eng qadimgi davrdagi mikroblardan, shuningdek, hozirgi davrdagi mikroblardan ham yuzaga keladi).
Manba: “Stromatolite” (Stromatolit) / Didier Descouens, CC BY-SA 4.0.
Mikroblarning eng qadimgi qoldiqlari ham, ular hosil qilgan mahsulotlar ham olimlar oltingugurt metabolizlaydigan bakteriyalar deb hisoblovchi qoldiqlarni oʻzlarida saqlab qoladi. Bu toshqotmalar ham Avstraliyada topilgan boʻlib, taxminan 3,4 milliard yil oldin paydo boʻlgan2.
Bakteriyalar nisbatan murakkab boʻlib, Yerdagi hayot 3,5 milliard yildan oldinroq boshlanganiga ishora qiladi. Ammo eng qadimgi qazilma dalillarining yoʻqligi hayotning paydo boʻlish vaqtini aniqlashni qiyinlashtiradi.

Hayot qanday qilib shakllangan boʻlishi mumkin?

1920-yillarda rus olimi Aleksandr Oparin va ingliz olimi J.B.S Xoldeyn bir-biridan mustaqil holda hozir Oparin-Xoldeyn gipotezasi deb yuritiladigan gipotezaga asos soldi: unga koʻra, Yerdagi hayot jonsiz materiyadan “bosqichma-bosqich kimyoviy evolyutsiya” jarayoni orqali asta-sekin vujudga kelgan boʻlishi mumkin.3
Oparin va Xoldeyn dastlab Yer qaytaruvchi atmosfera bosimiga, yaʼni molekulalari elektronlarni berishga moyil boʻlgan kislorod kam uchraydigan atmosferaga ega deb oʻylaganlar. Ushbu sharoitda ular quyidagi fikrlarni ilgari surdilar:
  • Oddiy anorganik molekulalar (chaqmoq yoki quyosh energiyasi bilan) reaksiyaga kirishib, “dastlabki bulyon”ni hosil qilib, okeanlarda toʻplanishi mumkin boʻlgan aminokislotalar va nukleotidlar kabi qurilish bloklarini hosil qilgan.3
  • Qurilish bloklari keyingi reaksiyalarda birlashib, oqsillar va nuklein kislotalar singari kattaroq va murakkabroq molekulalar (polimerlar)ni, ehtimol, suvning chetidagi hovuzlarda hosil qilgan boʻlishlari mumkin.
  • Polimerlar oʻzlarini taʼminlashga va koʻpaytirishga qodir boʻlgan birliklarga yoki tuzilmalarga jamlangan boʻlishlari mumkin. Oparin bu moddalar almashinuvini amalga oshiradigan oqsillarning “koloniyalari” boʻlishi mumkin deb oʻylagan, Xoldeyn esa makromolekulalar hujayralarga oʻxshash tuzilmalarni hosil qilish uchun membranalarga oʻralgan deb taxmin qilgan4,5.
Ehtimol, ushbu modelning tafsilotlari unchalik toʻgʻri emasdir. Masalan, hozirgi kunda geologlar endi atmosfera qaytaradigan (oksidlanish-qaytarilish reaksiyasidagi kabi) boʻlmagan deb hisoblaydi va okean chetidagi hovuzlar hayot birinchi marta paydo boʻlgan joylar boʻlishi mumkinligi ham aniq emas. Ammo asosiy gʻoya – dastlab oddiy, keyin murakkab, keyinchalik esa oʻz-oʻzini taʼminlay oladigan biologik molekulalarning asta-sekin, oʻz-oʻzidan paydo boʻlgani bugungi kunda hayotning kelib chiqishi haqidagi koʻplab farazlarning markazida turibdi.

Anorganik birikmalardan qurilish bloklarigacha

1953-yilda Stenli Miller va Harold Yuri Oparin va Xoldeynning gʻoyalarini tekshirish maqsadida tajriba oʻtkazishdi. Ular organik molekulalarni dastlabki Yer yuzidagiga oʻxshash boʻlgan qaytaruvchi sharoitlarda oʻz-oʻzidan hosil boʻlishi mumkinligini aniqladilar.
Miller va Urey dastlabki Yer atmosferasida koʻp miqdorda uchragan gazlar aralashmasi (H2O, NH3, CH4 va H2) va isitilgan suvli hovuzdan iborat yopiq sistema qurishdi. Yerning dastlabki atmosferasida kimyoviy reaksiyalarni energiya bilan taʼminlaydigan chaqmoqqa taqlid qilish uchun Miller va Urey tajriba sistemasiga elektr toki uchqunlarini yuborishdi.
Manba: “Miller and Urey's experiment” (Miler va Yuri tajribasi) / by CK-12 Foundation, CC BY-NC 3.0.
Tajribani bir hafta davom ettirgandan soʻng, Miller va Yuri turli xil aminokislotalar, shakar, lipidlar va boshqa organik molekulalar hosil boʻlganini aniqladi. DNK va oqsil kabi katta, murakkab molekulalar hosil boʻlmagan edi, ammo Miller-Yuri tajribasi shuni koʻrsatdiki, bu molekulalarning baʼzi qurilish bloklari oʻz-oʻzidan oddiy birikmalardan paydo boʻlishi mumkin ekan.

Miller va Yuri erishgan natijalar qanchalik foydali boʻlgan?

Hozir olimlar Yerning dastlabki atmosferasi Miller va Yuri oʻylaganidan (yaʼni qaytaruvchi boʻlmagan va ammiak hamda metanga boy emas) farq qilgan deb hisoblashadi.6,7 Shunday qilib, Miller va Yuri Yer yuzidagi dastlabki sharoitlarni toʻgʻri modellashtira olgani shubhali boʻlib qolmoqda.
Ammo keyingi yillarda oʻtkazilgan turli tajribalar shuni koʻrsatdiki, organik qurilish bloklari (ayniqsa, aminokislotalar) anorganik “ajdodlaridan” juda keng sharoitlarda vujudga kelishi mumkin ekan8.
Ushbu tajribalardan hech boʻlmaganda hayotning baʼzi qurilish bloklari dastlabki Yerda abiotik shakllangan boʻlishi mumkinligini tasavvur qilishimiz mumkin. Biroq qanday qilib (va qanday sharoitlarda) hosil boʻlishi haqidagi savollar ochiqligicha qolmoqda.

Qurilish bloklaridan polimerlargacha

Qanday qilib monomerlar (qurilish bloklari) boʻlgan aminokislotalar yoki nukleotidlar polimerlarni yoki Yer yuzidagi haqiqiy biologik makromolekulalarni hosil qilgan boʻlishi mumkin? Bugungi kunda hujayralarda polimerlar fermentlar tomonidan biriktiriladi. Ammo fermentlarning oʻzi polimer ekanini hisobga olganda, bu tovuq va tuxum (yaʼni qaysi biri birinchi paydo boʻlgan) muammosiga oʻxshaydi!
Dastlabki Yer yuzida mavjud boʻlgan sharoitlarda monomerlar oʻz-oʻzidan polimerlarni hosil qilgan boʻlishi mumkin. Masalan, 1950-yillarda biokimyogar Sidney Foks va uning hamkasblari aminokislotalar suv ishtirokisiz qizdirilsa, ular oqsillarni hosil qilish uchun birlashishi mumkinligini aniqladilar10. Foksning taʼkidlashicha, dastlabki Yer yuzida aminokislotalarni oʻzida saqlagan okean suvi lava oqimi kabi issiq yuzaga otilib, suvni qaynatib, oqsil qoldirgan boʻlishi mumkin.
Manba: “Kusový montmorillonit” (Montmorillonit parchasi) / Jan Kameníček, CC BY-SA 3.0.
1990-yillarda oʻtkazilgan keyingi tajribalar shuni koʻrsatdiki, RNK nukleotidlari loy yuzasiga tushganda bir-biriga bogʻlanishi mumkin ekan11. Loy RNK polimerini hosil qilish uchun katalizator vazifasini bajaradi. Kengroq qilib tushuntirganda, loy va boshqa mineral yuzalar polimerlarning shakllanishida tayanch yoki katalizator vazifasida asosiy rol oʻynagan boʻlishi mumkin. Eritmada suzuvchi polimerlar sirtga biriktirilgan modelni tasdiqlagan holda tezda gidrolizlangan (parchalangan) boʻlishi mumkin12.
Yuqoridagi rasmda montmorillonit deb nomlanuvchi loy turi koʻrsatilgan. Montmorillonit RNK polimerlarining hosil qilishda katalizlash qobiliyati (shuningdek, hujayralarga oʻxshash lipidli vezikulalarni yigʻish) kabi hayotning boshlanishida muhim ahamiyatga ega boʻlgan aynan katalitik, hosil qilish xususiyatlariga ega13.

Yerda dastlabki hayot qanday boʻlgan?

Agar biz polimerlar Yer yuzida paydo boʻla olgan deb tasavvur qilsak, bizda polimerlar hayotning eng asosiy mezonlariga mos kelgan holda qanday qilib oʻz-oʻzini koʻpaytirishi yoki oʻzini oʻzi abadiylashtirishi mumkinligi haqidagi savol tugʻiladi. Bu haqda juda koʻp fikrlar mavjud, ammo toʻgʻri javob nomaʼlum.

“Dastlab genlar” gipotezasi

Bir ehtimollik shundaki, birinchi hayot shakllari RNK yoki DNK kabi oʻz-oʻzidan koʻpayadigan nuklein kislotalar va boshqa elementlar (metabolik tarmoqlar singari) ushbu asosiy tizimga keyinchalik qoʻshimcha boʻlgan. Bu dastlab genlar gipotezasi deb ataladi14.
Ushbu gipoteza tarafdorlari boʻlgan koʻplab olimlar DNK emas, balki RNK birinchi genetik material boʻlgan deb oʻylashadi. Bu esa RNK – olam gipotezasi sifatida tanilgan. Olimlar bir necha sabablarga koʻra, birinchi genetik molekula sifatida RNKni DNKdan ustun qoʻyishadi. Ehtimol, eng muhimi RNK maʼlumotni tashishdan tashqari katalizator vazifasini ham bajarishi mumkinligidir. Haqiqatan ham, biz tabiiy ravishda yuzaga keladigan katalitik DNK molekulalarini uchratmaymiz15,16.
RNK katalizatorlari ribozimlar deb nomlanadi va ular RNK dunyosida muhim rol oʻynagan boʻlishi mumkin. Katalitik RNK, oʻz-oʻzidan nusxa olish uchun kimyoviy reaksiyani katalizlashi mumkin. Bunday oʻz-oʻzini koʻpaytiradigan RNK genetik materialni avloddan avlodga oʻtkazib, hayotning eng asosiy mezonlariga javob berishi va evolyutsiyani boshdan kechirishi mumkin. Haqiqatan, tadqiqotchilar oʻz-oʻzini koʻpaytirish qobiliyatiga ega boʻlgan kichik ribozimlarni sintetik ravishda yaratishga muvaffaq boʻlishgan.
Shuningdek, RNK genetik material sifatida xizmat qiladigan birinchi maʼlumot tashuvchi molekula emasligi ham ehtimoldan yiroq emas. Baʼzi olimlarning fikriga koʻra, yanada sodda, “RNKga oʻxshash” katalitik va maʼlumot tashish qobiliyatiga ega boʻlgan molekula birinchi paydo boʻlib, RNK sintezi uchun shablon sifatida xizmat qilgan yoki katalizatorlik qilgan boʻlishi ham mumkin. Bu baʼzan “RNKdan oldingi olam” gipotezasi deb nomlanadi17.

“Dastlab metabolizm” gipotezasi

“Dastlab genlar” gipotezasiga muqobil gipoteza dastlab metabolizm gipotezasi boʻlib, unga koʻra, metabolik reaksiyalarning oʻz-oʻzini tutib turuvchi tarmoqlari birinchi oddiy (yaʼni nuklein kislotalaridan ham oldingi) hayot boʻlgan boʻlishi mumkin14,18.
Bu tarmoqlar, masalan, kimyoviy prekursorlarni doimiy ravishda yetkazib berishni taʼminlaydigan, suv osti gidrotermal tuynuklar yaqinida paydo boʻlgan boʻlishi hamda oʻz-oʻzini taʼminlaydigan va chidamli, hayotning asosiy mezonlariga javob bergan boʻlishi mumkin. Ushbu holatda dastlab oddiy boʻlgan yoʻllar murakkabroq molekulalarning shakllanishida katalizator rolini bajaruvchi molekulalarni ishlab chiqargan boʻlishi mumkin18. Oxir-oqibat metabolik tarmoqlar oqsillar va nuklein kislotalar kabi yirikroq molekulalarni hosil qilgan boʻlishi mumkin. Membranalar bilan oʻralgan “organizmlar”ning shakllanishi (kommunal tarmoqdan alohida holda) keyingi bosqich boʻlgan boʻlishi mumkin14.

Dastlabki hujayralar qanday koʻrinishga ega boʻlgan boʻlishi mumkin?

Hujayraning asosiy xususiyati uning atrof-muhitdan farqli ravishda ichki muhitni bir xilda saqlab turish qobiliyatiga ega ekanidadir. Bugungi dunyoda hujayralar atrof-muhitdan fosfolipid qoʻshqavati bilan ajralib chiqadi. Fosfolipidlar eng birinchi hujayralar paydo boʻlgan sharoitda mavjud boʻlishi dargumon, ammo boshqa turdagi lipidlar (mavjud boʻlishi mumkin boʻlganlari) ham oʻz-oʻzidan qoʻshqavatli qismlarni hosil qilgan19.
Aslida, ushbu turdagi boʻlinmalar oʻz-oʻzidan koʻpayadigan ribozim yoki metabolik yoʻlning tarkibiy qismlarini oʻrab, juda muhim hujayrani hosil qilishi mumkin boʻlgan. Garchi qiziq boʻlsa-da, ushbu fikr hali tajriba dalillari bilan tasdiqlanmagan, yaʼni hech qaysi tajribada shu paytgacha abiotik (tirik boʻlmagan) komponentlardan oʻz-oʻzidan koʻpayadigan hujayrani hosil qilib boʻlmadi.

Yana bir taxmin: kosmosdan kelgan organik molekulalar

Miller-Yuri taʼkidlaganidek, organik molekulalar Yer yuzidagi anorganik moddalardan oʻz-oʻzidan paydo boʻlgan boʻlishi mumkin. Ammo ular kosmosdan kelgan boʻlishi ham mumkinmi?
Organik molekulalar meteoritlarda Yerga kelib qolgan boʻlishi mumkin, degan fikr ilmiy fantastika boʻlib tuyulishi mumkin, ammo bu asosli dalillar bilan tasdiqlangan. Masalan, olimlar organik molekulalar kosmosda mavjud boʻlishi mumkin boʻlgan oddiy kimyoviy prekursorlardan kosmosda mavjud boʻlgan sharoitlar (yaʼni yuqori UB nurlanish va past harorat)da hosil boʻlishi mumkinligini aniqladilar20. Qolaversa, baʼzi bir organik birikmalar kosmosda va boshqa yulduz sistemalarida ham mavjud ekani bizga maʼlum.
Eng muhimi, turli meteoritlar tarkibida organik birikmalar (Yerda emas, balki kosmosda hosil boʻlgan ) mavjudligi aniqlandi. Meteorit ALH84001 Marsdan kelgan boʻlib, tarkibida bir nechta halqa tuzilmalariga ega organik molekulalar boʻlgan. Yana bir meteorit – Murchison meteoriti oʻzida azotli asoslar (DNK va RNKda boʻlgani kabi), shuningdek, turli xil aminokislotalarni saqlagan.
Manba: “ALH84001 meteorite, on display at Smithsonian Museum of Natural History” (Smitson tabiatshunoslik muzeyida koʻrgazmaga qoʻyilgan ALH84001 meteorit) / J. L. Stuby, CC BY-SA 3.0.
Kanadaga 2000-yilda tushgan meteoritda “organik globulalar” deb nomlangan mayda organik tuzilmalar mavjud edi. NASA olimlari sayyoramizning ilk tarixida bunday meteorit Yerga tez-tez tushib, uni organik birikmalar bilan boyitgan boʻlishi mumkin deb taxmin qilishmoqda21.

Xulosa

Sayyoramizda hayot qanday paydo boʻlgani ham hayratlanarli, ham nihoyatda murakkab savol. Biz hayot qachon boshlanganini bilamiz, ammo qanday qilib boshlangani hanuz bizga sir boʻlib qolmoqda.
  • Miller, Yuri va boshqalar oddiy anorganik molekulalar birlashib, bizga maʼlum boʻlgan hayot uchun zarur organik qurilish bloklarini hosil qilishi mumkinligini koʻrsatib berishdi.
  • Ushbu qurilish bloklari hosil boʻlgach, ular oqsillar yoki RNK kabi polimerlarni hosil qilish uchun birlashgan boʻlishi mumkin.
  • Koʻpgina olimlar RNK olam gipotezasini maʼqullashadi, unda DNK emas, balki RNK Yerdagi hayotning birinchi genetik molekulasi boʻlgan. Boshqa fikrlar RNKdan oldingi olam gipotezasi va dastlab metabolizm gipotezasini oʻz ichiga oladi.
  • Organik birikmalar Yerga meteoritlar va boshqa samoviy jismlar orqali kelgan boʻlishi mumkin.
Bular hayot qanday paydo boʻlgani haqidagi yagona ilmiy fikrlar emas va ularning hech qaysisi xulosalovchi fikrlarni bermaydi. Hayotning kelib chiqishiga doir yangi maʼlumotlar va ilmiy fikrlarni doimo kuzatib boring!