Химийн хувьслын онол: Амьдралын үүслийг ойлгох үндэс суурь
Шинжлэх ухааны ертөнцөд эрдэмтэд хариулахыг эрмэлзсээр байгаа хамгийн үндсэн бөгөөд бэрхшээлтэй асуултуудын нэг бол Дэлхий дээрх амьдрал хэрхэн үүссэн тухай юм. Энэ үзэгдлийг тайлбарлахыг оролддог нэг онол бол "Химийн хувьслын онол" юм. Энэхүү онол нь амьгүй молекулууд аажмаар илүү нарийн төвөгтэй бүтэц, эцэст нь амьд систем болж хувирсан үйл явцыг тайлбарлахыг оролддог.
Химийн хувьслын үндэс суурь
Илүү гүнзгий судлахаасаа өмнө химийн хувьсал нь "абиогенез" гэгддэг илүү том үйл явцын эхний үе шат бөгөөд энэ нь амьгүй бодисоос амьдрал үүсэх үйл явц юм гэдгийг ойлгох нь чухал юм. Биологийн хувьсал нь амьд биетүүд үе дамжин хэрхэн өөрчлөгдөж, хөгждөгийг тайлбарладаг бол химийн хувьсал нь молекулын түвшинд явагддаг хувьсал юм.
Дэлхий 4,5 тэрбум жилийн өмнө үүссэн бөгөөд амьдралын хамгийн эртний шинж тэмдгүүд 3,5-3,8 тэрбум жилийн өмнө гарч ирсэн гэж тооцоолж байна. Энэ хугацаанд Дэлхий дээрх нөхцөл байдал өнөөдрийнхөөс тэс өөр байв. Энэ гараг нь янз бүрийн геологийн болон агаар мандлын үзэгдлүүдийн улмаас өндөр концентрацитайгаар ялгардаг олон төрлийн энгийн молекулуудаар баялаг эртний далайгаар дүүрсэн байв.
Опарин-Халдейн онол
1920-иод онд Оросын Александр Опарин, Английн Ж.Б.С. Халдейн гэсэн хоёр эрдэмтэн дэлхийн анхдагч агаар мандал нь метан, аммиак, устөрөгч, усны уур зэрэг хийгээр баялаг байсан гэсэн бие даан таамаглал дэвшүүлжээ. Тэд аянга цахилгаан, хэт ягаан туяа, галт уулын дулааны энерги нь эдгээр энгийн молекулуудыг амьдралын үндэс суурийг бүрдүүлдэг нарийн төвөгтэй органик молекулууд болгон хувиргадаг химийн урвалыг өдөөж болох байсан гэж үзэж байв.
Энэ санаа нь химийн хувьслын хамгийн алдартай туршилт болох 1953 онд Стэнли Миллер, Харолд Юрей нарын хийсэн "Миллер-Юрейгийн туршилт"-д хүргэсэн. Энэхүү туршилтаар тэд дэлхийн анхдагч агаар мандлын нөхцөл байдлыг дуурайж, амин хүчлүүд зэрэг органик молекулууд аяндаа үүсч болохыг амжилттай харуулсан. Энэхүү үр дүн нь Опарин-Халдейны онолыг хүчтэй дэмжиж, эрт үеийн амьдралын судалгааны тулгын чулуу болгосон.
Химийн хувьслын үйл явц
Химийн хувьслын үйл явцыг хэд хэдэн чухал үе шатанд хувааж болно.
1. Энгийн органик молекулуудын үүсэл: Амин хүчил ба нуклеотид зэрэг үндсэн молекулууд нь дэлхийн анхдагч орчинд химийн урвалаар үүссэн байж болзошгүй. Цаашдын судалгаагаар эдгээр молекулууд сансар огторгуйд үүсч, солироор дамжин Дэлхийд авчирсан байж болзошгүйг харуулж байна.
2. Полимер үүсэх: Энгийн органик молекулууд нэгдэж уураг, нуклейн хүчил зэрэг илүү нарийн төвөгтэй полимерүүдийг үүсгэж чаддаг. Энэ үйл явц нь мономеруудыг биологийн макромолекулуудын барилгын материалын үүрэг гүйцэтгэдэг илүү урт, илүү нарийн төвөгтэй бүтэц болгон полимержүүлэхийг хамардаг.
3. Протобионт үүсэх: Эдгээр полимерүүдээс протобионт буюу коацерват гэгддэг энгийн бүтэц үүсч болно. Протобионтууд нь хагас нэвчилттэй мембран болон энгийн бодисын солилцооны урвал явуулах чадвар зэрэг амьдралын хэд хэдэн шинж чанартай байдаг.
4. Генетикийн мэдээллийн танилцуулга: Ферментийн үүрэг гүйцэтгэж чаддаг РНХ молекулууд болох рибозимыг нээсэн нь РНХ нь анхны өөрөө хуулбарладаг молекул болохыг харуулж байна. Энэ нь эсийн доторх системийн генетикийн мэдээллийг хадгалах, хуулбарлах чадварын эхлэлийг тавьсан юм.
5. Бодит амьдрал руу шилжих: Энэ үйл явц нь урт бөгөөд нарийн төвөгтэй байсан бөгөөд катализжуулах, өөрийгөө хуулбарлах чадвартай молекулууд нь прокариот эсүүд гэх мэт анхны амьд системүүд болж хувирахын тулд нарийн төвөгтэй байдлаа бууруулсан.
Сорилтууд ба хариултгүй асуултууд
Химийн хувьслын онол нь амьдралын үүслийн хамгийн үнэмшилтэй тайлбаруудын нэгийг санал болгодог ч олон бэрхшээл байсаар байна. Нэг гол асуулт бол эдгээр молекулууд хэрхэн амьдралд хангалттай нарийн төвөгтэй байдалд хүрсэн бэ гэдэг юм. Биологийн бус молекулуудаас өөрийгөө хуулбарлах бүтэц үүсгэх үйл явц нь биологи, химийн хамгийн чухал парадигмуудын нэг хэвээр байна.
Цаашилбал, Дэлхийн эртний агаар мандлын найрлагатай холбоотой таамаглалууд өөр өөр байдаг. Зарим эрдэмтэд Опарин-Халдейны онолоор таамаглаж байсанчлан Дэлхийн эртний агаар мандал нь бүхэлдээ буурах хийнээс бүрдээгүй гэж үздэг. Энэ нь Миллер-Юрейгийн туршилтын үр дүнгийн тухайн үеийн Дэлхий дээрх бодит нөхцөл байдлын хүрээнд хамаарлын талаар асуулт тавьж байна.
Цаашдын судалгаанд мөн "гүн далайн" судалгаа багтсан бөгөөд энэ нь усан доорх гидротермаль нүхнүүд нь химийн урвал явагдахад баялаг материал, тогтвортой температурын нөхцлийг бүрдүүлдэг тул химийн хувьслын тохиромжтой орчныг бүрдүүлж чадна гэж үздэг.
Ирээдүйн судалгааны чиглэлүүд
Энэ салбарын судалгаа нь дэвшилтэт технологи, салбар дундын хандлагыг ашиглан урагшилсаар байна. Компьютерийн симуляци, янз бүрийн агаар мандлын нөхцөлд хийсэн лабораторийн туршилт, сансрын судалгаа зэрэг нь органик молекулууд хэрхэн үүсч, илүү нарийн төвөгтэй биет болж хувирдагийг ойлгоход чухал хувь нэмэр оруулсан.
Эрдэмтэд мөн Дэлхийгээс гадна нэмэлт сэжүүр хайж байна. Астробиологийн судалгаагаар Ангараг, Энцелад, Титан зэрэг нарны аймгийн бусад гариг, сарнууд дээр органик молекулууд байгаа эсэхийг нотлох баримт хайж байна. Иймэрхүү нээлтүүд нь Дэлхийгээс гадна ижил төстэй үйл явц явагдах магадлалын талаар нэмэлт сэжүүр өгч чадна.
Дүгнэлт
Химийн хувьслын онол нь амьдралын үүслийг ойлгохын тулгын чулуу хэвээр байна. Олон асуулт хэвээр байгаа ч энэхүү арга барил нь зөв нөхцөлд явагдаж болох химийн процессуудын талаар гүнзгий ойлголтыг өгдөг. Технологийн дэвшил, олон салбарын хамтын ажиллагааны ачаар бид шинжлэх ухааны хамгийн том асуултуудын нэг болох амьдрал хэрхэн үүссэн бэ? Бид орчлон ертөнцөд ганцаараа юу? гэсэн илүү цогц ойлголтод ойртож байна. Эдгээр асуултад хариулах нь зөвхөн Дэлхий дээрх амьдралын талаарх бидний ойлголтыг сайжруулаад зогсохгүй, мөн түүнээс цаашхи амьдралын боломжийг сайжруулах болно.
