जीवविज्ञान- जीवन की उत्पत्ति और विकास, इसकी संरचना, संगठन के रूपों और गतिविधि के तरीकों का विज्ञान। आधुनिक जीव विज्ञान एक गतिशील ज्ञान है जो हमारी आंखों के सामने सचमुच बदल रहा है। नए प्रायोगिक डेटा का हिमस्खलन जैसा संचय कभी-कभी इसकी सैद्धांतिक व्याख्या और व्याख्या की संभावनाओं को खत्म कर देता है। जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और भौतिकी, जीव विज्ञान और नृविज्ञान, आदि के चौराहे पर अंतःविषय अनुसंधान की संख्या तेजी से बढ़ रही है। बदले में, इसके लिए उन विधियों और साधनों के उपयोग की आवश्यकता होती है जो पहले जीव विज्ञान के लिए पूरी तरह से अलग थे। परिसर में पहले से ही 50 से अधिक विज्ञान हैं जैविक ज्ञानउनमें से: वनस्पति विज्ञान और प्राणीशास्त्र, आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान, शरीर रचना विज्ञान और आकृति विज्ञान, कोशिका विज्ञान और जैव-भूविज्ञान, जैवभौतिकी और जैव रसायन, जीवाश्म विज्ञान और भ्रूणविज्ञान, विकासवादी जीव विज्ञान और पारिस्थितिकी, आदि। इस तरह के विभिन्न वैज्ञानिक विषयों को वस्तु की जटिलता द्वारा समझाया गया है। अध्ययन - जीवित पदार्थ।

जीवविज्ञान उभरा और कब काएक विशाल अनुभवजन्य सामग्री (2.5) के विश्लेषण और वर्गीकरण को अंजाम देने वाले वर्णनात्मक विज्ञान के रूप में विकसित हुआ। आधुनिक जीवविज्ञान अभी भी जीवित जीवों की विविधता को वर्गीकृत करने के कार्य का सामना कर रहा है। ऐसा माना जाता है कि अब तक केवल दो-तिहाई का ही वर्णन किया गया है। मौजूदा प्रजातियां, और ये 1.2 मिलियन जानवर, 500 हजार पौधे, सैकड़ों हजारों कवक, लगभग 3 हजार बैक्टीरिया आदि हैं। आधुनिक जीव विज्ञानमहत्वपूर्ण पद्धतिगत परिवर्तन हुए हैं। XX सदी में। जैविक ज्ञान ने एक व्याख्यात्मक चरित्र प्राप्त कर लिया है। आधुनिक जीव विज्ञान आनुवंशिक और प्रणाली-संरचनात्मक दृष्टिकोण का उपयोग करता है। पहला जीवित पदार्थ की उत्पत्ति और विकास, जैवजनन के कारणों, तंत्रों और विशेषताओं से संबंधित है। दूसरे के ढांचे के भीतर, जीवित चीजों के संगठन के विभिन्न स्तरों, उनके कामकाज के सिद्धांतों, संबंधों की विशेषताओं आदि का अध्ययन किया जाता है।

विशेषता आधुनिक मंचजैविक ज्ञान का विकास न केवल प्राकृतिक विज्ञान परिसर के अन्य विज्ञानों के साथ, बल्कि मानविकी और विज्ञान के साथ भी घनिष्ठ संबंध है सामाजिक बोध. इस वैज्ञानिक अनुशासन के विकास के साथ ही जैविक ज्ञान का मूल्य घटक बढ़ता है। जैवभौतिकी और जैव रसायन, आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी में प्रगति हमें जीवित चीजों के सार के बारे में हमारे ज्ञान में सफलता के बारे में बात करने की अनुमति देती है। हालाँकि, जीवन के रहस्य को उजागर करने के करीब और करीब आने से, मानवता को कई विश्वदृष्टि समस्याओं का सामना करना पड़ता है, जिसका समाधान आवश्यक है, जिसमें आत्म-संरक्षण और अस्तित्व के उद्देश्य शामिल हैं। इस संबंध में, आधुनिक जीव विज्ञान के कुछ आंकड़ों के लिए दार्शनिक प्रतिबिंब और व्याख्या की आवश्यकता होती है। इसी समय, जीव विज्ञान व्यावहारिक जरूरतों के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है, इसके अलावा, विशिष्ट व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए बड़ी संख्या में सैद्धांतिक समस्याएं उत्पन्न होती हैं: चिकित्सा, पर्यावरण, आर्थिक, राजनीतिक, आदि। ये सभी परिवर्तन इंगित करते हैं: बीच में 20वीं शताब्दी का। जीव विज्ञान में भौतिकी और खगोल विज्ञान में क्रांति के पैमाने के बराबर एक वैज्ञानिक क्रांति हुई।

आधुनिक जीव विज्ञान सभी स्तरों पर जीवित पदार्थ की एकता की पुष्टि करता है, जीवित दुनिया को प्रणालियों की एक विशाल प्रणाली के रूप में दर्शाता है जिसमें प्रत्येक घटक का अपना होता है विशिष्ट गुणऔर एक विशेष प्रकार के कनेक्शन द्वारा दूसरों से जुड़ता है। ज्ञान के विकास से जीवन के सार, लौकिक और जैविक विकास की एकता, मनुष्य में जैविक और सामाजिक की बातचीत आदि के बारे में विचारों का क्रमिक परिवर्तन होता है। लंबे समय तक भौतिकी द्वारा गठित। जीव विज्ञान में खोजें सभी प्राकृतिक विज्ञानों के आगे के विकास को निर्धारित करती हैं। इसीलिए जैविक ज्ञान के बिना दुनिया की आधुनिक वैज्ञानिक तस्वीर असंभव है। इसके अलावा, जीव विज्ञान वह आधार बन जाता है जिस पर नए विश्वदृष्टि सिद्धांत बनते हैं जो 21 वीं सदी में किसी व्यक्ति की आत्म-समझ को निर्धारित करते हैं। (7.3)।

5.2। जीवन की उत्पत्ति के बारे में आधुनिक विचार

जैविक प्रणालियों का उद्भव और विकास जीव विज्ञान का प्रारंभिक विषय है। अन्य सभी विशेष वैज्ञानिक समस्याएँ और प्रश्न इसके चारों ओर केंद्रित हैं, और दार्शनिक सामान्यीकरण और निष्कर्ष भी निर्मित हैं।

दो मुख्य विश्वदृष्टि पदों के अनुसार - भौतिकवादी और आदर्शवादी - प्राचीन दर्शन में भी, जीवन की उत्पत्ति की विपरीत अवधारणाएँ विकसित हुईं: सृजनवाद और अकार्बनिक से जैविक प्रकृति की उत्पत्ति का भौतिकवादी सिद्धांत। समर्थकों सृष्टिवादतर्क देते हैं कि जीवन दैवीय रचना के एक परिणाम के रूप में उत्पन्न हुआ, जिसका प्रमाण जीवित जीवों में एक विशेष बल की उपस्थिति है जो सभी जैविक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है। अवधारणा के समर्थक से जीवन की उत्पत्ति निर्जीव प्रकृति तर्क देते हैं कि प्राकृतिक नियमों के संचालन के कारण जैविक प्रकृति उत्पन्न हुई। बाद में इस स्थिति को जीवन की सहज पीढ़ी के विचार में मूर्त रूप दिया गया। सहज पीढ़ी की अवधारणा, इसकी त्रुटिपूर्णता के बावजूद, एक सकारात्मक भूमिका निभाई; इसकी पुष्टि करने के लिए डिज़ाइन किए गए प्रयोगों ने विकासशील जैविक विज्ञान के लिए समृद्ध अनुभवजन्य सामग्री प्रदान की। सहज पीढ़ी के विचार की अंतिम अस्वीकृति केवल 19वीं शताब्दी में हुई।

19 वीं सदी में जीवन के शाश्वत अस्तित्व और पृथ्वी पर इसकी लौकिक उत्पत्ति की परिकल्पना को भी सामने रखा गया। 1865 में, जर्मन चिकित्सक जी. रिक्टर ने सुझाव दिया कि जीवन अंतरिक्ष में मौजूद है और एक ग्रह से दूसरे ग्रह पर स्थानांतरित होता है। 1907 में, स्वीडिश वैज्ञानिक एस। अर्रेनियस ने एक समान परिकल्पना को सामने रखा, जिसके अनुसार जीवन के कीटाणु ब्रह्मांड में अनंत काल तक मौजूद रहते हैं, प्रकाश किरणों के प्रभाव में बाहरी अंतरिक्ष में चले जाते हैं और ग्रह की सतह पर बस जाते हैं, जन्म देते हैं जीवन के लिए। इस परिकल्पना को पैन्सपर्मिया कहा जाता है। XX सदी की शुरुआत में। पृथ्वी पर जैविक प्रणालियों की लौकिक उत्पत्ति और अंतरिक्ष में जीवन के अस्तित्व की अनंतता का विचार रूसी वैज्ञानिक वी.आई. वर्नाडस्की।

आधुनिक विज्ञान में, के प्रभाव में जीवन की एक एबोजेनिक (गैर-जैविक) उत्पत्ति की परिकल्पना प्राकृतिक कारणोंब्रह्मांडीय, भूवैज्ञानिक और रासायनिक विकास की एक लंबी प्रक्रिया के परिणामस्वरूप - जीवोत्पत्ति।एबोजेनिक अवधारणा अंतरिक्ष में जीवन के अस्तित्व और पृथ्वी पर इसकी लौकिक उत्पत्ति की संभावना को बाहर नहीं करती है। यह स्पष्ट है कि जीवन की उत्पत्ति के समय हुई प्रक्रियाओं को पुन: उत्पन्न करना असंभव है, इसलिए इस मुद्दे पर कोई निष्कर्ष और इस विषय की कोई भी व्याख्या मॉडलिंग पद्धति (1.5) पर आधारित है।

जीवित चीजों के उद्भव में पहला चरण रासायनिक विकास से जुड़ा हुआ है।पृथ्वी के बनने के बाद एक गर्म गेंद थी। ग्रह के क्रमिक शीतलन ने इस तथ्य में योगदान दिया कि भारी रासायनिक तत्व इसके केंद्र में चले गए, और प्रकाश वाले धीरे-धीरे सतह पर जमा हो गए। प्रकाश तत्व - ऑक्सीजन, कार्बन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन - एक दूसरे के साथ बातचीत करने लगे और आगे के रासायनिक विकास के दौरान विभिन्न कार्बनिक यौगिक दिखाई दिए। स्थलीय जीवन कार्बन आधारित है, विशेष द्वारा सुविधा भौतिक गुणयह रासायनिक तत्व। तो, कार्बन कई प्रकार की संरचनाएँ बनाने में सक्षम है, संभव की संख्या कार्बनिक यौगिककार्बन पर आधारित लाखों हैं। कार्बन यौगिक कम तापमान पर सक्रिय होते हैं; अणुओं की थोड़ी सी पुनर्व्यवस्था के साथ भी, उनकी रासायनिक गतिविधि महत्वपूर्ण रूप से बदल सकती है। हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, सल्फर, आयरन आदि के साथ कार्बन के यौगिकों में उच्च उत्प्रेरक गुण होते हैं। इसके अलावा, कई कार्बन यौगिक पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। फिर भी, वैज्ञानिक एक अलग आधार पर जीवन के उद्भव की संभावना को बाहर नहीं करते हैं, उदाहरण के लिए, सिलिकॉन।

जैसे ही पृथ्वी की सतह ठंडी हुई, जल वाष्प गाढ़ा हो गया, जिसके कारण बाद में विशाल जलाशयों का निर्माण हुआ। हमारे ग्रह के विकास के पहले चरण में सक्रिय ज्वालामुखीय गतिविधि का परिणाम इसकी सतह पर विभिन्न कार्बाइड - धातुओं के साथ कार्बन के यौगिकों की रिहाई थी। कार्बाइड को प्राथमिक महासागर में धोया गया, जहाँ उन्होंने पानी के साथ परस्पर क्रिया की। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, विभिन्न हाइड्रोकार्बन यौगिकों का निर्माण हुआ।

जीवित चीजों के उद्भव का दूसरा चरण प्रोटीन पदार्थों की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है।प्राथमिक महासागर के जल में उपस्थिति एक लंबी संख्याकार्बन यौगिकों ने एक केंद्रित "कार्बनिक शोरबा" के उद्भव का नेतृत्व किया, जिसमें जटिल कार्बनिक अणुओं - प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण की आगे की प्रक्रिया काफी सरल कार्बन यौगिकों से की गई।

जटिल कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए शर्तों में से एक - बायोपॉलिमर - प्रारंभिक सामग्रियों की उच्च सांद्रता है। यह माना जाता है कि खनिज कणों पर सरल कार्बनिक अणुओं के निक्षेपण के परिणामस्वरूप आवश्यक परिस्थितियों का गठन किया गया था, उदाहरण के लिए, प्राथमिक जलाशयों की मिट्टी पर। इसके अलावा, कार्बनिक अणु पानी की सतह पर एक पतली फिल्म बना सकते हैं, जो हवा और पानी की धाराओं के प्रभाव में मोटी परतों का निर्माण करते हुए किनारे पर गिर गई।

बायोपॉलिमर्स के संश्लेषण के लिए एक अन्य शर्त ऑक्सीजन मुक्त वातावरण की उपस्थिति है, क्योंकि ऑक्सीजन, एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होने के कारण, मूल कार्बनिक यौगिकों को तुरंत नष्ट कर देगा। अमेरिकी वैज्ञानिक जी. उरे ने सुझाव दिया कि पृथ्वी का प्राथमिक वातावरण वास्तव में विषाक्त था और इसमें एक पुनर्स्थापनात्मक चरित्र था। यह अक्रिय गैसों - हीलियम, नियॉन, आर्गन से संतृप्त था, जिसमें हाइड्रोजन, मीथेन, अमोनिया और नाइट्रोजन शामिल थे। ऐसे वातावरण में कार्बनिक यौगिकों का निर्माण आसानी से हो जाता है। पृथ्वी के द्वितीयक वातावरण में पहले से ही एक अलग रचना थी, जो जीवन के विकास का परिणाम थी। द्वितीयक वातावरण में 20% ऑक्सीजन होता है और इसमें ऑक्सीकरण गुण होता है। पृथ्वी के वायुमंडल के इस तरह के परिवर्तन में कम से कम 1 अरब साल लग गए। जी। उरे के विचार का जीवन की उत्पत्ति के बारे में विचारों के विकास पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा।

बायोपॉलिमर्स - प्रोटीन अणुओं और नाइट्रोजनस बेसों के एबोजेनिक संश्लेषण की संभावना - 20 वीं शताब्दी के मध्य में प्रायोगिक रूप से सिद्ध हुई थी। 1953 में, अमेरिकी वैज्ञानिक एस मिलर ने पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण का मॉडल तैयार किया और अक्रिय गैसों के मिश्रण के माध्यम से विद्युत आवेशों को पारित करके फैटी एसिड, एसिटिक और फॉर्मिक एसिड, यूरिया और अमीनो एसिड को संश्लेषित किया। इस प्रकार, यह प्रदर्शित किया गया था कि एबोजेनिक कारकों की कार्रवाई के तहत जटिल कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण कैसे संभव है।

तो, उच्च तापमान, आयनकारी और पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, वायुमंडलीय बिजली, प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड सबसे सरल कार्बनिक यौगिकों से बने थे। रूसी वैज्ञानिक ए.आई. की परिकल्पना के अनुसार। ओपेरिन, जिसे "द ओरिजिन ऑफ लाइफ" (1924) में वर्णित किया गया था, प्राथमिक "ब्रॉथ" में मिलाते हुए, पहले अलग-अलग कार्बनिक यौगिकों में कोकेर्वेट ड्रॉप्स बनाने में सक्षम हैं। Coacervates में पहले से ही कई गुण हैं जो उन्हें सबसे सरल जीवित प्राणियों से जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, Coacervates पदार्थों को अवशोषित करने में सक्षम हैं पर्यावरण, एक दूसरे के साथ बातचीत, आकार में वृद्धि, आदि। हालांकि, जीवित प्राणियों के विपरीत, सह-प्रजनन की बूंदें स्व-प्रजनन और आत्म-नियमन में सक्षम नहीं हैं, इसलिए उन्हें जैविक प्रणालियों के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है। Coacervates के प्रयोगों से पता चला है कि जिस दर पर वे पर्यावरण से पदार्थों को अवशोषित करते हैं वह भिन्न हो सकता है और निर्भर करता है रासायनिक संगठनऔर प्रत्येक विशेष बूंद की स्थानिक संरचना। इसलिए, एक ही घोल में दो प्रकार के कोसर्वेट्स अलग-अलग व्यवहार करेंगे। ये प्रयोग इस तथ्य की अप्रत्यक्ष पुष्टि हैं कि प्रीबायोलॉजिकल इवोल्यूशन के इस चरण में, पर्यावरण के साथ उनकी बातचीत की प्रकृति के आधार पर कोसर्वेट्स का चयन अच्छी तरह से हो सकता है।

जीवन के उद्भव का तीसरा चरण स्वयं को पुन: उत्पन्न करने के लिए कार्बनिक यौगिकों की क्षमता के गठन से जुड़ा हुआ है।जीवन की शुरुआत को एक स्थिर स्व-प्रजनन के उद्भव के रूप में माना जाना चाहिए जैविक प्रणालीनिरंतर न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के साथ। ऐसी प्रणालियों के उद्भव के बाद ही हम जैविक विकास की शुरुआत की बात कर सकते हैं। प्रीबायोलॉजिकल से जैविक विकास के संक्रमण के संस्करणों में से एक जर्मन वैज्ञानिक एम। ईजेन द्वारा प्रस्तुत किया गया है। उनकी परिकल्पना के अनुसार, जीवन की उत्पत्ति को न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन की परस्पर क्रिया द्वारा समझाया गया है। न्यूक्लिक एसिड आनुवंशिक जानकारी के वाहक होते हैं, और प्रोटीन रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्प्रेरक के रूप में काम करते हैं। न्यूक्लिक एसिड खुद को पुन: उत्पन्न करते हैं और प्रोटीन को सूचना प्रसारित करते हैं। एक बंद श्रृंखला प्रकट होती है - एक हाइपरसायकल, जिसमें उत्प्रेरक की उपस्थिति के कारण रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया स्वयं-त्वरित होती है। हाइपरसाइकल में, प्रतिक्रिया उत्पाद एक साथ उत्प्रेरक और प्रारंभिक अभिकारक दोनों के रूप में कार्य करता है। इसी तरह की प्रतिक्रियाएँऑटोकैटलिटिक कहा जाता है।

एक अन्य सिद्धांत जो प्रीबायोलॉजिकल से जैविक विकास में संक्रमण की व्याख्या कर सकता है, वह है सिनर्जेटिक्स (8.2)। तालमेल द्वारा खोजे गए पैटर्न स्व-संगठन के माध्यम से अकार्बनिक पदार्थ से कार्बनिक पदार्थ के उद्भव के तंत्र को स्पष्ट करना संभव बनाते हैं सहज घटनापर्यावरण के साथ एक खुली प्रणाली की बातचीत के दौरान नई संरचनाएं।

5.3। जैविक दुनिया के विकास के मुख्य चरण

जीवों के विकास की मुख्य अवस्थाओं का अध्ययन किया जाता है जीवाश्म विज्ञानजीवाश्म जीवों का विज्ञान। चूंकि जैविक विकास एक लंबे प्रीबायोलॉजिकल विकास से पहले था, आधुनिक विज्ञान जैवजनन के व्यक्तिगत चरणों को भूजनन के साथ जोड़ता है। पृथ्वी के भूवैज्ञानिक इतिहास में, विभिन्न युग प्रतिष्ठित हैं जिनमें महत्वपूर्ण भूवैज्ञानिक परिवर्तन हुए, भूमि और समुद्र का पुनर्वितरण हुआ, जलवायु में परिवर्तन हुआ, आदि। इसके अलावा, जीवन के उद्भव के बाद, प्रत्येक युग की मौलिकता की विशेषता थी। वनस्पति और जीव।

भूवैज्ञानिक युग:

कटारचियन (5 अरब - 3.5 अरब साल पहले);

आर्कियन (3.5 अरब - 2.6 अरब साल पहले);

प्रोटेरोज़ोइक (2.6 बिलियन - 570 मिलियन वर्ष पूर्व);

पैलियोज़ोइक (570 मिलियन - 230 मिलियन वर्ष पूर्व);

मेसोज़ोइक (230 मिलियन - 67 मिलियन वर्ष पूर्व);

सेनोज़ोइक (67 मिलियन वर्ष पूर्व से वर्तमान तक)।

पृथ्वी की आयु लगभग 5 अरब वर्ष है। हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति हुई आर्किया,लगभग 3.5 अरब साल पहले। इस समय सर्वप्रथम जीवित कोशिकाएँ प्रकट होती हैं - प्रोकैरियोटिग।प्रोकैरियोट्स हैं सरल जीवतेजी से प्रजनन करने में सक्षम, आसानी से बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल। विशेषता संपत्तिप्रोकैरियोट्स - एक स्पष्ट नाभिक की अनुपस्थिति। ये जीव अवायवीय थे, अर्थात, वे ऑक्सीजन के बिना रह सकते थे (याद रखें कि पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में हीलियम, नियॉन, आर्गन, हाइड्रोजन, मीथेन और नाइट्रोजन का मिश्रण था)। ये जीव थे परपोषी,अर्थात् जीवन के लिए आवश्यक सभी पदार्थ पर्यावरण से तैयार रूप में प्राप्त हुए। हालांकि, प्राथमिक "ऑर्गेनिक सूप" की कमी को खाने के तरीके में आमूल-चूल परिवर्तन की आवश्यकता थी। बायोजेनेसिस के इस चरण में, वे जीव जो प्राप्त कर सकते थे अधिकांशसौर विकिरण के माध्यम से जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा। प्रकाश ऊर्जा में तेजी आई रासायनिक प्रतिक्रिएं, जिसके दौरान जीवन के लिए आवश्यक पदार्थों का संश्लेषण किया गया। विकास की प्रक्रिया आवश्यक पदार्थसौर ऊर्जा को अवशोषित करके कहा जाता है प्रकाश संश्लेषण।इस प्रकार, हेटरोट्रॉफ़्स द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था स्वपोषी होने की अवस्था- जीवित प्राणी! जो सौर ऊर्जा के कारण अस्तित्व में रहते हैं और जीवन के लिए आवश्यक पदार्थों का निर्माण स्वयं करते हैं। प्रथम स्वपोषी B ^1 चाहे साइनाइड, फिर हरी शैवाल। प्रकाश संश्लेषण ने जैवजनन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई और कार्बनिक पदार्थ के विकास के समग्र त्वरण में योगदान दिया। इस स्तर पर, एरोबिक जीवों द्वारा लाभ प्राप्त किया गया था, जो केवल ऑक्सीजन की उपस्थिति में जीवन के लिए सक्षम हैं।

स्वपोषी जीवों के उद्भव ने पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना को गंभीर रूप से प्रभावित किया है। तथ्य यह है कि उनके जीवन के दौरान ऑटोट्रॉफ़िक जीवों का स्राव होता है एक बड़ी संख्या कीऑक्सीजन और इसके कारण, पृथ्वी का प्राथमिक वातावरण धीरे-धीरे एक माध्यमिक में परिवर्तित हो गया, एक ओजोन परत का निर्माण हुआ जो जीवित जीवों को पराबैंगनी किरणों की घातक क्रिया से बचाता है, जलाशयों में पानी की संरचना बदल गई, आदि। इस प्रकार, जैवजनन हमारे ग्रह के विकास पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा और सामंजस्यपूर्ण रूप से "एकीकृत" जियोजेनेसिस में, इसकी निरंतरता और विकास बन गया। ऐसा माना जाता है कि वातावरण में वर्तमान ऑक्सीजन सामग्री (21%), बी ^1 यह 250 मिलियन वर्ष पहले पैलियोज़ोइक में हासिल किया गया था, लेकिन यह प्रक्रिया आर्कियन में पहले से ही शुरू हो गई थी।

में प्रोटेरोज़ोइक(1.8 अरब वर्ष पूर्व) प्रकट होते हैं यूकेरियोटिक टाइग- जीवित जीव जिनकी कोशिकाओं में एक स्पष्ट नाभिक होता है। यूकेरियोट्स नई परिस्थितियों के अधिक अनुकूल थे। प्रोकैरियोट्स के विपरीत, यूकेरियोटिक डीएनए को गुणसूत्रों में इकट्ठा किया जाता है और महत्वपूर्ण परिवर्तनों के बिना पुन: उत्पन्न करने में सक्षम होता है। यूकेरियोट्स की उत्पत्ति के लिए दो मुख्य परिकल्पनाएँ हैं: ऑटोजेनस और सहजीवी। ऑटोजेनस परिकल्पना के अनुसार, प्रोकैरियोट्स के समान खराब संरचित कोशिकाओं को जटिल करके यूकेरियोट्स उत्पन्न हुए। सहजीवी परिकल्पना के समर्थकों का मानना ​​है कि यूकेरियोट्स कई प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के सहजीवन के परिणामस्वरूप प्रकट हुए, जिनके जीनोम को एक नई अखंडता में जोड़ा गया था।

जैविक विकास में अगला महत्वपूर्ण कदम 900 मिलियन वर्ष पहले यौन प्रजनन का प्रकट होना था। यौन प्रजनन का तंत्र दो जीवों की अनुवांशिक सामग्री का संलयन और बाद में वितरण है। यौन प्रजननप्रजातियों की विविधता में काफी वृद्धि होती है, जो एक ओर, जीवित जीवों को पर्यावरणीय परिस्थितियों में बेहतर अनुकूलन करने की अनुमति देती है, और दूसरी ओर, विकासवादी प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से तेज करती है।

पहले बहुकोशिकीय जीवों की उपस्थिति लगभग 800 मिलियन वर्ष पहले हुई थी। एक बहुकोशिकीय जीव ने अंगों और ऊतकों का विकास किया है, अर्थात यह एककोशिकीय जीव की तुलना में अधिक विभेदित है। स्पंज, आर्थ्रोपोड और सीलेंटरेट्स पहले बहुकोशिकीय जीव थे।

में पैलियोज़ोइक, 500 मिलियन - 440 मिलियन वर्ष पहले, पहले बड़े (10-11 मीटर) मांसाहारी और पहले छोटे (लगभग 10 सेमी) कशेरुक दिखाई दिए। लगभग 410 मिलियन वर्ष पहले, जीवित जीव भूमि पर विजय प्राप्त करना शुरू करते हैं। जलीय पौधों पर स्थलीय पौधों को महत्वपूर्ण लाभ प्राप्त हुआ है, क्योंकि भूमि पर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पानी की तुलना में अधिक तीव्रता से आगे बढ़ती है। पहले स्थलीय पौधे - साइलोफाइट्स - भूमि संवहनी पौधों और शैवाल के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लिया। पौधों के बाद जानवर भी जमीन पर चले गए। पहले भूमि के जानवर आधुनिक बिच्छुओं से मिलते जुलते थे, वे लंगफिश थे, यानी पानी और जमीन दोनों में सांस लेने के लिए अनुकूलित। फेफड़े से सांस लेने वाले जीवों में से बाद में पहले उभयचर और फिर स्थलीय कशेरुक आए। जमीन पर जीवन के लिए पूरी तरह से अनुकूलित पहले जानवर प्राचीन सरीसृप थे, जो दिखने में आधुनिक छिपकलियों से मिलते जुलते थे। इसी अवधि के आसपास कीड़े दिखाई दिए। लगभग 300 मिलियन वर्ष पहले, कीड़े उड़ने लगे और फिर लगभग 100 मिलियन वर्षों तक हवा पर हावी रहे।

में मेसोज़ोइक(230 मिलियन - 67 मिलियन वर्ष पूर्व) पशु और पौधों की दुनिया का एक और विकास हुआ है। धीरे-धीरे, स्थलीय पौधों में एक कॉम्पैक्ट बॉडी बनती है, इसे जड़ों, तनों, पत्तियों में विभेदित किया जाता है, पूर्णांक के ऊतकों में सुधार होता है, एक संचालन प्रणाली विकसित होती है जो पौधों को पानी प्रदान करती है और पोषक तत्त्वप्रजनन के बदलते तरीके। भूमि पर प्रजनन उद्देश्यों के लिए बीजाणु और बीज अधिक उपयुक्त होते हैं, इसलिए इस तरह से प्रजनन करने वाले पौधों को विकासवादी लाभ प्राप्त हुआ। पौधे की दुनिया का और विकास बीजों के सुधार से जुड़ा है।

जानवरों का साम्राज्य भी विकसित हो रहा है। मेसोज़ोइक की शुरुआत में, सरीसृपों ने पूरी तरह से भूमि पर विजय प्राप्त की, इसलिए मेसोज़ोइक युग को अक्सर सरीसृपों का युग कहा जाता है। प्राचीन सरीसृप धीरे-धीरे अधिक से अधिक नए आवासों में महारत हासिल कर रहे हैं, और तेजी से पानी से दूर जा रहे हैं। धीरे-धीरे, विकास के क्रम में, तैरते हुए, उड़ते हुए और भूमि पर चलते हुए, शिकारी और शाकाहारी सरीसृप उत्पन्न हुए। 195 मिलियन - 137 मिलियन वर्ष पहले, प्राचीन उड़ने वाले सरीसृपों से, पहले पक्षियों की उत्पत्ति हुई, जो पक्षियों और सरीसृपों की विशेषताओं को मिलाते थे। 230 मिलियन - 195 मिलियन वर्ष पहले, पहले स्तनधारी दिखाई दिए।

सेनोज़ोइक(67 मिलियन वर्ष पूर्व - वर्तमान) - स्तनधारियों, पक्षियों, कीड़ों और फूलों के पौधों के प्रभुत्व का समय। मेसोज़ोइक युग के अंत में, एक गंभीर शीतलन हुआ, जिसके कारण महत्वपूर्ण संख्या में पौधों की प्रजातियों की मृत्यु हो गई और वनस्पति द्वारा कब्जा किए गए स्थानों में सामान्य कमी आई। इन शर्तों के तहत, विकासवादी लाभ प्राप्त हुआ आवृतबीजी, जिसमें प्रजनन की प्रक्रिया न केवल उपस्थिति पर निर्भर करती है जलीय वातावरण, लेकिन नई जलवायु परिस्थितियों में भी संभव है। एंजियोस्पर्म - फूल - पौधे और अब पौधे साम्राज्य का एक बड़ा हिस्सा बनाते हैं। बेशक, सेनोज़ोइक युग के 67 मिलियन वर्षों के दौरान, पौधे के साम्राज्य में परिवर्तन एक से अधिक बार हुए, लेकिन फूलों वाले पौधेअभी भी हावी है।

मेसोज़ोइक युग के अंत में शीतलन और कई पौधों की प्रजातियों की मृत्यु के कारण पहले शाकाहारी, और फिर मांसाहारी डायनासोर विलुप्त हो गए, जो उन्हें खिलाते थे। शीतलन की स्थिति में, गर्म रक्त वाले जानवरों - स्तनधारियों और पक्षियों - ने एक महत्वपूर्ण विकासवादी लाभ प्राप्त किया। लाखों वर्षों के दौरान, जीवित प्राणियों की नई प्रजातियाँ प्रकट हुई हैं, जो पृथ्वी की सतह पर फैली हुई हैं, भूमि, वायु और जलीय वातावरण पर कब्जा कर रही हैं। लगभग 8 मिलियन वर्ष पहले, स्तनधारियों के आधुनिक परिवार बनने लगे। इसी दौरान विभिन्न अलग - अलग प्रकारप्राइमेट्स और इस प्रकार एंथ्रोपोजेनेसिस की शुरुआत के लिए आवश्यक शर्तें बनाईं। 2-3 मिलियन साल पहले, वनों का एक और विलुप्त होना शुरू हुआ। एंथ्रोपॉइड बंदरों के समूहों में से एक ने धीरे-धीरे नए विशाल विकसित करना शुरू कर दिया खुले स्थान. संभवतः इन्हीं बंदरों से मानव की उत्पत्ति हुई (6.3)।

अब पृथ्वी पर जीवन का प्रतिनिधित्व कोशिकीय और पूर्व-कोशिकीय जीवों द्वारा किया जाता है। प्रीसेलुलर जीवित जीव वायरस और फेज हैं। कोशिकीय जीवपरंपरागत रूप से चार राज्यों में विभाजित: सूक्ष्मजीव, कवक, पौधे और जानवर। जैविक प्रकृति के मुख्य समूह पौधे और जानवर हैं। वर्तमान में, पौधे साम्राज्य का प्रतिनिधित्व 500 हजार से अधिक प्रजातियों, पशु साम्राज्य - 1.2 मिलियन से अधिक प्रजातियों द्वारा किया जाता है।

5.4। जीवित प्रणालियों का सार और मुख्य विशेषताएं

शास्त्रीय जीव विज्ञान में, दो विरोधी पदों ने प्रतिस्पर्धा की, सिद्धांत रूप में जीवित चीजों का सार समझाया। विभिन्न तरीकों से, - कमीवाद और जीवनवाद। समर्थकों न्यूनतावादमाना जाता है कि जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि की सभी प्रक्रियाओं को कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के एक सेट में कम किया जा सकता है। "रिडक्शनिज़्म" शब्द लैटिन शब्द रिडक्टियो से आया है - पीछे धकेलने के लिए, वापस लौटने के लिए। जैविक न्यूनतावाद के विचार अशिष्ट यंत्रवत भौतिकवाद के विचारों पर आधारित थे, जिन्हें प्राप्त हुआ सबसे व्यापक XVII-XVIII सदियों के दर्शन में। यंत्रवत भौतिकवाद ने नियमों की सहायता से प्रकृति में होने वाली सभी प्रक्रियाओं की व्याख्या की शास्त्रीय यांत्रिकी. जैविक ज्ञान के लिए यंत्रवत भौतिकवादी स्थिति के अनुकूलन ने जैविक न्यूनीकरणवाद का निर्माण किया। आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान के दृष्टिकोण से, न्यूनीकरणवादी व्याख्या को संतोषजनक नहीं माना जा सकता है, क्योंकि यह जीवन के सार को ही नष्ट कर देता है। फिर भी, XVIII सदी के जीव विज्ञान में। न्यूनतावाद व्यापक है।

न्यूनीकरणवाद के विपरीत है जीववाद,जिनके समर्थक जीवित जीवों की बारीकियों को उनमें एक विशेष जीवन शक्ति की उपस्थिति से समझाते हैं। "जीवनवाद" शब्द लैटिन शब्द वीटा - जीवन से आया है। जीवनवाद का दार्शनिक आधार आदर्शवाद है। जीवनवाद के समर्थकों ने न्यूनतावादी प्रतिमान की सीमाओं को अपने स्वयं के अधिकार के पक्ष में एक तर्क के रूप में इस्तेमाल किया। हालांकि, जीवनवाद ने जीवों के कामकाज की बारीकियों और तंत्रों को स्पष्ट नहीं किया, एक रहस्यमय और अज्ञात "जीवन शक्ति" की कार्रवाई के लिए जैविक और अकार्बनिक के बीच सभी अंतर को कम किया। इस तथ्य के बावजूद कि जीवनवाद ने जीवन के सार की व्याख्या नहीं की, शास्त्रीय जीव विज्ञान में इस स्थिति के कई समर्थक थे।

आधुनिक जीव विज्ञान स्वतंत्र चयापचय, चिड़चिड़ापन, गतिशीलता, वृद्धि, पुनरुत्पादन की क्षमता और पर्यावरण के अनुकूल होने की क्षमता को जीवित चीजों का मुख्य गुण मानता है। इन गुणों के संयोजन से, जीवित चीजें निर्जीव चीजों से भिन्न होती हैं। जैविक प्रणालीजी- ये अभिन्न खुली प्रणालियाँ हैं जो पर्यावरण के साथ पदार्थ, ऊर्जा और सूचना का लगातार आदान-प्रदान करती हैं और आत्म-संगठन में सक्षम हैं। लिविंग सिस्टम सक्रिय रूप से पर्यावरणीय परिवर्तनों का जवाब देते हैं, नई परिस्थितियों के अनुकूल होते हैं। जैविक प्रणालियां स्व-प्रजनन में सक्षम हैं और इसके परिणामस्वरूप, बाद की पीढ़ियों के लिए आनुवंशिक जानकारी का संरक्षण और प्रसारण। जीवित चीजों के व्यक्तिगत गुण भी अकार्बनिक प्रणालियों में निहित हो सकते हैं, लेकिन एक भी अकार्बनिक प्रणाली में ऊपर सूचीबद्ध गुणों का पूरा सेट नहीं है।

ऐसे संक्रमणकालीन रूप हैं जो जीवित और निर्जीव चीजों जैसे वायरस के गुणों को मिलाते हैं। शब्द "वायरस" लैटिन वायरस - ज़हर से लिया गया है। वायरस की खोज 1892 में रूसी वैज्ञानिक डी. इवानोवस्की ने की थी। एक ओर, वे प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड से बने होते हैं और आत्म-प्रजनन में सक्षम होते हैं, अर्थात, उनके पास जीवित जीवों के लक्षण होते हैं, लेकिन दूसरी ओर, एक विदेशी जीव या कोशिका के बाहर, वे एक लक्षण नहीं दिखाते हैं जीवित जीव - उनका अपना चयापचय नहीं होता है, वे उत्तेजनाओं का जवाब नहीं देते हैं, विकास और प्रजनन में असमर्थ हैं। उनकी संरचना में, वायरस जीन के समान हैं, आधुनिक आणविक जीव विज्ञान के अध्ययन ने इस परिस्थिति की पुष्टि की है। इस संबंध में, वायरस की विकासवादी भूमिका का प्रश्न, जिसे कभी-कभी "क्रोधित जीन" (5.6) कहा जाता है, पर भी चर्चा की जाती है।

पृथ्वी पर सभी जीवों के पास समान है जैव रासायनिक संरचना: 20 अमीनो एसिड, 5 नाइट्रोजनस बेस, ग्लूकोज, वसा। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 100 से अधिक अमीनो एसिड आधुनिक कार्बनिक रसायन विज्ञान के लिए जाने जाते हैं। जाहिरा तौर पर, इतनी कम संख्या में यौगिक जो सभी जीवित चीजों का निर्माण करते हैं, चयन का परिणाम है जो कि प्रीबायोलॉजिकल इवोल्यूशन के चरण में हुआ था। जीवित तंत्र बनाने वाले प्रोटीन उच्च आणविक कार्बनिक यौगिक होते हैं। प्रत्येक विशिष्ट प्रोटीन में, अमीनो एसिड का क्रम हमेशा समान होता है।

अधिकांश प्रोटीन एंजाइम के रूप में कार्य करते हैं - जीवित प्रणालियों में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्प्रेरक।

5.5। वन्यजीवों के संगठन के स्तर

पृथ्वी पर जीवन एक अभिन्न प्रणाली है जिसमें विभिन्न स्तर शामिल हैं। जीवित पदार्थ के संगठन के चार मुख्य स्तर हैं:

आणविक आनुवंशिक;

व्यक्तिवृत्त;

जनसंख्या-प्रजातियां;

Biogeocenotic।

इकाई आणविक आनुवंशिक स्तरजीन डीएनए अणु के एक संरचनात्मक तत्व के रूप में कार्य करता है, पीढ़ी से पीढ़ी तक प्रेषित वंशानुगत जानकारी ले जाता है, और प्राथमिक घटना मैट्रिक्स (5.6) के सिद्धांत के अनुसार आनुवंशिक कोड का पुनरुत्पादन है।

इकाई ओण्टोजेनेटिक स्तरजीवन का संगठन एक अलग व्यक्ति है, और प्राथमिक घटना ऑन्टोजेनेसिस है। एक जैविक व्यक्ति एककोशिकीय और एक बहुकोशिकीय जीव दोनों हो सकता है, लेकिन किसी भी मामले में यह एक अभिन्न, स्व-प्रजनन प्रणाली है। ओंटोजेनेसिस- क्रमिक रूपात्मक, शारीरिक और के माध्यम से जन्म से जीव के व्यक्तिगत विकास की प्रक्रिया जैव रासायनिक परिवर्तनमृत्यु से पहले, वंशानुगत जानकारी की प्राप्ति की प्रक्रिया। शब्द "ऑन्टोजेनेसिस" को जर्मन जीवविज्ञानी ई। हेकेल द्वारा विज्ञान में पेश किया गया था, जिन्होंने ऑन्टोजेनेसिस में पुनरावृत्ति के नियम को तैयार किया था - एक जीव का व्यक्तिगत विकास - फ़िलेोजेनेसिस के मुख्य चरण - प्रजातियों का विकास जिसमें यह जीव संबंधित है . ई. हेकेल ने लिखा, "ओन्टोजेनी," फाइलोजेनी का एक संक्षिप्त और त्वरित पुनर्पूंजीकरण है, जिसके कारण शारीरिक कार्यआनुवंशिकता (प्रजनन) और अनुकूलन (पोषण)। जैविक व्यक्ति तेजी से दोहराता है और लघु कोर्सआनुवंशिकता और अनुकूलन के नियमों के अनुसार उनके वैयक्तिक विकास के रूप में परिवर्तन सबसे महत्वपूर्ण हैं, जिसके माध्यम से उनके पूर्वज अपने जीवाश्मिकी विकास के धीमे और लंबे पाठ्यक्रम में गुजरे। इस नियमितता को बुनियादी बायोजेनेटिक कानून कहा जाता है। ऑन्टोजेनेसिस का एक एकीकृत सिद्धांत अभी तक नहीं बनाया गया है, क्योंकि किसी जीव के व्यक्तिगत विकास को निर्धारित करने वाले कारणों और कारकों को स्पष्ट नहीं किया गया है। अब हम केवल यह कह सकते हैं कि ऑन्टोजेनेसिस एक जटिल समन्वित के कार्यान्वयन का परिणाम है जीव के वंशानुगत गुणों की तैनाती के लिए कार्यक्रम।

इकाई जनसंख्या-प्रजाति स्तरएक जनसंख्या है, और एक प्राथमिक घटना इसकी आनुवंशिक संरचना में एक निर्देशित परिवर्तन है। जनसंख्याएक प्रजाति के व्यक्तियों का एक संग्रह है, जो एक ही प्रजाति के अन्य समूहों से अपेक्षाकृत अलग-थलग है निश्चित क्षेत्र, लंबे समय तक खुद को पुन: उत्पन्न करना और एक सामान्य आनुवंशिक कोष होना। जनसंख्या को एक अभिन्न खुली प्रणाली के रूप में माना जाता है, जिसके सभी तत्व एक दूसरे के साथ और पर्यावरण के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। शब्द "जनसंख्या" आनुवंशिकी के संस्थापकों में से एक, वी। जोहान्सन द्वारा पेश किया गया था। आबादी लंबे समय से मौजूद है और स्वतंत्र विकासवादी विकास में सक्षम है, उन्हें विकासवादी प्रक्रिया के "परमाणु" के रूप में माना जाता है। जनसंख्या जीव विज्ञान जनसंख्या का अध्ययन है। इसके अलावा, जनसंख्या विकास के सिंथेटिक सिद्धांत के विचार का विषय है, जिसके ढांचे के भीतर जीवित प्रकृति में विकासवादी तंत्र की व्याख्या दी गई है (5.7)।

पौधों, जानवरों, कवक और सूक्ष्मजीवों की एक साथ रहने और एक निश्चित क्षेत्र में रहने वाले एक दूसरे के साथ बातचीत की समग्रता को कहा जाता है बायोकेनोसिस।बायोकेनोज एक अधिक जटिल बायोगेकेनोसिस प्रणाली का एक अभिन्न अंग है। Biogeocenosis एक इकाई के रूप में कार्य करता है बायोगोकेनोटिक स्तर।इस स्तर की एक प्रारंभिक घटना गतिशील संतुलन की एक अवस्था से दूसरी स्थिति में बायोगेकेनोज का संक्रमण है। Biogeocenoses को अन्यथा पारिस्थितिक तंत्र कहा जाता है। शब्द "बायोगेकेनोसिस" रूसी वैज्ञानिक वी.एन. द्वारा पेश किया गया था। 1940 में सुकचेव, और शब्द "पारिस्थितिक प्रणाली" - 1935 में अंग्रेजी वनस्पतिशास्त्री ए। टेन्सली द्वारा।

Biogeocenosis- जटिल गतिशील प्रणाली, जो बायोटिक (आबादी विभिन्न प्रकारपौधे, जानवर और सूक्ष्मजीव) और अजैविक (वातावरण, मिट्टी, पानी, सौर ऊर्जा) तत्व पदार्थ, ऊर्जा और सूचना के आदान-प्रदान से जुड़े हुए हैं। Biogeocenosis एक अभिन्न विकासशील प्रणाली है, जिसमें परस्पर क्रियाओं को प्रत्यक्ष और प्रतिक्रिया के सिद्धांतों द्वारा वर्णित किया जाता है। पारिस्थितिक तंत्र का संतुलन प्रणाली की आंतरिक शक्तियों द्वारा ही बनाए रखा जाता है। इसलिए, बायोगेकेनोज के रूप में बोली जाती है ओपन सिस्टमपर्यावरण के साथ ऊर्जा, पदार्थ और सूचना के आदान-प्रदान के परिणामस्वरूप स्व-संगठन में सक्षम, यानी अन्य बायोगेकेनोज के साथ। तालमेल (7.2) के संदर्भ में बायोगेकेनोज के विकास के पैटर्न का वर्णन किया जा सकता है।

Biogeocenosis एक स्थिर प्रणाली है जो लंबे समय तक मौजूद रह सकती है। एक जीवित प्रणाली में संतुलन गतिशील है, अर्थात यह है निरंतर आंदोलनस्थिरता के एक निश्चित बिंदु के आसपास। एक जीवित प्रणाली के स्थिर कामकाज के लिए, इसके नियंत्रण और उप-प्रणालियों को क्रियान्वित करने के बीच प्रतिक्रिया होना आवश्यक है। गतिशील संतुलन बनाए रखने के इस तरीके को कहा जाता है होमियोस्टैसिस।जीवित प्रणालियों में होमोस्टैसिस को साइबरनेटिक्स (7.1) में नियंत्रण प्रक्रियाओं के अनुरूप माना जा सकता है।

एक पारिस्थितिक प्रणाली जितनी अधिक विविध होती है, उतनी ही अधिक होती है अधिक संख्याइसकी घटक प्रजातियों में, यह जितना अधिक व्यवहार्य है, समय और स्थान में स्थिर है। अनुकूल परिस्थितियों में, पारिस्थितिक प्रणालियाँ अपने संरचनात्मक संगठन को जटिल बना सकती हैं, जिससे विनाशकारी प्रभावों के प्रति उनका प्रतिरोध बढ़ जाता है। लेकिन यहां तक ​​​​कि सबसे जटिल और विविध बायोगेकेनोज भी शाश्वत नहीं हैं। अचानक कठोर परिवर्तन बाहरी परिस्थितियाँपारिस्थितिक प्रणाली की स्थिरता को कम करें और इसकी आंतरिक संरचना का उल्लंघन करें। बायोगेकेनोसिस के तत्वों में से एक का भी नुकसान दूसरों में परिवर्तन का कारण बन सकता है और एक अपरिवर्तनीय असंतुलन और पारिस्थितिक तंत्र के पतन का कारण बन सकता है। यही कारण है कि बायोगेकेनोसिस के सामान्य कामकाज के लिए इसके सभी तत्वों या इसके अधिकांश तत्वों को संरक्षित करना आवश्यक है।

बायोगेकेनोसिस के विभिन्न तत्वों के बीच गतिशील संतुलन का उल्लंघन, कुछ प्रजातियों के बड़े पैमाने पर प्रजनन और दूसरों की कमी या गायब होने से जुड़ा हुआ है, जिससे पर्यावरण की गुणवत्ता में बदलाव आता है, इसे पारिस्थितिक आपदा कहा जाता है। पारिस्थितिक तंत्र का विकास जो पर्यावरण में गंभीर परिवर्तन से जुड़ा नहीं है, जो कि जैविक समुदायों का क्रमिक परिवर्तन है, उत्तराधिकार कहलाता है।

अंत में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जीवित चीजों के संगठन के प्रत्येक स्तर को अपने स्वयं के गुणों और पैटर्न की विशेषता है, और सामान्य तौर पर, जीवित प्रकृति का संपूर्ण पदानुक्रम हमें इसे एक अभिन्न आत्म-संगठनात्मक प्रणाली के रूप में प्रस्तुत करने की अनुमति देता है जो निरंतर है अकार्बनिक पदार्थ के साथ सहभागिता।

5.6। आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान

आनुवंशिकी- एक विज्ञान जो वन्य जीवन में आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता के तंत्र का अध्ययन करता है। शब्द "आनुवांशिकी" ग्रीक उत्पत्ति - उत्पत्ति से आया है। इस वैज्ञानिक अनुशासन की नींव ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक जी मेंडेल ने रखी थी, जिन्होंने आनुवंशिकता के नियमों की खोज की थी। जी। मेंडल ने दिखाया कि लक्षणों की विरासत अलग-अलग होती है। वैज्ञानिक ने मटर की चिकनी और झुर्रीदार किस्मों को पार किया, परिणामस्वरूप, पहली पीढ़ी में उन्हें केवल चिकने बीज मिले, और दूसरे में - एक चौथाई झुर्रीदार बीज। इन प्रायोगिक आंकड़ों का विश्लेषण करते हुए, जी। मेंडेल इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि माता-पिता दोनों की जानकारी रोगाणु कोशिका में प्रवेश करती है, लेकिन पहली पीढ़ी में केवल एक प्रमुख लक्षण दिखाई देता है, और दूसरे में, प्रमुख और अप्रभावी लक्षण 3 के अनुपात में वितरित किए जाते हैं। : 1. इस घटना को फीचर स्प्लिटिंग कहा गया है। जी. मेंडेल के प्रयोगों के परिणामों ने इस थीसिस का खंडन किया कि एक जीवित जीव के अप्रभावी संकेतों को धीरे-धीरे पीढ़ियों की एक श्रृंखला में मिटा दिया जाना चाहिए। खुली नियमितता ने गवाही दी: आवर्ती उत्परिवर्तन एक निशान के बिना गायब नहीं होते हैं, लेकिन जनसंख्या के आनुवंशिक कोष में बने रहते हैं और एक पीढ़ी के बाद दिखाई देते हैं। 19वीं शताब्दी में की गई जी. मेंडेल की खोज के महत्व को 20वीं शताब्दी में ही सराहा गया, जिसे बिना किसी कारण के आनुवंशिकी का युग कहा जाता है।

1900 में, आनुवंशिकता के नियमों को एक साथ तीन वैज्ञानिकों द्वारा फिर से खोजा गया - X. de Vries (हॉलैंड), K. Korrens (जर्मनी) और E. Chermak (ऑस्ट्रिया)। प्रयोगों के दौरान प्रकट हुई नियमितताओं की व्याख्या करने के लिए, X. de Vries ने उत्परिवर्तन के सिद्धांत का प्रस्ताव रखा। उत्परिवर्तन- यह प्राकृतिक या कृत्रिम साधनों के कारण वंशानुगत संरचनाओं में अचानक परिवर्तन है। "उत्परिवर्तन" शब्द लैटिन उत्परिवर्तन - परिवर्तन से आया है। जैसा कि प्रयोगों ने दिखाया है, उत्परिवर्तन विशेषता गायब नहीं होती है, लेकिन धीरे-धीरे आबादी के जीन पूल में जमा हो जाती है, जो वन्यजीवों में परिवर्तनशीलता का आधार है। एच. डी व्रीस ने सुझाव दिया कि उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप नई प्रजातियां ठीक से उत्पन्न होती हैं। सबसे पहले, डच वैज्ञानिक ने प्राकृतिक चयन में उत्परिवर्तन का विरोध करते हुए कहा कि "चयन का मूल्य सीमित है, तेज छलांग, उत्परिवर्तन के माध्यम से विकास आगे बढ़ता है।" हालांकि, बाद में एच. डी व्रीस ने सहमति व्यक्त की कि यह प्राकृतिक चयन था जिसने लाभकारी उत्परिवर्तनों के समेकन को बढ़ावा दिया और, परिणामस्वरूप, विकास की प्रक्रिया।

H. de Vries की खोज के बाद, 20-30 वर्षों के लिए, एक हिमस्खलन की तरह आनुवंशिकी में संचित नई अनुभवजन्य सामग्री और सैद्धांतिक परिकल्पना इसे समझाने के लिए प्रकट हुई। 1920 के दशक में ए वीसमैन, टी.एच. मॉर्गन, ए. स्टुर्टवैंट, जी.जे. मेलर ने आनुवंशिकता के गुणसूत्र सिद्धांत को विकसित किया, जिसने गुणसूत्रों की संरचना, जीनों की व्यवस्था - वंशानुगत जानकारी के वाहक, अर्थात् तंत्र और उत्परिवर्तनीय परिवर्तनों के कारणों को स्पष्ट किया। जी जे। Moeller, विशेष रूप से, ने दिखाया कि उत्परिवर्तन एक्स-रे, रसायनों के संपर्क में आने के कारण हो सकता है, बड़ा बदलावतापमान, आदि

1940 के दशक में जीन की न्यूक्लिक प्रकृति की खोज की गई और वंशानुगत जानकारी के भंडारण और संचरण में न्यूक्लिक एसिड की भूमिका को स्पष्ट किया गया। ये अध्ययन अमेरिकी आनुवंशिकीविद् टी एच मॉर्गन के स्कूल द्वारा किए गए थे। उनके आधार पर, एक नया वैज्ञानिक अनुशासन उत्पन्न हुआ - आणविक जीव विज्ञान, जिसने जैव रसायन और आनुवंशिकी को संयोजित किया।

1944 में, अमेरिकी बायोकेमिस्ट ओ. एवरी और उनकी टीम ने स्थापित किया कि डीएनए वंशानुगत जानकारी का वाहक है, और 1953 में एफ. क्रिक और डी. वाटसन ने इसकी संरचना की व्याख्या की। यह पता चला कि डीएनए अणु में दो पॉलीन्यूक्लिक श्रृंखलाएँ होती हैं, जिनमें से प्रत्येक नई श्रृंखलाओं के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करती है। यह भी पता चला कि यह डीएनए अणुओं के स्व-दोहरीकरण की संपत्ति है जो आनुवंशिकता के तंत्र का आधार है।

बाद के दशकों में, वैज्ञानिकों ने जीन की स्थिति पर प्रोटीन संश्लेषण की निर्भरता स्थापित की, कृत्रिम जीन संश्लेषण किया, कई प्रोटीनों के अमीनो एसिड अनुक्रम को डिक्रिप्ट किया, आदि। 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक। विशाल अनुभवजन्य और सैद्धांतिक सामग्री आनुवंशिकी में जमा हो गई है। विज्ञान इनमें से एक का पता लगाने के करीब पहुंच गया है सबसे बड़ा रहस्य- जीवों का स्व-प्रजनन। आनुवंशिक सूचना के संचरण के आणविक तंत्र की व्याख्या ने इसके लिए पूरी तरह से नई संभावनाएं खोल दी हैं व्यावहारिक अनुप्रयोगयह ज्ञान।

सभी जीवित चीजों का प्रजनन न्यूक्लिक एसिड का उपयोग करके प्रोटीन के संश्लेषण द्वारा निर्धारित होता है। डीएनए(डीऑक्सीरी-बोन्यूक्लिक) और शाही सेना(राइबोन्यूक्लिक)। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, आधुनिक कार्बनिक रसायन विज्ञान के लिए ज्ञात 100 में से 20 अमीनो एसिड प्रोटीन के निर्माण में शामिल हैं। आनुवंशिक जानकारी के वाहक डीएनए अणु होते हैं जो कोशिका नाभिक के गुणसूत्रों में स्थित होते हैं। डीएनए में हेलिक्स में मुड़ी हुई दो युग्मित पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं होती हैं। न्यूक्लियोटाइड डीएनए अणु की इकाइयाँ हैं। न्यूक्लियोटाइडएक नाइट्रोजनस बेस, एक चीनी और एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों का एक यौगिक है। एक डीएनए अणु की संरचना में चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड्स में से एक शामिल हो सकता है, जिसकी विशिष्टता नाइट्रोजनस बेस द्वारा निर्धारित की जाती है: एडेनिन (ए), थाइमिन (टी), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी)। डीएनए अणु को एक विशाल पाठ के रूप में दर्शाया जा सकता है जिसमें चार अक्षरों A, T, C, G का एक क्रम होता है विभिन्न संयोजन. इसी तरह का डीएनए मॉडल 1953 में अमेरिकी बायोकेमिस्ट जे. वाटसन और अंग्रेजी बायोफिजिसिस्ट एफ. क्रिक द्वारा प्रस्तावित किया गया था। और 1962 में, इन वैज्ञानिकों और बायोफिजिसिस्ट एम. विल्किंस को गूढ़ रहस्य के लिए नोबेल पुरस्कार मिला जेनेटिक कोड.

डीएनए श्रृंखलाएं हाइड्रोजन बंधों द्वारा आपस में जुड़ी होती हैं, और एडेनाइन हमेशा थाइमिन, और साइटोसिन को गुआनिन से बांधता है। संरचनात्मक रूप से एक दूसरे के अनुरूप नाइट्रोजनी आधारों के इस तरह के कनेक्शन को पूरकता का सिद्धांत कहा जाता है। एक अमीनो एसिड को एनकोड करने के लिए तीन न्यूक्लियोटाइड्स के संयोजन की आवश्यकता होती है। डीएनए अणु का वह खंड जो एक प्रोटीन के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है, जीन कहलाता है। डीएनए श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम को बदलने से उत्परिवर्तन होता है।

जीवित चीजों के प्रजनन का तंत्र प्रोटीन का मैट्रिक्स संश्लेषण है, जो कई चरणों में होता है। सबसे पहले, दोहरे डीएनए अणु के हाइड्रोजन बांड टूट जाते हैं और मैट्रिक्स के रूप में कार्य करते हुए एकल किस्में बनती हैं। फिर प्रत्येक धागा अपनी सतह पर एक नया निर्माण करता है। पूरकता के सिद्धांत के अनुसार पुरानी जंजीरों से नई जंजीरें जुड़ी होती हैं। नतीजतन, दो समान डीएनए अणु बनते हैं।

प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में आरएनए अणु महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आरएनए अणु न्यूक्लियोटाइड्स का एकल-फंसे हुए भूग्रस्त है। आरएनए अणु में चार नाइट्रोजनस बेस भी शामिल हैं: उनमें से तीन - एडेनिन, साइटोसिन और गुआनिन - नाइट्रोजनस बेस के समान हैं जो डीएनए अणु बनाते हैं, और चौथा - यूरैसिल (यू) - अलग है। डीएनए अणु से, जेनेटिक कोड को मैसेंजर आरएनए अणु में स्थानांतरित किया जाता है, जो डीएनए के एक हिस्से की एक प्रति है, यानी एक या एक से अधिक आसन्न जीन। दूत आरएनए के आनुवंशिक कोड के आधार पर प्रोटीन संश्लेषण राइबोसोम में किया जाता है। प्रोटीन संश्लेषण के लिए आवश्यक अमीनो एसिड ट्रांसफर आरएनए का उपयोग करके राइबोसोम में पहुंचाए जाते हैं। प्रोटीन संश्लेषण की पूरी प्रक्रिया में 6 मिनट से ज्यादा का समय नहीं लगता है। प्रोटीन मैट्रिक्स संश्लेषण का तंत्र सरल प्रतिलिपि नहीं है, बल्कि आंशिक परिवर्तनों के साथ प्रतिलिपि बनाना है, जो प्रारंभिक अवस्था से विरासत के लक्षण और असतत विचलन दोनों को संभव बनाता है।

सबसे महत्वपूर्ण और में से एक सबसे दिलचस्प कार्यका सामना करना पड़ आधुनिक विज्ञान, मानव जीनोम का डिकोडिंग है जीनोमगुणसूत्रों के एकल सेट में केंद्रित जीनों का एक समूह है दिया जीव. 1988 में, इस समस्या को हल करने के लिए, जे वाटसन की पहल पर, अंतर्राष्ट्रीय संगठन "मानव जीनोम" की स्थापना की गई। विभिन्न अनुमानों के अनुसार, मानव जीनोम में 50,000 से 100,000 जीन होते हैं। डिकोडिंग के पहले चरण में भी सफलता (न्यूक्लियोटाइड जोड़े के अनुक्रम का निर्धारण) विभिन्न वंशानुगत, संक्रामक आदि रोगों के कारणों और तंत्रों की समझ को बढ़ावा देगी और विकास की अनुमति देगी प्रभावी तरीकेउनका इलाज।

नए अवसर खुलते हैं जेनेटिक इंजीनियरिंग।जेनेटिक इंजीनियरिंग, या पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी, 1970 के दशक में विकसित हुई। आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी के तरीकों के संश्लेषण पर आधारित है। जेनेटिक इंजीनियरिंग आणविक जीव विज्ञान की एक शाखा है जो आनुवंशिक तंत्र में प्रत्यक्ष हस्तक्षेप और प्राकृतिक या कृत्रिम रूप से निर्मित आनुवंशिक सामग्री के संयोजन के माध्यम से पूर्व निर्धारित गुणों के साथ नई जैविक संरचनाओं के लक्षित निर्माण की संभावनाओं का अध्ययन करती है।

में हाल तकवी जेनेटिक इंजीनियरिंगजीनोम की परिवर्तनशीलता से संबंधित मुद्दों की एक पूरी जटिल जांच की जा रही है। यह पता चला कि कोशिका के गुणसूत्रों और साइटोप्लाज्म में होता है पूरी लाइनजैव रासायनिक यौगिक जो अराजक अवस्था में होते हैं और दूसरे जीव के न्यूक्लिक एसिड संरचनाओं के साथ परस्पर क्रिया करने में सक्षम होते हैं। इन जैव रासायनिक यौगिकों को प्लास्मिड कहा जाता था। प्लास्मिड प्राप्तकर्ता के सेल में शामिल होने और कुछ की कार्रवाई के तहत सक्रिय होने में सक्षम हैं बाह्य कारक. अव्यक्त अवस्था से सक्रिय अवस्था में संक्रमण का अर्थ है प्राप्तकर्ता की आनुवंशिक सामग्री के साथ दाता की आनुवंशिक सामग्री का संयोजन। यदि परिणामी निर्माण कार्यात्मक है, तो प्रोटीन संश्लेषण शुरू होता है। उपयोग करना स्पष्ट है यह तंत्र, आप कुछ प्रोटीनों को संश्लेषित करने के लिए इसे प्रोग्रामिंग करके डीएनए को बदल सकते हैं। इस तकनीक के आधार पर, इंसुलिन को 1978 में संश्लेषित किया गया था, एक प्रोटीन जो मधुमेह से लड़ने में मदद करता है।

माइग्रेट करने वाले आनुवंशिक तत्व वायरस के साथ महत्वपूर्ण समानता दिखाते हैं। जीन ट्रांसडक्शन की घटना की खोज, यानी, वायरस की मदद से पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण, जिसमें मूल मेजबान कोशिका के जीन का हिस्सा शामिल है, यह सुझाव देता है कि वायरस और इसी तरह की जैव रासायनिक संरचनाएं व्याप्त हैं। विशेष स्थानविकास में। कुछ वैज्ञानिकों का मत है कि जैव रासायनिक यौगिकों के प्रवासन से उत्परिवर्तन की तुलना में कोशिका जीनोम में और भी अधिक गंभीर परिवर्तन हो सकते हैं। यदि यह धारणा सही साबित होती है, तो विकास के तंत्र के बारे में मौजूदा विचारों को काफी हद तक संशोधित करना होगा। अब विभिन्न आबादी की आनुवंशिक जानकारी के मिश्रण में वायरस की महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में परिकल्पनाएं सामने रखी जा रही हैं, विकासवादी प्रक्रिया में छलांग का उद्भव, एक शब्द में, हम विकासवादी प्रक्रिया में वायरस की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में बात कर रहे हैं।

निस्संदेह, जेनेटिक इंजीनियरिंग मानवता के सामने आने वाली कई वैज्ञानिक, चिकित्सा और यहां तक ​​कि औद्योगिक समस्याओं को हल करने की कुंजी प्रदान करती है, विशेष रूप से पूर्व निर्धारित गुणों वाले जीवों का निर्माण, उपचार वंशानुगत रोगव्यक्तिगत जीन (जीन थेरेपी) को "प्रत्यारोपण" करके, सुरक्षित टीके बनाकर और अत्यधिक प्रभावी दवाइयाँ, इम्यूनोजेनेसिस और कार्सिनोजेनेसिस की व्याख्या करते हुए, जो मानवता को उन बीमारियों से लड़ने की अनुमति देगा जो अभी भी लाइलाज मानी जाती हैं ( ऑन्कोलॉजिकल रोग, एड्स, आदि)। इसके अलावा, आणविक जीव विज्ञान में नए डेटा और जेनेटिक इंजीनियरिंग की संभावनाओं से मानव जीवन प्रत्याशा में काफी वृद्धि होगी।

इसी समय, जेनेटिक इंजीनियरिंग का विकास खतरे से जुड़ा हुआ है, जिसकी रूपरेखा और सीमा का आकलन करना अभी भी मुश्किल है। सबसे पहले इसे बनाया जा सकता है संशोधित जीवअवांछित या अप्रत्याशित गुणों के साथ। दूसरे, जीन प्रौद्योगिकियों की शुरूआत से पहले ही कई पुनः संयोजक सूक्ष्मजीवों का निर्माण हुआ है, जिसके प्रसार ने नई बीमारियों के उद्भव को उकसाया। तीसरा, जीन थेरेपी (मानव जीनोटाइप में प्रत्यक्ष हस्तक्षेप) के परिणाम, जो कई वर्षों से किए जा रहे हैं, अभी भी अज्ञात हैं। कोशिका में प्रविष्ट जीन 10-20 वर्षों में कैसे व्यवहार करेगा, इस बारे में वैज्ञानिक विश्वास के साथ बात कर सकेंगे। चौथा, है वास्तविक खतरासैन्य उद्देश्यों के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग उत्पादों का उपयोग। इसीलिए इस क्षेत्र में किसी भी सैद्धांतिक शोध और विशेष रूप से व्यावहारिक प्रयोगों के लिए सावधानी, गंभीर तैयारी और सख्त नियमन की आवश्यकता होती है। फिर भी, फेडरेशन ऑफ यूरोपियन माइक्रोबायोलॉजिकल सोसाइटीज ने 1996 के ज्ञापन में निष्कर्ष निकाला: “यदि जीन प्रौद्योगिकियों का विवेकपूर्ण तरीके से उपयोग किया जाता है, तो उनके लाभ नकारात्मक परिणामों के जोखिम से कहीं अधिक होंगे; पुनः संयोजक डीएनए के निर्माण के लिए प्रौद्योगिकियां सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए, स्थायी विकास के लिए महत्वपूर्ण योगदान देंगी कृषि, खाद्य उत्पादन में, पर्यावरण सफाई में।

आधुनिक जैविक विज्ञान की व्यावहारिक संभावनाएँ क्लोनिंग के प्रयोगों से भी प्रमाणित होती हैं, जिसके परिणाम में प्रकाशित हुए थे पिछले साल का. "क्लोन" शब्द ग्रीक क्लोन - शाखा, शूट से आया है। क्लोनिंग- यह एक जीवित वस्तु का एक सटीक (आनुवंशिक स्तर पर) प्रजनन है पी-ओमप्रतियों की संख्या। क्लोनिंग के दौरान, एक दाता व्यक्ति के जीन को संरक्षित किया जाता है और पूर्ण रूप से जन्म लेने वाली संतानों में स्थानांतरित किया जाता है। इस मामले में, दाता माता-पिता और क्लोन बच्चों के जीन यौन प्रजनन के मामले में समान नहीं हैं, बल्कि पूरी तरह समान हैं।

प्राकृतिक क्लोनिंग के मामले लंबे समय से ज्ञात हैं। यह, उदाहरण के लिए, समान जुड़वा बच्चों का जन्म है जो जीन के समान सेट ले जाते हैं। कलमों, कलियों, या कंदों द्वारा पौधों की कृत्रिम प्रतिरूपण न केवल ज्ञात है, बल्कि 4,000 से अधिक वर्षों से इसका उपयोग किया जाता रहा है। जानवरों की कृत्रिम क्लोनिंग की संभावना 20वीं सदी में ही सामने आई। 1950 में अमेरिकी वैज्ञानिकों ने उभयचर भ्रूणों के क्लोनिंग के साथ प्रयोग करना शुरू किया, जिसमें भ्रूण कोशिकाओं के नाभिक को नाभिक (एनक्लूसिव) अंडे से रहित करने की विधि का उपयोग किया गया। 1970 के दशक में चूहों की क्लोनिंग पर प्रयोग शुरू हुए, जो हालांकि, बहुत सफल नहीं थे - क्लोन किए गए जानवरों के भ्रूण प्रारंभिक अवस्था में ही मर गए।

जानवरों की सफल क्लोनिंग के बारे में पहली जानकारी 1980 के दशक में सामने आई थी। ये खरगोश, सूअर, गाय और भेड़ पर किए गए प्रयोग थे। 1993-1995 में एडिनबर्ग बायोलॉजिकल इंस्टीट्यूट में काम करने वाले अंग्रेजी वैज्ञानिक जे. विल्मुट और उनके समूह ने क्लोनिंग द्वारा पांच भेड़ के बच्चे (मादा) प्राप्त किए। क्लोन किए गए दो व्यक्ति जन्म के तुरंत बाद मर गए, तीसरे - 10 दिनों की उम्र में, और शेष दो 8-9 महीने की उम्र तक पहुंच गए। हालाँकि, इन प्रयोगों ने 1997 के वसंत में डॉली भेड़ की उपस्थिति जैसी सनसनी पैदा नहीं की। डॉली का क्लोनिंग मैकेनिज्म इस प्रकार था। अंडों को स्कॉटिश ब्लैक-फेस नस्ल की भेड़ों से अलग किया गया और एक कृत्रिम पोषक माध्यम में रखा गया। फिर, उनके स्वयं के नाभिक को कोशिकाओं से हटा दिया गया और क्लोन किए गए दाता व्यक्ति की आनुवंशिक सामग्री के साथ "भरा" किया गया। इस प्रयोजन के लिए, फिनिश डोरसेट नस्ल की छह वर्षीय गर्भवती भेड़ की स्तन ग्रंथि कोशिकाओं का उपयोग किया गया था। भ्रूण को तब प्राप्तकर्ता भेड़ के लिगेट डिंबवाहिनी में सुसंस्कृत किया गया था। मूल रूप से, डॉली फिनिश डोरसेट भेड़ के समान पूरी तरह से निकली, जो एक दाता के रूप में काम करती थी, और स्कॉटिश ब्लैक-फेस प्राप्तकर्ता भेड़ से बहुत अलग थी।

इस सफलता के बाद, कुछ वैज्ञानिकों ने इस तथ्य के बारे में बात करना शुरू कर दिया कि जिस तकनीक के परिणामस्वरूप डॉली भेड़ दिखाई दी, वह संभावित रूप से मनुष्यों पर लागू हो सकती है। इस जानकारी ने एक गरमागरम चर्चा छेड़ दी, जिससे पता चला कि मानव क्लोनिंग की संभावना के संबंध में कई नैतिक और कानूनी प्रश्न उठते हैं। तथ्य यह है कि भेड़ के भ्रूण के साथ किए गए 277 प्रयोगों में से केवल एक ही सफल रहा, जिसका अर्थ है कि इस तकनीक का उपयोग करने वाले व्यक्ति की क्लोनिंग शैतानों की उपस्थिति के खिलाफ बीमा नहीं करती है, और उनके निर्माण की संभावना कम से कम 276: 1 है। अकेले तथ्य मानव क्लोनिंग के प्रयोगों पर रोक के आधार के रूप में काम कर सकते हैं, क्योंकि ऐसे प्रयोगों के संभावित नकारात्मक परिणाम सकारात्मक से कहीं अधिक हैं।

सैद्धांतिक रूप से, मानव क्लोनिंग हो सकती थी सकारात्मक पक्ष: बांझपन की समस्या को हल करना, अतिरिक्त कोशिकाओं और ऊतकों का एक बैंक बनाना आदि। लेकिन वे नकारात्मक परिणामों के एक बड़े जोखिम की पृष्ठभूमि के खिलाफ न्यूनतम हैं जो लोगों के स्वास्थ्य, भलाई और सुरक्षा को भारी नुकसान पहुंचा सकते हैं। मानव क्लोनिंग, निश्चित रूप से, विशाल अवसरों को खोलता है, जिसकी पूर्ण रूप से कल्पना करना भी मुश्किल है, लेकिन यह नए प्रश्न भी उठाता है, जिनके उत्तरों की खोज के लिए दार्शनिक प्रतिबिंब और कुछ मामलों में राजनीतिक इच्छाशक्ति की भी आवश्यकता होती है। मानव क्लोनिंग के क्षेत्र में सहज समाधान अपर्याप्त साबित होते हैं, क्योंकि मानव जाति का विकासवादी भविष्य सीधे उत्तरों की सामग्री पर निर्भर करता है।

इस स्थिति में, अधिकांश वैज्ञानिक और राजनेता मानव क्लोनिंग प्रयोगों पर प्रतिबंध लगाने की आवश्यकता की बात करते हैं। इसलिए, अक्टूबर 1997 में, डॉली भेड़ क्लोनिंग के परिणामों के प्रकाशन के लगभग तुरंत बाद, यूएस फेडरेशन ऑफ साइंटिफिक सोसाइटीज ऑफ एक्सपेरिमेंटल बायोलॉजिस्ट्स ने मानव क्लोनिंग प्रयोगों पर पांच साल की मोहलत की घोषणा की। यूके, यूएस और रूस में कानून द्वारा मानव क्लोनिंग प्रतिबंधित है। हालाँकि, अप्रैल 2002 में, दुनिया की समाचार एजेंसियों ने बताया कि पहला क्लोन मानव दो महिलाओं को जन्म दे सकता है पूर्व यूएसएसआरऔर एक अनाम इस्लामिक देश का एक नागरिक जो क्लोन के साथ छह से नौ सप्ताह की गर्भवती है।

यह जानकारी इटली के एक विशेषज्ञ से मिली है कृत्रिम गर्भाधानएस एंटिनोरी। यह तथ्य, भले ही इसकी पुष्टि न हो, इंगित करता है कि मानव क्लोनिंग के समर्थकों और विरोधियों के बीच संघर्ष जारी है।

5.7। विकास का सिंथेटिक सिद्धांत

विकास के शास्त्रीय सिद्धांत के सामने आने वाली कठिनाइयाँ, विशेष रूप से आनुवंशिकता की घटना की व्याख्या करने में, चार्ल्स डार्विन के विकासवादी सिद्धांत और जी मेंडेल के आनुवंशिकी को संश्लेषित करके दूर की गईं। परिणामस्वरूप, 1930 के दशक में बनाया गया था विकास का सिंथेटिक सिद्धांत,जो न केवल जनसंख्या आनुवंशिकी का मूल बन गया है, बल्कि बनने भी दिया है एकल प्रणालीसभी आधुनिक जैविक ज्ञान की। विकास के सिंथेटिक सिद्धांत का निर्माण एस चेतवेरिकोव, आर फिशर, एस राइट, जे हाल्डेन, एन डबिनिन के नामों से जुड़ा हुआ है।

चार्ल्स डार्विन की शास्त्रीय विकासवादी अवधारणा के विपरीत, जो एक प्रजाति को विकास की इकाई के रूप में मानते हैं, विकास के सिंथेटिक सिद्धांत में कहा गया है कि जनसंख्या (5.5) प्राथमिक विकासवादी संरचना है। यह जनसंख्या है जिसमें एक स्व-संगठित अभिन्न प्रणाली के गुण होते हैं जो वंशानुगत परिवर्तनों के लिए आवश्यक होते हैं। जनसंख्या के जीनोटाइप में एक स्थिर परिवर्तन को विकासवादी प्रक्रिया की प्राथमिक घटना माना जाता है। आनुवंशिकता की "इकाई" एक जीन है - एक डीएनए अणु का एक भाग जो किसी जीव के कुछ लक्षणों के विकास के लिए जिम्मेदार होता है। विकासवादी प्रक्रिया का मुख्य तंत्र उत्परिवर्तन वाले जीवों का चयन है जो पर्यावरण के अनुकूलन के लिए फायदेमंद हैं।

वंशानुगत परिवर्तन कई विकासवादी कारकों के प्रभाव में होते हैं, जिनमें से मुख्य हैं:

उत्परिवर्तन प्रक्रिया - उत्परिवर्तनीय परिवर्तन जो विकास के लिए सामग्री की आपूर्ति करते हैं;

जनसंख्या तरंगें - एक निश्चित औसत स्तर के आसपास जनसंख्या में उतार-चढ़ाव;

अलगाव - एक नई विशेषता को मजबूत करने के लिए जनसंख्या का अलगाव;

प्राकृतिक चयन विकास का प्रमुख कारक है - योग्यतम व्यक्तियों का जीवित रहना और स्वस्थ संतानों का जन्म।

मामूली विकासवादी कारक जनसंख्या में पीढ़ीगत परिवर्तन की आवृत्ति, उत्परिवर्तन प्रक्रियाओं की दर और उनकी प्रकृति आदि हैं। सभी विकासवादी कारक संयोजन और व्यक्तिगत रूप से कार्य करते हैं, जिससे जनसंख्या की आनुवंशिक संरचना में परिवर्तन होता है।

उत्परिवर्तन- ये आबादी के भीतर जीवों के वंशानुगत गुणों में परिवर्तन हैं, जो स्वाभाविक रूप से या कृत्रिम रूप से उत्पन्न होते हैं और विकास के लिए मुख्य सामग्री की आपूर्ति करते हैं। कारकों उत्परिवर्तन पैदा कर रहा हैम्यूटाजेन कहलाते हैं। Mutagens हैं तापमान शासन, विषाक्त पदार्थों, विकिरण, पोषण संबंधी आदतों आदि का प्रभाव। आधुनिक आणविक जीव विज्ञान में सबसे खतरनाक उत्परिवर्तजन (5.6) में वायरस शामिल हैं। उत्परिवर्तन अनियमित रूप से प्रकट होते हैं, उनमें से अधिकतर या तो तटस्थ या हानिकारक होते हैं। हानिकारक उत्परिवर्तन अक्सर एक जीव की मृत्यु का कारण बनते हैं, और, एक नियम के रूप में, ओटोजनी के काफी शुरुआती चरणों में। हानिकारक उत्परिवर्तन जो आगे नहीं बढ़े घातक परिणाम, के दौरान समाप्त हो जाते हैं प्राकृतिक चयन. अनुकूल उत्परिवर्तन अत्यंत दुर्लभ हैं, लेकिन वे एक जीव को एक विकासवादी लाभ देते हैं। एक लाभकारी उत्परिवर्तन की उपस्थिति एक जीवित जीव को पर्यावरण के लिए बेहतर अनुकूल बनाने, अस्तित्व के लिए अधिक सफलतापूर्वक लड़ने और व्यवहार्य और कई संतानों को छोड़ने की अनुमति देती है। इसलिए, यादृच्छिक अनुकूल परिवर्तन धीरे-धीरे जनसंख्या में जमा होते हैं, कई पीढ़ियों में तय होते हैं और प्रजातियों के विकास में योगदान करते हैं।

संख्याओं की लहरें,जिन्हें कभी-कभी "जीवन की लहरें" कहा जाता है, एक निश्चित औसत मूल्य के आसपास जनसंख्या के आकार में उतार-चढ़ाव का निर्धारण करते हैं। आधुनिक अनुसंधानदिखाया कि मध्यम आकार की आबादी नए गुणों के उद्भव और नई प्रजातियों के उद्भव के लिए सबसे अनुकूल हैं। बहुत बड़ी आबादी में, वंशानुगत परिवर्तनों को प्रकट करना अधिक कठिन होता है। बहुत कम आबादी में, नए लक्षणों का उद्भव यादृच्छिक प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है जो नाटकीय रूप से पहले से ही दुर्लभ अनुकूल म्यूटेशनों की संख्या को बदल सकते हैं।

इन्सुलेशन- विकासवादी प्रक्रिया में एक अन्य कारक, यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि जनसंख्या जीवों के अन्य समूहों के साथ अंतःसंकरण न कर सके और उनके साथ आनुवंशिक जानकारी का आदान-प्रदान न कर सके। जनसंख्या का अलगाव इसके जीन पूल के भेदभाव को समेकित करना संभव बनाता है। शास्त्रीय विकासवादी सिद्धांत (2.5) में चार्ल्स डार्विन द्वारा नए प्रकार के जीवों के निर्माण के लिए अलगाव की आवश्यकता बताई गई थी, लेकिन वह इस घटना की व्याख्या नहीं कर सके।

वन्य जीवन में समीचीनता एक परिणाम है प्राकृतिक चयन,जो बोलता है प्रेरक शक्तिऔर विकास में अग्रणी कारक। प्राकृतिक चयन पर्यावरण के साथ आबादी की बातचीत का परिणाम है। चयन एक जीवित जीव के विकास के सभी चरणों में कार्य करता है, बिना किसी अपवाद के सभी गुण इसके अधीन होते हैं। शास्त्रीय विकासवादी सिद्धांत में, प्राकृतिक चयन को योग्यतम जीवों के जीवित रहने की प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया गया था। आधुनिक विकासवादी जीव विज्ञान इस घटना के दूसरे पक्ष पर ध्यान केंद्रित करता है। प्राकृतिक चयन को अब उन व्यक्तियों के प्रजनन से उन्मूलन के रूप में समझा जाता है जो पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए कम अनुकूल हैं। इस संबंध में, अंग्रेजी जीवविज्ञानी जे। हक्सले ने "अनएप्टेड का विनाश" शब्द का प्रस्ताव रखा, जो उनके दृष्टिकोण से, प्राकृतिक चयन के तंत्र को अधिक सटीक रूप से चित्रित करता है।

ऊपर सूचीबद्ध विकास के कारक सूक्ष्म और स्थूल-विकासवादी दोनों स्तरों पर कार्य करते हैं। माइक्रो- और मैक्रोइवोल्यूशन की अवधारणाओं के बीच का अंतर विकास के सिंथेटिक सिद्धांत द्वारा संभव बनाई गई एक और वैज्ञानिक उपलब्धि है। 1927 में रूसी आनुवंशिकीविद् यू.ए. द्वारा खुद शब्दों को वैज्ञानिक उपयोग में पेश किया गया था। फिलिपचेंको। microevolutionअपेक्षाकृत कम समय में आबादी के भीतर विकासवादी परिवर्तनों का एक समूह है, जिससे जीवित जीवों की नई प्रजातियों का उदय होता है। macroevolution- पूरे विकासवादी परिवर्तनों का एक सेट लंबी अवधिसमय, जीवित रहने के संगठन के नए अतिविशिष्ट रूपों के उद्भव के लिए अग्रणी।

5.8। पारिस्थितिकी और जीवमंडल का सिद्धांत

पृथ्वी की सतह पर सभी बायोगेकेनोज की समग्रता, एक्सचेंज से जुड़ा हुआ हैपदार्थ, ऊर्जा और सूचना को जीवमंडल कहा जाता है। बीओस्फिअ- यह एक अभिन्न स्व-आयोजन प्रणाली है, जिसमें विभिन्न घटक (पारिस्थितिक तंत्र, बायोकेनोज, आबादी, जीव, आदि) शामिल हैं, जिन्हें बदले में स्वतंत्र स्व-आयोजन प्रणाली माना जा सकता है। जीवमंडल में वायुमंडल का हिस्सा शामिल है, जलमंडल, ऊपरी हिस्सास्थलमंडल। जीवमंडल की ऊपरी सीमा पृथ्वी की सतह से लगभग 30 किमी ऊपर स्थित है, निचला - पृथ्वी की पपड़ी में 10 मीटर तक। वहीं, कुछ जीवित जीव 11 किमी तक की गहराई में पाए गए। तापमान सीमा जिसमें जीवन मौजूद हो सकता है, वह भी सीमित है: -2520 से +180 डिग्री सेल्सियस तक। पृथ्वी की सतह पर रहने वाले जीवों को ओजोन परत द्वारा पराबैंगनी किरणों से बचाया जाता है। जीवमंडल को एक एकल प्रणाली के रूप में माना जाता है जिसमें जीवित पदार्थ का द्रव्यमान, एक राज्य से दूसरे राज्य में सभी परिवर्तनों और संक्रमणों के बावजूद समान स्तर पर रहता है। जीवमंडल की संरचना, संरचना और ऊर्जा मानव सहित सभी जीवित जीवों की अतीत और वर्तमान गतिविधियों से निर्धारित होती है। जीवमंडल की आधुनिक समझ चेतन और निर्जीव प्रकृति की अन्योन्याश्रितता और पारस्परिक प्रभाव पर जोर देती है; जीवमंडल जीवित जीव और उनका पर्यावरण है। भूगर्भीय और जैविक विकास के दौरान जीवमंडल के गुणात्मक परिवर्तन पहले ही एक से अधिक बार हो चुके हैं, जो कुछ जैविक प्रजातियों के लुप्त होने और दूसरों की उपस्थिति के साथ थे।

"बायोस्फीयर" शब्द का पहली बार उपयोग 1875 में ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक ई. सुएस द्वारा किया गया था, जिन्होंने जीवमंडल को "अंतरिक्ष और समय में सीमित जीवों का एक समूह और पृथ्वी की सतह पर रहने वाले" के रूप में समझा। इस प्रकार, शुरू में "बायोस्फीयर" की अवधारणा ने केवल जीवित जीवों की समग्रता को निरूपित किया। चेतन और निर्जीव प्रकृति के संबंध की एकतरफा व्याख्या की गई: रासायनिक, भौतिक, भूगर्भीय आदि कारकों पर जीवों की निर्भरता का उल्लेख किया गया, लेकिन इसका उल्टा प्रभाव वैज्ञानिकों की दृष्टि से ओझल रहा। रूसी वैज्ञानिक और दार्शनिक वी.आई. वर्नाडस्की।

V.I का केंद्रीय विचार। वर्नाडस्की जीवित पदार्थ का विचार था - ग्रह पर सभी जीवित जीवों की समग्रता। जीवन की प्रक्रिया में, जीव पर्यावरण से आवश्यक प्राप्त करते हैं रासायनिक पदार्थ, और मृत्यु के बाद वे उन्हें वापस लौटा देते हैं, इस प्रकार, जीवित और निर्जीव निरंतर संपर्क में रहते हैं। में और। वर्नाडस्की जोर देते हैं सक्रिय प्रभावजीवित जीवों को अक्रिय पदार्थ में। उसके मतानुसार, सजीव पदार्थमात्रा और वजन के मामले में जीवमंडल का एक महत्वहीन हिस्सा है, लेकिन यह इसका परिभाषित घटक है। जीवित जीव भू-रासायनिक बल हैं जो हमारे ग्रह की उपस्थिति को आकार देने में प्रमुख भूमिका निभाते हैं।

दौरान भूवैज्ञानिक विकासजड़ पदार्थ पर जीवित पदार्थ का प्रभाव केवल बढ़ता है, जिसे वी.आई. के रूप में व्यक्त किया जाता है। वर्नाडस्की, "जीवित पदार्थ से परमाणुओं के निरंतर बायोजेनिक प्रवाह में जीवमंडल और पीठ के जड़ पदार्थ में।" रूसी वैज्ञानिक ने जीवमंडल की अखंडता और सद्भाव पर जोर दिया: "आप सभी जीवन के बारे में बात कर सकते हैं, सभी जीवित पदार्थ के बारे में जीवमंडल के तंत्र में एक पूरे के रूप में ^ सब कुछ ध्यान में रखा जाता है और सब कुछ उसी सटीकता के साथ, उसी सटीकता के साथ होता है। समान यांत्रिकता और माप और सामंजस्य के समान अधीनता के साथ, जिसे हम आकाशीय पिंडों के सामंजस्यपूर्ण आंदोलनों में देखते हैं और हम पदार्थ के परमाणुओं और ऊर्जा के परमाणुओं की प्रणालियों में देखना शुरू करते हैं।

मानव जाति, पौधों और जानवरों के साथ, जीवित पदार्थ का हिस्सा है। हालांकि, जीवमंडल के अन्य तत्वों के विपरीत, मानवता न केवल निर्जीव पदार्थ पर, बल्कि खुद जीवित पदार्थ पर भी गहरा प्रभाव डालती है, जिससे पौधों और जानवरों की नई प्रजातियां बनती हैं। विवेक से संपन्न एक जीवित प्राणी के आगमन के साथ, वी.आई. वर्नाडस्की, ग्रह अपने इतिहास में गुणात्मक रूप से नए चरण में प्रवेश कर रहा है। मनुष्य की उपस्थिति से जुड़े जीवमंडल के विकास के चरण को कहा जाता है noosphere.शब्द "नोस्फीयर" ग्रीक नोज - माइंड से आया है। नोस्फीयर की अवधारणा फ्रांसीसी वैज्ञानिक ई। लेरॉय द्वारा 1927 में पेश की गई थी। नोस्फीयर मन का क्षेत्र है, मनुष्य और प्रकृति के बीच बातचीत का क्षेत्र है, जिसमें तर्कसंगत गतिविधि विकास का मुख्य कारक है।

V.I की शिक्षाएँ। 1930 के दशक में बनाए गए नोस्फीयर के बारे में वर्नाडस्की, एक पूर्ण सिद्धांत के रूप में विकसित नहीं हुआ, इसके अलावा, रूसी वैज्ञानिक ने भी नोस्फीयर की बहुत अवधारणा का उपयोग किया विभिन्न अर्थ. उनकी समझ में, नोस्फियर है: एक नई भूगर्भीय घटना, जिसका सार किसी व्यक्ति की अपने श्रम और विचार से पृथ्वी को बदलने की क्षमता में निहित है;

वैज्ञानिक विचार की अभिव्यक्ति का क्षेत्र: "विकासवादी प्रक्रिया इस तथ्य के कारण एक विशेष भूवैज्ञानिक महत्व प्राप्त करती है कि इसने एक नई भूगर्भीय शक्ति बनाई - सामाजिक मानवता का वैज्ञानिक विचार";

जीवमंडल के परिवर्तन और आगे के विकास में मुख्य कारक: "मनुष्य, अपनी गतिविधि के माध्यम से, एक नई जीवित प्रकृति बनाता है।"

नवीनतम परिभाषा हासिल कर ली है नया अर्थऔर दशकों बाद विशेष रूप से प्रासंगिक - आणविक जीव विज्ञान के उद्भव के बाद, जेनेटिक इंजीनियरिंग का विकास, क्लोनिंग के साथ प्रयोग आदि।

नोस्फीयर की अवधारणा भी रूसी वैज्ञानिक ए.एल. द्वारा विकसित की गई थी। चिज़ेव्स्की। उनकी राय में, नोस्फियर न केवल एक सांसारिक है, बल्कि एक ब्रह्मांडीय घटना भी है, और मनुष्य, नोस्फियर के एक कण के रूप में, एक ब्रह्मांडीय प्राणी है। नोस्फीयर जीवित, बुद्धिमान और लौकिक की एकता है। इस विचार को सिद्ध करने के लिए, ए.एल. चिज़ेव्स्की ने अपनी टिप्पणियों से डेटा का इस्तेमाल किया। तथ्यात्मक सामग्री की एक बड़ी मात्रा को सारांशित करते हुए, उन्होंने सौर गतिविधि - सनस्पॉट के गठन - और प्रथम विश्व युद्ध के मोर्चों पर लड़ाई के बीच एक निश्चित समकालिकता पर ध्यान आकर्षित किया। ए.एल. चिज़ेव्स्की ने ब्रह्मांडीय लय के विचार को सामने रखा, जिस पर न केवल जैविक, बल्कि पृथ्वी पर सामाजिक प्रक्रियाएं भी निर्भर करती हैं। रूसी वैज्ञानिक द्वारा की गई गणना के अनुसार, सभी महत्वपूर्ण सामाजिक क्रियाओं का 5% तक न्यूनतम सौर गतिविधि की अवधि के दौरान और 60% तक अधिकतम अवधि के दौरान होता है। दशकों बाद, ए.एल. चिज़ेव्स्की अभी भी प्रासंगिक हैं, इसके अलावा, वे जीव विज्ञान और चिकित्सा में सैद्धांतिक और व्यावहारिक अनुसंधान के आधार के रूप में काम करते हैं।

नोस्फीयर की अवधारणा को फ्रांसीसी वैज्ञानिक और दार्शनिक पी. टेइलहार्ड डी चारदिन के कार्यों में विकसित किया गया था। उनकी राय में, नोस्फियर दुनिया के विकास के चरणों में से एक है, जिस पर "उद्देश्यपूर्ण चेतना" प्रकट होती है। "उद्देश्यपूर्ण चेतना" मनुष्य का मन और इच्छा है, जिसकी क्रिया आपको मनुष्य और प्रकृति के बीच के अंतर्विरोधों को धीरे-धीरे दूर करने और ग्रह के भविष्य के विकास की दिशा को नियंत्रित करने की अनुमति देती है। जैसा कि टेइलहार्ड डी चारडिन लिखते हैं, बुद्धि के उद्भव का अर्थ है "पूरे ग्रह की स्थिति को प्रभावित करने वाला परिवर्तन।"

आधुनिक दार्शनिक विचार के संदर्भ में, नोस्फीयर की अवधारणाएं सट्टा हैं। नोस्फेरिक सिद्धांतों के कुछ प्रावधान स्पष्ट रूप से यूटोपियन हैं, क्योंकि वे एक व्यक्ति को केवल एक के लिए कम करते हैं, यद्यपि आवश्यक, मोड - उचित।

जीवमंडल की अवधारणा के विकास ने सृजन का नेतृत्व किया नया विज्ञान पारिस्थितिकी।शब्द "पारिस्थितिकी" ग्रीक ओइकोस - निवास, आवास और लोगो - शिक्षण से आता है। "पारिस्थितिकी" शब्द का शाब्दिक अर्थ आवास का सिद्धांत, घर का सिद्धांत है। इकोलॉजी एक ऐसा विज्ञान है जो जीवित जीवों की एक दूसरे के साथ और पर्यावरण के साथ बातचीत का अध्ययन करता है, यानी जीवमंडल में कनेक्शन और इंटरैक्शन का पूरा सेट और इस प्रणाली में संतुलन बनाए रखने के तरीके। "पारिस्थितिकी" शब्द की शुरुआत 1866 में जर्मन जीवविज्ञानी ई. हेकेल ने की थी।

20वीं सदी की शुरुआत में इकोलॉजी एक वैज्ञानिक अनुशासन के रूप में उभरी। – 1913 में पर्यावरण के मुद्दों पर पहला अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन स्विट्जरलैंड में आयोजित किया गया था। हालाँकि, पर्यावरणीय खतरे को केवल 1970 के दशक में ही गंभीरता से लिया गया था। क्लब ऑफ रोम के सदस्य, जो 1968 में मानवता के सामने आने वाली वैश्विक समस्याओं पर चर्चा करने के लिए एकत्रित हुए थे, पर्यावरणीय समस्या के बारे में बात करने वाले पहले व्यक्ति थे। 1972 में, पर्यावरण की समस्याओं को समर्पित पहला संयुक्त राष्ट्र सम्मेलन हुआ, जिसमें वैश्विक पारिस्थितिक संकट के तथ्य को मान्यता दी गई थी। उसके बाद, न केवल विशेषज्ञ, बल्कि आम जनता भी पर्यावरणीय खतरे के बारे में बात करने लगी, जिसके कारण पर्यावरण विज्ञान की स्थिति और इसके तेजी से विकास में बदलाव आया। जीव विज्ञान के ढांचे के भीतर एक आश्रित अनुशासन से, पारिस्थितिकी एक स्पष्ट वैचारिक घटक के साथ अंतःविषय अध्ययन के एक जटिल में बदल गई है। पारिस्थितिकी केवल जीव विज्ञान की ही नहीं, बल्कि सामान्य रूप से प्राकृतिक विज्ञान की भी सीमा से परे चली गई है। पर्यावरण विज्ञान के भीतर, ऐसे कई खंड हैं जिन्हें अनुसंधान के पूरी तरह से स्वतंत्र क्षेत्रों के रूप में माना जा सकता है: वैश्विक पारिस्थितिकी, सामाजिक, चिकित्सा, ऐतिहासिक, नैतिक, औद्योगिक आदि। इस विज्ञान के विचार और सिद्धांत प्रकृति में वैचारिक हैं, इसलिए पारिस्थितिकी जुड़ी हुई है। न केवल विज्ञान मानव और संस्कृति के साथ, बल्कि दर्शन के साथ भी। इस तरह के गंभीर परिवर्तन हमें यह कहने की अनुमति देते हैं कि सौ साल के इतिहास के बावजूद, पारिस्थितिकी अभी भी एक बहुत ही युवा विज्ञान है। पर्यावरण को हल करने के तरीके और परिणामी जनसांख्यिकीय और बायोमेडिकल समस्याएं पारिस्थितिकी का केंद्रीय विषय हैं।

प्रारंभिक खपत से मानव विकास के क्रम में प्राकृतिक संसाधनवन्य जीवन और इसके परिवर्तन में सक्रिय हस्तक्षेप के लिए चले गए। उन्होंने एक कृत्रिम आवास बनाया: सामग्री और आध्यात्मिक संस्कृति की वस्तुएं, कृत्रिम पारिस्थितिक तंत्र, उपकरण इत्यादि। फिलहाल, मानवता पहले ही लगभग 70% प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र को नष्ट कर चुकी है। यह स्पष्ट है कि इस तरह की जोरदार गतिविधि जीवमंडल में प्रक्रियाओं की प्रकृति को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है: कृत्रिम वातावरण के विकास से प्राकृतिक का विनाश होता है। जीवंत प्रकृतिनिष्क्रिय नहीं रहता। प्रतिक्रिया का अनुमान लगाना कभी-कभी मुश्किल होता है।

यह स्पष्ट है कि कोई व्यक्ति अपनी गतिविधि को नहीं छोड़ सकता है, जो कि उसके अस्तित्व का आधार है, अर्थात वह अनिवार्य रूप से जीवमंडल में होने वाली प्रक्रियाओं को प्रभावित करना जारी रखेगा। इसलिए, पारिस्थितिक विज्ञानी जैव-, नू- और तकनीकी क्षेत्रों के बीच संबंधों को सुसंगत बनाने की आवश्यकता के बारे में बात करते हैं। हालाँकि, प्रकृति पर प्रभाव सहज और अनियंत्रित नहीं रह सकता है, अन्यथा मानवता नष्ट हो जाएगी प्रजातियाँ. खुद को प्रकृति से मुक्त करते हुए, एक व्यक्ति विरोधाभासी रूप से खुद को इसके साथ अधिक से अधिक जुड़ा हुआ पाता है। बढ़ती पर्यावरणीय समस्याएं इस परिस्थिति को महसूस करने पर जोर दे रही हैं।

विशेष पहलुओं में से एक पर्यावरण संबंधी परेशानियाँग्रीनहाउस प्रभाव है। इस प्रभाव की घटना जीवाश्म ईंधन के उपयोग से जुड़ी है: कोयला, तेल, गैस, जो पहले से मौजूद हैं लंबे समय तकपदार्थों के प्रचलन से बाहर रखा गया था। जीवाश्म ईंधन के जलने से इस तथ्य का पता चलता है कि हर साल 20 बिलियन टन तक वायुमंडल में उत्सर्जित होता है। कार्बन डाईऑक्साइड. कार्बन डाइऑक्साइड के औद्योगिक उत्सर्जन की अब प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं द्वारा क्षतिपूर्ति नहीं की जाती है, जिसके दौरान ऑक्सीजन का उत्पादन होता है। कार्बन डाइऑक्साइड हमारे ग्रह के ताप संतुलन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड सूर्य के प्रकाश को पृथ्वी तक पहुँचाता है, लेकिन अवशोषित करता है अवरक्त विकिरणविपरीत दिशा में जा रहा है। ग्रीनहाउस प्रभाव का परिणाम ग्लोबल वार्मिंग है। वैश्विक तापमान वृद्धि ध्रुवीय और महाद्वीपीय बर्फ के पिघलने और समुद्र के स्तर में वृद्धि का कारण बन रही है। इस समस्या की तीक्ष्णता इस तथ्य से दी जाती है कि बदलने के लिए गैस रचनापृथ्वी का वातावरण और इसकी वापसी सामान्य अवस्थाइसमें दसियों नहीं, बल्कि सैकड़ों साल लगेंगे। संयुक्त राष्ट्र पहले से ही वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन पर एक कर शुरू करने पर विचार कर चुका है - तथाकथित पर्यावरण कर - वनों की कटाई के लिए प्राप्त वित्तीय संसाधनों का उपयोग करने के लिए।

वैश्विक पारिस्थितिक संकट का एक अन्य घटक ओजोन परत का विनाश है। ओजोन समताप मंडल (समुद्र तल से 10 से 50 किमी ऊपर) में पाया जाता है और एक प्राकृतिक फिल्टर के रूप में कार्य करता है जो जीवन-हानिकारक पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करता है। ओजोन परत का विनाश समताप मंडल के प्रदूषण का परिणाम है, जिसमें खतरनाक पदार्थ पृथ्वी की सतह के साथ-साथ लंबी दूरी तक फैलते हैं।

मोटर परिवहन गैसों, थर्मल पावर प्लांटों से निकलने वाले धुएं आदि के साथ वातावरण में उत्सर्जित अम्लीय यौगिकों द्वारा एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय खतरे का भी प्रतिनिधित्व किया जाता है। वातावरण के अम्लीय प्रदूषण के परिणामस्वरूप अम्लीय वर्षा होती है, जो बदले में मिट्टी और जल निकायों को प्रदूषित करती है।

हाल के वर्षों में, रेडियोधर्मी कचरे के निपटान का मुद्दा अधिक तीव्र हो गया है, जो वैश्विक पर्यावरणीय समस्या का भी हिस्सा है। मिट्टी में रेडियोधर्मी पदार्थों के प्रवास के तंत्र अभी भी खराब समझे जाते हैं, इसलिए, रेडियोधर्मी कचरे को भूमिगत दफनाने की विश्वसनीयता (इस तकनीक को सबसे "स्वच्छ" माना जाता है) निरपेक्ष नहीं है।

विशिष्ट के संदर्भ में, अपेक्षाकृत जल्द निर्णयमानवता को पारिस्थितिक गतिरोध से बाहर निकालने के लिए, इसे बल देने का प्रस्ताव है वैज्ञानिक अनुसंधानखोज वैकल्पिक स्रोतऊर्जा। सौर, पवन, थर्मोन्यूक्लियर और परमाणु ऊर्जा के वैकल्पिक प्रकार माने जाते हैं। बेशक, नए प्रकार की ऊर्जा का उपयोग मानव जाति की सभी पर्यावरणीय समस्याओं को हल नहीं करता है। इस प्रकार, अप्रैल 1986 में चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में तबाही के बाद, परमाणु ऊर्जा के उत्पादन और उपयोग से जुड़े खतरे स्पष्ट हो गए। सौर और पवन ऊर्जा का उपयोग एजेंडे से परिवर्तन के मुद्दे को दूर नहीं करता है गर्मी संतुलनधरती। थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन की ऊर्जा के लिए, जिसके उपयोग की संभावना बहुत ही आकर्षक लगती है, अब इस पर काल्पनिक रूप से चर्चा की जा रही है। नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक परिस्थितियों के निर्माण से जुड़ी कई सैद्धांतिक और व्यावहारिक समस्याएं हैं।

पर्यावरणीय समस्या को हल करने का एक अन्य घटक पदार्थों के उपयोग के लिए अपशिष्ट-मुक्त प्रौद्योगिकियों और बंद चक्रों का निर्माण है। इसके अलावा, जीवों के विभिन्न समूहों की भागीदारी के साथ बायोथर्मल न्यूट्रलाइजेशन या न्यूट्रलाइजेशन का उपयोग करके कचरे के निपटान के तरीकों की खोज की जा रही है।

वैश्विक समस्याओं का बढ़ना मानवता को दुनिया के साथ बातचीत करने के नए तरीकों की तलाश करने के लिए मजबूर कर रहा है। आधुनिक दार्शनिकऔर भविष्यवादी सभ्यता के विकास के तरीकों को बदलने की आवश्यकता के बारे में बात करते हैं। सभी भविष्यवाणियों में, मानव जाति का मुख्य शत्रु स्वयं है। पर्यावरणीय सहित वैश्विक समस्याओं पर काबू पाना, मूल्य दृष्टिकोण के परिवर्तन, नए विश्वदृष्टि दिशानिर्देशों की खोज, एक अलग प्रकार की जन चेतना के गठन से जुड़ा है। में आधुनिक दर्शनऔर विज्ञान पर्यावरण के साथ मानव संपर्क के नए सिद्धांतों की खोज कर रहा है।

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पाठ का उद्देश्य: छात्रों के बीच पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में विभिन्न विचारों के बारे में ज्ञान की एक प्रणाली बनाना।

पाठ मकसद:

मैं शैक्षिक:

1. जीवन की उत्पत्ति के बारे में वैज्ञानिक विवादों को हल करने में प्रयोग की भूमिका को दर्शाइए।
2. जीवन की उत्पत्ति के बारे में मुख्य वैज्ञानिक परिकल्पनाओं का विश्लेषण करना सीखें।

द्वितीय। विकसित होना:

1. स्वतंत्र संज्ञानात्मक गतिविधि की इच्छा विकसित करना जारी रखें।
2. स्पष्टीकरण, संक्षिप्तीकरण, परिभाषा, सामान्यीकरण के औपचारिक-तार्किक कौशल का गठन जारी रखें।

तृतीय। शैक्षिक:

1. बौद्धिक - एक वैज्ञानिक विश्वदृष्टि के गठन को जारी रखने के लिए।
2. पारिस्थितिक - चेतन और निर्जीव प्रकृति के संबंध के बारे में ज्ञान का समेकन।
3. नैतिक - हमारे ग्रह के जीवमंडल की अखंडता को बनाए रखने के लिए मानवीय जिम्मेदारी के बारे में छात्रों के ज्ञान और विश्वासों का निर्माण।

प्रेरणा:

हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति सदियों पुरानी चर्चाओं का विषय है जिसमें मानव जाति की एक से अधिक पीढ़ियों ने भाग लिया। यह ज्ञान का एक दिलचस्प क्षेत्र है, जिसका वैज्ञानिक, दार्शनिक और वैचारिक महत्व है, फिर भी यह विभिन्न क्षेत्रों के शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित करता है।

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में विभिन्न सिद्धांतों का अध्ययन जीवित प्रकृति के विकास के ऐतिहासिक पथ, वैज्ञानिक विश्वदृष्टि के गठन के समग्र दृष्टिकोण को संकलित करने के लिए आवश्यक है।

शिक्षार्थियों को पता होना चाहिए:

1. जीवन की उत्पत्ति के बारे में सिद्धांतों के मुख्य प्रावधान;
2. आधुनिक विचारपृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में (सिद्धांत जैव रासायनिक विकास).

शिक्षार्थियों को सक्षम होना चाहिए:

1. पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में मुख्य सिद्धांतों के प्रमुख प्रावधानों को प्रकट करने के लिए;
2. F. Redi, L. Spallanzani, L. Pasteur, S. Miller के प्रयोगों का विवरण दें, जीवन की उत्पत्ति के मुद्दे को हल करने के लिए उनके महत्व को प्रकट करें;
3. पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति (जैव रासायनिक विकास के सिद्धांत) के बारे में आधुनिक विचारों के मुख्य प्रावधानों को प्रकट करने के लिए;
4. एआई ओपरिन के सिद्धांत के मुख्य प्रावधानों को तैयार करें।

सबक उपकरण:

• शिक्षण योजना;
• अमूर्त;
• हैंडआउट;
• नियंत्रण के लिए कार्य;
• प्रस्तुति;
• लैपटॉप;
• मल्टीमीडिया प्रोजेक्टर;
• स्क्रीन।

अंतःविषय कनेक्शन:

ए) भौतिकी (उपकरणों का डिजाइन, भौतिक घटनाएं);
बी) रसायन विज्ञान (वायुमंडल, रसायनों की संरचना);
ग) इतिहास (विज्ञान का विकास);
डी) दर्शन (वैज्ञानिक दृष्टिकोण का गठन);
इ) विदेशी भाषा(शर्तों का अनुवाद)।

शिक्षक के लिए साहित्य:

1. सिवोग्लाज़ोव वी.आई., एगाफोनोव आई.बी. सामान्य जीव विज्ञान 10-11। - एम।: बस्टर्ड, 2005
2. सिवोग्लाज़ोव वी.आई., सुखोवा टी.एस., कोज़लोवा टी.ए. सामान्य जीव विज्ञान। शिक्षक के लिए एक गाइड। - एम .: आइरिस प्रेस, 2004
3. सुखोवा टी.एस. जीव विज्ञान का पाठ। विकासात्मक सीखने की तकनीक। - एम .: वेंटाना-ग्राफ, 2001

छात्रों के लिए साहित्य:

1. सिवोग्लाज़ोव वी.आई., एगाफोनोव आई.बी. सामान्य जीव विज्ञान 10-11।- एम .: बस्टर्ड, 2005

पाठ समयरेखा:

1. संगठनात्मक क्षण

अभिवादन, सूची के अनुसार उपस्थित लोगों की जाँच करना, कामना करना सफल कार्यकक्षा में।

2. ज्ञान के प्रारंभिक स्तर पर नियंत्रण (सही उत्तरों के मानक कोष्ठक में दर्शाए गए हैं)

लक्ष्य:

• छात्रों के ज्ञान का स्तर निर्धारित करें।
• नई सामग्री की प्रस्तुति की जटिलता के स्तर को समायोजित करें।

1. किन मुख्य विशेषताओं (मापदंडों) से एक जीवित वस्तु को निर्जीव से अलग किया जा सकता है?

(एकता रासायनिक संरचनाजीवित जीव, चयापचय, चिड़चिड़ापन, विकास, प्रजनन, विकास, पर्यावरण के अनुकूलन, स्व-नियमन)।

2. सर्वप्रथम जीव कहाँ और कब उत्पन्न हुए? वे किसके जैसे दिखाई दे रहे थे? (पहले जीव लगभग 3 अरब साल पहले जलीय वातावरण में दिखाई दिए थे, वे एककोशिकीय प्रोकैरियोट्स थे, जो समुद्र के कार्बनिक पदार्थ, एनारोबेस पर खिलाए गए थे।)

3. पृथ्वी पर पौधों के विकास की किन अवस्थाओं को आप नाम दे सकते हैं? (एककोशिकीय, बहुकोशिकीय; प्रकाश संश्लेषण का उद्भव, यौन प्रक्रिया; भूमि तक पहुंच, स्थलीय वनस्पति का विकास।)

4. पृथ्वी पर जंतुओं के विकास की किन अवस्थाओं को आप नाम दे सकते हैं? (एककोशिकीय, औपनिवेशिक, बहुकोशिकीय; यौन प्रक्रिया की उपस्थिति; अकशेरूकीय और कशेरुकी जीवों की उपस्थिति; भूमि तक पहुंच; स्थलीय जीवन शैली के कारण संरचना में जटिलता।)

5. कौन से पदार्थ सजीवों के अंग हैं?

(अकार्बनिक (पानी, खनिज लवण) और कार्बनिक (अमीनो एसिड, प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, आदि))

3. नई सामग्री का अध्ययन (नई सामग्री की व्याख्या एक प्रस्तुति के साथ होती है, स्लाइड नंबर पाठ में दर्शाए गए हैं)

3.1। समस्या का निरूपण

अरबों वर्षों से पृथ्वी पर जीवन का अस्तित्व है। यह हमारे ग्रह के सभी कोनों को भरता है।

प्राचीन काल से लेकर हमारे समय तक कहा जाता रहा है बड़ी राशिजीवन की उत्पत्ति के बारे में परिकल्पनाएँ। जीवित चीजों की विशिष्टता कई प्रश्नों को निर्धारित करती है जिन्हें जीवन की उत्पत्ति की समस्या को हल करते समय उत्तर देने की आवश्यकता होती है:

• हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति और विकास कैसे हुआ?
• कोशिका की उत्पत्ति कैसे हुई? संरचनात्मक इकाईजीवित?
• जीवित चीजों के लिए विशिष्ट सभी पदार्थ और संरचनाएं कैसे बनीं?
• मौजूदा चयापचय कैसे बना था? वगैरह।

हमें जीवन की उत्पत्ति की परिकल्पनाओं से परिचित होना होगा, उनका विश्लेषण करना होगा और पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति और विकास कैसे हुआ, इसका अंदाजा लगाना होगा।

3.2। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में विचारों का विकास (स्लाइड नंबर 1)

अति प्राचीन काल से, जीवन की उत्पत्ति मानव जाति के लिए एक रहस्य रही है। अपनी उपस्थिति के क्षण से, श्रम के लिए धन्यवाद, एक व्यक्ति अन्य जीवित प्राणियों के बीच खड़ा होना शुरू कर देता है।

लेकिन खुद से सवाल पूछने की क्षमता "हम कहाँ से हैं?" एक व्यक्ति अपेक्षाकृत हाल ही में प्राप्त करता है - 7-8 हजार साल पहले।

उस समय तक, मनुष्य को खुद को अन्य जानवरों से अलग करने में कठिनाई होती थी (मनुष्य एक शिकारी और एक प्रकार का खेल दोनों था), लेकिन धीरे-धीरे उसने अपने आंतरिक आध्यात्मिक संसार के साथ खुद को प्रकृति से अलग करना शुरू कर दिया। अवास्तविक, अलौकिक या दैवीय शक्तियों में विश्वास के पहले आदिम रूप 35-40 हजार साल पहले ही पैदा हो गए थे।

3.3। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के मुख्य सिद्धांत (स्लाइड #2)

• सृष्टिवाद
(स्लाइड #3)

इस सिद्धांत के अनुसार, अतीत में कुछ अलौकिक घटना के परिणामस्वरूप जीवन उत्पन्न हुआ, जिसका अर्थ अक्सर एक दिव्य रचना होता है। दुनिया के निर्माण का विचार भगवान के "रचनात्मक कार्य" के रूप में उत्पन्न हुआ, और यह मिथक सभी धर्मों को रेखांकित करता है।

लिखित सहज पीढ़ी

इस सिद्धांत के समर्थकों ने तर्क दिया कि जीवित जीव सहज पीढ़ी द्वारा निर्जीव पदार्थ से बार-बार उत्पन्न हुए। - जीवजनन की अवधारणा (ग्रीक "ए" से - नहीं, "बायोस" - जीवन, "उत्पत्ति" - मूल)। (स्लाइड नंबर 4)प्राचीन यूनानी दार्शनिकों ने जल से या विभिन्न गीले या सड़ने वाले पदार्थों से जीवित प्राणियों के उद्भव के विचार को स्वीकार किया। लेकिन यहां तक ​​कि थेल्स (624-547 ई.पू.) ने भी पौराणिक विचारों का खंडन किया और द्वंद्वात्मकता के तत्वों के साथ एक सहज भौतिकवादी विश्वदृष्टि का निर्माण किया। थेल्स और उनके अनुयायियों के अनुसार, पानी से जीवित प्राणियों का उद्भव आध्यात्मिक शक्तियों के हस्तक्षेप के बिना हुआ; जीवन पदार्थ की संपत्ति है। अरस्तू (384-322 ईसा पूर्व) के अनुसार, पदार्थ के कुछ कणों में एक "सक्रिय सिद्धांत" होता है जो उपयुक्त परिस्थितियों में एक जीवित जीव बनाने में सक्षम होता है। यह "शुरुआत" एक निषेचित अंडे, सड़ते हुए मांस, मिट्टी और धूप में पाई जा सकती है:

"ये तथ्य हैं - जीवित चीजें न केवल जानवरों के संभोग के परिणामस्वरूप उत्पन्न हो सकती हैं, बल्कि मिट्टी के अपघटन से भी उत्पन्न हो सकती हैं ... कुछ पौधे बीज से विकसित होते हैं, जबकि अन्य सहज रूप से प्रकृति की शक्तियों के प्रभाव में उत्पन्न होते हैं सड़ती हुई धरती या पौधों के कुछ हिस्से ..."

हालाँकि, ईसाई धर्म के आगमन के साथ, विशेष रूप से मध्य युग में, सहज पीढ़ी का सिद्धांत चर्च के जुए के तहत आ गया। उसे जादू टोना का गुण और शैतान का प्रकटीकरण माना जाता था। हालाँकि, वह मौजूद रही।

XVI-XVII सदियों के मोड़ पर। वैन हेल्मॉन्ट (1579 - 1644) ने एक प्रयोग का वर्णन किया जिसमें उन्होंने एक अंधेरी कोठरी में रखे गंदे लिनन और गेहूं से चूहे निकालने में कामयाबी हासिल की। वैन हेल्मॉन्ट ने मानव पसीने को चूहे के जन्म की सक्रिय शुरुआत माना। (स्लाइड नंबर 5)- को जैवजनन की अवधारणा (ग्रीक "बायोस" से - जीवन, "उत्पत्ति" - उत्पत्ति)। (स्लाइड नंबर 6)

1668 में इतालवी चिकित्सक फ्रांसेस्को रेडी (1626-1698) ने साबित किया कि मांस में पाए जाने वाले सफेद कीड़े मक्खी के लार्वा हैं; यदि मांस या मछली ताजा होने पर बंद कर दी जाती है, और मक्खियों की पहुंच को रोका जाता है, हालांकि वे सड़ते हैं, वे कीड़े पैदा नहीं करेंगे। इससे, एफ। रेडी ने निष्कर्ष निकाला कि जीवित से ही जीवित का उद्भव)। (स्लाइड नंबर 7) 1765 में, लैज़ार्डो स्पैलनज़ानी (1729-1799) ने मांस और सब्जियों के काढ़े को उबाला और तुरंत उन्हें सील कर दिया। कुछ दिनों बाद, उन्होंने काढ़े की जाँच की और जीवन के कोई संकेत नहीं पाए। इससे उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि गर्मी ने सभी जीवित चीजों को नष्ट कर दिया था, और कुछ भी नया पैदा नहीं हो सकता था। (स्लाइड नंबर 8)

जे। नीधम - समर्थक वाइटलिज़्म (लैटिन वीटा - जीवन से), एल। स्पैलनज़ानी द्वारा प्राप्त नकारात्मक परिणामों को इस तथ्य से समझाया गया कि उन्होंने अपने संक्रमणों को बहुत कठोर प्रसंस्करण के अधीन किया, जिसके परिणामस्वरूप वे नष्ट हो गए " जीवन शक्ति". (स्लाइड नंबर 9)जीववादियों के अनुसार, "जीवन शक्ति" हर जगह मौजूद है। यह केवल "साँस" लेने के लिए पर्याप्त है, और निर्जीव जीवित हो जाएगा।

1862 में महान फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई पाश्चर (1822-1895) ने मनमाना सहज पीढ़ी की समस्या पर अपनी टिप्पणियों को प्रकाशित किया। वह साबित करता है कि विभिन्न प्रकार के सड़ने वाले टिंचर या अर्क में रोगाणुओं की अचानक उपस्थिति ("सहज सहज पीढ़ी") जीवन का उद्भव नहीं है। सड़ांध और किण्वन बाहर से पेश किए गए सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि का परिणाम है। उनके शोध ने आखिरकार सहज सहज पीढ़ी के बारे में सदियों पुराने पूर्वाग्रहों को नष्ट कर दिया।

चित्र .1। एस-आकार की गर्दन के साथ फ्लास्क में एल। पाश्चर का अनुभव:

1 - शक्करयुक्त खमीर पानी के साथ फ्लास्क; नसबंदी और ठंडा करने के बाद लंबे समय तक बाँझ रहता है;

2 - घुमावदार गर्दन को हटाने के 48 घंटे बाद वही फ्लास्क; सूक्ष्मजीवों की वृद्धि देखी जाती है। (स्लाइड №10,11)

• स्थिर राज्य सिद्धांत
(स्लाइड नंबर 12)

इस सिद्धांत के अनुसार, पृथ्वी हमेशा के लिए अस्तित्व में है, कभी उत्पन्न नहीं हुई है, हमेशा जीवन का समर्थन करने में सक्षम रही है, और इसमें कोई भी परिवर्तन पूरी तरह से महत्वहीन है। यह सिद्धांत वर्तमान समय में जांच के लिए खड़ा नहीं है।

• पैनस्पर्मिया सिद्धांत
(स्लाइड नंबर 13)

5 वीं शताब्दी में ईसा पूर्व। यूनानी दार्शनिक एनाक्सागोरस ने ब्रह्मांडीय बीजारोपण का विचार व्यक्त किया - पैन्सपर्मिया(ग्रीक "पैन" से - सब कुछ और "शुक्राणु" - बीज)। उनके अनुसार, जीवन एक बीज से उत्पन्न हुआ जो "हमेशा और हर जगह" मौजूद है। इस सिद्धांत के अनुसार, जीवन के कीटाणु पृथ्वी पर उल्कापिंडों या ब्रह्मांडीय धूल द्वारा लाए जाते हैं। यह सिद्धांत जीवन के उद्भव के लिए किसी भी तंत्र की पेशकश नहीं करता है, केवल इसके अलौकिक मूल के सिद्धांत को सामने रखता है। यह तर्क दिया जाता है कि जीवन बार-बार उत्पन्न हो सकता है अलग - अलग समयऔर ब्रह्मांड के विभिन्न भागों में।

4. जीवन की उत्पत्ति के बारे में आधुनिक विचार

(स्लाइड 14)

आधुनिक सिद्धांतजीवन की उत्पत्ति इस विचार पर आधारित है कि जैविक अणुओं की उत्पत्ति दूरस्थ भूवैज्ञानिक अतीत में एक अकार्बनिक तरीके से हो सकती है।

बीसवीं सदी में सबसे बड़ा वितरण। रूसी रसायनज्ञ ए.आई.ओपेरिन (1894 - 1980) और अंग्रेजी जीवविज्ञानी डी। हल्दाने (1892 - 1964) द्वारा स्वतंत्र रूप से प्रस्तावित जैव रासायनिक विकास का सिद्धांत प्राप्त किया।

• जैव रासायनिक विकास का सिद्धांत
(स्लाइड नंबर 15)

चरण 1 - जैविक मोनोमर्स की अजीवजनित घटना हमारे ग्रह की उत्पत्ति लगभग 4.6 बिलियन वर्ष पहले हुई थी। ग्रह के क्रमिक संघनन के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी, रेडियोधर्मी यौगिकों का क्षय हुआ और सूर्य से कठोर पराबैंगनी विकिरण की एक धारा निकली। 500 मिलियन वर्षों के बाद, पृथ्वी का धीमा ठंडा होना शुरू हुआ। शिक्षा भूपर्पटीसक्रिय ज्वालामुखी गतिविधि के साथ। ऐसा माना जाता है कि प्राथमिक वातावरण में मुख्य रूप से अमोनिया, पानी, मीथेन, कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल थे। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति ने इसे कम करने वाले गुण दिए। 3 मई, 1924 को, रूसी बॉटनिकल सोसाइटी की एक बैठक में, युवा वैज्ञानिक ए.आई.ओपेरिन ने राय व्यक्त की कि पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की स्थितियों में, जो वर्तमान से काफी अलग है, के लिए आवश्यक सभी अग्रदूत पदार्थों का एक संश्लेषण है। जीवन की उत्पत्ति हो सकती है।

ऐसी परिस्थितियों में कार्बनिक पदार्थों को अधिक आसानी से बनाया जा सकता है और लंबे समय तक क्षय के बिना संरक्षित किया जा सकता है। एआई ओपरिन का मानना ​​था कि जटिल पदार्थसमुद्र में सरल लोगों से संश्लेषित किया जा सकता है। प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक ऊर्जा सौर विकिरण द्वारा लाई गई थी, क्योंकि। सुरक्षात्मक ओजोन स्क्रीन अभी तक मौजूद नहीं थी; बिजली के निर्वहन की शर्तों के तहत संश्लेषण भी हुआ।

आदिम पृथ्वी पर स्थितियां (स्लाइड नंबर 16,17):

समुद्र में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के सरल यौगिक और समय के बड़े पैमाने समुद्र में बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थों के संचय की संभावना का सुझाव देते हैं, जिसने एक "प्रारंभिक सूप" बनाया जिसमें जीवन की उत्पत्ति हो सकती है।

"प्राथमिक शोरबा" के गठन की योजना

1953 में किए गए एस मिलर के प्रयोगों में इस सिद्धांत की पुष्टि हुई थी। (स्लाइड 18)

अंक 2। डिवाइस एस मिलर की योजना:

1 - प्रतिक्रिया फ्लास्क; 2 - टंगस्टन इलेक्ट्रोड; 3 - स्पार्क डिस्चार्ज; 4 - उबलते पानी के साथ एक कुप्पी; 5 - फ़्रिज; 6 - जाल; 7 - एक नल जिसके माध्यम से तंत्र को गैस मिश्रण की आपूर्ति की जाती है

मीथेन, अमोनिया, आणविक हाइड्रोजन और जल वाष्प युक्त गैस मिश्रण के माध्यम से, यानी, आदिम पृथ्वी की वायुमंडलीय संरचना का अनुकरण करते हुए, उन्होंने विद्युत निर्वहन पारित किया, और फिर परिणामी प्रतिक्रिया उत्पादों का विश्लेषण किया। टंगस्टन इलेक्ट्रोड गैसों के मिश्रण वाले प्रतिक्रिया फ्लास्क में लगाए गए थे। सप्ताह के दौरान 60,000 वी के वोल्टेज के साथ स्पार्क डिस्चार्ज पारित किया गया था। एक अन्य फ्लास्क (छोटे) में पानी को उबलने की स्थिति में रखा गया था। जल वाष्प प्रतिक्रिया फ्लास्क से होकर गुजरा और रेफ्रिजरेटर में संघनित हो गया। संचलन की प्रक्रिया में, उन्होंने प्रतिक्रिया उत्पादों को प्रतिक्रिया फ्लास्क से लिया और उन्हें एक जाल में स्थानांतरित कर दिया, जहां वे केंद्रित थे। प्रतिक्रिया उत्पादों की पहचान करते समय, कार्बनिक यौगिक पाए गए: यूरिया, लैक्टिक एसिड और कुछ अमीनो एसिड।

स्टेज 2 - जैविक पॉलिमर और कोसर्वेट्स का निर्माण (स्लाइड नंबर 19)

ए.आई. ओपरिन का मानना ​​​​था कि जीवित में निर्जीव के परिवर्तन में निर्णायक भूमिका प्रोटीन की है। प्रोटीन के अणुओं ने उनके चारों ओर पानी के अणुओं के साथ परिसरों का निर्माण किया। इस तरह के परिसरों के एक दूसरे के साथ विलय के कारण जलीय पर्यावरण से अलग हो गए; coacervates(लाट से। "कोकारवस" - थक्का)। बूँदें-coacervates सक्षम थे: पर्यावरण के साथ पदार्थों का आदान-प्रदान, विभिन्न यौगिकों को जमा करना। Coacervates द्वारा धातु आयनों के अवशोषण से एंजाइमों का निर्माण हुआ। Coacervates में प्रोटीन पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से न्यूक्लिक एसिड की रक्षा करते हैं। बूंदों में ही, वहां मिलने वाले पदार्थों का और रासायनिक परिवर्तन हुआ। बूंदों की सीमा पर बाहरी वातावरणलिपिड अणु पंक्तिबद्ध हो गए, जिससे एक आदिम झिल्ली बन गई जिसने पूरे सिस्टम की स्थिरता को बढ़ा दिया।

स्टेज 3 - झिल्ली संरचनाओं और प्राथमिक जीवों (प्रोबियोन्ट्स) का निर्माण, कार्बनिक यौगिकों से भरपूर, कोसर्वेट्स के आसपास, लिपिड की परतें उठीं, जो आसपास के जलीय वातावरण से कोसर्वेट्स को अलग करती हैं। लिपिड बाहरी झिल्ली में विकास के क्रम में परिवर्तित हो गए, जिससे जीवों की व्यवहार्यता और प्रतिरोध में काफी वृद्धि हुई। इस तरह से प्रोबियोन्ट्स उत्पन्न हुए - आदिम हेटरोट्रॉफ़िक जीव जो प्राथमिक शोरबा के कार्बनिक पदार्थों पर फ़ीड करते थे। यह 3.5 - 3.8 अरब साल पहले हुआ था। रासायनिक विकास खत्म हो गया है।

एआई के सिद्धांत का सार। ओपरिन में तैयार किया जा सकता है तीनअभिधारणाएँ:

1. जीवन ब्रह्मांड के विकास के चरणों में से एक है। 2. जीवन का उद्भव कार्बन यौगिकों के रासायनिक विकास का एक स्वाभाविक परिणाम है। 3. रासायनिक से जैविक विकास में संक्रमण के लिए, पर्यावरण से अलग-थलग बहु-आणविक प्रणालियों का गठन और प्राकृतिक चयन, लेकिन इसके साथ लगातार बातचीत करना, जिन्हें प्रोबियंट्स कहा जाता था, आवश्यक हैं।

निष्कर्ष। (स्लाइड नंबर 20)

जीवन की उत्पत्ति का प्रश्न सबसे कठिन प्रश्नों में से एक है आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान. सबसे पहले, क्योंकि आज हम जीवन की उत्पत्ति की प्रक्रियाओं को पुन: उत्पन्न नहीं कर सकते हैं क्योंकि वे अरबों साल पहले थे। आखिरकार, यहां तक ​​​​कि सबसे सावधानी से किया गया प्रयोग भी केवल एक मॉडल होगा, एक सन्निकटन, निश्चित रूप से कई कारकों से रहित होगा जो पृथ्वी पर जीवन की उपस्थिति के साथ थे। फिर भी, विज्ञान जीवित चीजों की उत्पत्ति के प्रश्न को सफलतापूर्वक हल करता है, कई अध्ययन करता है, और जीवन की उत्पत्ति के बारे में हमारी समझ को लगातार बढ़ाता है। यह काफी समझ में आता है: जीवन की समस्या सभी जैविक विज्ञानों और काफी हद तक सभी प्राकृतिक विज्ञानों की नींव में है।

जीवन की उत्पत्ति के मुद्दे के समाधान में एक महत्वपूर्ण योगदान यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के शिक्षाविद बायोकेमिस्ट ए.आई. ओपेरिन (1894-1980), अंग्रेजी प्रकृतिवादी जे. बर्नल (1901-1971) और बी.एस. हाल्डेन (1892-1964) और कई अन्य वैज्ञानिक।

जीवन का इतिहास और पृथ्वी का इतिहास एक दूसरे से अविभाज्य हैं। यह हमारे ग्रह के विकास की प्रक्रियाओं में था कि जीवन के भविष्य के अस्तित्व के लिए शर्तें रखी गईं - तापमान, आर्द्रता, दबाव, विकिरण स्तर आदि की सीमाएँ। उदाहरण के लिए, तापमान सीमा जिसमें एक कुआँ है- ज्ञात सक्रिय जीवन, बल्कि एक संकरी पट्टी बनाता है (चित्र 7.8 देखें)।

पृथ्वी और पूरे सौर मंडल की उत्पत्ति के बारे में एक परिकल्पना, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह है कि हमारी पृथ्वी और सभी ग्रह सूर्य के आसपास स्थित ब्रह्मांडीय धूल से संघनित हैं। सबसे अधिक संभावना है, धूल के कणों में निकेल या सिलिकेट्स (ऐसे पदार्थ जिनमें सिलिकॉन होता है, जो पृथ्वी पर व्यापक है), जैसे मैग्नीशियम सिलिकेट्स, और प्रत्येक कण बर्फ से घिरा हुआ था। बेशक, धूल के अलावा गैस हर जगह थी। गैस और धूल के कण दोनों सौर विकिरण द्वारा प्रवेश किए गए थे। वहीं, बहुत संभावना है कि सौर मंडल के बाहरी हिस्सों में गैसोंसंघनित हो सकता है, विभिन्न वाष्पशील बना सकता है कार्बनिक यौगिक,जिसमें समस्त जीवधारियों का मुख्य तत्व विद्यमान है - कार्बन।धीरे-धीरे, सूर्य ने उन्हें गर्म कर दिया, गैसें फिर से वाष्पित हो गईं, लेकिन उनमें से कुछ विकिरण के प्रभाव में कम अस्थिर में बदल गईं। हाइड्रोकार्बन(हाइड्रोजन के साथ कार्बन के यौगिक) और नाइट्रोजन यौगिक।

यह संभव है कि यह कार्बनिक यौगिकों के गोले से घिरे धूल के कण थे जो पहले क्षुद्र ग्रह और फिर ग्रह बनाने के लिए एकजुट हुए। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि सौर मंडल के दिग्गज - बृहस्पति, शनि, यूरेनस - में मुख्य रूप से मीथेन, हाइड्रोजन, अमोनिया और बर्फ - पदार्थ शामिल हैं जो सभी सबसे जटिल कार्बनिक यौगिकों के आधार के रूप में काम करते हैं।

इसी समय, धूल के कणों की कुल सतह बहुत बड़ी थी। और इसका मतलब यह है कि कार्बन और नाइट्रोजन के विभिन्न यौगिक, जीवन के प्रत्यक्ष अग्रदूत, इस पर बन सकते हैं।

यह धारणा इस तथ्य से सिद्ध होती है कि उल्कापिंडों में कई कार्बनिक यौगिक पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए एडिनाइन -जैविक रूप से बहुत महत्वपूर्ण नाइट्रोजनी आधार। यह कृत्रिम रूप से एक प्रयोगशाला में ऐसी परिस्थितियों में निर्मित किया गया था जो पृथ्वी के आदिम वातावरण की नकल करते हैं। और, कहते हैं, कार्बनिक यौगिक जो जीवित जीवों के चयापचय में बड़ी भूमिका निभाते हैं - ऑक्सालिक, फॉर्मिक और स्यूसेनिक तेजाबकार्बन डाइऑक्साइड के जलीय घोल को विकिरणित करके कृत्रिम रूप से प्राप्त किया गया था।

पृथ्वी का प्राथमिक वातावरण, साथ ही साथ अन्य ग्रह, स्पष्ट रूप से निहित हैं मीथेन, अमोनिया, जल वाष्प और हाइड्रोजन. बिजली और पराबैंगनी विकिरण की नकल करने वाले विद्युत निर्वहन के साथ प्रयोगशाला में इन गैसों के मिश्रण को प्रभावित करके, वैज्ञानिकों ने जटिल कार्बनिक पदार्थ प्राप्त किए जो जीवित प्रोटीन का हिस्सा हैं - ग्लाइसिन, ऐलेनिन, आदि।

इस प्रकार, अब इसमें कोई संदेह नहीं है कि विद्युत निर्वहन, प्रकाश और पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में पृथ्वी के निर्माण से पहले या इसके अस्तित्व के पहले चरण में भी अकार्बनिक यौगिककई बल्कि जटिल कार्बनिक पदार्थ. परिणामी कार्बनिक पदार्थ जीवन के पथ पर पहला कदम है।

जीवित, इसकी "ईंटें" के मुख्य घटक कौन से तत्व हैं? यह सबसे पहले है ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजनऔर नाइट्रोजन. उन्हें ऑर्गेनोजेन कहा जाता है। एक जीवित कोशिका में, उदाहरण के लिए, वजन के हिसाब से इसमें लगभग 70% ऑक्सीजन, 17% कार्बन, 10% हाइड्रोजन, 3% नाइट्रोजन होता है, इसके बाद फास्फोरस, पोटेशियम, क्लोरीन, सल्फर, कैल्शियम, सोडियम, मैग्नीशियम और लोहा होता है। एक सेल में उनकी संख्या प्रतिशत के दसवें हिस्से से अधिक नहीं होती है। इसके बाद तांबा, जस्ता, आयोडीन, फ्लोरीन और अन्य तत्व एक प्रतिशत के हजारवें और दस हजारवें हिस्से में मौजूद होते हैं।

कार्बन जीवित जीवों में एक विशेष भूमिका निभाता है। ऐसा कहा जाता है कि हमारे ग्रह पर जीवन "कार्बन" है क्योंकि कार्बन सभी कार्बनिक यौगिकों और जीवों के पदार्थों का आधार है।

कार्बन यौगिकों में कई गुण होते हैं जो उन्हें जीवित प्रणालियों के निर्माण में अपरिहार्य बनाते हैं। सबसे पहले, कार्बन-आधारित कार्बनिक यौगिकों की संख्या बहुत बड़ी है - लाखों। वे अपेक्षाकृत कम तापमान पर सक्रिय हैं। अणुओं में कार्बन परमाणु लंबी श्रृंखला बना सकते हैं विभिन्न आकार. कार्बन यौगिकों के अणुओं की अपेक्षाकृत छोटी पुनर्व्यवस्था के साथ, उनकी रासायनिक गतिविधि में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, जो उत्प्रेरक की उपस्थिति में बढ़ता है।

सभी जीवित तत्व ब्रह्मांड में सबसे स्थिर और व्यापक पदार्थों से संबंधित हैं। वे आसानी से आपस में जुड़े हुए हैं और उनका परमाणु द्रव्यमान कम है। ऐसे तत्वों से बनने वाले यौगिक जल में आसानी से घुलनशील होने चाहिए। यह संपत्ति, उदाहरण के लिए, पोटेशियम और सोडियम आदि के यौगिकों द्वारा प्राप्त की जाती है।

हमारा ग्रह पानी से समृद्ध है। यह सूर्य से इतनी दूरी पर स्थित है कि जीवन के लिए आवश्यक पानी का बड़ा हिस्सा तरल अवस्था में है, न कि अन्य ग्रहों की तरह ठोस या गैसीय अवस्था में। पृथ्वी पर, इष्टतम तापमान सीमा को बनाए रखा जाता है, जो जीवन की उत्पत्ति और अस्तित्व के लिए आवश्यक है।

क्या पृथ्वी ही एकमात्र ब्रह्मांडीय पिंड है जिस पर जीवन संभव है? स्पष्ट रूप से नहीं। अकेले हमारी आकाशगंगा में ही लगभग 150 अरब तारे हैं। संभावना है कि इसमें ब्रह्मांडीय पिंड हैं, जिन पर जीवन संभव है।

जीवन के उद्भव की ओर पहला कदम है अकार्बनिक अंतरिक्ष कच्चे माल से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण।ऐसी प्रक्रिया हुई निश्चित तापमान, दबाव, आर्द्रता, विकिरण, आदि। इस प्रक्रिया के पहले चरण में, शायद कार्य करना शुरू कर दिया प्रारंभिक चयनवे यौगिक जिनसे जीव बाद में उत्पन्न हुए। गठित कई पदार्थों में से, केवल सबसे स्थिर और आगे की जटिलता के लिए सक्षम बच गए हैं।

जीवित जीवों के किसी भी जटिल कार्बनिक यौगिक के निर्माण के लिए, बिल्डिंग ब्लॉक्स के एक छोटे समूह - मोनोमर्स (कम आणविक भार यौगिक) की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, केवल 29 अपेक्षाकृत सरल मोनोमर्स होने पर, किसी भी जीवित जीव की जैव रासायनिक संरचना का वर्णन किया जा सकता है। इनमें 20 शामिल हैं अमीनो अम्ल,जिससे सभी प्रोटीन का निर्माण होता है, 5 नाइट्रोजनी क्षार(जिनमें से, अन्य पदार्थों के संयोजन में, आनुवंशिकता के वाहक बनते हैं - न्यूक्लिक एसिड), साथ ही साथ ग्लूकोज - सबसे महत्वपूर्ण स्रोतजीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा वसा(कोशिका में झिल्लियों के निर्माण और ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए उपयोग की जाने वाली संरचनात्मक सामग्री)।

इतनी कम संख्या में यौगिक लगभग एक अरब वर्षों की अवधि में प्राकृतिक चयन की क्रिया का परिणाम है, जिसने उन्हें बड़ी संख्या में पदार्थों से अलग कर दिया जो एक बार उत्पन्न हुए और जीवित चीजों के उद्भव के लिए उनकी उपयुक्तता निर्धारित की। ऐसा कहा जा सकता है की जीवों का विकासबहुत लंबे समय से पहले रासायनिक विकास।

कार्बन के बनने के आधार पर उत्पन्न होने वाले यौगिक "प्राथमिक शोरबा"जलमंडल। मौजूद वैज्ञानिक परिकल्पनाजिसके अनुसार कार्बन और नाइट्रोजन युक्त पदार्थ पृथ्वी की पिघली हुई गहराइयों में उत्पन्न हुए और ज्वालामुखीय गतिविधि के दौरान सतह पर लाए गए। पानी से घिस जाने के कारण, वे समुद्र में जा सकते थे, जहाँ उन्होंने "प्राथमिक शोरबा" के निर्माण में भाग लिया।

जीवित जीवों के निर्माण में दूसरा सबसे महत्वपूर्ण कदम यह था कि पृथ्वी के प्राथमिक महासागर में मौजूद कार्बनिक पदार्थों के कई अलग-अलग अणुओं से क्रमबद्ध जटिल पदार्थ उत्पन्न हुए - बायोपॉलिमर्स:प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड। उनके पास पहले से ही सबसे महत्वपूर्ण था जैविक संपत्ति- अणुओं को अपने समान पुन: उत्पन्न करते हैं।

बायोपॉलिमर्स का निर्माण कैसे किया गया? समीक्षाधीन अवधि के दौरान, सभी कार्बनिक यौगिक पृथ्वी के प्राथमिक महासागर में थे। जटिल जैविक रूप से महत्वपूर्ण अणुओं के निर्माण के लिए अग्रणी यौगिकों के बीच होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए, कार्बनिक यौगिकों की एकाग्रता अपेक्षाकृत अधिक होनी चाहिए। पदार्थों की ऐसी सघनता विभिन्न खनिज कणों पर यौगिकों की वर्षा के परिणामस्वरूप बन सकती है, उदाहरण के लिए, मिट्टी या लोहे के हाइड्रॉक्साइड के कणों पर, जो सूर्य द्वारा गर्म किए गए उथले पानी में गाद बनाते हैं। कार्बनिक पदार्थ समुद्र की सतह पर एक पतली फिल्म बना सकते हैं, जो हवा और लहरों द्वारा किनारे पर चलाए जाते थे, जहां वे कार्बनिक पदार्थों की उच्च सांद्रता वाली मोटी परतों में एकत्र होते थे।

मुक्त ऑक्सीजनपहले प्रकाश संश्लेषक - शैवाल, और फिर स्थलीय पौधों की गतिविधि के परिणामस्वरूप बहुत बाद में दिखाई दिया। एक ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण ने स्पष्ट रूप से अकार्बनिक यौगिकों से बायोपॉलिमर्स के संश्लेषण की सुविधा प्रदान की - ऑक्सीजन, एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में, उभरते हुए अणुओं को नष्ट कर देगा।

अलग-अलग सरल कार्बनिक यौगिक बड़े जैविक अणुओं में संयोजित होने लगे। बनाया एंजाइम -प्रोटीन उत्प्रेरक जो अणुओं के निर्माण या टूटने को बढ़ावा देते हैं। प्राथमिक एंजाइमों की गतिविधि के परिणामस्वरूप कुछ सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक उत्पन्न हुए - न्यूक्लिक एसिड. न्यूक्लिक एसिड में मोनोमर्स को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि वे प्रोटीन के संश्लेषण और बाहरी वातावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा के आदान-प्रदान के बारे में कुछ जानकारी ले जाते हैं। इसके अलावा, न्यूक्लिक एसिड के अणुओं ने अपनी तरह के स्व-प्रजनन की संपत्ति हासिल कर ली है। यह माना जा सकता है कि उसी क्षण से पृथ्वी पर जीवन का उदय हुआ।

ज़िंदगी -यह विशेष रूपपदार्थ का अस्तित्व। विशेषताएँजीवन - बाहरी वातावरण के साथ आदान-प्रदान, अपनी तरह का प्रजनन, निरंतर विकास।

अंत तक जैव रासायनिक चरणजीवन का उदय, संरचनात्मक संरचनाएँ प्रकट हुईं - झिल्ली,किसने खेला महत्वपूर्ण भूमिकाकाम चल रहा है कोशिकाओं।जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, पृथ्वी पर पहले जीव एककोशिकीय थे प्रोकैरियोट्स।करोड़ों साल बीत गए, यहां तक ​​कि अरबों साल बीत गए, जिसके दौरान प्रोकैरियोट्स का गठन हुआ यूकेरियोट्स,उनकी कोशिका में प्रोटीन संश्लेषण कोड वाले पदार्थ, नाभिक में स्थित न्यूक्लियोलस और अन्य के साथ एक नाभिक का गठन किया गया था संरचनात्मक तत्व(चित्र 7.9)।

यूकेरियोट्स के आगमन के साथ, एक पौधे या पशु जीवन शैली का विकल्प रहा है, जिसके बीच का अंतर पोषण की विधि में निहित है और सभी जीवित चीजों के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया के उद्भव से जुड़ा है - प्रकाश संश्लेषण।प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, पृथ्वी पर प्रतिवर्ष लगभग 200 बिलियन टन कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, जिनमें से 90% शैवाल द्वारा और केवल 10% भूमि पौधों द्वारा निर्मित होता है।

प्रकाश संश्लेषण का उद्भव वातावरण में प्रवेश के साथ हुआ ऑक्सीजन।यह अनुमान लगाया गया है कि प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, ग्रह के सभी कार्बन डाइऑक्साइड - दोनों वातावरण में और पानी में भंग - लगभग 300 वर्षों में और सभी ऑक्सीजन - 2 हजार वर्षों में नवीनीकृत हो जाते हैं। यह माना जाता है कि पौधों के गहन विकास के परिणामस्वरूप वायुमंडल में वर्तमान ऑक्सीजन सामग्री (21%) 250 मिलियन वर्ष पहले पहुंच गई थी।

पहला बहुकोशिकीय जीव मिलाकर उत्पन्न हुआ एककोशिकीय जीवऔर विकास में एक लंबा सफर तय किया है। इस तरह से जीवन का विकास और सुधार हुआ, जैसा कि पेलियोन्टोलॉजिकल रिकॉर्ड से पता चलता है, जिसके डरावने पृष्ठ धीरे-धीरे वैज्ञानिकों द्वारा पढ़े जा रहे हैं।

व्याख्या।

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति की समस्या ने लंबे समय से कई वैज्ञानिकों को परेशान किया है। कई साल बीत चुके हैं जब मनुष्य ने आश्चर्य करना शुरू किया कि सभी जीवित चीजें कहां से आई हैं, और इस पूरे समय के दौरान जीवन की उत्पत्ति के बारे में कई परिकल्पनाओं और धारणाओं पर विचार किया गया है। धार्मिक सिद्धांत, सहज पीढ़ी का सिद्धांत, पैन्सपर्मिया का सिद्धांत, जीवन के शाश्वत अस्तित्व का सिद्धांत ... मानव जाति अभी भी इस पहेली को पूरी तरह से हल नहीं कर पाई है। फिर भी, 20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में एआई ओपरिन द्वारा प्रस्तावित सिद्धांत को जीवन की उत्पत्ति के मुख्य सिद्धांत के रूप में स्वीकार किया जाता है। यह रासायनिक विकास की धारणा पर आधारित है, जो धीरे-धीरे जैव रासायनिक और फिर जैविक विकास में जाता है। कोशिका निर्माण सबसे जटिल परिघटना थी। लेकिन इसने जीवन के विकास और इसकी विविधता की नींव रखी।

तो, यह सब कैसे शुरू हुआ?

परिचय।

जीवन हमारे ग्रह के सभी कोनों को भरता है। महासागरों, समुद्रों, झीलों, नदियों, पहाड़ों, मैदानों, रेगिस्तानों, यहां तक ​​कि हवा में भी जीवित प्राणियों का निवास है। अरबों वर्षों से, जीवन पृथ्वी पर एक अद्वितीय स्व-आयोजन प्रणाली के रूप में चल रहा है। हमारे दिनों में अपनी शानदार दौलत तक पहुँचने से पहले, वह समृद्धि, ऐतिहासिक परीक्षणों और गंभीर संकटों की अवधियों को जानती थी। आज विज्ञान जानवरों और पौधों की लगभग 45 लाख प्रजातियों को जानता है। यह माना जाता है कि पृथ्वी पर जीवन के पूरे इतिहास में जानवरों और पौधों की लगभग 4.5 बिलियन प्रजातियाँ थीं।

ये प्रजातियां कैसे दिखाई दीं? पृथ्वी के इतिहास के सभी युगों में, वनस्पति और जीव-जंतु वही थे जो अब हैं?

विज्ञान के लिए यह स्पष्ट है कि आधुनिक पशु और सब्जी की दुनियायह केवल उस महान पुस्तक का आवरण है जिसका जीवाश्म विज्ञान अध्ययन करता है। एक बार जीवित प्राणियों के जीवाश्म अवशेष, जो पृथ्वी की परतों में समाहित हैं, ने उनके विकास के इतिहास और पर्यावरणीय परिवर्तनों के साथ इसके संबंध को दर्ज किया है।

अति प्राचीन काल से, जीवन की उत्पत्ति मानव जाति के लिए एक रहस्य रही है। अपनी उपस्थिति के क्षण से, श्रम के लिए धन्यवाद, एक व्यक्ति अन्य जीवित प्राणियों के बीच खड़ा होना शुरू कर देता है। लेकिन खुद से सवाल पूछने की क्षमता "हम कहाँ से हैं?" एक व्यक्ति अपेक्षाकृत हाल ही में प्राप्त करता है - 7-8 हजार साल पहले, नए पाषाण युग (नवपाषाण) की शुरुआत में। अवास्तविक, अलौकिक या दैवीय शक्तियों में विश्वास के पहले आदिम रूप, जो 35-40 हजार साल पहले से मौजूद थे, विस्तार और मजबूत हो रहे हैं। एक व्यक्ति समझता है कि वह नश्वर है, कि कुछ पैदा होते हैं और अन्य मर जाते हैं, कि वह श्रम के उपकरण बनाता है, भूमि पर खेती करता है और उसका फल प्राप्त करता है। और सब कुछ के आधार पर क्या है, मूल निर्माता कौन है, जिसने पृथ्वी और आकाश, जानवरों और पौधों, हवा और पानी, दिन और रात, और अंत में स्वयं मनुष्य को बनाया?

1. पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के विभिन्न सिद्धांत और परिकल्पनाएँ।

दुनिया के निर्माण का विचार भगवान के "रचनात्मक कार्य" के रूप में सबसे पहले उभरा था, और यह मिथक सभी धर्मों के आधार पर है। बाइबल कहती है, "आदि में परमेश्वर ने आकाश और पृथ्वी की रचना की"; चौथे दिन, भगवान ने आदेश दिया: "पानी को एनिमेटेड सरीसृपों की बहुतायत से भीड़ लाने दो, और पक्षियों को स्वर्ग के विस्तार में पृथ्वी पर उड़ने दो।" सृष्टि का दूसरा भाग: "और परमेश्वर ने मनुष्य को अपनी छवि और समानता में बनाया।" और अंत में: "भगवान भगवान ने एक पसली से एक महिला बनाई, जिसे उसने एक आदमी से लिया, और उसे एक आदमी में लाया" (उत्पत्ति, 1: 2-31; 2: 21-22)।

प्राचीन हिब्रू संस्कृति के कार्यों के संग्रह के रूप में, समय और सामग्री में भिन्न, बाइबिल (इसका सबसे पुराना हिस्सा 9वीं शताब्दी ईसा पूर्व से जाना जाता है) ने प्राचीन बेबीलोनियन और प्राचीन मिस्र के मिथकों से दुनिया के निर्माण के बारे में विचारों को उधार लिया था। ये मिथक शुद्ध कल्पना और रहस्यवाद की उपज हैं, लेकिन वे हमें दिखाते हैं कि दुनिया की उत्पत्ति के बारे में प्राचीन विचार क्या थे। हालाँकि, वे हजारों वर्षों तक लोगों के मन पर हावी रहे; कई आज भी उन पर विश्वास करते हैं।

मिलिटस स्कूल (8वीं-छठी शताब्दी ईसा पूर्व) के प्राचीन यूनानी दार्शनिकों ने पानी से या विभिन्न गीली या सड़ने वाली सामग्रियों से जीवित प्राणियों के उद्भव के विचार को स्वीकार किया, जो बेबीलोनियन संस्कृति के प्रत्यक्ष प्रभाव का परिणाम था। लेकिन यहां तक ​​कि थेल्स (624-547 ई.पू.) ने भी पौराणिक विचारों का खंडन किया और द्वंद्वात्मकता के तत्वों के साथ एक सहज भौतिकवादी विश्वदृष्टि का निर्माण किया। थेल्स और उनके अनुयायियों के अनुसार, पानी से जीवित प्राणियों का उद्भव आध्यात्मिक शक्तियों के हस्तक्षेप के बिना हुआ; जीवन पदार्थ की संपत्ति है।

जीवित प्राणियों की सहज पीढ़ी के विचार का एक ज्वलंत भौतिकवादी विकास बाद में डेमोक्रिटस (460-370 ईसा पूर्व) और एपिकुरस (341-270 ईसा पूर्व) के कार्यों में किया गया। इन दार्शनिकों के अनुसार जीवों का आविर्भाव है प्राकृतिक प्रक्रिया, प्राकृतिक शक्तियों का परिणाम है, न कि बाहरी शक्तियों के "सृजन का कार्य"।

अरस्तू (384-322 ई.पू.) ने ईश्वर को सर्वोच्च रूप और प्रधान प्रेरक के रूप में मान्यता दी। अरस्तू के अनुसार जीवों की उत्पत्ति जीवों से हो सकती है, लेकिन साथ ही वे निर्जीव पदार्थ से भी उत्पन्न हो सकते हैं। उनका मानना ​​है कि पदार्थ केवल एक निष्क्रिय सिद्धांत है, एक संभावना है जिसे केवल एक निश्चित रूप के माध्यम से महसूस किया जा सकता है। उत्पत्ति शामिल है आंतरिक उद्देश्यविकास (एंटेलेची)। अरस्तू के अनुसार, यह एक उद्देश्यपूर्ण आंतरिक सार के रूप में मोहक है जो पदार्थ में जीवन को सांस लेता है। अरस्तू के विचार लगभग 2000 वर्षों तक जीवन के स्वतःस्फूर्त पीढ़ी के विचार के भाग्य का निर्धारण करते हैं।

केवल XVII सदी के मध्य में। टस्कन चिकित्सक फ्रांसेस्को रेडी (1626-1698) सहज पीढ़ी पर पहला प्रयोग करते हैं। 1668 में उन्होंने साबित किया कि मांस में पाए जाने वाले सफेद कीड़े मक्खियों के लार्वा हैं; यदि मांस या मछली ताजा होने पर बंद कर दी जाती है, और मक्खियों की पहुंच को रोका जाता है, हालांकि वे सड़ते हैं, वे कीड़े पैदा नहीं करेंगे।

आज, रेडी के प्रयोग अनुभवहीन दिखते हैं, लेकिन उन्होंने जीवित प्राणियों के गठन के बारे में रहस्यमय विचारों के सामने पहली सफलता का प्रतिनिधित्व किया।

रेडी के लगभग 200 साल बाद, 1862 में, महान फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई पाश्चर (1822-1895) ने मनमाने ढंग से सहज पीढ़ी की समस्या पर अपनी टिप्पणियों को प्रकाशित किया। वह साबित करता है कि विभिन्न प्रकार के सड़ने वाले टिंचर या अर्क में रोगाणुओं की अचानक उपस्थिति ("सहज सहज पीढ़ी") जीवन का उद्भव नहीं है। सड़ांध और किण्वन सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि का परिणाम है जिनके रोगाणु बाहर से लाए जाते हैं। सूक्ष्म जीव कठोर होते हैं व्यवस्थित जीवऔर अपने समान जीव उत्पन्न कर सकते हैं, अर्थात् जीव जीवित से ही उत्पन्न होते हैं। एक वैज्ञानिक के रूप में जो केवल वैज्ञानिक प्रयोगों के परिणामों पर भरोसा करता है, पाश्चर जीवन की उत्पत्ति के बारे में गहरे निष्कर्ष नहीं निकालते। हालाँकि, उनके शोध ने अंततः सहज सहज पीढ़ी के बारे में सदियों पुराने पूर्वाग्रहों को नष्ट कर दिया।

सहज पीढ़ी के सिद्धांत के पतन ने कुछ प्रसिद्ध वैज्ञानिकों को इस विचार के लिए प्रेरित किया कि जीवन कभी उत्पन्न नहीं हुआ, लेकिन, पदार्थ या ऊर्जा के रूप में, हमेशा के लिए अस्तित्व में था। इस विचार के अनुसार, "जीवन के कीटाणु" बाहरी अंतरिक्ष में तब तक भटकते रहते हैं जब तक कि वे अपनी परिस्थितियों के लिए उपयुक्त ग्रह तक नहीं पहुँच जाते - वहाँ वे जैविक विकास को जन्म देते हैं। यह विचार, 5वीं शताब्दी में व्यक्त किया गया था। ईसा पूर्व। ग्रीक दार्शनिक एनाक्सागोरस, हरमन वैन हेल्महोल्ट्ज़ (1821-1894) और विलियम थॉमसन (बाद में लॉर्ड केल्विन; 1824-1907) द्वारा समर्थित।

हेल्महोल्ट्ज ने कहा कि ब्रह्मांड में और भी कई दुनिया होनी चाहिए, जीवन लाना, जो समय-समय पर नष्ट हो जाते हैं जब वे अन्य ब्रह्मांडीय पिंडों से टकराते हैं, और जीवित पौधों और जानवरों के साथ उनके टुकड़े अंतरिक्ष में बिखर जाते हैं।

इस विचार को 1908 में स्वीडिश रसायनशास्त्री Svante Arrhenius (1859-1927) द्वारा सावधानीपूर्वक विकसित किया गया था, जिन्होंने अपने सिद्धांत को पैनस्पर्मिया कहा था। हेल्महोल्त्ज़ और केल्विन के विचारों को विकसित करते हुए, उन्होंने अपने स्वयं के कई विचार व्यक्त किए, यह सुझाव देते हुए कि बैक्टीरिया के बीजाणु और वायरस उस ग्रह से दूर ले जा सकते हैं जहां वे इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के प्रभाव में मौजूद थे, और फिर तारों के दबाव में बाहरी अंतरिक्ष में चले गए। . जबकि बाह्य अंतरिक्ष में, बीजाणु धूल के एक कण पर बस सकते हैं; इस प्रकार इसके द्रव्यमान में वृद्धि और प्रकाश के दबाव पर काबू पाने के बाद, यह निकटतम तारे के आसपास के क्षेत्र में गिर सकता है और इस तारे के ग्रहों में से एक द्वारा कब्जा कर लिया जा सकता है। इस प्रकार, जीवित पदार्थ एक ग्रह से दूसरे ग्रह पर, एक ग्रह से स्थानांतरित होने में सक्षम है स्टार सिस्टमदूसरे करने के लिए।

XIX सदी के दूसरे भाग में। यह भी सुझाव दिया गया है कि जीवन की उत्पत्ति आदिम महासागर में हुई थी अकार्बनिक पदार्थएक प्राकृतिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप।

3 मई, 1924 को रूसी वानस्पतिक समाज की एक बैठक में युवा सोवियत वैज्ञानिक ए. आई. ओपरिन के साथ नया बिंदुजीवन की उत्पत्ति की समस्या को देखते हैं। उनकी रिपोर्ट "ऑन द ओरिजिन ऑफ लाइफ" शाश्वत समस्या "हम कहां से आए?" पर एक नए नज़रिए के लिए शुरुआती बिंदु बन गई। पांच साल बाद, ओपेरिन से स्वतंत्र, इसी तरह के विचार अंग्रेजी वैज्ञानिक जे. हाल्डेन द्वारा विकसित किए गए थे। ओपेरिन और हाल्डेन के विचारों में आम आदिम पृथ्वी पर रासायनिक विकास के परिणामस्वरूप जीवन के उद्भव की व्याख्या करने का एक प्रयास है। ये दोनों एक विशाल रासायनिक प्रयोगशाला के रूप में आदिम महासागर की विशाल भूमिका पर जोर देते हैं जिसमें "प्राथमिक सूप" का गठन किया गया था, और इसके अलावा, एंजाइमों की भूमिका - कार्बनिक अणु जो रासायनिक प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम को बहुत तेज करते हैं। इसके अलावा, हाल्डेन पहली बार इस विचार को सामने रखते हैं कि पृथ्वी पर आदिकालीन वातावरण "शायद बहुत कम या कोई ऑक्सीजन नहीं है।"

1952 में, हेरोल्ड यूरी (1893-1981) स्वतंत्र रूप से इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि युवा पृथ्वी के वातावरण में एक बहाल चरित्र था, अर्थात, गठन प्रक्रिया के अंत तक, पृथ्वी के मुख्य घटकों के बाद से, पृथ्वी का वातावरण बहुत कम हो गया था। हाइड्रोजन और कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के पूरी तरह से कम रूप थे: मीथेन, अमोनिया और जल वाष्प। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र प्रकाश हाइड्रोजन को धारण नहीं कर सका और यह धीरे-धीरे बाह्य अंतरिक्ष में चला गया। मुक्त हाइड्रोजन के नुकसान का एक द्वितीयक परिणाम मीथेन का कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया से नाइट्रोजन गैस में क्रमिक ऑक्सीकरण था, जिसके माध्यम से कुछ समयवातावरण को कम करने से ऑक्सीकरण में बदल दिया। यूरे ने माना कि यह हाइड्रोजन वाष्पीकरण की अवधि के दौरान था, जब वातावरण एक मध्यवर्ती रेडॉक्स अवस्था में था, कि जटिल कार्बनिक पदार्थ पृथ्वी पर बड़ी मात्रा में बन सकते थे। उनके अनुमानों के अनुसार, महासागर, जाहिरा तौर पर, तब कार्बनिक यौगिकों का एक प्रतिशत समाधान था। परिणाम जीवन अपने सबसे आदिम रूप में था।

2. जीवन के उद्भव के लिए परिस्थितियाँ।

पहला आवश्यक शर्तजीवन का उद्भव एक सामान्य लौकिक प्रकृति का है। यह ब्रह्मांड के एकल रासायनिक आधार से जुड़ा है। इस एकल आधार पर जीवन विकसित होता है, जो व्यक्तिगत रासायनिक तत्वों की मात्रात्मक और गुणात्मक दोनों विशेषताओं को दर्शाता है। यह धारणा इस निष्कर्ष की ओर ले जाती है कि ब्रह्मांड में कोई भी ग्रह जो केंद्रीय तारे के सापेक्ष द्रव्यमान और स्थान में हमारे जैसा है, उसमें जीवन हो सकता है। "प्रमुख अमेरिकी खगोलशास्त्री एच। शेपले के विचारों के अनुसार, ब्रह्मांड में 108 ब्रह्मांडीय पिंड (ग्रह या बौना तारे) हैं, जिन पर जीवन उत्पन्न हो सकता है और मौजूद है।"

जीवन के उद्भव के लिए मुख्य स्थिति का एक ग्रहीय कारण है और यह ग्रह के द्रव्यमान द्वारा निर्धारित किया जाता है, अर्थात, पृथ्वी के समान जीवन उत्पन्न हो सकता है और एक ग्रह पर विकसित हो सकता है जिसका द्रव्यमान एक कड़ाई से परिभाषित मूल्य है। यदि ग्रह का द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान के 1/20 से अधिक है, तो उस पर तीव्र परमाणु प्रतिक्रियाएँ शुरू हो जाती हैं, जिससे उसका तापमान बढ़ जाता है, और वह एक तारे की तरह चमकने लगता है।

सौरमंडल के ग्रहों में पृथ्वी के अलावा शुक्र और मंगल का एक उपयुक्त द्रव्यमान है, लेकिन वहां कोई अन्य स्थितियां नहीं हैं।

विशेष रूप से महत्वपूर्ण शर्तजीवन की उत्पत्ति जल की उपस्थिति है। जीवन के लिए जल का महत्व असाधारण है। यह इसकी विशिष्ट तापीय विशेषताओं के कारण है: बड़ी ताप क्षमता, कम तापीय चालकता, जमने पर विस्तार, अच्छे गुणविलायक आदि के रूप में। ये विशेषताएं प्रकृति में जल चक्र का निर्धारण करती हैं, जो पृथ्वी के भूवैज्ञानिक इतिहास में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

अब काफी हैं रोचक जानकारीब्रह्मांड में कार्बनिक यौगिकों की उपस्थिति के बारे में। इस जानकारी के स्रोत पृथ्वी पर अंतरिक्ष के प्राकृतिक संदेशवाहक, उल्कापिंड हैं।

3. उल्कापिंड और अंतरतारकीय धूल के बादल।

उल्कापिंड छोटे ब्रह्मांडीय पिंड हैं जो पृथ्वी पर गिरते हैं। वे क्षुद्रग्रहों के टुकड़े हैं। क्षुद्रग्रहों का द्रव्यमान आमतौर पर 50 किलोग्राम से अधिक होता है। रचना के अनुसार पाषाण, लोहा और लोह-पत्थर के उल्कापिंड प्रतिष्ठित हैं। संरचनात्मक विशेषताओं और गोलाकार संरचनाओं (चोंड्रूल) की उपस्थिति के अनुसार, कुछ पत्थर के उल्कापिंडों को चोंड्राइट्स कहा जाता है। विशेष रुचि कार्बोनेसियस चोंड्राइट्स हैं, जो 5% बनाते हैं कुल गणनाउल्कापिंड जो हर साल पृथ्वी की सतह से टकराते हैं।

इसके दो कारण हैं:

संभावना है कि उनका अध्ययन कार्बनिक अणुओं के पूर्व-जैविक विकास पर डेटा प्रदान करेगा;

उनकी संरचना के कई तत्वों की अस्पष्ट उत्पत्ति - कुछ समय पहले तक, कुछ शोधकर्ताओं ने चोंड्राइट्स में खनिज संरचनाओं को फॉस्फेटीकृत सूक्ष्मजीव माना था।

ये दिलचस्प वस्तुएँ "प्रोटोसोलर नेबुला के टुकड़े" हैं जिनमें महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुए हैं। उन्हें प्राथमिक माना जाता है क्योंकि वे उसी समय सौर मंडल के रूप में बने थे। उल्कापिंड अपने स्वयं के वातावरण के लिए बहुत छोटे हैं, लेकिन गैर-वाष्पशील तत्वों की सापेक्ष सामग्री के संदर्भ में कार्बोनेसियस चोंड्रेइट्स सूर्य के समान हैं। उनका खनिज संरचनाइंगित करता है कि वे कम तापमान और क्रिया पर बने थे उच्च तापमानकभी उजागर नहीं हुआ। इनमें 20% तक पानी (खनिज हाइड्रेट के रूप में बंधा हुआ) और 10% तक कार्बनिक पदार्थ होते हैं।

दो उल्कापिंडों के अध्ययन में - पहला 1950 में मौर्य (केंटकी, यूएसए) के पास गिरा, और दूसरा - 1969 में मर्चिसन (विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया) के पास - उनकी संरचना में अलग-अलग अमीनो एसिड पाए गए - निर्माण सामग्रीजीवित जीवों में प्रोटीन। मर्चिसन उल्कापिंड में फैटी एसिड की भी खोज की गई, जिससे जीवित ऊतकों में वसा का निर्माण होता है।

पहचान किए गए अमीनो एसिड में से ग्लुटामिक एसिड, प्रोलाइन, ग्लाइसिन, सार्कोसिन, ऐलेनिन, वेलिन और 2-मिथाइलएलानिन, और से वसायुक्त अम्ल- 17 प्रकार।

स्थलीय जीवों के फैटी एसिड में कार्बन परमाणुओं की एक समान संख्या होती है, जबकि कार्बन परमाणुओं की विषम संख्या वाले फैटी एसिड पृथ्वी पर जीवित ऊतकों की विशेषता नहीं होते हैं। जीवित प्राणियों या बायोजेनिक मूल के पदार्थों की भागीदारी के बिना की जाने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, कार्बन परमाणुओं की सम और विषम संख्या वाले फैटी एसिड की लगभग समान मात्रा बनती है। मर्चिसन उल्कापिंड के विश्लेषण के नतीजे भी यही दिखाते हैं।

इस बात के पुख्ता सबूत हैं कि मर्चिसन उल्कापिंड में अमीनो एसिड और हाइड्रोकार्बन यौगिक मूल रूप से अंतर्जात हैं और बाहरी संदूषण का परिणाम नहीं हैं:

अन्य अमीनो एसिड पर ग्लाइसिन की प्रबलता;

सूचक 13C के सकारात्मक मूल्य;

अमीनो एसिड की उपस्थिति जो प्रोटीन की विशेषता नहीं है।

1968 और 1970 के बीच रेडियो स्पेक्ट्रोमेट्री की मदद से, इंटरस्टेलर स्पेस में कार्बनिक अणुओं की खोज की गई, जिसने निश्चित रूप से ब्रह्मांड के कार्बनिक रसायन विज्ञान के हमारे ज्ञान की भरपाई की। हमारी आकाशगंगा के कुछ क्षेत्रों में पानी, फॉर्मलडिहाइड और अमोनिया की खोज पर पहली रिपोर्ट प्रकाशित हुई थी।

हाइड्रॉक्सिल ओएच, फॉर्मलाडेहाइड एच2सीओ, और कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ इंटरस्टेलर माध्यम में सबसे प्रचुर मात्रा में अणु हैं। वे पूरी आकाशगंगा में पाए जाते हैं, जबकि अन्य यौगिक कुछ अंतरतारकीय क्षेत्रों में पाए जाते हैं। हमारी आकाशगंगा में लगभग 3000 ऐसे नेबुला हैं, जिनका घनत्व इंटरस्टेलर माध्यम के घनत्व से अधिक है; अणु यहाँ अधिक बार दिखाई देते हैं। कार्बन परमाणु खेलते हैं अग्रणी भूमिकाकार्बनिक अणुओं के निर्माण में, जो जीवित जीवों में प्राथमिक महत्व के हैं।

ऐसी स्थिति में जीवन का उदय अवश्यंभावी प्रतीत होता है। नेबुला में वाह़य ​​अंतरिक्षपहले से ही सितारों और ग्रहों के निर्माण के दौरान, अणु उत्पन्न होते हैं जो अमीनो एसिड, फैटी एसिड, प्यूरीन, पाइरीमिडाइन और जीवन के अन्य मुख्य घटकों के अधिक जटिल अणुओं के निर्माण की ओर ले जाते हैं।

4. रासायनिक विकास.

रासायनिक विकास का सिद्धांत - जीवन की उत्पत्ति का आधुनिक सिद्धांत - भी सहज पीढ़ी के विचार पर निर्भर करता है। हालाँकि, यह पृथ्वी पर जीवित प्राणियों के अचानक उभरने पर आधारित नहीं है, बल्कि रासायनिक यौगिकों और प्रणालियों के निर्माण पर आधारित है जो जीवित पदार्थ बनाते हैं। यह सबसे प्राचीन पृथ्वी के रसायन विज्ञान की जांच करता है, मुख्य रूप से आदिम वातावरण में और पानी की सतह परत में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं, जहां, सभी संभावना में, जीवित पदार्थ का आधार बनाने वाले प्रकाश तत्व केंद्रित थे, और ए भारी मात्रा में सौर ऊर्जा को अवशोषित किया गया था। यह सिद्धांत इस सवाल का जवाब देने की कोशिश करता है: उस दूर के युग में अनायास कैसे उत्पन्न हो सकता है और कैसे बन सकता है जीवित प्रणालीकार्बनिक यौगिक?

अधिकांश आधुनिक विशेषज्ञ आश्वस्त हैं कि प्राथमिक पृथ्वी की स्थितियों में जीवन का उद्भव पदार्थ के विकास का एक स्वाभाविक परिणाम है। यह विश्वास ब्रह्मांड में कुछ सरल और सबसे आम परमाणुओं से निर्मित, जीवन के रासायनिक आधार की सिद्ध एकता पर आधारित है।

जीवन की असाधारण रूपात्मक विविधता (सूक्ष्मजीव, पौधे, जानवर) काफी समान जैव रासायनिक आधार पर की जाती है: न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा और कुछ दुर्लभ यौगिक जैसे फॉस्फेट।

जिन बुनियादी रासायनिक तत्वों से जीवन का निर्माण होता है, वे कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर और फास्फोरस हैं। जाहिर है, जीव ब्रह्मांड में अपनी संरचना के लिए सबसे सरल और सबसे आम तत्वों का उपयोग करते हैं, जो कि इन तत्वों की प्रकृति के कारण है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन परमाणु छोटे होते हैं और दो और तीन गुना बंधनों के साथ स्थिर यौगिक बनाने में सक्षम होते हैं, जिससे उनकी प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। जटिल पॉलिमर का निर्माण, जिसके बिना जीवन का उद्भव और विकास आम तौर पर असंभव है, विशिष्ट के साथ जुड़ा हुआ है रासायनिक विशेषताएंकार्बन।

अन्य दो बायोजेनिक तत्व, सल्फर और फास्फोरस अपेक्षाकृत कम मात्रा में मौजूद हैं, लेकिन जीवन में उनकी भूमिका विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इन तत्वों के रासायनिक गुण गुणकों के निर्माण की अनुमति भी देते हैं रासायनिक बन्ध. प्रोटीन में सल्फर पाया जाता है, जबकि फॉस्फोरस होता है अवयवन्यूक्लिक एसिड।

इसके अलावा छह मुख्य रासायनिक तत्वसोडियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, क्लोरीन, साथ ही ट्रेस तत्व: लोहा, मैंगनीज, कोबाल्ट, तांबा, जस्ता और एल्यूमीनियम, बोरान, वैनेडियम, आयोडीन और मोलिब्डेनम के छोटे निशान कम मात्रा में जीवों के निर्माण में भाग लेते हैं। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ अत्यंत दुर्लभ परमाणु हैं जो संयोग से और नगण्य मात्रा में होते हैं।

नतीजतन, जीवन का रासायनिक आधार अन्य 15 रासायनिक तत्वों द्वारा विविधतापूर्ण है, जो छह मुख्य बायोजेनिक तत्वों के साथ मिलकर जीवित जीवों की संरचना और कार्यों में विभिन्न अनुपातों में भाग लेते हैं। यह तथ्य दो तरह से विशेष रूप से सांकेतिक है: 1) जीवन की उत्पत्ति की एकता के प्रमाण के रूप में और 2) उस जीवन में ही, जो पदार्थ के स्व-संगठन का परिणाम है, न केवल जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के विकास में शामिल है। सभी सबसे आम तत्व, लेकिन सभी परमाणु जो विशेष रूप से महत्वपूर्ण कार्यों के कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त हैं (उदाहरण के लिए, फास्फोरस, लोहा, आयोडीन, आदि)। सोवियत वैज्ञानिक एम। कामशिलोव के रूप में, "जीवन के कार्यों के कार्यान्वयन के लिए, रासायनिक गुणइसके परमाणु, जिनमें, विशेष रूप से, क्वांटम विलक्षणताएँ शामिल हैं। न केवल संरचना, चयापचय, बल्कि जीवित जीवों की यांत्रिक क्रियाएं भी उनके घटक अणुओं पर निर्भर करती हैं। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि जीवन को केवल रासायनिक नियमितताओं तक सीमित किया जा सकता है।

जीवन सबसे जटिल में से एक है, अगर प्रकृति की सबसे जटिल घटना नहीं है। यह विशेष रूप से चयापचय और प्रजनन द्वारा विशेषता है, और विशेषताएं अधिक हैं ऊंची स्तरोंइसका स्व-संगठन निचले स्तरों की संरचना के कारण है।

जीवन की उत्पत्ति का आधुनिक सिद्धांत इस विचार पर आधारित है कि जैविक अणुओं की उत्पत्ति दूरस्थ भूवैज्ञानिक अतीत में एक अकार्बनिक तरीके से हो सकती है। जटिल रासायनिक विकास आमतौर पर इस तरह की एक सामान्यीकृत योजना द्वारा व्यक्त किया जाता है: परमाणु, सरल यौगिक, सरल बायोऑर्गेनिक यौगिक, मैक्रोमोलेक्यूल्स, संगठित सिस्टम। में न्यूक्लियोसिंथेसिस द्वारा इस विकास की शुरुआत की गई थी सौर परिवारजब बायोजेनिक सहित मुख्य तत्वों का निर्माण हुआ। प्रारंभिक अवस्था - न्यूक्लियोसिंथेसिस - विभिन्न जटिलता के रासायनिक यौगिकों के निर्माण की प्रक्रिया में जल्दी से गुजरती है। सामान्य लौकिक और विशिष्ट ग्रहों की पूर्वापेक्षाओं के कारण, यह प्रक्रिया हमेशा बढ़ती जटिलता के साथ प्राथमिक पृथ्वी की स्थितियों में होती है।

5. कार्बनिक अणुओं का संश्लेषण।

यह लंबे समय से ज्ञात है कि रसायनज्ञ कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित कर सकते हैं, लेकिन प्राथमिक पृथ्वी की स्थितियों को पुन: पेश करके कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण पर अलग-अलग प्रयोग स्थापित करने का विचार कई परिकल्पनाओं से कम शानदार नहीं लगा। बेशक, कोई भी विश्वास नहीं करता है कि एक विशाल प्राकृतिक रासायनिक प्रयोगशाला की स्थितियों को सटीक रूप से पुन: उत्पन्न करना संभव है, जो कि 4.5 - 5 अरब साल पहले पृथ्वी थी। हम प्राथमिक पृथ्वी की सैद्धांतिक रूप से अनुमानित स्थितियों के अनुमानित मॉडलिंग के बारे में बात कर रहे हैं: ऑक्सीजन मुक्त वातावरण, प्रारंभिक रासायनिक यौगिकों की उपस्थिति: मीथेन, पानी, अमोनिया और ऊर्जा स्रोत (स्रोत)।

प्रारंभिक पृथ्वी के वातावरण के कथित प्रारंभिक घटकों से जीवन के विकास के लिए उपयुक्त कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण पर पहला उद्देश्यपूर्ण प्रयोग 1938 में डब्ल्यू. ग्रोथ और एच. सूस द्वारा किया गया था। CO2 और H2O के गैस मिश्रण को पराबैंगनी किरणों से किरणित करने के बाद, उन्होंने फॉर्मेल्डिहाइड और ग्लाइऑक्सल प्राप्त किया। ग्रोथ और स्वेस के अनुसार, इन प्रयोगों के परिणाम कुछ कार्बनिक यौगिकों के निर्माण की व्याख्या करते हैं, "जो संभवतः जैविक जीवन के विकास के लिए एक आवश्यक शर्त थे।"

बाद में, डब्ल्यू. हैरिसन, एम. केल्विन और अन्य (1951) ने ओपरिन और हाल्डेन के विचारों को प्रायोगिक सत्यापन के अधीन किया। उन्होंने फेरस आयनों वाले -कणों के जलीय विलयनों से विकिरणित किया, जो कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन के गैसीय मिश्रण के साथ संतुलन में थे। फॉर्मलडिहाइड, फॉर्मिक और सक्सिनिक एसिड प्राप्त किए गए थे।

1953 में, शिकागो विश्वविद्यालय में प्रसिद्ध जी. यूरे के पोस्ट-ग्रेजुएट एस्ट्रोफिजिसिस्ट स्टेनली मिलर ने एक प्रयोग किया, जिसे बाद में क्लासिकल कहा गया। मिलर द्वारा मीथेन, अमोनिया, जल वाष्प और हाइड्रोजन (फ्लास्क में मुक्त ऑक्सीजन की पहुंच नहीं थी) के गैसीय मिश्रण को मजबूत विद्युत निर्वहन के अधीन किया गया था, और अमीनो एसिड, शर्करा और कई अन्य कार्बनिक यौगिक प्राप्त किए गए थे। मिलर के प्रयोग का अत्यधिक महत्व प्राथमिक पृथ्वी की स्थितियों के तहत प्रोटीन जैसे अणुओं के निर्माण के लिए एक अकार्बनिक मार्ग की संभावना को साबित करने में निहित है।

मिलर के अनुभव ने विज्ञान को समृद्ध किया है और नए शोध के लिए एक मजबूत प्रोत्साहन के रूप में कार्य किया है। यूएसएसआर के विज्ञान अकादमी के जैव रसायन संस्थान में टी। पावलोव्स्काया और ए। पास्किन्स्की ने अपने प्रयोगों और थर्मोडायनामिक गणनाओं से प्राथमिक पृथ्वी की परिस्थितियों में जटिल कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की संभावना को साबित कर दिया। ए विल्सन, मिलर के प्रारंभिक मिश्रण में सल्फर जोड़कर, 20 या अधिक कार्बन परमाणुओं के साथ बड़े बहुलक अणु प्राप्त किए। एस। पोन्नमपेरुमा ने ऊर्जा के स्रोत के रूप में प्रयोगों में एक पराबैंगनी दीपक का उपयोग किया - आखिरकार, एक युवा पृथ्वी की स्थितियों में पराबैंगनी विकिरणमुख्य ऊर्जा प्रदान की। पोन्नमपेरुमा न केवल अमीनो एसिड और प्यूरीन (क्रमशः प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स) प्राप्त करने में कामयाब रहे, बल्कि इन अणुओं को पॉलिमर में संश्लेषित भी किया। मियामी में इंस्टीट्यूट ऑफ मॉलिक्यूलर इवोल्यूशन के एस फॉक्स ने लगभग सभी अमीनो एसिड को संश्लेषित किया, जिसके बिना जीवन असंभव होगा। फॉक्स "पकाया" अमीनो एसिड से तथाकथित "थर्मल प्रोटिओइड्स" है, जो प्रोटीन की संरचना में समान हैं। उसी समय, फॉक्स द्वारा तैयार किए गए शोरबा में ओपेरिन के कोकर्वेट्स के समान प्रोटिओइड्स पतली बूंदों में बदल गए। यह ऐसी संरचनाओं से था, जो ओपेरिन के अनुसार, पृथ्वी पर जीवन की शुरुआत हुई।

प्रायोगिक अध्ययनों की सूची बहुत लंबी है। उनके मुख्य परिणाम बताते हैं कि रासायनिक विकास एक निष्क्रिय दिमाग का फल नहीं है, बल्कि एक नियमित प्राकृतिक प्रक्रिया है जो जीवन की नींव रखती है।

6. प्राथमिक पृथ्वी पर भूवैज्ञानिक स्थितियां।

कार्बनिक अणुओं के विकास में आने वाली पहली बाधाएँ युवा पृथ्वी पर नई परिस्थितियाँ थीं। ब्रह्मांडीय कारकों के प्रभाव के साथ (इसकी स्थापना से लेकर वर्तमान समय तक जीवन अभी भी सौर तूफानों का जवाब देता है!) नए विशिष्ट ग्रह कारक दिखाई देते हैं: स्थलमंडल, वायुमंडल और जलमंडल का विकास।

यह प्रारंभिक विकास के लिए न केवल एक बाधा थी; जीवन ने ही अपने अस्तित्व का क्षेत्र बनाया - जीवमंडल। कुछ विशेषज्ञ ठीक ही मानते हैं कि जीवन का पूर्वज पहला जीव नहीं था, बल्कि पहला जीवमंडल था। "जीवन पृथ्वी की सतह पर एक बाहरी रूप से यादृच्छिक घटना नहीं है," एक प्रमुख सोवियत वैज्ञानिक और शिक्षाविद वी। आई। वर्नाडस्की लिखते हैं। "यह पृथ्वी की पपड़ी की संरचना के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है, इसके तंत्र में हस्तक्षेप करता है और इस तंत्र में सबसे महत्वपूर्ण कार्य करता है।" अपने अरब साल के इतिहास में, जीव एक-दूसरे के साथ बातचीत की एक जटिल श्रृंखला से जुड़े हुए हैं, और एक ही समय में, एक पूरे के रूप में और अलग-अलग इकाइयों के रूप में, वे पृथ्वी के साथ घनिष्ठ संपर्क में हैं: पृथ्वी की सतह, जल घाटियाँ, और हवा। अपनी उत्पत्ति के क्षण से, जीवित जीव एक अत्यंत महत्वपूर्ण और विविध भूवैज्ञानिक भूमिका निभाने लगते हैं। वे न केवल महान डिजाइनरों के रूप में कार्य करते हैं, बल्कि कई जटिल भूवैज्ञानिक और भू-रासायनिक प्रक्रियाओं के उल्लेखनीय इंजन और नियामक के रूप में भी कार्य करते हैं।

पृथ्वी एक अलग ग्रह के रूप में रासायनिक विकास के पहले, लौकिक, चरण में बनाई गई थी। यह संगठन के पहले स्तर का निर्माण करता है जटिल सिस्टमधरती। यह अवस्था लगभग एक अरब वर्ष तक चली। दूसरा चरण लौकिक के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है, जिससे इसे अलग करना मुश्किल है। इस चरण (पहले 100 मिलियन वर्ष) की शुरुआत में, पृथ्वी अपने द्रव्यमान का 80% से अधिक बनाती है। यह अवस्था केवल एक समय नहीं है, बल्कि शब्द के पूर्ण अर्थ में एक महत्वपूर्ण युग है, जब पहले खनिज, पहली परतें बनती हैं और इसके भू-मंडलों के साथ ग्रह की स्थूल संरचना बनती है।

तो, पृथ्वी की पपड़ी पहले से ही ठोस है, लेकिन अभी भी पतली है और विवर्तनिक तनाव के कारण कुछ क्षेत्रों में नरम हो सकती है। इसमें मुख्य रूप से सिलिकॉन, एल्यूमीनियम, लोहा, कैल्शियम, मैग्नीशियम, सोडियम, पोटेशियम के साथ-साथ कार्बनिक पदार्थों सहित कई छोटे यौगिक शामिल हैं। भूपर्पटी के नीचे मेंटल में गुरुत्वीय पृथक्करण के कारण मुख्य रूप से आयरन और मैग्नीशियम के सिलिकेट जमा होते हैं।

आणविक विकास के लिए पृथ्वी की पपड़ी की भूमिका बहुत बड़ी है। जीव धातु और अन्य अकार्बनिक और आकर्षित करते हैं जैविक घटकशरीर निर्माण और चयापचय के लिए आवश्यक।

पृथ्वी की पपड़ी जीवन के लिए समर्थन प्रदान करती है, लेकिन पहले जल बेसिन इसका पालना बन जाते हैं। वास्तव में, कुछ परिकल्पनाएँ हैं जिनके अनुसार जीवन की उत्पत्ति जल बेसिन में नहीं हुई, बल्कि पृथ्वी की सतह पर माइक्रोमीटराइट "बारिश" द्वारा बनाई गई धूल में हुई।

जैसा कि हम जानते हैं कि जीवन मुफ्त पानी के बिना उत्पन्न नहीं हो सकता था। जीवित पदार्थ के लिए, यह नि: शुल्क है, न कि हाइड्रेटेड पानी या बर्फ, जो उल्कापिंडों या अन्य ग्रहों पर पाए जाते हैं, यह आवश्यक है।

जीवों के शरीर में पानी की उपस्थिति जीवन प्रक्रियाओं के लिए इसके महान महत्व को इंगित करती है। निचले जीव 95-99% पानी होता है, और उच्चतर - 75-80%। इसकी मात्रा में एक निश्चित स्तर तक कमी होने पर मृत्यु होती है।

पृथ्वी के अस्तित्व के पहले 100-200 मिलियन वर्षों में जलमंडल की स्थिति का वर्णन करना कठिन है। कई लोगों के अनुसार, युवा पृथ्वी में आधुनिक महासागर में निहित पानी का लगभग दसवां हिस्सा था। शेष नौ दसवें हिस्से का निर्माण बाद में डीगैसिंग के कारण हुआ आंतरिक भागधरती। मेंटल से गैस और भाप के निकलने के परिणामस्वरूप ही जलमंडल और वायुमंडल का निर्माण हुआ। मेंटल के पदार्थ में 0.5% पानी होता है, लेकिन इस राशि का 10% भी आज के महासागर के पूरे आयतन को बनाने के लिए पर्याप्त है। शायद समुद्र का पानी शुरू से ही खारा था। डीगैसिंग के दौरान, जल मेंटल पदार्थों को क्लोरीन, ब्रोमीन और अन्य तत्वों के साथ-साथ CO2, H2S, SO2 के आयनों से संतृप्त किया गया था। इसने प्रोटो-महासागर का एक मामूली अम्लीय चरित्र बनाया, जो बेसाल्ट क्रस्ट से बारिश के कारण क्षारीय घटकों के कारण बेअसर हो गया और नदियों द्वारा समुद्र में ले जाया गया। ये सोडियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, पोटेशियम और अन्य तत्वों के धनायन हैं।

गैसीय ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में जलमंडल (महासागरों, समुद्रों, महाद्वीपीय घाटियों) का प्रारंभिक विकास हुआ। इन परिस्थितियों में और अनॉक्सी वातावरण की उपस्थिति में, केवल अवायवीय जीव ही उत्पन्न हो सकते हैं।

समुद्र विज्ञानियों ने पाया है कि निलंबन में कार्बनिक पदार्थ अलग-अलग कणों के रूप में पहले की तुलना में बहुत अधिक बार होता है। यह माना जाता है कि समुद्र में झाग का बनना कार्बनिक पदार्थों के ऐसे संचय के निर्माण में प्रमुख भूमिका निभाता है। कार्बनिक पदार्थ समुद्र की सतह पर एक पतली मोनोमोलेक्यूलर फिल्म बनाते हैं, जो लहरों द्वारा नष्ट हो जाती है। इन तरंगों से टकराकर, वे एक गोलाकार आकार प्राप्त कर लेते हैं और पानी में वापस गिर जाते हैं, जबकि वे एक निश्चित गहराई तक डूब सकते हैं और छोटी-छोटी बूंदों के रूप में वहीं रह सकते हैं।

Coacervate परिकल्पना 1924 में ओपरिन द्वारा विकसित की गई थी। सहसंयोजन सहज अलगाव है जलीय घोलविभिन्न सांद्रता वाले चरणों में पॉलिमर। Coacervate बूँदें हैं बहुत ज़्यादा गाड़ापनपॉलिमर। इनमें से कुछ बूंदों को कम आणविक भार वाले यौगिकों: अमीनो एसिड, ग्लूकोज और आदिम उत्प्रेरक द्वारा माध्यम से अवशोषित किया गया था। आणविक सब्सट्रेट और उत्प्रेरक की बातचीत का मतलब पहले से ही प्रोटोबियोन्ट्स के भीतर सबसे सरल चयापचय का उद्भव था (ओपेरिन की शब्दावली में "प्रोटोबियोनट्स" पहली प्रोटीन संरचनाएं हैं)। जिन बूंदों में चयापचय था उनमें पर्यावरण से नए यौगिक शामिल थे और मात्रा में वृद्धि हुई थी। जब Coacervates डेटा में अनुमत अधिकतम आकार तक पहुँच गया भौतिक स्थितियों, वे छोटी बूंदों में टूट गए, उदाहरण के लिए, लहरों की क्रिया के तहत। छोटी-छोटी बूंदों का फिर से बढ़ना जारी रहा और फिर कोकरवेट्स की नई पीढ़ियां बन गईं।

प्रोटोबियोन्ट्स की क्रमिक जटिलता को ऐसी कोकर्वेट बूंदों के चयन द्वारा अंजाम दिया गया, जिसका एक फायदा था सर्वोत्तम उपयोगपदार्थ और पर्यावरण की ऊर्जा। ओपरिन की परिकल्पना में केंद्रीय स्थिति प्राथमिक जीवित प्राणियों के लिए कोकरवेट्स के सुधार के मुख्य कारण के रूप में चयन है।

तरंगों की क्रिया के तहत वायु-जल अंतरापृष्ठ पर एक मोनोमोलेक्युलर लिपिड परत में कोसर्वेट बूंदों का निर्माण।

कार्बनिक पदार्थों की सांद्रता की प्रक्रिया कम ज्वार, लैगून में पानी के वाष्पीकरण और लहरों के दौरान भी हो सकती है (जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है)। वैज्ञानिक साक्ष्य तेजी से इस बात की पुष्टि कर रहे हैं कि जीवन की उत्पत्ति कहाँ नहीं हुई थी खुला सागर, और समुद्र के शेल्फ ज़ोन में या लैगून में, जहाँ सबसे अधिक अनुकूल परिस्थितियांकार्बनिक अणुओं की सांद्रता और जटिल मैक्रोमोलेक्युलर सिस्टम के गठन के लिए।

7. प्राथमिक पृथ्वी पर कार्बन यौगिकों का विकास।

जैव रासायनिक विकास पृथ्वी की पपड़ी के निर्माण के साथ शुरू होता है, यानी लगभग 4.5 अरब साल पहले। इसकी जड़ें रासायनिक विकास के प्रारंभिक लौकिक चरण में वापस चली जाती हैं। 3.5-3.8 बिलियन वर्ष की आयु के सबसे पुराने आणविक जीवाश्मों की खोज से पता चलता है कि जैव रासायनिक विकास जिसके कारण पहली कोशिका का निर्माण हुआ, लगभग एक अरब वर्षों तक चला। इस लंबे सफर में सबसे कठिन था सेल का निर्माण।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, जैव रासायनिक विकास के लिए स्रोत सामग्री पहले, विकास के लौकिक चरण में और प्राथमिक स्थलमंडल, जलमंडल और वायुमंडल के गठन की शुरुआत में तैयार की गई थी। इसके लिए ऊर्जा के पर्याप्त स्रोत थे: सौर विकिरण, थर्मल ऊर्जापृथ्वी का आंतरिक, उच्च-ऊर्जा विकिरण, विद्युत निर्वहन (बिजली और गड़गड़ाहट, जिसमें तेज झटकेदार तरंगें उत्पन्न होती हैं)। संभवतः, उसी समय, महत्वपूर्ण जैव रासायनिक अणुओं के प्राकृतिक चयन की नींव उत्पन्न हुई।

रासायनिक तत्वों की उपलब्ध संख्या और शक्तिशाली ऊर्जा स्रोतों की उपस्थिति से बड़ी संख्या में अणु बनते हैं। इन सरल अणुओं (मीथेन, अमोनिया, पानी, आदि) के संघनन (एकाग्रता) से, मुख्य जैव रासायनिक अणु बनते हैं: कुछ अमीनो एसिड, जो प्रोटीन का आधार हैं; कुछ कार्बनिक आधार, जैसे एडेनिन, जो न्यूक्लिक एसिड के घटक हैं; कुछ शर्करा, जैसे राइबोस और उनके फॉस्फेट; सरल नाइट्रोजन युक्त अणु, जैसे पोर्फिरिन, जो एंजाइम (एंजाइम) आदि का एक महत्वपूर्ण घटक हैं। पर अगला कदमअणुओं का विस्तार होता है और जटिल मैक्रोमोलेक्यूल्स का निर्माण होता है, महत्वपूर्ण घटकतथाकथित "प्राथमिक शोरबा", जिसमें उच्च आणविक भार में कम आणविक भार यौगिकों का बहुलकीकरण और बंधन होता है। इस तरह के जटिल मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों, जिन्हें प्रोबियोन्ट्स कहा जाता है, में एक खुली स्थानिक संरचना होती है, जो उनकी वृद्धि सुनिश्चित करती है, साथ ही कार्रवाई के तहत बेटी संरचनाओं में विभाजन भी करती है। यांत्रिक बल. इस स्तर पर, जब जैविक बहुलक प्रकट होते हैं, समान प्रजनन (प्रतिकृति) का तंत्र, जो कि जीवन की मुख्य विशेषता है, जाहिरा तौर पर भी दिखाई दिया।

यह स्थापित किया गया है कि जीवित जीवों के स्व-प्रजनन की क्षमता न्यूक्लिक एसिड की प्रतिकृति पर आधारित है, जिसमें न केवल नए अणुओं का निर्माण होता है, बल्कि उनका पृथक्करण भी होता है। प्रीबायोलॉजिकल अक्सर रासायनिक चरण स्व-संगठन के चरण में गुजरता है, जिस पर स्व-पुनरुत्पादन जटिल आणविक परिसर उत्पन्न होते हैं। ये मैक्रोमोलेक्युलर कॉम्प्लेक्स जीवन को जन्म देते हैं। दो चरणों के बीच की सीमा - विशुद्ध रूप से रासायनिक विकास का चरण और जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के स्व-संगठन का चरण - बहुत मनमाना है और समय पर तय नहीं है।

ओपेरिन के अनुसार, कार्बनिक अणुओं के स्व-प्रजनन के आगमन के साथ, जैविक विकास शुरू हुआ। यह दो को एक साथ लाया महत्वपूर्ण गुण: पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स को स्व-पुनरुत्पादित करने की क्षमता और पॉलीपेप्टाइड्स की उत्प्रेरक गतिविधि। प्रीबायोलॉजिकल चयन में जीवित रहने की सर्वोत्तम संभावनाएँ वे अल्ट्रामॉलिक्युलर प्रणालियाँ थीं जिनमें चयापचय को स्व-प्रजनन की क्षमता के साथ जोड़ा गया था।

इस स्तर पर, विकासवादी प्रक्रियाओं ने आगे के विकास और प्रजनन के लिए आवश्यक एक नए प्रकार के संबंध का निर्माण किया। प्रकृति में इस प्रकार के संबंध के महत्व को समझने के लिए, दो बुनियादी अवधारणाओं - सूचना और निर्देश: निर्देश "किससे" और सूचना "किसके लिए" पेश करना आवश्यक है। जानकारी के बारे में कुछ शब्द कहना जरूरी है।

आधुनिक सूचना सिद्धांत सूचना प्रसंस्करण की समस्या पर विचार करता है, न कि इसके "उत्पादन" पर। सूचना को कड़ाई से परिभाषित रूप में प्रेषित किया जाना चाहिए। यह एक उपयुक्त कोड के साथ लिखा जा सकता है और, जब चैनलों पर प्रेषित होता है, शोर के साथ होता है, जिसे प्राप्त डिवाइस में फ़िल्टर किया जाना चाहिए। जीवाश्म विज्ञान, भूविज्ञान, भौतिकी के आंकड़ों के आधार पर सूचना के आधुनिक सिद्धांत का मानना ​​है कि संरचनात्मक जटिलता और सूचना समृद्धि में वृद्धि विकासवादी प्रगति की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है।

"किससे" और "किसके लिए"? ये दो प्रश्न जीवन के आवश्यक घटकों के रूप में न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन की परस्पर क्रिया से संबंधित हैं। रासायनिक विकास पर अपनी पुस्तक में, एम। केल्विन ने नोट किया कि वर्तमान में प्रोटीन घटकों का मौजूदा सेट अमीनो एसिड के प्रारंभिक सेट द्वारा विकास की शुरुआत में पूर्व निर्धारित किया गया था। प्रोटीन में अमीनो एसिड का यह सेट न्यूक्लिक एसिड की संरचना में एक निश्चित क्रम से निर्धारित होता है। न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन तीन अत्यंत महत्वपूर्ण कार्य करते हैं: स्व-प्रजनन, वंशानुगत जानकारी का संरक्षण और नई कोशिकाओं के उद्भव की प्रक्रिया में इस जानकारी का प्रसारण। इसलिए, न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन प्रजनन में बारीकी से बातचीत करते हैं। पहले क्या आया: न्यूक्लिक एसिड या प्रोटीन? नया विकल्पपुराने चिकन और अंडे का सवाल।

इस प्रश्न को जीवन की उत्पत्ति की व्याख्या करने के प्रयास में बाधा के रूप में देखा जाता है। डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए), राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) के साथ मिलकर प्रोटीन संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है। आणविक जीव विज्ञान के केंद्रीय प्रावधानों में से एक को याद करें: डीएनए आरएनए प्रोटीन। इस स्थिति से, जो प्रोटीन संश्लेषण की रासायनिक प्रक्रिया का वर्णन करता है, कुछ शोधकर्ता यह निष्कर्ष निकालते हैं कि "प्रा-डीएनए शायद पृथ्वी पर पहला जीव था।" लेकिन प्रोटीन के बिना डीएनए लाचार है और यही कारण है कि प्रा-डीएनए की परिकल्पना व्यवहार्य नहीं है। बर्नल लिखते हैं, "प्रारंभिक महासागर के तट पर एकल डीएनए अणु के रूप में जीवन की शुरुआत, स्वर्ग में आदम और हव्वा के रूप से भी कम प्रशंसनीय है।"

जीवन की उत्पत्ति के प्रश्न को समझने में, "न्यूक्लिक एसिड" और "प्रोटीन" की अवधारणाओं को "सूचना युक्त निर्देश" और "कार्य" की अवधारणाओं से बदला जा सकता है। फिर सवाल "पहले क्या आता है?" बेतुका हो जाता है, क्योंकि यदि कोई सूचना नहीं है तो एक निश्चित कार्य नहीं किया जा सकता है। और "सूचना" केवल उस फ़ंक्शन के माध्यम से अर्थ प्राप्त करती है जिसे वह एन्कोड करता है। इसलिए, जीवित प्रकृति में, प्राकृतिक चयन अंततः जीव के लिए उपयोगी कार्य के संरक्षण के लिए निर्देशित होता है।

"ऐसी प्रणाली (सूचना - कार्य), - एम। ईजेन लिखते हैं, - एक बंद गाँठ के साथ तुलना की जा सकती है। हालांकि यह स्पष्ट है कि जिस धागे से गाँठ बनती है, उसे कहीं से शुरू होना चाहिए, शुरुआती बिंदु अपना अर्थ खो देता है, क्योंकि गाँठ बंद हो जाती है। न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के बीच संबंध "बंद गाँठ" के एक जटिल पदानुक्रम के अनुरूप होते हैं।

प्रोबायोंट्स के विकास की प्रक्रिया में, सूचना प्रसारित करने की क्षमता का जन्म हुआ। इसने अपने वाहकों को भारी लाभ प्रदान किया - जटिल मैक्रोमोलेक्युलर कॉम्प्लेक्स। भविष्य में, यह क्षमता एक जीवित कोशिका की एक विशाल सूचना संतृप्ति के गठन की ओर ले जाती है, जो सूक्ष्म तंत्रों द्वारा सुनिश्चित की जाती है जो कि विकास की प्रक्रिया में बनाई गई हैं। इस मामले में, सूचना की रिकॉर्डिंग परमाणु स्तर पर होती है। एक अत्यंत छोटी जगह में (उदाहरण के लिए, शुक्राणु का व्यास लगभग 0.1 मिमी है), बड़ी मात्रा में जानकारी दर्ज की जा सकती है। इस जानकारी में जे. वॉटसन के अनुसार, "दूसरों का मनोरंजन करने की हमारी अंतर्निहित क्षमता" जैसे छोटे से छोटे विवरण भी शामिल हैं।

लंबे पिछले विकास के परिणामस्वरूप किसी भी जीव के परिणामस्वरूप प्राप्त की गई मुख्य विशेषताएं उसके वंशानुगत कार्यक्रम में दर्ज की जाती हैं। यह लंबे समय से ज्ञात है कि आनुवंशिक जानकारी का मुख्य भाग पतले धागे जैसे पिंडों - गुणसूत्रों में निहित होता है जो कोशिका के अंदर मौजूद होते हैं। 1950 के दशक में, यह स्थापित किया गया था कि गुणसूत्रों के सबसे महत्वपूर्ण भाग में डीएनए होता है। जाहिरा तौर पर, सभी जीवित जीवों की आनुवंशिक सामग्री डीएनए है, कुछ वायरस के अपवाद के साथ, जिसमें मूल आरएनए होता है। कोई मामला ज्ञात नहीं है जब न्यूक्लिक एसिड के अलावा अणु आनुवंशिक सामग्री के रूप में काम करते हैं।

एम. विल्किंस द्वारा एक्स-रे विवर्तन अध्ययन और विशेष रूप से जे. वाटसन और एफ. क्रिक के कार्य ने डीएनए की संरचना का खुलासा किया। यह दोहराए जाने वाले अनुक्रमों की एक लंबी श्रृंखला है: चीनी-फॉस्फेट-चीनी-फॉस्फेट-चीनी-फॉस्फेट ... और इसी तरह। प्रत्येक चीनी (जिसे डीऑक्सीराइबोज भी कहा जाता है) में नाइट्रोजन युक्त यौगिक का एक प्लैनर चक्रीय समूह होता है जिसे नाइट्रोजन बेस कहा जाता है। ये प्यूरीन हैं, जिनमें एक डबल कार्बन-नाइट्रोजन रिंग होती है, और पाइरीमिडाइन्स, जिनमें एक ऐसा रिंग होता है। सबसे आम प्यूरीन हैं - एडेनिन (ए) और गुआनिन (जी) - और पाइरीमिडाइन्स - थाइमिन (टी) और यूरैसिल (यू)। एक निश्चित क्रम में इन चार आधारों को वैकल्पिक करके आनुवंशिक जानकारी प्रसारित की जाती है। नतीजतन, सभी वंशानुगत जानकारी केवल चार अक्षरों वाली भाषा में लिखी जाती है। क्या यह भाषा गरीब है? अगर देखो दुनिया, विविधता और सुंदरता से भरपूर, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि यह जीवन की विविधता में हस्तक्षेप नहीं करता है, लेकिन स्थिरता प्रदान करता है। उच्च ऊर्जा लागत के बिना सेल द्वारा कोड को आसानी से और जल्दी से "पढ़ा" जाने के लिए, यह अक्षरों की एक छोटी संख्या पर आधारित होना चाहिए। विकास की प्रक्रिया में, ऐसा आनुवंशिक कोड बनाया गया था। अपनी "विनम्रता" के बावजूद, वह बहुत सारी जानकारी रखता है।

संपूर्ण डीएनए अणु एक डबल हेलिक्स के रूप में मुड़ जाता है। हेलिक्स की दो श्रृंखलाएं हाइड्रोजन बॉन्ड से जुड़ी होती हैं, जो तथाकथित पूरक (अतिरिक्त) हिस्सों का निर्माण करती हैं, जिसकी तुलना संयुक्त नकारात्मक और सकारात्मक से की जा सकती है। यह जीन के लिए यह संभव बनाता है, जब डुप्लिकेट किया जाता है, अतिरिक्त नकारात्मक प्रतियां बनाने के लिए, जिसका आकार मूल "सकारात्मक" से संबंधित होता है जैसे ताला की कुंजी। यह अतिरिक्त "नकारात्मक" नई सकारात्मक प्रतियों के निर्माण में मैट्रिक्स (टेम्प्लेट) के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार, समान श्रृंखलाओं के दो जोड़े बनते हैं जहाँ पहले केवल एक था। नकल करने की यह प्रक्रिया किसी भी जीव की विशेषता लगती है।

जीवित पदार्थ में विभिन्न प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कार्यान्वयन में, न्यूक्लिक एसिड के अलावा, एक और बड़ा समूहअणु प्रोटीन होते हैं।

प्रोटीन 20 प्रकार के अमीनो एसिड से बने होते हैं, जो तथाकथित पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

प्रोटीन के बनने की क्षमता जटिल संरचनाएंउन्हें जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का ठीक नियमन प्रदान करने की अनुमति देता है। उनके पास एक विशाल कार्यात्मक विविधता और पहचानने की विशाल क्षमता है।

आनुवंशिक कोड के कुछ बुनियादी प्रावधानों पर विचार करें। क्या चार तत्व (चार डीएनए बेस) प्रोटीन में 20 अमीनो एसिड के अनुक्रम को नियंत्रित कर सकते हैं? अनुसंधान के परिणाम बताते हैं कि किसी भी अमीनो एसिड को तीन आधारों के संयोजन द्वारा लिखा (एन्कोडेड) किया जाता है, तथाकथित ट्रिपलक्स कोड। इसलिए, उदाहरण के लिए, फेनिलएलनिन को यूयूयू ट्रिपल द्वारा एन्कोड किया गया है - तीन यूरैसिल का अनुक्रम। डीएनए ही, जो कोड का मूल है, प्रोटीन संश्लेषण में प्रत्यक्ष रूप से नहीं, बल्कि अप्रत्यक्ष रूप से दो प्रकार के आरएनए के माध्यम से भाग लेता है: मैट्रिक्स या सूचनात्मक (एमआरएनए) और परिवहन (टीआरएनए)। वे अमीनो एसिड के न केवल यादृच्छिक संयोजन बनाने में सक्षम हैं, बल्कि प्रोटीन पॉलिमर का आदेश दिया है। शायद प्राथमिक राइबोसोम में केवल आरएनए होता है। इस तरह के प्रोटीन मुक्त राइबोसोम टीआरएनए अणुओं की भागीदारी के साथ ऑर्डर किए गए पेप्टाइड्स को संश्लेषित कर सकते हैं जो बेस पेयरिंग के माध्यम से एमआरएनए से जुड़ते हैं। अणु-

ला आरएनए डीएनए में दर्ज आनुवंशिक कोड को पुन: उत्पन्न करता है और रिकॉर्ड को साइटोप्लाज्म में स्थित राइबोसोम में स्थानांतरित करता है। ये सबमरोस्कोपिक इंट्रासेल्युलर कण हैं जिनमें प्रोटीन अमीनो एसिड से "इकट्ठे" होते हैं। आनुवंशिक कोड सभी जीवित जीवों के लिए समान है।

यह माना जाता है कि प्रारंभ में कोड अधिक आदिम था, लेकिन प्राकृतिक चयन के माध्यम से विकास की प्रक्रिया में सुधार किया गया था, अर्थात जैविक कानूनों के अनुसार। इसलिए, कोड की सार्वभौमिकता को इस तथ्य से नहीं समझाया जाता है कि रासायनिक कारणों से कोई अन्य कोड मौजूद नहीं हो सकता है, लेकिन इस तथ्य से कि इसमें कोई भी परिवर्तन घातक होगा। यह ज्ञात है कि आनुवंशिक जानकारी परमाणु स्तर पर दर्ज की जाती है और कुछ परमाणुओं में भी कोई "गलती" विनाशकारी परिणाम दे सकती है। डीएनए अणु का सुरुचिपूर्ण डबल हेलिक्स बेहद पतला (10 परमाणु भर) है, लेकिन जीवन इस पर निर्भर करता है।

जटिल अल्ट्रामोलेक्युलर सिस्टम (न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, एंजाइम समेत) और समान प्रजनन (आनुवांशिक कोड) के तंत्र के गठन के साथ, पृथ्वी पर जीवन की सुबह रोशनी होती है। अगले चरण की शुरुआत में, जिसे सटीक रूप से सीमांकित नहीं किया जा सकता है, जैविक झिल्ली-ऑर्गेनेल बनते हैं जो कोशिका के आकार, संरचना और गतिविधि के लिए जिम्मेदार होते हैं। जैविक झिल्लीपर्यावरण से कार्बनिक पदार्थ को अलग करने और एक सुरक्षात्मक आणविक खोल के रूप में कार्य करने में सक्षम प्रोटीन और लिपिड के समुच्चय से निर्मित होते हैं। यह माना जाता है कि झिल्लियों का निर्माण कोकर्वेट्स के निर्माण की प्रक्रिया में भी शुरू हो सकता है। लेकिन Coacervates से सच्चे जीवित पदार्थ में संक्रमण के लिए, न केवल झिल्लियों की आवश्यकता थी, बल्कि रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक - एंजाइम (एंजाइम) भी थे। Coacervates के प्रीबायोलॉजिकल चयन ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं के त्वरण के लिए जिम्मेदार प्रोटीन जैसे पॉलिमर के संचय को बढ़ा दिया। चयन के परिणाम न्यूक्लिक एसिड की संरचना में दर्ज किए गए थे। चयन के माध्यम से डीएनए में न्यूक्लियोटाइड्स के सफलतापूर्वक (सार्थक रूप से) कार्य करने की प्रणाली में सुधार किया गया है। स्व-संगठन का उद्भव प्रारंभिक लौकिक (रासायनिक) पूर्वापेक्षाओं और पृथ्वी के पर्यावरण की विशिष्ट स्थितियों पर निर्भर करता है। स्व-संगठन कुछ शर्तों की प्रतिक्रिया के रूप में उत्पन्न हुआ।

प्रीबायोलॉजिकल चरण रासायनिक है और इसे सिद्धांतों द्वारा वर्णित किया जा सकता है क्वांटम यांत्रिकी. यह अपसारी (बहुदिशात्मक) विकास की विशेषता है। उसी समय, कई अलग-अलग असफल विकल्पों को "जांच" दिया गया, जब तक कि न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन की मुख्य संरचनात्मक विशेषताओं को प्राकृतिक चयन का उत्कृष्ट "मूल्यांकन" नहीं मिला। शायद अन्य विकल्प भी थे, जिसके कार्यान्वयन में जीवन ने अन्य सुविधाएँ प्राप्त की होंगी।

जाहिरा तौर पर, आनुवंशिक कोड का गठन किया गया था अंतिम चरणचरण-पृथक कार्बनिक प्रणालियों (प्रोबियोन्ट्स) का विकास। इन प्रणालियों ने प्रीबायोलॉजिकल के माध्यम से अपने संगठन को बेहतर बनाने की क्षमता हासिल कर ली है

सिस्टम का स्वयं चयन, न कि केवल व्यक्तिगत अणु। यह पहले से ही जैव रासायनिक विकास का अगला स्तर था, जिसने अल्ट्रामॉलेक्युलर सिस्टम की स्थानिक और गतिशील संरचना की स्थिरता और उनकी सूचना क्षमताओं में वृद्धि दोनों को सुनिश्चित किया। संभवतः, उसी समय, दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड - डीएनए और आरएनए - के विशेषज्ञता की शुरुआत की गई थी। डीएनए आणविक स्व-प्रजनन के प्रमुख "प्रोग्रामर और इंस्पेक्टर" के रूप में उभरा है। आरएनए ने "मुखबिर" और आनुवंशिक कार्यक्रम के वाहक की भूमिका निभाई। कई वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि न्यूक्लिक एसिड के पहले रूपों को आरएनए-जैसे पॉलिमर द्वारा दर्शाया गया था, जो आनुवंशिक जानकारी को जमा करने और प्रसारित करने और प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेने की क्षमता को मिलाते थे। दो प्रकार के न्यूक्लिक अम्लों के बीच कार्यों के विभाजन ने विकास के नए क्षितिज खोल दिए हैं। "प्रोबियोन्ट्स के विकास की प्रक्रिया में," ओपेरिन लिखते हैं, "कोई कम नहीं, और शायद बहुत अधिक संगठन विकल्पों की कोशिश की गई और खारिज कर दी गई, उदाहरण के लिए, शार्क पंख और एक मानव हाथ के बीच के कदम।"

आनुवंशिक कोड के गठन के बाद, विकास विविधताओं वाला एक विषय बन जाता है। यह समय के साथ जितना आगे बढ़ता है, विविधताएं उतनी ही अधिक और जटिल होती हैं। हालाँकि, विकास अभी भी शुरुआत में है। पृथ्वी के निर्माण को 1-1.2 अरब वर्ष बीत चुके हैं। अवायवीय वातावरण में निस्संदेह विकसित हुए। उन्होंने अपने विकास के लिए रासायनिक विकास के दौरान संश्लेषित तैयार किए गए कार्बनिक यौगिकों का उपयोग किया, अर्थात वे विषमपोषी थे। प्रोबायोंट्स को विभिन्न की आवश्यकता थी रासायनिक यौगिक- न्यूक्लियोटाइड्स, अमीनो एसिड, आदि। यदि प्रोबायोंट्स बिना किसी उत्पादन के खुद को खपत के लिए छोड़ देते हैं, तो कार्बनिक पदार्थ जल्दी समाप्त हो जाएंगे। प्रोबायोंट्स के पास भी था विकलांग(आनुवांशिक जानकारी की कम डिग्री) ताकि उन परिस्थितियों में उभरती बाधाओं से आसानी से निपटा जा सके जहां उन्होंने प्रसार द्वारा अपना अस्तित्व सुनिश्चित किया। यह कल्पना करना असंभव है कि इस प्रारंभिक अवस्था में जीवन जीवों की एक ही प्रजाति के रूप में अस्तित्व में था: यह जल्दी से अपने "प्रारंभिक सूप" को समाप्त कर देगा। जैसा कि बाद के विकास ने दिखाया, प्रोबायोंट्स ने आशावादी संभावनाओं के साथ रास्ता चुना। पहले चरण में, अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने की क्षमता के उद्भव के लिए, सबसे पहले, विभिन्न प्रकार के गुणों को प्राप्त करने की प्रवृत्ति थी सूरज की रोशनी, अर्थात्, स्वपोषी पोषण के उद्भव के लिए। बहुत महत्वपूर्ण परिणाम तक पहुँचने से पहले कई विकल्पों को "कोशिश" की गई - ऑर्गेनेल की उपस्थिति। इनमें शामिल हैं: कोशिका चयापचय के लिए जिम्मेदार माइटोकॉन्ड्रिया; प्रकाश संश्लेषण करने वाले क्लोरोप्लास्ट; राइबोसोम - वह स्थान जहाँ डीएनए के निर्देशों के अनुसार प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया होती है; क्रोमैटिन और क्रोमोसोम के इसके बाद के एनालॉग, जो वंशानुगत लक्षणों के सटीक संचरण के लिए जिम्मेदार हैं। जे। बर्नाल तार्किक रूप से स्वीकार करते हैं कि कोशिकाओं के अलगाव से पहले, ऑर्गेनेल ने स्वतंत्र जीवन के चरण को पार कर लिया था।

एक समय में, हाल्डेन ने सुझाव दिया था कि बैक्टीरियोफेज और अन्य वायरस, जाहिरा तौर पर, पूर्व-जीवन (प्रोबियोन्ट्स) और जीवन के बीच की कड़ी हैं। लेकिन एक वायरस एक जीव नहीं है, इसका अपना चयापचय नहीं होता है और यह कोशिका में प्रवेश करने पर ही गुणा कर सकता है। ये स्पष्ट रूप से पतित (द्वितीयक सरलीकृत) रूप हैं, जो कई मायनों में समान हैं

सबसे आदिम मुक्त-जीवित जीव तथाकथित माइकोप्लाज्मा हैं। उनके पास ऐसे तत्व हैं जो कोशिकाओं में पाए जाते हैं, लेकिन अत्यंत सरल रूप में। यह आदिमता का संकेत दे सकता है, लेकिन इससे जुड़े द्वितीयक अध: पतन के कारण भी हो सकता है

1977 में, अमेरिकी बायोकेमिस्ट सी। वोज़ ने व्यापक रूप से अपने एक अध्ययन के परिणामों की घोषणा की, जिसे उन्होंने जीवन के पहले रूप की खोज के रूप में घोषित किया। येलोस्टोन पार्क के गर्म (65-70 डिग्री सेल्सियस) झरनों में, उन्होंने सूक्ष्मजीवों को पाया जो कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन को अवशोषित करते हैं और मीथेन छोड़ते हैं। चूंकि जीवन के दो मुख्य रूप आज ज्ञात हैं - पौधे और जानवर, इसलिए मीथेन पैदा करने वाले जीवों को इसका तीसरा रूप घोषित किया गया। लेकिन संक्षेप में, यह जीवन का तीसरा रूप है या पहला, जिसने बाद में दूसरों को जन्म दिया।

अब यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि प्रोबियोन्ट्स में येलोस्टोन मीथेन-उत्पादक "बैक्टीरिया" की विशेषताएं थीं और किण्वन के माध्यम से ऑक्सीजन के बिना रहते थे। मीथेन उत्पादक सूक्ष्मजीवों के विकास के संबंध में वोज़ की खोज निर्विवाद है। लेकिन क्या वे पहले जीवों के प्रतिनिधि हैं या द्वितीयक अनुकूलन और जीवाणुओं के अध: पतन का परिणाम हैं, यह ज्ञात नहीं है।

कई विशेषज्ञों ने संदेहपूर्वक के. वोज़ के संदेश को स्वीकार किया, न कि संवेदना के पारंपरिक अविश्वास के कारण, बल्कि इसलिए कि कई आधुनिक अवायवीय जीवाणुजो विभिन्न प्रकार के किण्वन, प्रकाश संश्लेषण या रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा जीवित रहते हैं। अमेरिकी जीवविज्ञानी और बायोकेमिस्ट के। ग्रोब्शेटिन उद्धृत करते हैं विशेषता उदाहरण 30 से 80C तक के व्यक्तिगत तापमान क्षेत्रों की विभिन्न पीढ़ियों द्वारा क्रमिक "उपनिवेशीकरण" द्वारा गर्म (80C तक) समाधानों के लिए बैक्टीरिया का अनुकूलन।

निष्कर्ष।

जाहिर है, सच्चे जीवन की शुरुआत कोशिका के प्रकट होने से होती है। जैविक झिल्लियां अलग-अलग ऑर्गेनेल (झिल्ली ऑर्गेनेल और पार्टिकल ऑर्गेनेल) को एक पूरे में एकजुट करने में मदद करती हैं। जीवन का सही आधार बनता है, जो विकास में एक छलांग लगाता है। जाहिर है, पहली कोशिकाएं आदिम हैं, उनके पास एक नाभिक (प्रोकैरियोट्स) नहीं है। बैक्टीरिया और कुछ अन्य सूक्ष्मजीव वर्तमान में ऐसे हैं। वे लगभग 3.2-3.5 अरब साल पहले दिखाई दिए थे। फिर एक कोशिका का विकास एक नाभिक (यूकेरियोट्स) के साथ शुरू हुआ जिसमें गुणसूत्र होते हैं - ऑर्गेनेल जो डीएनए की मदद से स्टोर करते हैं और सेल के वंशानुगत लक्षणों को प्रसारित करते हैं।

पहली कोशिकाएं सभी जीवित जीवों का प्रोटोटाइप थीं: पौधे, जानवर, बैक्टीरिया। बाद में, विकास की प्रक्रिया में, प्राकृतिक चयन के डार्विनियन कानूनों के प्रभाव में, कोशिकाओं में सुधार होता है, प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के बाद, एक तीसरी श्रेणी अलग हो जाती है - उच्च बहुकोशिकीय, पौधों और जानवरों की विशेष कोशिकाएं - मेटाफाइट्स और मेटाज़ोआ।

रासायनिक विकास की जटिल प्रक्रियाएं, जो जैव रासायनिक और में बदल जाती हैं जैविक विकास, एक साधारण योजना के रूप में व्यक्त किया जा सकता है: परमाणु, सरल अणु, जटिल मैक्रोमोलेक्युलस और अल्ट्रामॉलेक्यूलर सिस्टम (प्रोबायोन्ट्स), एककोशिकीय जीव।

पहला कदम उठाया जा चुका है। यह सबसे कठिन था। प्रीबायोलॉजिकल इवोल्यूशन के चरण में, प्रारंभिक कार्बन यौगिकों के आगे के विकास के लिए कई विकल्प "कोशिश" किए गए थे। शुरुआत की कल्पना विभिन्न रास्तों के एक जटिल अंतर्संबंध के रूप में की जा सकती है जो धीरे-धीरे अलग हो जाते हैं, और जीवन एक रास्ता चुनता है। अन्य कहीं नहीं के लिए सड़कें बनी हुई हैं।

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पौधों, जानवरों और मनुष्यों के विकास के मुख्य तरीके।

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति।

जीवन की उत्पत्ति की समस्या सबसे दिलचस्प और साथ ही सबसे कम अध्ययन किए गए प्रश्नों में से एक है। रहस्यों का यह रहस्य अभी तक सुलझाया नहीं गया है, और यह संभावना नहीं है कि यह कभी भी पूर्ण निश्चितता के साथ कहना संभव होगा कि जीवन इस तरह से उत्पन्न हुआ और अन्यथा नहीं। हमारे निर्णयों को हमेशा अधूरा साबित करने की क्षमता, मान्यताओं का एक बड़ा हिस्सा और प्राप्त आंकड़ों के कमजोर सत्यापन की विशेषता होगी। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के संबंध में कई अनुमान और निर्णय हैं। आइए मुख्य बातों पर विचार करें।

रचना सिद्धांत- जीवन एक निश्चित समय पर निर्माता द्वारा बनाया गया था। सृजनवाद के अनुसार (लाट से। creacio- सृजन) जीवन का उद्भव अतीत में एक विशिष्ट घटना को संदर्भित करता है जिसकी गणना की जा सकती है। तो, 1650 में आर्कबिशप आशेरआयरलैंड से गणना की गई कि भगवान ने अक्टूबर 4004 ईसा पूर्व में दुनिया बनाई, और 23 अक्टूबर को सुबह 9 बजे और मनुष्य। उन्होंने ये संख्याएँ बाइबल में उल्लिखित सभी व्यक्तियों की उम्र और पारिवारिक संबंधों के विश्लेषण से प्राप्त कीं। हालाँकि, उस समय तक, मध्य पूर्व में सभ्यता विकसित हो चुकी थी, जो पुरातात्विक खुदाई से सिद्ध होती है। हालाँकि, दुनिया और मनुष्य के निर्माण का प्रश्न बंद नहीं है, क्योंकि बाइबल के ग्रंथों की व्याख्या अलग-अलग तरीकों से की जा सकती है।

जीवन की सहज उत्पत्ति का सिद्धांतसृष्टिवाद के विकल्प के रूप में बेबीलोन, मिस्र और चीन में अस्तित्व में था। कई शताब्दियों तक लोग इसे मानकर जीवन के स्वतःस्फूर्त जनन में विश्वास करते रहे सामान्य तरीके सेनिर्जीव पदार्थ से जीवित प्राणियों का उद्भव। उदाहरण के लिए, अरस्तू ने लिखा है कि मेंढक और कीड़े जीवित धरती में प्रजनन करते हैं। एनाक्सिमेंडर का मानना ​​था कि जीवन की उत्पत्ति समुद्री गाद से हुई है। हेल्मोंटगेहूं और गंदे कपड़े धोने से चूहे निकालने का नुस्खा लेकर आए। ईसाई धर्म के प्रसार के साथ, सहज पीढ़ी के विचारों को विधर्म घोषित कर दिया गया, और लंबे समय तक उन्हें याद नहीं किया गया।

1688 में, फ्लोरेंटाइन जीवविज्ञानी और चिकित्सक फ्रांसेस्को रेडी ने स्थापित किया कि सड़े हुए मांस पर दिखाई देने वाले छोटे सफेद कीड़े फ्लाई लार्वा हैं। उन्होंने एक ऐसा प्रयोग किया जिसने जीवन के सहज उत्पादन के सिद्धांत को पहला ठोस झटका दिया। रेडी रखा मृत सांपकांच के जार में। एक हिस्सा खुला छोड़ दिया और एक हिस्सा मलमल से ढका हुआ। जल्द ही, मक्खी के लार्वा खुले जार में दिखाई दिए, लेकिन बंद में नहीं। उन्होंने सिद्धांत भी तैयार किया: ओम्ने विवम ई विवो (जीने से जीने वाली हर चीज)।बायोजेनेसिस का सिद्धांत एक समस्या पैदा करता है। "यदि एक जीवित जीव के उद्भव के लिए एक और जीवित जीव आवश्यक है, तो सबसे पहला जीवित जीव कहाँ से आया?"

जीवन के सहज उत्पादन के सिद्धांत की असंगति का एक अन्य प्रमाण प्रयोग थे लुई पास्चर(1860) उन्होंने दिखाया कि जीवाणु हर जगह हो सकते हैं और संक्रमित कर सकते हैं निर्जीव पदार्थ. इनसे छुटकारा पाने के लिए नसबंदी (पाश्चराइजेशन) जरूरी है।

पैनस्पर्मिया सिद्धांत(ब्रह्मांड में जीवन को एक ब्रह्मांडीय पिंड से दूसरे में स्थानांतरित करने की संभावना) जीवन के प्राथमिक उद्भव के लिए कोई तंत्र प्रदान नहीं करता है और समस्या को ब्रह्मांड में किसी अन्य स्थान पर स्थानांतरित करता है। स्वेड ए. अरहेनियस का मानना ​​था कि "जीवन के बीज" को अन्य ग्रहों से पृथ्वी पर फेंका जा सकता था। वे उल्कापिंडों या ब्रह्मांडीय धूल के कणों के साथ यात्रा कर सकते हैं, लेकिन यह समझाना मुश्किल है कि सूक्ष्मजीव पराबैंगनी विकिरण से सुरक्षित हुए बिना इतनी लंबी यात्रा कैसे कर सकते हैं। और फिर, कैसे जीवन दूसरे पर उत्पन्न हुआ अंतरिक्ष शरीरजिससे ये विवाद "पलायन" हुए?

60 के दशक के उत्तरार्ध में, इस सिद्धांत की लोकप्रियता फिर से शुरू हो गई। यह इस तथ्य के कारण था कि उल्कापिंडों और धूमकेतुओं के अध्ययन में कई "जीवित अग्रदूतों" की खोज की गई थी - कार्बनिक यौगिक, हाइड्रोसिनेनिक एसिड, पानी, फॉर्मलाडेहाइड, साइनोजेन्स। 1975 में, चंद्र मिट्टी और उल्कापिंडों में अमीनो एसिड अग्रदूत पाए गए। पैन्सपर्मिया के समर्थक उन्हें "पृथ्वी पर बोए गए बीज" मानते हैं।

एआई का सिद्धांत ओपरिना। 1924 में, एक सोवियत वैज्ञानिक ए.आई. ओपरिनप्रकाशित रचनाएँ जिसमें उन्होंने इस बारे में विचारों को रेखांकित किया कि पृथ्वी पर जीवन कैसे उत्पन्न हो सकता है ("विषम तत्वों से कार्बनिक यौगिकों तक" और "जैविक पदार्थों से जीवित प्राणी तक")। उनका मानना ​​था कि सरल यौगिकों से समुद्र में कार्बनिक पदार्थ (हाइड्रोकार्बन) बनाए जा सकते हैं। इन संलयन प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा शायद तीव्र से आई थी सौर विकिरण(पराबैंगनी), जो ओजोन परत बनने से पहले पृथ्वी पर गिर गया, जो तब इसके अधिकांश हिस्से को फँसाने लगा। ओपेरिन के अनुसार, (1) समुद्र में पाए जाने वाले सरल यौगिकों की विविधता, (2) पृथ्वी का सतह क्षेत्र, (3) ऊर्जा की उपलब्धता, और (4) समय के पैमाने बताते हैं कि कार्बनिक पदार्थ धीरे-धीरे किसमें जमा होते हैं। सागर और एक "प्राथमिक सूप" का गठन - कोकसर्वेट समाधानजहाँ जीवन की उत्पत्ति हो सकती थी।

निर्जीव से जीवित में संक्रमण का क्षण पद्धतिगत और दार्शनिक दृष्टिकोण से निर्णायक है। ओपेरिन के अनुसार, जीवन बहुआयामी संरचनाओं के स्तर पर उत्पन्न होता है - "जेल के बाहर गिरने या मूल जेली के गठन के क्षण" पर सहवर्ती होता है। कुछ आरक्षणों के साथ, कार्बनिक बलगम का यह टुकड़ा, जो पहली बार प्रकट हुआ, को प्राथमिक जीव माना जा सकता है। यह ओपरिन के सिद्धांत का सार है।

इसी तरह के विचार 1928 में अंग्रेजी जीवविज्ञानी द्वारा व्यक्त किए गए थे जे हाल्डेन(ओपेरिन के कार्यों के अनुवाद से पहले अंग्रेजी भाषा). उनका मानना ​​था कि जीवन के उद्भव से पहले भी पृथ्वी का वातावरण कार्बन डाइऑक्साइड से समृद्ध था। में से एक महत्वपूर्ण कारकजीवन की उत्पत्ति के लिए उन्होंने सूर्य की पराबैंगनी किरणों को माना। इस प्रकार की ऊर्जा के प्रभाव में पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में विभिन्न प्रकार के कार्बनिक यौगिकों का निर्माण हुआ। इनमें प्रोटीन बनाने के लिए आवश्यक शर्करा और कुछ अमीनो एसिड शामिल हो सकते हैं। हाल्डेन के अनुसार पहले जीव संभवतः विशाल अणु थे।

1953 में स्टेनली मिलरएक ऐसा उपकरण बनाया जिसके साथ समुद्र और प्राथमिक वातावरण सहित आदिम पृथ्वी पर मौजूद स्थितियों को लघु रूप में पुन: उत्पन्न करना संभव था। मॉडल में वातावरण गैसीय हाइड्रोजन, अमोनिया और मीथेन का मिश्रण था। बिजली की नकल करने वाले विद्युत आवेशों को प्राप्त करने के लिए कक्ष में इलेक्ट्रोड लगाए गए थे - संभावित स्रोतआदिम पृथ्वी पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा। प्रायोगिक सेटअप में कई अलग-अलग कार्बनिक यौगिकों को खोजने में केवल एक सप्ताह का समय लगा। विशेष रुचि का तथ्य यह था कि इस मिश्रण में कुछ अमीनो एसिड के पूर्वगामी पाए गए थे। तो, मिलर के प्रयोग ने साबित कर दिया कि जीवित जीवों की भागीदारी के बिना आदिम पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थ बन सकते हैं। उन्हें नष्ट करने के लिए ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, और बैक्टीरिया और कवक उन्हें भोजन के रूप में उपयोग करने के लिए, इन पदार्थों को वास्तव में आदिम महासागर में शोरबा की स्थिरता के लिए जमा होना चाहिए।

सिडनी फॉक्सरोचक प्रयोग भी किए। उन्होंने अमीनो अम्लों के सूखे मिश्रण को गर्म किया और अमीनो अम्लों की शृंखलाएँ प्राप्त कीं, जिन्हें नाम दिया गया प्रोटीनोइड्स(अर्थात प्रोटीन जैसे पदार्थ)। पानी में मिश्रित विभिन्न प्रकार के पॉलिमर आपस में जुड़ सकते हैं और बड़ी संरचनाएँ बना सकते हैं। आदिम पृथ्वी पर, ऐसे यौगिकों का निर्माण कम ज्वार के बाद छोड़े गए पोखरों में हो सकता है, जब गर्म धूप के दिनों में उनमें पानी वाष्पित हो जाता है। कुछ प्रोटीनॉयड्स कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में सक्षम होते हैं। शायद यह वह क्षमता थी जो मुख्य विशेषता थी जिसने वास्तविक एंजाइमों के उद्भव तक उनके बाद के विकास को निर्धारित किया।

ओपरिन का सिद्धांतदुनिया भर में मान्यता प्राप्त हुई, लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि जटिल कार्बनिक पदार्थों से सरल जीवित जीवों में कैसे स्थानांतरित किया जाए। अब तक, इस मुद्दे पर एक राय नहीं है। इस प्रक्रिया को यादृच्छिक मानने के लिए अधिकांश मत नीचे आते हैं - अर्थात। सबसे सरल पदार्थों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, गुणा करने में सक्षम एक अणु अचानक बन गया। प्रसिद्ध अमेरिकी आनुवंशिकीविद्, पुरस्कार विजेता नोबेल पुरस्कार 1937 हरमन मेलर. मेलर के अनुसार, जीवन एक जीन के रूप में उत्पन्न हुआ - आनुवंशिकता की प्राथमिक इकाई - आदिम महासागर के पानी में पाए जाने वाले परमाणु समूहों और अणुओं के एक यादृच्छिक संयोजन से। हालाँकि, 1966 में एक जर्मन बायोकेमिस्ट Schrammतंबाकू मोज़ेक वायरस के आरएनए बनाने वाले 6000 न्यूक्लियोटाइड्स के एक यादृच्छिक संयोजन की संभावना की गणना की और एक शानदार संख्या प्राप्त की - 1/10 2000। इसका अर्थ है कि ब्रह्मांड में ऐसा अणु प्राप्त करना व्यावहारिक रूप से असंभव है। इसलिए, यादृच्छिक कनेक्शन की परिकल्पना को मान्यता प्राप्त नहीं है। प्रसिद्ध खगोलशास्त्री फ्रेड हॉयलइस पर इस प्रकार टिप्पणी की गई: "यह विचार उतना ही हास्यास्पद और अविश्वसनीय है जितना कि यह दावा कि एक तूफान जो कचरे के ढेर पर बह गया, बोइंग 747 की असेंबली का कारण बन सकता है।"