ДНК: история одной макромолекулы
25 апреля – День ДНК!
Открытие ДНК произошло в 1869 году швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером, но потребовалось более 80 лет, чтобы важность этого открытия была полностью осознана. И даже сегодня, по прошествии более 150 лет, новые исследования и технологии продолжают предлагать более глубокое понимание вопроса: почему важна ДНК?
Наследственный материал человека, известный как дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, представляет собой длинную молекулу, содержащую информацию, необходимую организму для развития и размножения. ДНК находится в каждой клетке тела и передается от родителя к ребенку.
ДНК является самовоспроизводящимся материалом, который есть в каждом живом организме. Проще говоря, это носитель всей генетической информации. Он содержит своеобразные инструкции, необходимые организму для развития, роста, размножения. Это одна длинная молекула, которая содержит наш генетический «код». Этот «код» является отправной точкой для нашего развития, но влияние внешних факторов, таких как наш образ жизни, окружающая среда и питание, в конечном итоге формируют человека.
Из чего состоит ДНК?
ДНК человека уникальна тем, что состоит из почти 3 миллиардов пар оснований, и около 99 процентов из них одинаковы для каждого человека. Тем не менее, именно последовательность этих оснований определяет, каким будет этот организм.
Подумайте о ДНК как об отдельных буквах алфавита — буквы объединяются друг с другом в определенном порядке, образуя слова, предложения и истории. Та же самая идея верна для ДНК: то, как азотистые основания упорядочены в последовательностях ДНК, формирует гены, которые «говорят» вашим клеткам, как производить белки. Рибонуклеиновая кислота (РНК), другой тип нуклеиновой кислоты, образуется в процессе транскрипции (при репликации ДНК). Функция РНК заключается в том, чтобы транслировать генетическую информацию из ДНК в белки, когда она декодируется рибосомой.
ДНК содержит жизненно важную информацию, которая передается из поколения в поколение. Молекулы ДНК в ядре клетки плотно обвиваются, образуя хромосомы, которые помогают хранить важную информацию в виде генов.
ДНК работает путем копирования себя в эту одноцепочечную молекулу под названием РНК. РНК похожа на ДНК, но она содержит некоторые существенные молекулярные различия, которые выделяют ее. РНК действует как посланник, передавая жизненно важную генетическую информацию в клетке от ДНК через рибосомы для создания белков, которые затем образуют все живое.
Как была обнаружена ДНК?
Кто открыл ДНК?
Полный ответ на вопрос, кто открыл ДНК, сложен, потому что, по правде говоря, многие люди внесли свой вклад в то, что мы знаем об этом сейчас.
1866 — Грегор Мендель, известный как «Отец генетики», был фактически первым, кто предположил, что характеристики передаются из поколения в поколение. Мендель обосновал термины, которые мы все знаем сегодня: рецессивные и доминирующие признаки.
1869 — Фридрих Мишер идентифицировал «нуклеин», выделив молекулу из ядра клетки, которая впоследствии стала известна как ДНК.
1881 — лауреат Нобелевской премии немецкий биохимик Альбрехт Коссель, которому приписывают наименование ДНК, идентифицировал нуклеин как нуклеиновую кислоту. Он также выделил те пять азотистых оснований, которые в настоящее время считаются основными строительными блоками ДНК и РНК: аденин (A), цитозин ©, гуанин (G) и тимин (T) (который заменяется урацилом (U). ) в РНК).
1882 — Вскоре после открытия Косселя Вальтер Флемминг обнаружил митоз в 1882 году, став первым биологом, который выполнил полностью систематическое исследование деления хромосом. Его наблюдения, что хромосомы удваиваются, важны для позже обнаруженной теории наследования.
Начало 1900-х годов — Теодор Бовери и Уолтер Саттон независимо работали над тем, что сейчас известно как теория хромосом Бовери-Саттона или хромосомная теория наследования. Их выводы являются основополагающими в нашем понимании того, как хромосомы переносят генетический материал и передают его из поколения в поколение.
1944 — Освальд Эвери обосновал, что ДНК, а не белки, трансформируют свойства клеток.
1944 — 1950 — Эрвин Чаргафф обнаружил, что ДНК отвечает за наследственность. Его открытия, известные как «Правила Чаргаффа», доказали, что единицы гуанина и цитозина, а также единицы аденина и тимина одинаковы в двухцепочечной ДНК, и он также обнаружил, что ДНК различается у разных видов.
1951 — работа Розалинд Франклин доказала спиральную форму ДНК, что было подтверждено Уотсоном и Криком почти два года спустя. Ее выводы были признаны только посмертно.
25 апреля 1953 — Уотсон и Крик, опираясь на достижения Чаргаффа и Франклин, опубликовали структуру двойной спирали ДНК. Этот день во всем мире отмечается как день ДНК.
Кем был первый организм на Земле? Забудьте все, что знали о зарождении жизни
По словам ученых в Англии, Шотландии и Польше, ДНК и РНК — две основные современные формы генетического кода, лежащие в основе всей земной биологии — могли бы существовать в строгих парных отношениях на нашей планете еще до того, как здесь возникла жизнь. Команда исследователей обнаружила, что из четырех основ, которые были последовательно сделаны их экспериментами, две находились в форме, обнаруженной в ДНК, тогда как две другие были в виде РНК. Подробности исследования публикует Nature.
Читайте «Хайтек» в
Исследование, проведенное Джоном Сазерлендом и его коллегами, еще больше подрывает гипотезу мира РНК. Эта идея, долгое время являвшаяся одной из самых выдающихся в исследованиях происхождения жизни, утверждает, что РНК сформировала основу биосферы Земли задолго до появления ДНК и других молекул, важных для жизни. Тем не менее, на сегодняшний день не найдено достаточных данных о химических путях создания РНК-эксклюзивной системы.
«Люди склонны считать РНК родителем ДНК. Наше исследование предполагает, что они являются молекулярными братьями и сестрами»
Джон Сазерленд, химик
Главным недостатком мировой идеи РНК была трудность создания рибозы в условиях, которые, вероятно, существовали на ранней Земле, а затем ее соединение с остальными молекулами. Поэтому Сазерленд и его коллеги искали более вероятные способы получения рибозных сахаров и рибонуклеозидов, составных РНК.
Используя химическую систему на основе цианистого водорода, предназначенную для имитации условий в ранней истории Земли, исследователи создали четыре основы — молекулярные «буквы» генетического алфавита. Связанные вместе, эти основания образуют генные последовательности, которые клетки переводят в белки.
Исследователи пошли дальше: они показали, что рибонуклеозиды, цитидин и уридин, могут превращаться в дезоксирибозу, нуклеозид и дезоксиаденозин. Сейчас ученые добились еще больших успехов. Они смешали некоторые промежуточные молекулы из предыдущих исследований команды с солями — нитритом натрия и хлоридом магния. Именно они могли быть распространены на первичной Земле. Позже исследователи подвергли их кислотным условиям и нагреву. Посредством этих шагов ученые нашли два возможных пути добавления четвертого основания, менее распространенного нуклеозида инозина, к их существующей коллекции. Этого было достаточно, чтобы создать четырехбуквенный генетический алфавит, в котором каждое основание в цепочке будет соединяться исключительно с одной из трех других букв во второй цепочке.
«Люди склонны думать о том, что РНК предшествует ДНК и каким-то образом захватывается. Для меня это говорит о том, что возможно, что у вас мог бы быть гибрид РНК-ДНК, который мог бы привести к образованию двух отдельных молекул»
Джон Сазерленд, химик
Пока команда Сазерленда еще не собрала отдельные нуклеозиды и рибонуклеозиды в более длинные цепи. Демонстрация, того, как гибридные нити действительно могут образовываться и связываться с нитью партнера, крайне важна для продвижения идеи без обвинений в спекуляции.
Тем не менее, Сазерленд твердо поддерживает работу своей команды по созданию химических маршрутов к строительным блокам жизни.
Первые ДНК возникло раньше, чем жизнь на Земле
Первые ДНК возникло раньше, чем жизнь на Земле
Ученые впервые нашли убедительные доказательства того, что РНК и ДНК могли возникнуть из одного и того же набора молекул-предшественников до того, как на Земле появилась жизнь. Последнее открытие предполагает, что первые живые существа на нашей планете могли обладать как РНК, так и ДНК, как и все современные клеточные формы жизни.
РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) химически очень похожи друг на друга, но ученым никогда не удавалось показать, как одно химическое вещество могло превращаться в другое в ранней истории Земли без участия ферментов, продуцируемых ранними организмами. Поскольку химический путь между РНК и ДНК еще не обнаружен, предполагается, что РНК была основой первых форм жизни до появления ДНК.
РНК способна хранить генетическую информацию аналогично ДНК, она может катализировать биохимические реакции, такие как белковые ферменты, и, возможно, она могла бы выполнять основные биологические задачи, которые были бы необходимы для первых форм жизни.
Хотя исследования последних десятилетий, похоже, подтверждают гипотезу «мира РНК», исследовательская группа из Исследовательского института Скриппса США и Совета медицинских исследований Великобритании получила убедительные доказательства того, что РНК и ДНК могли образоваться примерно в одно и то же время у первых форм жизни.
Например, исследование 2017 года выявило соединение, которое, вероятно, присутствовало на пребиотической Земле и могло выполнять важную задачу по слиянию строительных блоков РНК в более крупные цепи РНК – и могло бы делать то же самое со строительными блоками ДНК и белками.
Теперь ученые объединили свои выводы из этого исследования с недавним открытием, касающимся соединения под названием тиуридин, которое, как полагали, существовало на Земле до зарождения жизни и могло быть химическим предшественником нуклеозидных строительных блоков ранних РНК.
С помощью многоступенчатой химической реакции исследовательская группа смогла преобразовать предшественник строительного блока РНК в строительный блок ДНК дезоксиаденозин, который образует букву «А» в сегодняшнем четырехбуквенном коде ДНК. Альтернативно, также было возможно преобразовать тиоуридин в дезоксирибозу, которая очень тесно связана с дезоксиаденозином и также может быть предшественником ранних строительных блоков ДНК.
Последнее открытие предполагает, что ДНК и РНК, возможно, собрались вместе и присутствовали в первых формах жизни. Ученые не исключают, что РНК и ДНК могли даже быть смешаны вместе, чтобы сформировать первые гены. Такие организмы сегодня не встречаются в природе, но команда Института Скриппса недавно описала модифицированную бактерию, которая может выжить с генами, состоящими из смеси РНК и ДНК.
Ученые подозревают, что независимо от того, как зародилась жизнь, РНК и ДНК могли быстро распределить правильное разделение труда – ДНК заботилась о стабильном долгосрочном хранении генетической информации, а РНК выполняла свои собственные специальные наборы задач, включая краткосрочное хранение и транспортировку генетической информации, производство генетической информации и выработку белков. Сначала РНК и ДНК могли быть смешаны вместе, но разделились в зависимости от выполняемых задач.
Съёмка приземления НЛО в Бретани (Франция) в 2014 году
В период с 28-го по 30-е октября 2014 года во французской провинции Бретань (Brittany) происходили массовые наблюдения и регистрации неопознанных летающих объектов.
28 октября примерно в 16:01 один из очевидцев заметил НЛО, похожий на большой корабль, который производил посадку в районе леса. По-видимому, корабль был огромных размеров и обладал отблесками, как это бывает на металлических поверхностях. Объект медленно спускался, пока не скрылся за верхушками деревьев.
Съёмка велась со стороны дороги. В той области Франции нет ни одного города вокруг на многие мили. Это точно не дирижабль — нет причин там летать и никаких специальных мероприятий в то время и на той территории не проводилось.
Параметры камеры при записи:
— Type ➫ Metallic
— Scale ➫ At least bus-sized
— Duration ➫ 1 minute
— Color(s) ➫ Black / Grey
— Light(s) ➫ None
— Speed ➫ Medium
— Filmed by ➫ iPhone 5C
Огромные геоглифы Пальпы
Всего лишь в нескольких десятках километров от этой долины находится небольшой населенный пункт Пальпа, и вот там также было обнаружено огромное количество геоглифов. Но за счет того, что это место куда менее популярно чем Наска, то оно практически не изучено. Как ни странно, но местные жители знали об этих геоглифах еще очень давно. А вот официальная наука начала интересоваться ими лишь в девяностых годах прошлого столетия.
Здесь есть как простые геометрические фигуры (линии и полосы), так и очень сложные рисунки. Но этот комплекс очень сильно отличается от того, который находится в Наска.
И первое существенное отличие – множество небольших холмов с сильно изрезанными склонами. По сути дела, это – не равнина. Некоторые исследователи, глядя на вершины холмов, предположили, что в древности они могли быть кем-то намеренно срезаны – для более удобного нанесения рисунков.
В этом месте есть полосы, достигающие несколько сотен метров в ширину. Есть и те, которые, пересекаясь друг с другом, создают множество странных изображений.
Если вы вспомните геоглифы Наска, то там есть лишь одно изображение человеческого существа – современные ученые называют его «астронавтом».
В Пальпе же таких изображений около десятка, причем сделаны они совершенно разными способами и с разной степенью проработки. А вот изображений зверей и птиц здесь достаточно мало.
Второе отличие Пальпы от Наска – наличие здесь большого количество изображений, очень выверенных с точки зрения математических пропорций. Можно найти здесь и изображение «звезды», хотя она больше напоминает мандалу.
Некоторые исследователи считают, что геоглифы и в Наске и в Пальпе делала одна и та же цивилизация.
В Пальпе все осложняется еще и тем, что эти геоглифы изображены не на равнине, а на пересеченной горной местности. И они тянутся на многие километры.
Китайские официальные лица зафиксировали появление НЛО в Нанкине
По данным информационного агентства Синьхуа (Xinhua), в конце февраля 2009 года группа журналистов и официальных лиц летели в самолёте авиакомпании Southern Airlines в районе города Нанкина (Nanjing), когда один из пассажиров заметил необычный светящийся объект, движущийся недалеко от их судна.
После того, как пассажир взволнованно указал на объект всем окружающим, одному журналисту удалось сделать несколько фотографий, прежде чем тот внезапно изменил направление и отклонился на северо-восток.
Свидетели обсуждали: был ли это НЛО или просто ярко окрашенный самолет? Примерно через пять минут в пределах видимости появился другой самолет и все согласились, что неопознанный объект, который они видели перед этим, выглядел иначе.
В целом наблюдение НЛО продолжалось около минуты.
Российская Федерация — управляющая компания, обслуживающая СССР?
Житель Барнаула получил письмо из управления президента, в котором сказано, что СССР никто не отменял
12 декабря россияне отметили День конституции Российской Федерации. Однако накануне праздника в редакцию «Московского комсомольца на Алтае» обратился наш читатель Олег Трушкинг с весьма смелым, хотя и неоднозначным заявлением. Он утверждает, что нынешний главный документ страны, датированный 1993 годом, существует лишь в проекте, без подписи, а вот Конституцию СССР напротив никто не отменял, также как не был упразднен Союз Советских Социалистических Республик.
— Я сделал запрос в управление президента и получил четкий ответ: «Конституция СССР 1977 года непосредственно никаким законодательным актом не отменялась, а государство СССР не упразднялось». Также действуют без изменений и советские законы о милиции и прокуратуре. Смотрите на сайте http://www.pravo.gov.ru/. Из документа следует, что Союз не распался, просто у величайшей державы мира на данный момент нет действующих органов управления, — с таким заявлением пришел в редакцию Олег.
Эта информация, говорит он, дала почву для дальнейших размышлений: что же тогда такое Российская Федерация, в каких границах она размещена, на основании каких правовых документах эта страна пользуется благами Советского Союза?
ОЛЕГ ТРУШКИНГ.
— Давайте вспомним историю. 17 марта 1991 года. В этот день произошло уникальное событие не только в истории нашей страны, но и всего человечества – Всенародный Референдум (Вече) граждан Союза. Народ принял решение, что граждане СССР становятся учредителями новой неделимой страны, обретают статус хозяина, суверена обновленного государства. 21 марта 1991 года правительство публично объявило о сохранении обновленного СССР. Ответственным лицам были даны поручения провести необходимые процедуры по завершению перехода в новое юридическое пространство, в том числе разработать новую Конституцию. Но, как известно, первые лица страны и советских республик саботировали волю народа. В СМИ появилась информация о развале Советского Союза и крахе великой державы, — продолжает Трушкинг.
По поводу страны, именуемой Российской Федерацией, наш читатель говорит: «Считается, что современное государство было создано путем переименования РСФСР указом Ельцина, который подписал документ в качестве действующего президента РФ. Лишь только это делает документ ничтожным в правовом и юридическом поле. Кроме этого у меня есть официальный ответ из Министерства юстиции Российской Федерации о том, что в архивах нет документа о переименовании РСФСР, то есть, по факту наша страна как была с прежним названием, так и осталась».
Также он указывает на то, что РФ не имеет никаких законных прав распоряжаться (продавать, дарить, сдавать в аренду и использовать) недвижимые ресурсы: землю, здания, сооружения; коммунальное хозяйство: дороги, электросети; недра, водные ресурсы и другие, принадлежавшие советскому народу.
— Мы получили и получаем из разных ведомств РФ официальные ответы, что с баланса РСФСР, СССР на баланс Российской Федерации через акты приема-передачи не было надлежащим образом передано никаких активов, что свидетельствует о том, что все как было в социалистической народной собственности, так таковым и осталось, — уверяет собеседник.
И главный вопрос — гражданами какой страны мы являемся? Неупраздненного СССР или Российской Федерации, образованной, судя по доводам Трушкинга, с нарушением всех законов?
— В законе СССР о гражданстве от 23.05.1990 N 1518-1 двойное гражданство запрещено, а выход из гражданства регламентируется установленной процедурой, в которой заявитель обязан в письменной форме просить Верховный Совет СССР удовлетворить его желание выйти из гражданства. Выходит, что нас без согласия и без установленной процедуры обманным путем записали в иное гражданство, но по факту мы остаемся гражданами СССР. Я проверил эту информацию, написав запрос в МВД Алтайского края, и получил ответ, что документов, подтверждающих мой выход из гражданства СССР, а также обретение мной гражданства РФ, не обнаружено, — говорит Олег.
Наш собеседник стал инициатором создания Барнаульского совета народных депутатов. Подобные организации, уверяет он, действуют и в других регионах, и стать их участниками могут все желающие. Именно им в будущем предстоит управлять возрожденным Союзом, принимать законы во благо народа. И хотя Советы не имеют юридического статуса, и действующие власти не воспринимают их всерьез, Трушкинг уверен: все переменится, как только правду узнают жители страны.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
КАК ВОЗНИКЛА ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ
Илья Гулькаров, Чикаго
ОТ НЕЖИВОЙ МАТЕРИИ К ПЕРВОЙ ЖИЗНИ
Возникновение жизни на Земле — одна из самых впечатляющих загадок, которая будоражит умы человечества в течение всей нашей разумной истории. Сегодня мы хорошо знаем, когда появилась первая жизнь на нашей планете. Это произошло около 4 млрд. тому назад, тогда как Cambrian explosion, т.е. период бурного появления многоклеточных организмов, соответствует времени 540 миллионов лет тому назад. С тех пор жизнь на Земле совершенствовалась в течение длительного времени, вследствие Дарвиновской эволюции. Огромные изменения, которые произошли в жизни человечества и во Вселенной, показывают, что наша эволюция даже ускоряется. Наша технология и сама жизнь становятся всё более и более совершенными. Мы движемся вперёд с огромным ускорением, и мы не знаем сегодня, что может стать результатом этих ускорений.
Сегодня учёными доказано, что живые организмы возникли из неживой материи в длинной цепочке превращений от простых молекул до первой жизни — бактерии. Бактерия — это одноклеточный организм, тогда как сложные живые структуры являются многоклеточными. Например, человек состоит из триллиона клеток, в то время как бактерия лишь из одной. Более того, используя эти цепочки, учёные пытаются создать в лабораторных условиях полностью самовоспроизводящие искусственные организмы. Эти исследования позволяют проверить: является ли правильным наше понимание сложных процессов, приведших к возникновению первой жизни. В 2009 г. учёные создали в лаборатории первую молекулярную систему, которая копировала себя и могла эволюционировать.
Биологи нашли способ формирования сложных генетических молекул (РНК и ДНК), используя простые молекулы (О, С, N, Р), существовавшие на ранней стадии развития Земли несколько миллиардов лет тому назад. Открытие структуры РНК и ДНК позволяет понять ключевую особенность биологических молекул — копировать себя и эволюционировать. ДНК — это сложная молекула с молекулярной массой в один триллион, тогда как РНК имеет молекулярную массу всего 35000. Напомню, что молекулярная масса воды равна 18, а углерода 12. Основными элементами жизни на Земле являются вода и углерод. Углерод способен вступать в различные химические связи с другими элементами и производить сложные органические молекулы, включая липиды, карбогидраты, протеины и генетические молекулы РНК и ДНК, которые являются основными молекулами жизни. Поэтому жизнь на нашей Земле — это carbon — based life, хотя в других местах Вселенной возможны и другие формы жизни, например, silicon — based life.
Известно, что основными элементами во Вселенной являются водород и гелий. Внимательный читатель может спросить, каким же образом сложные молекулы или тяжёлые элементы, отличные от водорода и гелия, появились на нашей планете. Кто их «принёс» на Землю? Ответ на этот вопрос нам хорошо известен из астрономии: так называемые сверхмассивные звёзды производят в своих недрах многие известные нам химические элементы вследствие различных термоядерных реакций. После гибели таких звёзд они выбрасывают эти элементы внутрь галактики, которые становятся частью межзвёздной пыли и планет. Все тяжёлые элементы на Земле — это результат взрыва сверхновых звёзд, которые в конечном счёте обусловили появление первой жизни на Земле.
Без этих элементов жизнь была бы просто невозможной. Мы можем даже утверждать (возможно, с гордостью!), что являемся частью звёздного вещества (“We are star stuff!”). Например, наличие железа в нашем организме, которое определяет цвет нашей крови, является результатом производства железа внутри звёзд, который высвобождается после гибели звезды. Спекральный анализ вещества внутри звёзд и галактик показывает, что все тела во Вселенной состоят из одинакового набора элементов, составляющих таблицу Менделеева, а все живые организмы, включая растительный мир, имеют единого предка (a common ancestor), т.е. они появились из одного и того же корня дерева жизни. Само дерево жизни состоит из трёх основных частей (eukarya, archaea, bacteria) и лишь две ветки “eukarya” включают в себя весь растительный и животный миры. Жизнь на Земле возникла не сразу, а после почти 10 млрд. лет с момента Big Bang, когда появились все необходимые условия для возникновения первой жизни. Интересно, что наша Вселенная также произошла в результате гигантского взрыва из одной «точки». Эта «точка», которую физики называют “singularity”, имела чрезвычайно маленький размер и почти бесконечную плотность. Вследствие инфляции (быстрое расширение) и ускорений наша Вселенная стала сегодня гигантской. Свет может пересечь Вселенную лишь за 14 млрд. лет, хотя и покрывает расстояние от Земли до Солнца всего за восемь минут.
В последнее время учёные сумели объяснить все основные процессы, каким образом первые живые организмы на Земле возникли из неживой материи (например, журнал “Scientific American”, September, 2009). Эти процессы включают формирование нуклеотидов, состоящих из сахаров, фосфатов, оснований цианидов, ацетилена и воды, генетические молекулы РНК и ДНК, а также протоклетки, дающей рост первой жизни. Молекула РНК может быть сформирована из простых молекул имеющихся на ранней Земле до формирования первой жизни. Она была первым генетическим материалом сформировавшим жизнь на Земле вместе с ДНК, явившимся результатом эволюции позже. РНК порождает ДНК, которая в свою очередь порождает протеины. «РНК мир» включает в себя появление первого живого организма — протоклетки с РНК геномом, способной к самокопированию и Дарвиновской эволюции, тогда как «ДНК мир» включает бактериальную клетку с ДНК геномом, протеины и начало дерева жизни с общим предком для всего живого на Земле. Оба РНК и ДНК имеют длинные основания (от 2 до 40 в случае РНК и от 1000 до миллиона в случае типичного гена), которые включают сахара, фосфаты и простые молекулы — цианид, ацетилен, формальдегид и воду, имевшихся в ранней Земле. Нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) ответственны за генетический код и дают инструкции для всех процессов внутри клетки. Чтобы образовать протеины, нуклеиновые кислоты должны сформировать длинные и сложные цепи. Все молекулы ДНК во всех живых организмах на Земле имеют одинаковую структуру, хотя и разный набор генов, и отличаются друг от друга различным подключением их ДНК.
Итак, на первом этапе простые и органические молекулы, а также различные химические реакции привели к образованию нуклеотидов. Три компоненты нуклеотидов — сахара, фосфаты и нуклеиновые основания — образовались спонтанно из простых молекул. Затем нуклеотиды соединившись дали начало первой генетической молекуле — РНК, а затем, на более поздней стадии развития, молекулу ДНК. Нуклеиновые кислоты, представляющие совокупность нуклеотидов, содержат генетическую информацию. Следующий этап — образование примитивной клетки с РНК геномом, включающая мембрану и способной к самокопированию путём деления. Протоклетка начала эволюционировать. Метаболизм, включающий серию химических реакций, позволил протоклетке получать энергию из окружающей среды. Следующий этап — образование ДНК и появление новой клетки с ДНК геномом, играющей роль первичной генетической молекулы. РНК теперь выполняет промежуточную роль между ДНК и протеином. Возникает первая бактерия с ДНК геномом и мембраной. Она способна к самокопированию и способна эволюционировать. Если раньше РНК была ответственна за образование протеинов, теперь протеины принимают на себя функции РНК в осуществлении самокопирования клетки и метаболических процессов. Интересно, что старый парадокс — что появилось раньше «курица или яйцо» — находит на основе этих процессов простое объяснение: сначала была курица (нуклеиновые кислоты), а затем уже появилось яйцо (протеины). Затем протеины (яйцо) служили началом образования нуклеиновых кислот (курица).
Жизнь — это химическая система способная к самокопированию и Дарвиновской эволюции. Э. Шредингер, один из основателей квантовой механики, в своей книге «Жизнь с Точки Зрения Физика» дал следующее определение жизни: “The living systems is self-assemble against nature’s tendency toward disorder, or entropy”.
Подведём итоги. Жизнь началась после того как химические молекулы ранней Земли сформировали нуклеотиды, важные элементы РНК. Затем образовалась протоклетка с РНК геномом, на следующем этапе образовалась ДНК и первая бактерия с ДНК геномом. Бактерии оставались без изменений миллиарды лет и начали эволюционировать в более сложные организмы, когда началась эра под названием Cambrian explosion, когда мир животных эволюционировал из маленьких и примитивных организмов в многоклеточные организмы. В это же время на основе Дарвиновской эволюции появилось огромное разнообразие мира животных и около 5 млн. лет тому назад появились первые человекоподобные существа hominids. Недавно был обнаружен hominid Ardi, которому 4.4 млн. лет и который, возможно, является первой фазой в эволюции человека. Современный человек homo sapiens появился примерно 50,000-100,000 лет тому назад на юго-востоке Африки и позднее распространился по всему миру. 5000 лет тому назад были построены Египетские пирамиды. Около двести лет назад мы стали технологической цивилизацией, когда было открыто электричество, появились паровые машины и самолёты. Если это время сравнить с возрастом нашей Вселенной (14 млрд. лет), то оно составляет лишь 0.00001% от этого времени, т.е. мы являемся молодой цивилизацией, хотя и во многом преуспели. Другое сравнение основано на использовании космического календаря. Если принять, что вся история Вселенной равнялась одному году, то первые современные люди появились лишь две минуты назад, 11 секунд назад были построены египетские пирамиды, одну секунду назад Галилей и Кеплер доказали, что солнечной система является гелиоцентрической и лишь полсекунды назад мы стали технологической цивилизацией.
Интересно, что сравнительно недавно было открыто ускорение нашей Вселенной. Нет ли какой-либо взаимосвязи между ускорениями Вселенной и ускорением нашей эволюции? Чтобы объяснить причину ускорения Вселенной, физики предположили существование тёмной энергии, т.е. особой силы отталкивания (a repulsive force), которая обусловливает ускорение Вселенной. Сегодня мы знаем немного о природе этой силы, несмотря на то, что сотни учёных around the world пытаются разгадать её структуру.
Время — самая фундаментальная характеристика Вселенной и оно ответственно за все изменения в нашем мире. Причина изменений в мире, возможно, состоит в том, что температура космоса сильно изменилась — от 1032К во времена Big Bang (эта температура триллион триллионов раз превышает температуру в центре самых горячих звёзд) до 3К сегодня (-270С) в течение 14 млрд. лет. Эта температура измерена по спектру остаточного излучения космоса, которое заполняет всю нашу Вселенную и которое является ярким доказательством реальности Big Bang и того факта, что было начало мира. Такое резкое уменьшение температуры космоса связано с её расширением (inflation). Разумеется, это расширение и спад температуры не могут не отражаться на скорости всех процессов внутри Вселенной, обусловливая изменения не только Вселенной, но и влияют на темпы нашей эволюции, которая будет продолжаться всегда, пока наша Вселенная существует и изменяется во времени. Если температура космоса упадёт до нуля, наша Вселенная погибнет, что будет означать конец эволюции и самой жизни. Любопытно, что из четырёх сценариев развития нашей Вселенной, которые рассматриваются в астрономии, имеется доказательство, что наша Вселенная в конечном счёте погибнет, вследствие безудержного расширения и спада температуры до абсолютного нуля. Такой вывод основан на анализе данных о взрывах так называемых «белых карликов» (white dwarf supernova explosion).
Тогда другой Big Bang возвестит о начале новой вселенной и нового мира. Эта новая вселенная пройдёт совершенно другой путь развития и в ней будут другие законы физики с другими фундаментальными постоянными, такими как скорость света, масса электрона, гравитационная постоянная и т.д., и, разумеется, другой жизнью. Сегодня учёные обсуждают вероятность существования других вселенных (multiverse), в которых также возможна жизнь, но основанная на других принципах и других законах природы.