Kas olete mõelnud:
Milliseid erinevaid teooriaid on elu tekke kohta Maal? Millised tingimused valitsesid Maal 4 miljardit aastat tagasi? Miks tänapäeval ei saaks iseeneslikult anorgaanilistest ainetest tekkida orgaanilisi aineid?
Sissejuhatus
Elu päritolu kohta on mitmeid erinevaid teooriad. Kreatsionism väidab, et on toimunud elu algne loomine. Panspermia kohaselt on elu alged Maale saabunud teiste taevakehadega. Alates Darwini evolutsiooniteooria avaldamist on teadlaste seas üldtunnustatud seisukohaks abiogenees ehk elu teke elutust ainest. Kaasaegses infotehnoloogiaühiskonnas on levima hakanud ka teooriad, mille kohaselt elame me kõik ühes suures arvutisimulatsioonis. Kõik teooriad elu tekke kohta Maal on hüpoteetilised.
Õpieesmärgid
Selle peatüki lõpuks:
- teate, milliseid erinevaid seisukohti on elu tekke kohta Maal;
- oskate analüüsida ja hinnata erinevaid seisukohti elu päritolu kohta Maal.
Maa teke
Tõenäoliselt tekkis meie universum 15 miljardit aastat tagasi, üliväikese ja tiheda mateeriakogumiku plahvatuslikul laialipaiskumisel. Elementaaroskaestest tekkisid aatomid ja molekulid nagu näiteks vesinik ja heelium. Umbes 5 miljardit aastat tagasi tekkis Päike ja 4,5 miljardit aastat tagasi planeet Maa.
Tingimused Maal 4 miljardit aastat tagasi
Maakoore jahtudes hakkas veeaur kondenseeruma veeks ning sadas vihmana Maale. Seega oli Maa tõenäoliselt suures osas kaetud madalate soojaveeliste meredega. Vulkaanilistest gaasidest moodustus esialgne atmosfäär (N2, CO2, SO2, H2, NH2, CH4). Oluline erinevus tänapäeva atmosfäärist oli vaba hapniku puudumine. Puudus ka osoonikiht ning UV-kiirgus jõudis takistamatult Maale. Ilmselt tabasid Maad sagedased meteoriidisajud ja toimusid vulkaanipursked, mis lisasid atmosfääri tolmu ja vulkaanilisi gaase. Maa pinnal puudus mullakiht, kuna muld on kivimite murenemise ja organismide elutegevuse tulemus, ei saanud mulda veel olemas olla (joonis 4.1.3.1.)
Joonis 4.1.3.1. Maa 4 miljardit aastat tagasi
Ürgsupi hüpotees
1920. aastatel sõnastasid Aleksander Oparin ja John Haldane hüpoteesi, mille kohaselt võisid 4 miljardit aastat tagasi valitsenud tingimustes Maa atmosfääris tekkinud lihtsad orgaanilised ühendid seguneda veega (ürgpujong) ning reageerides edasi, moodustada biomolekule.
1953.a. tõestasid Stanley Miller (joonis 1.4.3.2.) ja Harold Urey, et anorgaanilisest segust võib saada elektrilaengu toimel aminohappeid.
Joonis 1.4.3.2. Stanley Miller ja tema katseaparatuur
Miller ja Urey ehitasid vastava katseaparatuuri (joonis 4.1.3.3.), mis jäljendas elu tekke ajal Maal valitsenud tingimusi. Katseaparatuuri abil viisid nad läbi katse, kus vastavat elektroodide vahel olevat gaasidesegu (H2, H2O, NH3 ja CH4) ergastati elektrilaengutega ning tulemuseks oli mitmete aminohapete teke, millest koosnevad valgud. Varieerides lähteaineid oli võimalik saada ka teisi orgaanilisi aineid.
Joonis. 4.1.3.3. Miller-Urey katseaparatuur
Elu teke
Lihtsatest molekulidest moodustusid 4 miljardit aastat tagasi Maal valitsevates tingimustes keerukad orgaaniliste ühendite kompleksid. Reaktsioonideks vajalik energia võis tulla UV-kiirgusest, soojuskiirgusest ja õhuelektrist. Kas need protsessid toimusid madalas soojas vees, merepõhja kuumades allikates, maakoore savises kihis või saabusid elu alged meteoriitidega, on vaieldav.
Algelise elu tekke võib jaotada kolme etappi:
- tekkisid monomeersed orgaanilised ühendid, näiteks aminohapped, nukleotiidid, monosahhariidid,
- polümeratsioonil tekkisid orgaanilised polümeerid,
- polümeerid liitusid polümeeride kogumikeks, makromolekulid koondusid membraani sisse ja eraldusid ümbritsevast keskkonnast. Nukleiinhapete ja valkude sattumist membraanse tilga sisse võib pidada algelise raku tekkeks.
Hüpoteetiliselt oli esimene rakk algelise fosfolipiidse rakumembraaniga ümbritsetud RNA molekul (joonis 4.1.3.4.).
Joonis 4.1.3.4. Esimene hüpoteetiline rakk
Tänapäeval puuduvad Maal elu tekkeks sobivad tingimused. Selliste reaktsioonide toimumist takistaks hapnik, mis “põletaks” ära lihtsad orgaanilised ained. Osoonikiht takistab UV-kiirguse jõudmist Maale. Tänapäeval elab Maal palju erinevaid organisme, mis kasutaksid tekkinud orgaanilisi ained ja algelisi rakke toiduks.
Panspermia
Panspermia on teooria, mille kohaselt on elu saabunud Maale meteoriitidega. Selle teooria kasuks räägib asjaolu, et erinevatest meteoriitidest on leitud teadaolevaid ja tundmatuid aminohappeid ning bakterite spoorid on suutelised kosmoses ellu jääma. Kuna tänapäeval leidub ekstreemseid elutingimusi taluvaid mikroorganisme ning Maad tabasid 4 miljardit aastat tagasi sagedased meteoriidisajud, ei saa seda võimalust välistada. Alati jääb küsimus, kas kusagil peale meie planeedi võiks leiduda elu.
Kokkuvõte
Erinevad inimesed on püüdnud elu päritolu küsimust lahendada erinevatel viisidel. Teadlaste seas enamlevinud seisukohaks on siiski elu teke elutust ainest ehk abiogenees. Esmalt tekkisid, 4 miljardit aastat tagasi Maal valitsevates tingimustes, monomeersed orgaanilised ained nagu aminohapped ja nukleotiidid. Polümeratsioonil moodustusid orgaanilised ained nagu polüaminohapped ja -nukleotiidid. Viimases etapis tekkisid tilgasarnased RNA-d sisaldavad membraaniga ümbritsetud moodustised. Tänapäeval puuduvad selliste reaktsioonide toimumiseks vajalikud tingimused. Atmosfääris leiduv hapnik on oksüdeerija, osoonikihi tõttu ei ole piisavalt UV-kiirgust ning vulkaaniline tegevus on vähenenud.
Mõisted
abiogenees
panspermia
Lisamaterjal
Interaktiivne evolutsiooni ajajoon johnkyrk.com/evolution.swf
1. ülesanne*
Elu päritolu kohta Maal on mitmeid erinevaid teooriad. Järgnevalt on kirjeldatud kolme enamlevinud teooriat. Kuidas neid nimetatakse?
Elu on loodud kõrgema olevuse, jumala poolt -
Elu iseeneslik teke elutust ainest -
Elu on saabunud Maale teiste taevakehade abil -
2. ülesanne*
Otsustage, kas väide on tõene või väär.
Umbes 4,5 miljardit aastat tagasi tekkinud Maa pind oli ühtlaselt kaetud õhukese mullakihiga.
3. ülesanne*
Võrrelge Maad 4 miljardit aastat tagasi ja tänapäeval. Lohistage sobivad kirjeldused vastavasse kasti.
Esineb mullakiht
Esineb osoonikiht
Vähem vulkaanilist aktiivsust
UV-kiirgus on kõrgem
Atmosfäärist puudub O2
CO2 tase atmosfääris on kõrgem
4. ülesanne**
Mida püüdsid püüdsid Stanley Miller ja Harold Urey 1953.a. oma katseaparatuuriga tõestada?
- "Suure paugu" hüpoteesi..
- Elu alged on Maale saabunud meteoriitidega..
- Tänapäeval Maal valitsevates tingimustes võib anorgaanilistest ainetest spontaanselt tekkida orgaanilisi aineid..
- 4 miljardit aastat tagasi võis Maal valitsenud tingimustes toimuda esmase orgaanilise aine teke..
5. ülesanne**
Järgnev tekst kirjeldab keemilise evolutsiooni etappe Maal. Lohistage sobivad sõnad lünkadesse.
Esmalt moodustusid erinevate gaaside reageerimisel lihtsad orgaanilised ühendid, nagu
6. ülesanne**
Millised tänapäeval Maal valitsevad tingimused võiksid takistada elutust ainest elu tekkeks vajalike keemiliste reaktsioonide toimumist?
- Vähenenud vulkaaniline aktiivsus..
- Vaba hapniku esinemine atmosfääris..
- Osoonikihi olemasolu..
- Maal ei eksisteeri enam sobivaid anorgaanilisi lähteaineid..
7. ülesanne**
Valige õige vastus.
8. ülesanne***
Evolutsiooni ajajoon. Lohistage sündmused nende tekkimise järjekorras ajajoonele.
aatomite ja molekulide teke
planeet Maa teke
Päikese teke
orgaaniliste ainete teke
algelise elu teke
füüsikaline evolutsioon
keemiline evolutsioon
9. ülesanne***
Uurige lähemalt panspermia teooria kohta. Millised alljärgnevatest valikutest räägivad panspermia teooria kasuks?
- Kuna algses Maa atmosfääris puudus hapnik, siis tabasid Maad pidevad meteoriidisajud..
- 1984. aastal Antarktikast leitud meteoriidi sisemus ei kuumemenud üle 40o C ja meteoriiit sisaldas bakterite fossiile..
- Mikroorganismid ei talu päikesesüsteemi radiatsiooni ja UV-kiirgust..
- Kõrged temperatuurid meteoriitide sisemuses hävitavad mikroorganismid..
Kommentaare ei ole:
Postita kommentaar