Hayotning paydo bo’lishi

Hayotning paydo bo’lishi – tirik organizmlarning paydo bo’lishi va rivojlanishi to’g’risidagi qarashlar majmui. Hayotning tabiati, uning paydo bo’lishi to’g’risida har xil fikrlar mavjud. Ilohiy kitoblarda tirik jonzotlarni muayyan makon va zamonda ma’lum reja asosida oliy Yaratuvchi tomonidan yaratilganligi ta’kidlanadi. Qur’onda dunyo 6 kunda yaratilganligi yozilgan. Irlandiyalik arxiepiskop Asher dunyo miloddan avvalgi 4004 yil oktyabrda yaratilganini hisoblab chiqqan. Kreasionizm ta’limotiga asosan hayot g’ayritabiiy hodisa natijasida bir marta paydo bo’lgan va o’shandan buyon o’zgarmasdan qolgan. Qadimgi Xitoy, Rim, Bobilda paydo bo’lgan nazariyalarga binoan hayot tabiatda “avjud bo’lgan narsalardan o’z-o’zidan (spontan) vujudga kelgan. Yunon faylasufi empedokl (miloddan avvalgi 490-430 yil) tiriklik havo, tuproq, olov va suvdan; Demokrit (miloddan avvalgi 460-370 yil) hayot loydan; Fales (miloddan avvalgi 625— 547 yil) o’simlik va hayvonlar balchiqdan paydo bo’lgan, degan fikr bildirishgan. Aristotel fikricha, moddaning muayyan zarrachasi “hayotiy kuch”ga ega; bu kuch qulay muhitda tirik organizmni paydo qiladi: Van Gelmont (1577-1644) iflos kiyim, qorong’i shkaf va bug’doy donidan 3 hafta davomida sichqon paydo bo’lganligini yozadi. Ammo Italiya vrachi va biologi Franchesko Redi og’zi yopilgan idishda saqlangan go’shtda pashshalar paydo bo’lmasligini isbot qiladi. Shu tariqa tiriklik faqat tiriklikdan paydo bo’lishi to’g’risidagi biogenez kontseptsiyasi vujudga keldi. A.Levengukning mikroskopik organizmlarni kashf etishi bilan mikroorganizmlarning o’z-o’zidan paydo bo’lishi to’g’risidagi qarashlar avj oldi. Ammo italyan tabiatshunosi Spallantsani (1765) olovda pishib turgan go’sht va sabzavot qaynatmasi solinib, og’zi kavsharlangan idishni bir necha vaqt kuzatadi va qaynatmada hech qanday hayot izini topolmaydi. Lekin hayotning o’z-o’zidan paydo bo’lishi g’oyasining tarafdorlari og’zi kavsharlangan idishga hayotiy kuch tutpmaganligini vaj qilib ko’rsatishadi. Hayotning o’z-o’zidan paydo bo’lmasligini isbotlash uchun L.Paster (1860) tajribada og’ziga g) shaklida egilgan nay ulangan kolbada qaynatilgan go’shtning aynimasligini isbot qildi. Lekin L.Paster tajribasi Hayotning paydo bo’lishi muammosini hal etib berolmadi; aksincha hayotning abadiy mavjudligi to’g’risidagi g’oyaning paydo bo’lishiga olib keldi. Hayotning paydo bo’lishi to’g’risidagi panspermiya tarafdorlari fikricha, hayot Galaktika yoki koinotning turli qismlarida bir necha marta qayta paydo bo’lgan; yerga esa meteoritlar va kosmik zarrachalar bilan birga kelib qolgan. Bu nazariyani dastlab nemis olimi G.Rixter (1865) taklif etgan, so’ngra S.A.Arrenius (1895) shakllantirgan. Panspermiya tarafdorlari o’z qarashlarini isbotlash uchun noma’lum uchar ob’yektlarning erga ko’p marta tashrif buyurganligi, qoyalarga chizilgan rasmlar va o’zga planetaliklar bilan uchrashuvlar to’g’risida shov-shuv ko’tarishadi. Biroq kosmik kemalarda olib borilgan tadqiqotlar koinotda hayot nishonasi borligini isbotlamadi. 1924 yilda rus biokimyogari A.I.Oiarin, keyinroq Angliya biokimyogari va genetigi J.Xoldeyn (1929) tomonidan tabiatshunoslik fanlari to’plagan dalillarni umumlashtirish asosida Hayotning paydo bo’lishini uglerod birikmalarining uzoq davom etgan evolyutsiyasi tariqasida talqin qiladigan gipoteza taklif etildi. Bu gipoteza Hayotning paydo bo’lishi to’g’risidagi hozirgi tasavvurlarning asosini tashkil etadi. Bu gipotezaga binoan yerda Hayotning paydo bo’lishi jarayonini shartli ravishda 4 davrga bo’lish mumkin: birlamchi atmosfera gazlari hisobidan past molekulali organik birikmalar monomerlarining sintezi; monomerlar polimerlanib, oqsil va nuklein kislotalar zanjirini hosil qilishi; tashqi muhitdan membranalar bilan ajralib turadigan sistemalarning hosil bo’lishi; tiriklikka xos bo’lgan xususiyatlar, jumladan kimyoviy va metabolitik xossalarning kelgusi nasllarga o’tkazilishiga imkon beradigan reproduktiv apparatga ega bo’lgan sodda hujayraning paydo bo’lishi. Dastlabki 3 davr Hayotning paydo bo’lishidagi kimyoviy evolyutsiya, oxirgi 4-davr esa biologik evolyutsiya deyiladi. Hayotning paydo bo’lishidagi kimyoviy evolyutsiya davri. Moddalarning kimyoviy evolyutsiyasini Amerika olimlari S.Miller va G.Yuri 1953 y.ila modelli eksperimentlar orqali tasdiqlab berishdi. Ular metan, ammiak va suv butlari aralashmasidan iborat gazga elektr zaryadi ta’sir ettirib, bir qancha oddiy organik birikmalar hosil qilishdi. Ular bu bilan yerning birlamchi atmosferasini imitatsiya qiladigan sistemalarda organik molekulalar sintezlanishi mumkinligini ko’rsatib berishdi. Taxmin qilinishicha yerning birlamchi atmosferasi tarkibi suv bug’lari, erkin vodorod, karbonat angidrid, qisman metan, vodorod sulfid, ammiak va boshqa gazlardan iborat bo’lgan. Atmosferaning qaytarilish xususiyati birlamchi organik birikmalarning abiogen sintezida katta ahamiyatga ega. Chunki qaytarilish xossasiga ega bo’lgan birikmalar o’zidan vodorodni chiqarib, kimyoviy reaktsiyalarga oson kirishadi. Quyoshdan keladigan ultrabinafsha va rentgen nurlar, chaqmoqning kuchli elektr zaryadi, chaqmoq chaqqanda, meteorit tushganda va vulqon otilganda hosil bo’ladigan yuqori harorat ta’sirida gazlardan birmuncha murakkab birikmalar sintezlangan. Shu tarzda anorganik birikmalar: uglevodlar, aminokislotalar, azotli asoslar va organik (sirka, chumoli, sut) kislotalar hosil bo’lgan. Yer asta-sekin soviy boshlashi bilan atmosferadagi suv bug’lari kondensatsiyalanib borgan. Yer yuziga tinmasdan yoqqan jala juda katta suv havzalarini hosil qilgan. Suvda ammiak, uglerod qo’shoksid, metan va atmosferada hosil bo’lgan organik birikmalar erigan. Suv muhitida organik moddalar kondensatsiyalanib, polimerlarni, xuddi shu yo’l bilan aminokislotalar peptid bog’lar orqali o’zaro birikib oqsillarni, nukleotidlar polinukleotidlarni hosil qilgan. Murakkab polimerlarning sintezlanishi oddiy moddalarga nisbatan oson kechishini qayd etib o’tish lozim. Masalan, aminokislotalar 1000° da sintezlansa, ulardan polipeptid zanjiri esa 160° da sintez bo’ladi. Kondensatsiya reaktsiyalari tasodifiy tartibda joylashgan monomerlardan iborat har xil uzunlikdagi chizikli polimerlar — polipeptidlar va polinukleotidlarning sintezlanishiga olib keladi. Polinukleotidlar matrisa vazifasini bajarishi va shu tariqa yangi polinukleotidlar zanjirida nukleotidlarning joylanishi tartibini belgilab berishi mumkin. Polinukleotidlarning matritsalik xususiyati ular molekulasidagi nukleotidlarning komplementarlik asosida juft-juft bo’lib (adenin qarshisida urasil, guanin qarshisida tsitozin) joylashishi bilan bog’liq. Matrisadan nusxa olishning komplementarlik mexanizmi biologik sistemalar orqali informasiya o’tkazish jarayonlarida markaziy o’rin tutadi. Har bir hujayraning genetik informatsiyasi nukleotidlarning ketma-ketligi shaklida kodlashgan bo’lib, bu informatsiya komplementarlik (juft-juft bo’lib joylashish) asosida nasldan-naslga o’tkaziladi. Lekin bu jarayon fermentlar ishtirokisiz sekin boradi. Tasodifan sintezlanadigan polipeptidlar orasida katalitik faollikka ega bo’lgan, polinukleotidlar sintezini tezlashtiradigan xillari ham bo’lgan. Shunday qilib, kimyoviy evolyutsiyaning navbatdagi pog’onasi polinukleotidlarning o’z-o’zidan ko’payishini tezlashtiradigan Fermentlarning sintezlanishi bo’ldi. Sintezlanadigan polipeptid to’g’risidagi axborot nuklein kislotalar molekulasida joylashgan. Informatsiyaning DNK zanjiridan RNK ga o’tkazilishi esa polipeptid zanjiri sintezini yengillashtiradi. Tabiiy tanlanish orqali nukleotidlar tripleti bilan aminokislotalar o’rtasidagi muvofiklikni ifoda etuvchi genetik kod, ya’ni “lug’at” paydo bo’lgan. Nukleotidlar ketma-ketligi poli-nukleotid zanjiri funktsiyasi va uning fizik strukturasini belgilab beradi. O’z-o’zidan replikatsiyalanadigan, axborot saqlanadigan va funktsional xossaga ega bo’lgan molekulaning paydo bo’lishi hayotning bundan keyingi evolyutsiyasi asosi hisoblanadi. Abiogen yo’l bilan paydo bo’lgan polipeptidlar katalik xossaga ega bo’lib, RNK molekulasidan nusxa olish jarayonini aniqlashtirgan va tezlashtirgan bo’lishi mumkin. RNK ga o’xshash polinukleotidlar vaqt o’tishi bilan oqsil molekulasi sintezini boshqarish xususiyatiga; oqsillar esa, o’z navbatida, RNK ning yangi nusxalari sintezlanishini katalizlash xususiyatiga ega bo’lgan. Evolyutsiya jarayonida faqat muayyan polipeptidlar sintezini boshqaruvchi polinukleotidlar tabiiy tanlanish ta’sirida saqlanib qolgan. Nuklein kislotalar boshqarib boradigan oqsil biosintezining yuzaga kelishi yerda hayot paydo bo’lishida eng muhim hodisa hisoblanadi. Yerda hayot paydo bo’lishining bir qancha jabhalarini aniq tasavvur qilish mumkin bo’lsa-da, bunday evolyutsion o’zgarishning murakkab mexanizmi hozirgacha aniqlanmagan. Taxmin qilinishicha, nuklein kislotalar bilan oqsillar o’rtasida asta-sekin o’zaro ixtisoslashuv yuz bergan. Natijada oqsillar yangi nuklein kislotalar, oqsillar va boshqa moddalar sintezi reaktsiyalarini, shuningdek, boshqa jarayonlarni ta’minlaydigan energiyaning qayta taqsimlanishi, ya’ni genetik informasiyaning fenotik namoyon bo’lishini boshqargan; nuklein kislotalar esa bu jarayonlarni zarur axborot bilan ta’minlaydigan vositaga aylangan. Keyinchalik genetik axborotni tashish vazifasi RNKdan DNK ga o’tgan. DNK ning qo’sh zanjirdan tuzilganligi genetik axborot turg’un bo’lishini va replikatsiya mexanizmining amalga oshirilishini ta’minlaydi. RNK esa axborotni DNK dan oqsilga olib kelishga ixtisoslashgan. Hozirgi mavjud bo’lgan barcha organizmlarda axborot oqimi xuddi shu yo’nalishda boradi. A.I. Oparin va S.Foks tajribalarida har xil polimerlar suvda aralashtirilganida, ular birlashib turli xil molekulalardan iborat murakkab agregatlar — koatservat tomchilar hosil qilishi aniqlangan. Organik molekulalarning bunday kompleksi hozirgi hujayralarga o’xshash xossalarga ega bo’lib, ko’pincha lipidlardan iborat sirtqi membranani hosil qiladi. Bu membrana moddalarni atrof muhitdan tanlab o’tkazish, ichki muhitning doimiyligini ta’minlash, ayrim kimyoviy reaktsiyalarni katalizlash xususiyatiga ega. Kooservatlar muayyan o’lchamga yetgandan so’ng, mayda qismlarga bo’linib ketadi. Bu tajribalar hayotiy jarayonlarga o’xshash hodisalarni materiyaning fizik-kimyoviy xususiyatlari bilan bog’liqligini ko’rsatadi. Lekin ko’rsatib o’tilgan kooservat tomchilarni tirik organizmlar deyish mumkin emas. Koopervatlar to’xtovsiz hosil bo’lib va parchalanib turgan. Bunday har xil xususiyatlarga ega bo’lgan molekulalarda agregatlardan iborat kooservatlarning muhit bilan o’zaro ta’siri tabiiy tanlanish uchun shart-sharoit yaratib bergan. Tabiiy tanlanish tufayli eng qulay tuzilishga ega bo’lgan va parchalanishdan so’ng ham ko’payish xususiyatini yo’qotmaydigan agregatlar saqtanib qolgan. Hayotning paydo bo’lishi to’g’risidagi yuqorida bayon etilgan ta’limotni ko’pchilik olimlar e’tirof etgan. Tirik organizmlarda o’z-o’zidan ko’payish xususiyatining paydo bo’lishi bu ta’limotning eng qiyin, ishonarli tarzda tushuntirilmagan qismi hisoblanadi. Amerikalik astronom Fred xayl fikricha, hayotning yuqorida ko’rsatib o’tilganidek molekulalarning o’zaro tasodifiy ta’siri tufayli paydo bo’lishini xuddi temir-tersaklar uyumi ustidan o’tgan to’fondan so’ng, Boing-747 samolyotining paydo bo’lib qolishiga o’xshatish mumkin. Hayotning paydo bo’lishidagi biologik evolyusiya davri. Kooservatlarda ularni tashqi muhitdan ajratib turadigan parda — membrananing va reduplikasiya mexanizmining paydo bo’lishi bilan moddalar almashinuvi va o’z-o’zidan ko’-payish uchun qulay imkoniyat yaratildi. Paydo bo’lgan bu sodda organizm probiont deb ataladi. Probiontlarning paydo bo’lishi bilan hayot paydo bo’lishining biologik evolyutsiyasi boshlanadi. Probiontlar geterotrof bo’lib, oziq moddalar sintezlamagan. Ular birlamchi okean suvidagi organik birikmalarni o’zlashtirgan. Geterotrof probiontlarning hozirgi anaerob prokariotlarga o’xshaganligi taxmin qilinadi. Geterotrof organizmlar birlamchi okean suvidagi organik birikmalarni o’zlashtirgan. Geterotrof organizmlarning ko’payishi bilan birlamchi okean suvidagi organik moddalar kamayib borgan. Ana shunday sharoitda anaerob probiontlarda atmosferadagi karbonat angidrid (S02) va azot (N1,) ni kimyoviy va quyosh nuri energiyasi yordamida o’zlashtirish xususiyati paydo bo’lgan. Ana shu tariqa xemosintez va fotosintez qiluvchi organizmlar kelib chiqqan. Dastlabki fotosintetik organizmlar tsianobakteriyalar — ko’k-yashil suvo’tlar bo’lgan. Tsianobakteriyalarning bu xususiyati tufayli hozirgi ham atmosferadagi So, va m2 gazlari ancha ko’p miqdorda organik birikmalar shaklida biosferaga o’tadi. Erkin molekulyar kislorodning paydo bo’lishi atmosferaning yuqori qatlamlarida ozon ekranining hosil bo’lishiga olib kelgan. Ozon ekrani barcha tiriklik uchun zararli bo’lgan ultrabinafsha nurlarning er yuzasiga o’tishiga yo’l qo’ymaydi. Atmosferada erkin kislorodning paydo bo’lishi organizmlarning bundan keyingi evolyutsiyasida juda katta ahamiyatga ega bo’ldi. Ammo erkin kislorod anaerob prokariotlarga juda zaharli ta’sir ko’rsatadi. Prokariotlarning bir qismi anaerob muhitda tuproq va suv qatlamiga, organizm va to’qimalarga o’tib saqlanib qolgan; boshqalari esa qisman ortiqcha kisloroddan oziq moddalarni oksidlashda foydalanishga moslashgan. Oziq moddalarning kislorod yordamida oksidlanishi anaerob parchalanishga nisbatan juda samarali bo’ladi va ko’p energiya ajratib chiqaradi. Buning natijasida tez o’sib, tez ko’payadigan aerob prokariotlar paydo bo’lgan. Oksidlanish jarayonida oxirgi almashinuv mahsulotlari — suv va karbonat angidrid hosil bo’lgan; hujayralarda juda ko’p energiya ATF holida to’plangan. Birlamchi muhitda oziq moddalarning kamayib ketishi anaerob prokariotlar o’rtasida bir-birini yeyish xususiyati — fagositozning kelib chiqishiga olib kelgan. Taxmin qilinishicha, fagositozda ayrim anaerob prokariotlar ularni yutgan aerob hujayralar bilan simbioz yashashga moslashgan. Yutilgan hujayralar hazm bo’lmasdan saqlanib qolib, organik moddalarni o’zlashtirishga moslashgan. Ana shu tariqa hujayra organoidlari shakllangan. Eukariotlarning kelib chiqishi. 19-asr oxiri va 20-asr boshlarida olimlar dastlab xloroplastlar, keyinchalik mitoxondriyalarning hujayra ichida mustaqil ko’payishini kuzatish asosida bu organoidlarni hujayra ichida yashashga o’tgan bir hujayrali suvo’glar bo’lishi mumkin, degan fikr bildirishgan. Dastlab bunga hech kim e’tibor qilmagan. Faqat 20-asrning 50-60-yillarida biokimyoviy tekshirishlar natijasida xloroplast va mitoxondriyalardagi DNK prokariotlarnikiga o’xshash halqasymon bo’lishi aniqlandi. Bundan tashqari, xloroplastlar va prokariotlardagi ribosomalar ham o’xshash bo’ladi. Mitoxondriyalar va xloroplastlardagi oqsillar biosintezining ayrim tomonlari, ular membranasida fosfolipid — kordiolipinning bo’lishi bilan ham prokariotlarga o’xshab ketadi. Ammo biokimyo, molekulyar va hujayra biologiyasi sohasida olib borilgan tadqiqotlar tufayli bu gipotezani inkor qiluvchi bir qancha dalillar ham to’plandi. Bu dalillardan eng asosiylari mitoxondriya va xloroplastlarning kam avtonomligi, ularda o’zlarining shakllanishi va funktsiyasi uchun zarur bo’lgan fermentlarning faqat kichik bir qismi sintezlanishidan iborat. Ammo amerikalik olima Lin Margelis eukariotlar xivchinlari va tsitoskeleti tuzilishining spiroxeta-bakteriyalarga o’xshashligiga asoslanib, xivchinlar hamda tsitoskeletning spiralsimon prokariotlardan kelib chiqqanligini taxmin qiladi. Yaqinda achitqilar vakuolasidan ajratib olingan ATF arxeylarnikiga o’xshashligi aniqlandi. Ana shu asosda tuban eukariotlar vakuolasi qadimgi prokariotlar bo’lishi mumkinligi taxmin qilinadi. Eukariot hujayralardagi organoidlarning prokariotlardan kelib chiqqanligiga eng yaxshi dalil sifatida amerikalik biolog K.Voz ishini ko’rsatish mumkin. Olim va uning xodimlari o’simlik xloroplastlaridan olingan ribosomalar tsitoplazmadagiga o’xshamasdan ayrim tsianobakteriyalarnikiga o’xshashligini aniqlagan. Bundan tashqari, har xil eukariotlar mitoxondriyalaridan olingan ribosomal RNK ham hujayra tsitoplazmasidagi ribosomal RNK ga emas, balki ayrim bakteriyalar ribosomal RNK siga juda o’xshashligi aniqlandi. Eng qizig’i shundaki, bu bakteriyalarning nafas olish fermentlari to’plami hayvonlarnikiga juda ham o’xshaydi. Endosimbioz hodisasi tabiatda ancha keng tarqalgan. Masalan, anaerob bakteriyalarning bir turi hujayrasi ichida mitoxondriya funktsiyasini bajaradigan aerob simbiont bakteriya bo’ladi. Ayrim dengiz baliqlari, korall poliplar, pogonoforalar va boshqa hayvonlar tanasida ham simbiont bakteriyalar yashaydi. Yuqorida keltirilgan dalillar eukariot hujayralarning endosimbioz kelib chiqqanligini ko’rsatadi. Lekin u holda o’ziga prokariot hujayralarni singdirib olgan xo’jayin hujayra tabiati qorong’u bo’lib qoladi, chunki eukariotlarda membrana bilan o’ralgan yadro bo’ladi, prokariotlarda bo’lmaydi. Margelis bunday hujayra bakteriyalar ajdodi hisoblangan primitiv mikoplazmalar bo’lganligini taxmin qiladi. Keyingi davrda yapon olimi T.Oshima ko’pchilik pokariotlar va eukariotlar ribosomal RNK sini o’rganish asosida xo’jayin hujayra hozirgi arxeylar ajdodlaridan biri bo’lganligini taxmin qiladi. Chunonchi arxeylar va eukariotlarning biokimyoviy va molekulyar biologik xususiyatlari o’xshash bo’ladi. Ad.:Oparin A.I., Vozniknovenie jizni na Zsmle, 3-izd., M., 1957; Grin N., Staut U., Teylord.. Biologiya v 3-x tomax, perevod s angliyskogo, M., 1990; Foks S.Doze K.. Molekulyarnaya evolyusiya i voz-niknovenie jizni, ler. s Angliy- skogo, M., 1975;Gantn tibor, Jizn i ee Proisxojdenie, Per. s vengerskogo, M., 1984. Ochil Mavlonov.