Science and the Concept of Evolution: from the Big Bang to the Origin and Evolution of Life

the grandest story of all describes the origin, makeup and evolution of our universe, which includes life. Tämä on tarina, että opetamme meidän yleisen koulutuksen Ydinkurssilla ” Tiede ja evoluution käsite.”Todellakin, se on suuri tarina, yhdistänyt majesteetti aihe; kuitenkin, on olemassa ylenpalttinen pakottavia subplots. Yksi osajako täydentää täydellisesti yleiskertomusta-tapaa, jolla tiedemiehet ovat oppineet tuntemaan kaikkeuden kaikessa loistossaan ja monimutkaisuudessaan. Meidän college kasvattajat kiivaasti keskustella siitä, miten parhaiten antaa yleissivistystä; uskomme, että tämä kurssi osuu monia oikeita muistiinpanoja. Se käsittää aiheita, jotka puhuvat olemassaolomme perustodellisuudesta. Lisäksi se korostaa tieteen inhimillistä pyrkimystä. Nämä ovat juuri sellaisia oppitunteja, jotka ovat tärkeitä jokaiselle korkeakouluopiskelijalle omaksua; toisin sanoen maailmankaikkeus on suuri, monimutkainen, ihmeellinen ja usein tiedettävissä. Kurssilla korostetaan sitä, mitä tiedämme, miten opimme sen ja mitä jää tuntemattomaksi. Opiskelijoille ymmärtää käsite, että tutkijat ovat pohjimmiltaan selittäneet prosesseja, jotka kerran tuntui unknowable on yksi tärkeimmistä viesteistä Tämän kurssin. Tiede on elävää ja dynaamista, ja yleismaailmallinen tuntematon on se raja, jolle tiedemiehet purjehtivat tutkimusmatkailijoina.

Breaking the Universe into Fundamental Parts: Matter, Force, and Time

we argument that to know the universe, students should know its fundamental composition. Tässä yksikössä murramme universumin sen perusrakenteisiin. Ensin otetaan käyttöön pienimmän aineen käsite. Sitä varten emme kuitenkaan laadi vain luetteloa perushiukkasista. Sen sijaan tutkimme löytöjen alalajia. Miten ihmiset tulivat tuntemaan aineen perusosat? Alkaen Demokritos n átom ja osoittaa evoluutio atomiteoria kautta sekvenssi tutkijat (Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Pauli, Fermi: rakenne asia taulukossa 1) päätämme meidän nykyinen tila tietoa: kuusi kvarkkia ja kuusi leptons.

aine ei ole liikkumaton, ei jäässä avaruudessa eikä ajassa; se liikkuu, joskus dramaattisesti. Seuraavaksi käsittelemme kolmea lakia, jotka ohjaavat aineen liikettä Isaac Newtonin ansiosta. Aine ei tietenkään liiku maagisesti, vaan jokin voima on vastuussa (Taulukko 1 fysiikka). Siksi vietämme useita luentoja neljästä perusvoimasta kiinnittäen erityistä huomiota painovoimaan ja sähkömagnetismiin. Nämä kaksi voimaa yhdessä vahvan ydinvoiman kanssa ovat välttämättömiä seuraavan yksikön ymmärtämiseksi, joka kattaa osittain tähtien elämän ja kuoleman. Kun aineen ja voiman käsitteet on vahvistettu, siirrytään termodynamiikan perusteisiin (Taulukko 1 kemia). Mikään keskustelu maailmankaikkeudesta ei voi olla täydellistä ilman jonkinlaista ymmärrystä molemmista laeista. Termodynamiikan ensimmäinen laki on ehdottoman välttämätön seuraavan asian toteamiseksi: mikään maailmankaikkeudessa ei ole maagista; toisin sanoen aina kun kappale säteilee tai hyödyntää energiaa, sen energian täytyy tulla jostain. Seuraavassa yksikössä tätä peruskäsitettä käytetään tähdistä kertovaan tärkeään seikkaan: ne kuolevat. Termodynamiikan toinen laki on yhtä tärkeä. Se vahvistaa tapahtumasarjan: järjestys menee epäjärjestykseen, lämpö siirtyy kuumasta kylmään kappaleeseen ja energia siirtyy tiivistetystä muodosta vähemmän keskittyneeseen muotoon lämmön vapautuessa. Toisin sanoen toinen laki määrää ajan nuolen. Voilá, me teimme sen! Maailmankaikkeus jakaantui aineeksi, voimaksi ja ajaksi, – ja siinä on kourallinen lakeja, jotka hallitsevat niitä.

maailmankaikkeuden Uudelleenkokoaminen

jonkin asian tietämiseksi on tietää enemmän kuin perusrakenteet. Loppujen lopuksi, jos jokainen ihmisen 11 biljoonaa solua esitettäisiin teille yksi kerrallaan, tuskin ymmärtäisitte, mitä ihmisenä oleminen merkitsee-niin myös universumille. Tässä yksikössä pyrimme kokoamaan universumin yhtenäiseksi kokonaisuudeksi, joka koostuu perusrakenteista. Kirja käytämme kurssin, tieteet Trefil ja Hazen (2007), on kiehtova lähestymistapa, joka on hyväksytty ensimmäisen esityksen tässä yksikössä. Kuvittele ensimmäinen henkilö, joka pystyy muodostamaan kysymyksen (ehkä joku hominidien esi-isistämme), joka nousee unesta ja katsoo ylös yötaivaalle. He esittivät varmasti ilmeisen kysymyksen: “Mitä nuo valopisteet ovat?”Näin syntyi tähtitiede. Tässä luokassa sama kysymys esitetään oppilaille, vain me sallimme heidän käyttää edellisessä yksikössä opittua perustietoa. Näin seuraa merkittävä looginen järjestys: tähdet säteilevät valoa; valo on sähkömagneettista energiaa; tähdet eivät ole maagisia, ja siten niiden täytyy muuttaa jokin muu energiamuoto valoksi; tähdet eivät ole määrältään äärettömiä, joten niiltä loppuu energia jonakin päivänä; kaikki tähdet kuolevat; ja lopuksi, jos kaikki tähdet kuolevat, silloin kaikki tähdet ovat syntyneet. Tästä keskustelusta kumpuaa luonnollisesti kaksi kysymystä:

• miten tähdet syntyvät?

• miten tähdet kuolevat?

vastaukset näihin kysymyksiin ovat sinänsä ihmeellisiä, mutta ne ovat välttämättömiä elämän alkuperän ymmärtämiseksi, sillä elämän alkuaineet syntyivät juuri lämpöydinfuusiossa. Tarkentamalla tähtien synty – ja kuolinprosesseja, rakennamme tähtien kokonaisuuden: pääsarjan tähdet (auringon kokoisista keltaisista tähdistä sinisiin jättiläisiin), punaiset jättiläiset, superpunaiset jättiläiset, valkoiset kääpiöt, Mustat kääpiöt, neutronitähdet ja mustat aukot. Tämän tähdenlennon alkuperän ja ominaisuuksien tunteminen osoittaa, että käsityksemme maailmankaikkeuden generatiivisista prosesseista ja koostumuksesta ovat kehittyneet sitä mukaa kuin käytettävissä olevat välineet maailmankaikkeuden tutkimiseen ovat parantuneet (Taulukko 1 kosmologia ja aurinkokunnan Tähtitiede).

esimerkkinä pidetään tapoja, joilla tähtitieteilijät mittaavat etäisyyksiä tähtiin. Triangulaatio, käyttäen trigonometrisiä funktioita, etäisyyden mittaamiseen toimii hyvin lähellä oleville tähdille. Mutta ennen voimakkaita kaukoputkia oli useita “sumeita tähtiä”, jotka olivat aivan liian kaukana mitattavaksi tällä tekniikalla (Trefil and Hazen 2007). Edwin Hubble käytti Kefeidimuuttujia (erityinen kuolevan tähden tyyppi, joka paljastaa sen absoluuttisen kirkkauden kirkastumis-/himmenemissyklin kestolla) määrittääkseen, että niin sanotut sumeat tähdet olivat todella tähtijoukkoja, jotka olivat hämmästyttävän kaukana (Trefil and Hazen 2007); tunnistamme nämä nyt galakseiksi. Lähin galaksi on Andromeda, 2,5 miljoonan valovuoden päässä! Hubble auttoi meitä ymmärtämään universumin äärettömyyden. Maailmankaikkeuden galaksien järjestäytymisellä onkin laaja rakenne, jossa galaksit tulevat ryppäinä ja ryhmittyminä. Hubblen havainto universumin suunnattomuudesta muutti käsitystämme universumista, mutta hän ei ollut valmis yllättämään meitä. Käyttämällä valoa spektroskopia (sama tekniikka suoritetaan opiskelijat lab), Hubble havaitsi, että kaikki galaksit liikkuvat meistä; kauemmas, sitä nopeammin ne liikkuvat (Livio 2000). Hubble päätteli, että vain universaali laajennus voisi selittää tällaisen tuloksen! Toisen kerran Hubble muutti dramaattisesti suhtautumistapaamme universumiin. Hubblen löytö korostaa dramaattisella tavalla sitä, että maailmankaikkeus on täynnä yllätyksiä ja että tutkijoiden on oltava valmiita tulkitsemaan niitä olemassa olevissa puitteissa tai tarvittaessa keksimään uusia selityksiä.

maailmankaikkeus on suuri (itse asiassa ääretön), ja yllätykset näyttävät olevan pikemminkin sääntö kuin poikkeus. Vuonna 1998 Science-lehti nimesi “vuoden läpimurroksi” (Glanz 1998) havainnon, jonka mukaan maailmankaikkeus ei ainoastaan laajene vaan se tekee sitä laajenevalla nopeudella. Tässä vaiheessa luokkaa olemme selvittäneet, miten tähdet muodostuvat ja kuolevat, miten ne kootaan galakseiksi, miten galaksit järjestetään avaruudessa ja miten ne loitontuvat jatkuvasti kiihtyvällä vauhdilla toisistaan! Ei hassummin yleisen tiedeluokan yksiköltä, mutta tarina ei pääty tähän. Ei; on hämmästyttävää, että hiukkaskiihdyttimien avulla tiedemiehet ovat selvittäneet erittäin tarkasti, millaiset olosuhteet maailmankaikkeudessa olivat ensimmäisinä alkuräjähdyksen jälkeisinä hetkinä. Esimerkiksi 10-35 sekunnin kuluttua Alkuräjähdyksestä voimakas voima jäätyi ja 10-10 sekunnin kuluttua kaikki neljä perusvoimaa olivat olemassa erillisinä kokonaisuuksina. Varhaisen maailmankaikkeuden huikea Energia ja laajeneminen johtivat tärkeään ilmiöön elämän alkuperän ymmärtämisen kannalta; toisin sanoen nopea laajeneminen esti raskaampien alkuaineiden muodostumisen fuusion kautta. Valtaosa maailmankaikkeuden aineesta on vetyä, heliumia ja litiumia; kaikki muu on harvinaista. Mutta vety, helium ja litium eivät yksinkertaisesti riitä elämään. Elämän selittämiseksi meidän on selitettävä raskaampien alkuaineiden alkuperä: typen, hapen, fosforin ja monien muiden, mutta erityisesti hiilen. Lisäksi meidän on selitettävä, miten he saivat meidät tänne aurinkokuntaamme.

Life

tässä vaiheessa käydään läpi Hubble-teleskoopin kuvia. Opiskelijat ihmettelevät kuvia planetaarisista sumuista, jotka sylkevät sisältönsä täysin vastakkaisina kaasusuihkuina ja eleganteissa spiraaligalakseissa (maailmankaikkeuden kauneimpien kohteiden joukossa). Päätämme kuvilla galaksien syväkenttätutkimuksesta. Harvat kuvat ovat yhtä hämmentäviä: galaksit toisensa jälkeen kasaantuvat yksi toisensa jälkeen maailmankaikkeuden reunoille, ja jokaisessa galaksissa on miljoonia, miljardeja tai jopa biljoonia tähtiä. Jos yleissivistävän koulutuksen tavoitteena on täyttää oppilaissamme paikan ja mittakaavan taju, mikä voisi olla tehokkaampaa kuin maailmankaikkeuden syvä ymmärtäminen? Toisaalta tarkoituksemme ei ole saada heitä tuntemaan itseään pieniksi ja merkityksettömiksi. Vastalääkkeenä tälle luonnolliselle vähäeleisyyden tunteelle on seuraava lainaus Alan Dresslerin vuonna 1994 julkaisemasta kirjasta Voyage to the Great Attraktor (Dressler 1994).

otamme edelleen väärän opetuksen siitä, mitä nyt opimme. Astronautilta, joka oli tehnyt kytketyn avaruuskävelyn Gemini-lennolla, kysyttiin hiljattain, oliko kokemus muuttanut häntä. Hän muisteli, kuinka pieni ja merkityksetön maa ja ihmisten seikkailu olivat, “kuin Saharan autiomaan poikki ryömivä muurahainen.” Täsmälleen. Muurahainen, joka on tähtitieteellisesti hiekkajyvästen yläpuolella ja karun autiomaan koko musertaa sen, on kuitenkin verrattomasti suurempi ihme.

on aika arvioida sitä havaintoa, että elämä on universumin monimutkaisin tuntemamme asia ja sellaisena kaikkein ihailumme arvoinen. Kyllä, maailmankaikkeus kääpiöittää maailmamme kooltaan ja suunnattomalta voimaltaan. Mutta tähtien, galaksien ja avaruuden laajojen kuilujen universumi on hyvin, hyvin yksinkertainen verrattuna meihin ja veljiimme elämänmuotoihin. Jos vain oppisimme katsomaan maailmankaikkeutta silmillä, jotka ovat sokeita voimalle ja koolle, mutta innokkaita hienovaraisuuteen ja monimutkaisuuteen, maailmamme peittäisi tähtigalaksin. Meidän pitäisi tosiaan ihmetellä kaikkeutta sen majesteettisuuden vuoksi, mutta meidän täytyy todella tuntea kunnioitusta sen suurinta saavutusta—elämää kohtaan.

lausuman myöntäminen on enemmän metafora kuin tiede, elämän alkuperä ja evoluutio on varmasti yleissivistävän tieteen tunnilla tutkimisen arvoinen saavutus. Lisäksi tämä kurssi antaa meille mahdollisuuden kehystää tämän suurenmoisen tarinan laajempaan fysikaaliseen ja kemialliseen evolutionaariseen kontekstiin tavalla, johon puhtailla biologian kursseilla ei pystytä. Elävät organismit koostuvat hiukkasista, jotka ovat järjestäytyneet atomeiksi muodostaen erilaisia alkuaineita, jotka ovat järjestäytyneet huimaavaksi joukoksi molekyylejä, jotka vuorovaikuttavat kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan. Miten nämä kemikaalit sitten saivat alkunsa, ja miten ne tulivat maan päälle? Ensimmäinen asia, jota käsittelemme tässä viimeisessä yksikössä, on elämän määrittely. Kuten niin paljon biologiassa, se on monimutkaisempaa kuin miltä se aluksi näyttää. Trefil and Hazen (2007) käsittelee kysymyksiä luettelemalla ominaisuuksia, joita useimmat tunnetut elävät organismit jakavat:

1. kaikki elolliset pitävät yllä korkeaa järjestystä ja monimutkaisuutta.

2. kaikki elolliset ovat osa suurempaa aineen ja energian järjestelmää.

3. kaikki elämä riippuu soluissa tapahtuvista kemiallisista reaktioista.

4. kaikki tunnettu elämä vaatii nestemäistä vettä.

5. eliöt kasvavat ja kehittyvät.

6. elolliset säätelevät energiankäyttöään ja reagoivat ympäristöönsä.

7. kaikilla asioilla on sama geneettinen koodi, joka siirtyy vanhemmalta jälkeläiselle.

8. kaikki elolliset polveutuvat yhteisestä esi-isästä.

kaksi ensimmäistä ovat käsitteitä, jotka liittyvät suoraan termodynamiikan lakien aikaisempiin keskusteluihin. On oltava varovainen huomauttaa, että nämä kaksi seikkaa eivät tarkoita, että elämä rikkoo termodynamiikan toista lakia, vaan että elävät systeemit ovat avoimia systeemejä, voivat vastaanottaa energiaa ja ovat siten vapaita kokemaan paikallisia lisäyksiä järjestyksessä. Kohteen 3 kanssa vietetään hieman enemmän aikaa. Ensin kartoitamme maapallon elämän hämmästyttävää monimuotoisuutta. Seuraavaksi käsittelemme elävissä järjestelmissä tapahtuvien kemiallisten reaktioiden muotojen, kokojen monimutkaisuutta ja vielä suurempaa monimuotoisuutta (Taulukko 1 kemia). Elämän monimutkaisuudesta ja sen biokemiasta huolimatta jaksollisen järjestelmän jokainen alkuaine ei ole yhtä edustettuna elävien organismien rakenteessa. Mikään alkuaine ei tosiaankaan ole elämän ymmärtämisen kannalta keskeisempää kuin hiili. Jos elävien järjestelmien muoto ja kemia ovat niin monimutkaisia, on parasta olla joustava rakennuspalikka; lopullinen rakennuspalikka, jos haluat. Hiili on erityistä. Sen kyky muodostaa stabiileja kovalenttisia sidoksia neljän muun atomin kanssa, mukaan lukien toinen hiiliatomi, mahdollistaa hyvin suuret, monimutkaiset molekyylit. Elämän alkuperää koskevassa tarinassa on siis käsiteltävä vielä perustavanlaatuisempaa kysymystä. Jos elämä riippuu hiilen kemiasta, mistä hiili on peräisin? Kun vastaamme tähän peruskysymykseen, löydämme myös neljän muun alkuaineen alkuperän siitä, että usein mainittu muistisääntö Introduction biology classes, CHiNOPS: hiili, vety, typpi, happi, fosfori ja rikki (alkuräjähdyksen ensimmäisen sekunnin aikana muodostunut vety), jotka kaikki ovat välttämättömiä tunnetulle elämälle ja esiintyvät melko suurena prosenttiosuutena kuivasta biomassasta. Siksi biologit kutsuvat näitä olennaisiksi makroelementeiksi. Tällä kurssilla näytämme opiskelijoille joitakin vaikuttavasti monimutkaisia orgaanisia molekyylejä kussakin seuraavista yhdistetyypeistä: lipidit, proteiinit, hiilihydraatit ja nukleiinihapot, ja jotkut ohjaajat sisältävät laboratorion, jossa käytetään molekyylimalleja tai molekyylimallinnusohjelmistoa.

on myös joukko mikroelementtejä, jotka ovat välttämättömiä, mutta paljon pienempiä määriä. Näitä ovat jotkin raskaammat alkuaineet, kuten rauta, jodi ja sinkki. Mistä kaikki olennaiset elementit tulevat? Universumiyksikön Uudelleenkokoamisessa tarkastellaan tähtien syntymän ja kuoleman prosesseja. Opiskelijat oppivat, että kaikki pääjakso tähdet koko meidän aurinko ja suurempi lopulta läpi helium fuusio, joka johtaa hiilen muodostumiseen. Suuremmissa tähdissä on fuusiokerroksia, jotka johtavat hiiltä massiivisempiin alkuaineisiin, kuten fosforiin ja typpeen. Ainakin kahdeksan kertaa Aurinkoamme suuremmilla pääsarjan tähdillä on lopulta ydin, joka johtaa rautaan. Minkään tähden ytimessä oleva paine ei saa rautaa syttymään, joten se on raskain tähtien ytimissä muodostunut alkuaine. Opiskelija voi tunnistaa ja suurelta osin selittää prosesseja, jotka johtavat alkuperän hiilen ja lähes kaikki muut olennaiset elementit—fuusio tähtiytimet. Mutta on vielä joitakin avoimia kysymyksiä, joita oppilaiden täytyy pohtia. Ensinnäkin jotkin olennaiset aineet ovat massiivisempia kuin rauta, esimerkiksi jodi. Mistä rautaa raskaammat alkuaineet tulevat? Toiseksi, miten hiili ja kaikki muut olennaiset alkuaineet pääsivät aurinkokuntaamme?

vastaus molempiin kysymyksiin on sama-supernova. Tyypin I supernovissa valkoinen kääpiö (auringon kokoisen tähden kuuma hiili/happi-jäänne) vetää kaasun nopeasti binäärikumppanistaan, mikä johtaa massan ja paineen nopeaan kertymiseen ja lopulta entisen valkoisen kääpiön räjähdykseen (Trefil and Hazen 2007). Tyypin II supernovissa suuren tähden rautatuhkaydin romahtaa katastrofaalisesti neutroniytimeksi, joka hajoaa ja hajoaa miljardien kilometrien sisään putoavaksi massaksi. Oli miten oli, energia on hirvittävää. Jommankumman supernovan tuottama energia ylittää galaksin kaikkien tähtien sillä hetkellä säteilemän energian. Supernovassa syntyvä energia riittää sulattamaan jaksollisen järjestelmän jokaisen alkuaineen, mukaan lukien jodin ja muut raskaammat bioelementit. Supernovan jälkeen jaksollisen järjestelmän jokaisen alkuaineen mukana siementyneet kaasut sinkoutuvat merkittävään osaan valonnopeudesta. Tämä tarkoittaa, että joskus menneisyydessä Supernova räjäytti materiaaleja sinne, missä aurinkokuntamme nyt sijaitsee. Nämä kaasut joko muodostivat tai lisäsivät tähtisumun, valtavan kaasu-ja roskapilven, joka lopulta johti aurinkokuntaamme. Siksi kehittämällä huolellisesti tapahtumasarjaa, joka johtaa punaiseen jättiläiseen ja lopulta supernovaan, opiskelijat tietävät nyt, mistä kaikki alkuaineet, mukaan lukien hiili, ovat peräisin ja miten he pääsivät aurinkokunnan nykyiseen sijaintiin. Vaikka emme ole edes päässeet lähellekään elämän alkuperän selittämistä, olemme ainakin selittäneet elämän muodostavien elementtien alkuperän ja lisäksi sen, miten ne päätyivät maan naapurustoon.

on eri asia sijoittaa hiili ja kaikki muut oleelliset alkuaineet sumuun. On aivan eri asia löytää heidät planeetalta. Miten nämä alkuaineet sitten päätyivät maan päälle? Tähtitieteilijät vetoavat yleensä johonkin versioon Tähtisumuhypoteesista. Tässä hypoteesissa syvällä pilvessä olevat, vedyn ja heliumin hallitsemat sumukaasut alkavat gravitaatiomaisesti supistua. Mutta sen sijaan, että pilvi vain supistuisi palloksi, se alkaa kehittää pyörimisliikettä. Tämä pyörimisliike sylkee esiin ohuita ainekiekkoja. Vaikka se on ohut suhteessa auringon massan keskusmassaan ja perimmäiseen lähteeseen, se on silti tarpeeksi merkittävä muodostamaan paikallisia massakokoelmia painovoiman ansiosta. Maa on yksi näistä massoista, jotka muodostuivat kehittyvän aurinkomme kiekossa. Kolmen aurinkokunnan sisäisen kumppaninsa tavoin maa muodostui pieneksi kiviplaneetaksi, jolla oli kaikki bioelementit.

tässä vaiheessa luokkaa on selvitetty, miten hiili ja kaikki alkuaineet päätyivät maapallolle. Elämän muodostamiseksi meidän on kuitenkin selitettävä orgaanisten kemikaalien alkuperä ja lisäksi kemikaalien esiintyminen ilmakehässä. Trefil and Hazen (2007) ehdottaa, että mietimme, millainen varhainen maa oli sen jälkeen, kun se muodostui nuoren aurinkomme ympärille (Taulukko 1 Earth Science). Vaikka kahdeksan erillistä planeettaa muodostui (sans Pluto!), varhaisessa aurinkokunnassa oli monia, monia planetesimaaleja. Nämä planetesimaalit vaihtelivat kivenlohkareiden koosta useiden kilometrien läpimittaan. Maa on pieni aurinkoon verrattuna, mutta se oli riittävän suuri, jotta se olisi voinut gravitaatiomaisesti kietoa itseensä monia planetesimaaleja. Kun ne iskeytyivät maahan yhä uudelleen, kiinteä maa muuttui semiliquidiksi ja tiheämmät materiaalit upposivat ytimeen. Ajan myötä maa raivasi planeettansa lähiympäristöstään suurimman osan rojusta.; itse asiassa tämä on osa hyväksyttyä planeetan määritelmää (Prahan XXVI: n yleiskokouksen päätöslauselma 6: planeetan määritelmä aurinkokunnassa 2006). Kun vähemmän energiaa iski maahan, suuri pommitus päättyi ja se jäähtyi. Syntyi kuori,jonka alle jäi kaasuja. Kaasut kasvattivat lopulta painetta ja purkautuivat maailmanlaajuisissa tulivuorissa. Jos nykyiset tulivuoret ovat mikään opas, ne sylkevät yksinkertaisia kaasuja, kuten hiilidioksidia, vetyä, metaania, ammoniakkia ja erityisesti vesihöyryä. Kun maa jäähtyi, ilmakehän vesi tiivistyi ja putosi sateena täyttäen valtameret sadevedellä. Salama varmasti terästänyt tämän varhaisen roiluvan, latautuneen ilmakehän. Tässä vaiheessa olemme vasta luoneet uskottavan mekanismin, jolla voidaan paikantaa yksinkertaisia hiiliyhdisteitä ilmakehästä, mutta ei tuottaa monimutkaisia orgaanisia aineita. Meidän on vielä käsiteltävä yksinkertaista kysymystä-miten hiili pääsi orgaanisiin yhdisteisiin? Emme voi koskaan palata ajassa taaksepäin, mutta voimme yrittää rekonstruoida, millaiset olosuhteet olivat silloin. Näin Stanley Miller ja Harold Urey tekivät kuuluisissa kokeissaan 1950-luvulla, jotka osoittivat, miten varhaisen maan olosuhteet voivat johtaa orgaanisten molekyylien muodostumiseen (Miller 1953; Miller and Urey 1959). Mitään taikatemppuja ei tarvita, ei nykyaikaisen kemian temppuja, vain yksinkertainen kaasujen, veden ja lämmön järjestelmä. Eloperäisiä yhdisteitä voi kulkeutua varhaiseen maahan muillakin tavoilla; esimerkiksi meteoriitit voivat sisältää orgaanisia yhdisteitä, jotka selviävät törmäyksestä maahan. Kävi miten kävi, maa on ja varmasti oli runsaasti orgaanisia molekyylejä-todellinen orgaaninen keitto.

miten tämä soppa tuotti elämää on yksi tieteen suurista ratkaisemattomista mysteereistä, ja opiskelijat saavat tietoa nykyisistä johtavista teorioista (Taulukko 1 biotieteet). Ehkä sillä oli jotain tekemistä sen kanssa, miten fosfolipidit muodostavat onttoja palloja, jotka sisältävät orgaanisten kemikaalien seoksia, ehkä sillä on jotain tekemistä sen kanssa, miten RNA-molekyylit voivat toimia sekä mallina tai entsyyminä tai ehkä siihen liittyy lukemattomia prosesseja, joita emme ole vielä löytäneet. Rehellinen tieteellinen kanta on, että emme tiedä vastausta. Muistutamme kuitenkin oppilaita nauttimaan tuntemattomasta, sillä juuri tuntematon ajaa tiedemiehet matkaan tähtien kanssa ja tekemään löytöjä. Kun elämä muodostui, evoluutiobiologian suuri prosessi saattoi toteutua luonnonvalinnan johtaessa tietä. Kurssin päätteeksi esitetään katsaus fossiiliaineistoon ja biokemiallisiin todisteisiin, jotka tukevat biologista evoluutioteoriaa. Kuten Charles Darwin tunnetusti sanoi kirjansa lopussa, “tässä elämänkatsomuksessa on suuruutta monine voimineen, jotka on alun perin hengitetty muutamiin muotoihin tai yhdeksi; ja että vaikka tämä planeetta on kulkenut pyöräillen kiinteän painovoimalain mukaan, niin yksinkertaisesta alusta lähtien loputtomat muodot, joista kauneimmat ja ihmeellisimmät, ovat kehittyneet ja ovat kehittymässä” (Darwin 1972). Esitämme, että Charles Darwin olisi hyvin vaikuttunut ja syvästi liikuttunut nähdessään, että hänen versionsa alkuperästä oli siirretty takaisin ajan ja aineen alkuun.