معلومة

خلق الظروف المثالية للحياة

خلق الظروف المثالية للحياة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لنفترض أن بعض العلماء قاموا ببناء وعاء كبير ، وقاموا بتعقيمه وملئه بالماء المقطر. ثم يبدأون في إذابة المركبات في الماء مثل الأحماض الأمينية أو أي شيء يعتبرونه مفيدًا للحياة. يمكنهم أيضًا التحكم في درجة الحرارة والإشعاع والعوامل البيئية الأخرى.

يأخذون بشكل دوري عينة من الماء ويفحصون النتائج.

هل سيكونون قادرين عن غير قصد على إنشاء جزيئات ذاتية التكاثر وسلائف الحياة؟

هل يستحق هذا النوع من التجربة المحاولة؟


لنفترض أن بعض العلماء قاموا ببناء وعاء كبير ، وقاموا بتعقيمه وملؤه بالماء المقطر. ثم يبدأون في إذابة المركبات في الماء مثل الأحماض الأمينية أو أي شيء يعتبرونه مفيدًا للحياة. يمكنهم أيضًا التحكم في درجة الحرارة والإشعاع والعوامل البيئية الأخرى.

سؤالك المباشر هو ما إذا كانت هذه التجربة تستحق المحاولة ، وكما ذكرت إجابات أخرى ، فقد تمت تجربتها عدة مرات.

سأتطرق إلى السؤال المتضمن في العنوان "تهيئة الظروف المثالية للحياة".

تتحدث عن إذابة المركبات في الماء والتحكم في درجة الحرارة والإشعاع "وعوامل بيئية أخرى" ؛ أفترض أنك تقصد أن هذا يعني أنه يتم التلاعب بجميع المتغيرات المحتملة ، لكن هذا ليس هو الحال. "أن تكون في وعاء كبير" هو أيضًا عامل بيئي، وهناك سبب وجيه للاعتقاد بأن الأحواض الكبيرة لا توفر ظروفًا مثالية لتطوير الحياة على الإطلاق.

إذا كان هذا يبدو سخيفًا ، ففكر في جميع التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تحدث في حوضك. عادةً ما تكون التفاعلات الكيميائية قابلة للانعكاس: يمكن للجزيئين A و B الالتقاء والتفاعل وتشكيل الجزيئات C و D ، ويمكن للجزيئين C و D بدورهما الالتقاء والتفاعل وتشكيل الجزيئات A و B في وعاء كبير ، لا شيء يمنع كل هذه الجزيئات من الاجتماع والتفاعل مع بعضنا البعض ؛ هذا يؤدي إلى التوازن، اعتمادًا على معدلات كلا التفاعلين ، وستنتهي بكمية ثابتة من A و B و C و D.

تخيل الآن أن لديك وعاءين بدلاً من ذلك ، مع نظام بينهما ينقل الجزيء C من الحوض 1 إلى الحوض 2. الآن تستمر الجزيئات A و B في الالتقاء وتشكيل الجزيئات C و D ، ولكن عندما يحدث ذلك ، يتم نقل C من وعاء 1 إلى 2. ، لذلك تحصل على تراكم للجزيء D في وعاء 1 بينما ينفد A و B تدريجيًا لأنهما يستمران في تكوين C و D ولكن لا يتم إعادة تشكيلهما بدوره ، بينما في وعاء 2 لديك فائض من الجزيء C ، لذلك أي جزيء D هذا يتكون من تفاعل A و B من المحتمل أن يلتقي C لإعادة تكوين A و B ، مما يعني أنك ستنتهي بمزيد من الجزيئات A و B و C وقليل جدًا من D.

بعبارة أخرى ، حصلت على نتائج مختلفة تمامًا عن الحالة التي كان فيها كل شيء في وعاء واحد. البيئة المجهرية والميكروسكوبية التي تتفاعل فيها جزيئاتك متغير لا يمكنك تجاهله.

بالنسبة للأحواض الكبيرة التي لا تساعد على تطوير الحياة ، تلخص هذه المقالة التي كتبها نيك لين وجون ألين وويليام مارتن هذه المشكلات في تجارب "الوعاء الكبير" وفرضية "الحساء البدائي" بشكل عام:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bies.200900131

(المقال الكامل يمكن تنزيله هنا: http://nick-lane.net/publications/luca-make-living-chemiosmosis-origin-life/)

بغض النظر عن عدم وجود دليل جيوكيميائي على وجود حساء بدائي على الإطلاق ، هناك صعوبات كبيرة في نظرية الحساء. لإعطاء مثال واحد ، تتطلب البلمرة في RNA كلاً من الطاقة وتركيزات عالية من الريبونوكليوتيدات. لا يوجد مصدر واضح للطاقة في الحساء البدائي. الأشعة فوق البنفسجية المؤينة تدمر بطبيعتها بقدر ما تنتج. إذا كانت الأشعة فوق البنفسجية هي المصدر الأساسي للطاقة ، فلماذا لا تصنع أي حياة اليوم ATP من الأشعة فوق البنفسجية؟ أسوأ، في كل مرة يكرر جزيء الحمض النووي الريبي نفسه ، ينخفض ​​تركيز النوكليوتيدات ، ما لم يتم تجديد النيوكليوتيدات بمعدل متساو. الأشعة فوق البنفسجية هي مصدر طاقة غير محتمل من أجل البلمرة السريعة والتكرار ، وبادئ غير واعد للانتقاء الطبيعي.

السبب في أن النيوكليوتيدات والجزيئات العضوية الأخرى تحجم عن التفاعل بشكل أكبر في الحساء هو أنها في حالة توازن ديناميكي حراري. لقد تفاعلوا بالفعل ، وليس للحساء المتجانس طاقة داخلية حرة تسمح لهم بالتفاعل بشكل أكبر. الحياة ليست مجرد تكرار. إنه أيضًا اقتران من التفاعلات الكيميائية - تلك التي تطلق الطاقة وتفاعلات الطاقة التي تستخدمها ، مما يمنع تبديد الطاقة كحرارة.

كان هذا المقال في عام 2010 ، وكان هؤلاء الأشخاص يحققون في الفرضية القائلة بأن الحياة بدأت في الفتحات الحرارية المائية في ظل ظروف ديناميكية حرارية محددة منذ ذلك الحين ؛ نشر نيك لين الكتاب مؤخرًا السؤال الحيوي حول هذا الموضوع ، أوصي بشدة لأي شخص مهتم بكيفية بدء الحياة.

تتضمن فرضيتهم حول كيفية تشكل الحياة أيضًا أنواعًا مختلفة جدًا من التجارب لمحاولة إعادة إنتاجها. وضع المواد الكيميائية في وعاء كبير شيء ، ومحاولة إعادة تهيئة ظروف التنفيس الحراري المائي شيء آخر.

إليك مقطع فيديو لنيك لين يقدم أبحاثهم ؛ في الساعة 30:15 يتحدث بإيجاز عن مكانهم التجريبي ، مع صورة لإعدادهم.

https://www.youtube.com/watch؟v=PhPrirmk8F4

إيتا: سرقة تعليق جون هنا: خلق ظروف مثالية للحياة

التجارب الموصوفة في المقالة التي أسفرت عن الحمض النووي الريبي هي أيضًا أكثر تعقيدًا من مجرد إلقاء الجزيئات في وعاء ، ودورات التسخين والتبخر الموصوفة هي نوع من مدخلات الطاقة وآليات فرض عدم التوازن الذي يمكن أن يجعل الديناميكا الحرارية ممكنة لتلك الجزيئات شكل. هذا يسلط الضوء على متغير آخر يمكن أن يكون مهمًا ، وهو الاختلافات في البيئة بمرور الوقت وكذلك عبر الفضاء.


تم طرح هذا السؤال في عام 1953 من خلال تجربة كلاسيكية قام بها ميلر ومعلمه أوري. يمكنك العثور عليه على ويكيبيديا تحت عنوان "Miller_Urey_experiment" بشكل أساسي قاموا بصعق اللبنات الأساسية الجزيئية للحياة مع الكهرباء وتشكلت جزيئات أكثر تعقيدًا (أحماض أمينية). تمت مناقشة التجربة ، مع التحديثات بشكل جيد هنا. أظهرت التجربة أن الجزيئات اللازمة للحياة يمكن أن تتشكل تلقائيًا على الأرض من البرق. ستحتاج إلى الأحماض الأمينية ، ولكن أيضًا الدهون ثنائية القطب ، والتي يمكن أن تشكل مقصورات تلقائيًا. ومع ذلك ، فإن محاولة خلق الحياة بهذه الطريقة لن تستحق المحاولة لسببين ، يتعلقان بالوقت والحجم. أولاً (مرة) ، تطورت الحياة مرة واحدة فقط على الأرض خلال 4 مليارات سنة. ثانيًا ، مقياس الأرض بأكملها على مدى بلايين السنين هو "أنبوب اختبار" تجريبي كبير جدًا. حدث ذلك مرة واحدة في كل هذا الوقت ، في كل تلك المساحة. قضية جانبية صغيرة حقيقة أن جدول الكودون مُحسَّن (وعالمي جدًا ، مع وجود اختلافات صغيرة فقط) ، مثل أن الأحماض الأمينية الشائعة لديها طرق أكثر لصنعها (المزيد من الكودونات) ، والكودونات القريبة من إيقاف الكودونات للأحماض الأمينية النادرة. يشير هذا إلى أن بعض الحياة المبكرة جربت رموزًا بديلة دون المستوى الأمثل لم تنجح.


شروط الحياة على الأرض

الماء ضروري لجميع أشكال الحياة على الأرض ويؤدي الوظائف التالية:

- المواصلات. الماء مذيب في الدم والنسغ ، لذا يمكن حمل العناصر الغذائية مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والسكريات بكفاءة حول الكائنات الحية.
- التحكم في درجة الحرارة. يتبخر الماء من الجلد ، مما يبرد الجسم عندما يكون ساخنًا جدًا. يمكن أيضًا نقل الحرارة عبر الماء حول الجسم.
- مذيب فسيولوجي. تحدث معظم التفاعلات الكيميائية في الجسم مذابة في الماء. أي مادة تدخل في تفاعل كيميائي في كائن ما لها وظيفة فيزيولوجية.
- يتوسع عند التجميد. يطفو الجليد لأنه أقل كثافة من الماء ، لذا فهو يبقي الهواء البارد فوق الجليد منفصلاً عن الماء الموجود تحته. هذا يبقي الماء تحت الجليد أكثر دفئًا ، ويحافظ على الحياة في الأسفل في الطقس البارد. كما يشرح سبب عدم تجمد البحيرات وصولاً إلى القاع!
- سعة حرارية عالية. هذا يعني أن الماء يسخن ويبرد ببطء ، مما يساعد على توازن درجة الحرارة (التوازن الداخلي) في الكائنات الحية.
- الموائل المائية. أين سنكون بدون المحيطات والبحار والأنهار والبحيرات ؟؟

درجة حرارة
درجة حرارة معظم الكوكب فوق الصفر ودرجة مئوية ، لذلك لا يتجمد الماء في الكائنات الحية. تحتاج معظم الإنزيمات إلى ماء سائل كمذيب للتفاعلات. في معظم الحالات ، إذا كانت درجة الحرارة أعلى من ذلك ، فإنها ستتلف ويموت الكائن الحي. ومع ذلك ، يمكن لبعض الكائنات الحية تحمل درجات حرارة أعلى بكثير. وهي معروفة باسم THERMOPHILLIC.

غازات
هناك حاجة إلى المزيج المناسب من الغازات مثل CO & # 8322 لعملية التمثيل الضوئي ، والأكسجين للتنفس والنيتروجين لتخليق البروتين.

الضوء والإشعاع الشمسي
يوفر ضوء الشمس الطاقة لعملية التمثيل الضوئي.
تنتج الحرارة عند امتصاص الماء. هذا هو مصدر الطاقة في دورة المياه.
مستويات منخفضة من الأشعة فوق البنفسجية الضارة.
تتحكم المسافة من الشمس في مستويات الضوء ودرجات الحرارة.
يتحكم دوران الأرض بالنهار والليل وبالتالي درجات الحرارة.
يتسبب المحور المائل في اختلاف موسمي في درجة الحرارة.
ينحرف المجال المغناطيسي للأرض عن الإشعاع الشمسي الضار.


ما الذي يجعل الأرض مثالية جدًا للحياة؟

احتل أقرب نظام نجمي إلى نظامنا عناوين الصحف يوم الثلاثاء (16 أكتوبر) مع الإعلان عن أنه يستضيف كوكبًا حول كتلة الأرض - وهو اكتشاف محير قريب جدًا من الناحية الفلكية بالنسبة لنا.

في حين أن الكوكب المكتشف حديثًا قد يكون بحجم الأرض ، يقول الباحثون إنه شبه قاحل بالتأكيد.

اكتشف علماء الفلك العالم الغريب حول النجم الشبيه بالشمس Alpha Centauri B ، وهو عضو في نظام ثلاثي النجوم على بعد 4.3 سنة ضوئية فقط من نظامنا الشمسي. هذا الكوكب ، المعروف باسم Alpha Centauri Bb ، يبلغ حجمه تقريبًا كتلة الأرض ، لكن سطحه الساخن قد يكون مغطى بالصخور المنصهرة - فمداره يقترب من نجمه بحوالي 25 مرة من الأرض من الشمس.

قالت عالمة الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، سارة سيجر: "نحن على يقين من عدم وجود فرصة للحياة على هذا الكوكب".

إذن ما الذي يجعل عالمًا مثل عالمنا قادرًا على استضافة الحياة؟ لماذا الأرض مميزة جدا؟

هناك عدد قليل من المكونات الرئيسية التي يتفق العلماء في كثير من الأحيان على أنها ضرورية لوجود الحياة - ولكن لا يزال هناك الكثير من الجدل حول الحدود التي قد تكون موجودة بالفعل على الحياة. حتى الأرض تستضيف بعض المخلوقات الغريبة التي تعيش في بيئات قاسية. [أغرب الأماكن التي توجد فيها الحياة على الأرض]

إليك ما يجعل الحياة قادرة على الازدهار على كوكبنا (ومن المحتمل أن تنشأ الحياة الفضائية في عوالم أخرى):

قال سيجر لموقع OurAmazingPlanet: "أولاً ، ستحتاج إلى نوع من السوائل ، أي مكان يمكن أن تتفاعل فيه الجزيئات". في مثل هذا الحساء ، يمكن لمكونات الحياة كما نعرفها ، مثل الحمض النووي والبروتينات ، أن تسبح وتتفاعل مع بعضها البعض لتنفيذ التفاعلات اللازمة لحدوث الحياة.

المنافس الأكثر شيوعًا الذي يتم طرحه لهذا المذيب هو الذي تستخدمه الحياة على الأرض: الماء. الماء مذيب ممتاز ، قادر على إذابة العديد من المواد. كما أنه يطفو عندما يتم تجميده ، على عكس العديد من السوائل ، مما يعني أن الجليد يمكن أن يعزل السائل الأساسي من التجمد أكثر. إذا غرقت المياه عند تجميدها ، فإن هذا سيسمح لطبقة أخرى من الماء بالتجمد والغرق ، وفي النهاية سيتجمد كل الماء ، مما يجعل التفاعلات الكيميائية وراء الحياة مستحيلة.

غالبًا ما يركز علماء الفلك الذين يبحثون عن حياة خارج كوكب الأرض على الكواكب في ما يسمى بالمناطق الصالحة للسكن لنجومهم - وهي مدارات ليست شديدة الحرارة ولا شديدة البرودة بحيث لا يمكن للماء السائل أن يستمر على أسطح تلك العوالم. حدث أن اصطدمت الأرض بعلامة Goldilocks ، وتشكلت داخل منطقة الشمس الصالحة للسكن. يقع كوكب المريخ والزهرة خارجها إذا كان مدار الأرض بعيدًا قليلاً داخل أو خارج مكان وجوده ، فمن المحتمل ألا تكون الحياة قد نشأت على الإطلاق وسيكون الكوكب عبارة عن صحراء باردة مثل المريخ أو فرن غائم مثل كوكب الزهرة.

بالطبع ، قد لا تلعب الكائنات الفضائية القواعد التي اعتدنا عليها على الأرض.

يقترح علماء الأحياء الفلكية بشكل متزايد النظر إلى ما وراء المناطق التقليدية الصالحة للسكن. على سبيل المثال ، في حين أن الماء السائل قد لا يكون موجودًا حاليًا على سطح المريخ أو الزهرة ، فقد يكون هناك وقت قد حدث فيه ذلك. ربما تكون الحياة قد تطورت على أسطحها في ذلك الوقت ، ثم هربت بعد ذلك إلى أماكن أكثر أمانًا على تلك الكواكب ، مثل تحت الأرض ، أو تكيفت مع البيئة عندما أصبحت قاسية ، تمامًا مثل الكائنات الحية المتطرفة المزعومة على الأرض ، أو كليهما.

بالإضافة إلى ذلك ، قد تستضيف المذيبات الأخرى الحياة. "قمر زحل تيتان به غاز الميثان والإيثان السائل." قال سيجر.

ثانيًا ، الحياة تحتاج إلى طاقة. بدون طاقة ، لن يحدث شيء تقريبًا.

المصدر الأكثر وضوحًا للطاقة هو كوكب أو نجم مضيف للقمر ، كما هو الحال على الأرض ، حيث يقود ضوء الشمس عملية التمثيل الضوئي في النباتات. العناصر الغذائية الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي هي بدورها ما يعتمد عليه الجزء الأكبر من الحياة على الأرض بشكل مباشر أو غير مباشر للحصول على الوقود. [50 حقائق مذهلة عن الأرض]

ومع ذلك ، هناك عدد لا يحصى من الكائنات الحية على الأرض تعيش على مصادر أخرى للطاقة أيضًا ، مثل المواد الكيميائية من فتحات المياه العميقة. قد لا يكون هناك نقص في مصادر الطاقة لتعيش الحياة.

جادل العلماء بأن العوالم الصالحة للسكن تحتاج إلى نجوم يمكنها أن تعيش على الأقل عدة مليارات من السنين ، وهي مدة كافية لتطور الحياة ، كما كان الحال على الأرض.

تعيش بعض النجوم بضعة ملايين من السنين قبل أن تموت. ومع ذلك ، قال عالم الأحياء الفلكية جيم كاستينغ في جامعة ولاية بنسلفانيا لموقع OurAmazingPlanet: "قد تنشأ الحياة بسرعة كبيرة ، لذا فإن العمر ليس بهذه الأهمية".

على سبيل المثال ، يبلغ عمر الأرض حوالي 4.6 مليار سنة. ظهر أقدم كائن معروف لأول مرة على الأرض منذ حوالي 3.5 مليار سنة ، مما يعني أن الحياة قد تتطور خلال 1.1 مليار سنة أو أقل. ومع ذلك ، فإن أشكال الحياة الأكثر تعقيدًا استغرقت وقتًا أطول لتتطور - لم تظهر الحيوانات متعددة الخلايا الأولى على الأرض إلا منذ حوالي 600 مليون سنة. لأن شمسنا طويلة العمر ، نسبيًا ، كان لدى الرتب العليا من الحياة ، بما في ذلك البشر ، وقت للتطور.

اقترح باحثون آخرون أن الصفائح التكتونية أمر حيوي لعالم لاستضافة الحياة - أي كوكب تنقسم قوقعته إلى ألواح تتحرك باستمرار.

قال سيجر: "يتحدث الناس عن الصفائح التكتونية باعتبارها أساسية في إعادة تدوير الجزيئات التي تحتاجها الحياة". على سبيل المثال ، يساعد ثاني أكسيد الكربون في حجز الحرارة من الشمس للحفاظ على دفء الأرض. عادةً ما يرتبط هذا الغاز بالصخور بمرور الوقت ، مما يعني أن الكوكب سيتجمد في النهاية. تساعد الصفائح التكتونية على ضمان سحب هذا الصخر إلى الأسفل ، حيث يذوب ، ويطلق هذا الصخر المنصهر غاز ثاني أكسيد الكربون في النهاية إلى الغلاف الجوي من خلال البراكين.

قال كاستينغ: "الصفائح التكتونية مفيدة ولكنها ليست ضرورية على الأرجح". وافق Seager ، قائلاً إن "البراكين قد توفر إمدادات جديدة كافية لأي شيء قد تحتاجه الحياة".

ملامح المكافأة

ومن العوامل الأخرى التي اكتشفها الباحثون سبب نجاح الحياة على الأرض مدى ضآلة الاختلاف في إشعاع شمسنا مقارنة بالنجوم الأكثر تطايرًا ، أو كيف يحتوي كوكبنا على مجال مغناطيسي يحمينا من أي عواصف من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس. يمكن أن تكون الانفجارات العنيفة من الإشعاع قد جابت الحياة من الأرض في مراحلها المبكرة الهشة.

ومع ذلك ، قال سيجر: "لا يزال الناس يعيدون التفكير باستمرار في كل من هذه الأشياء ومدى أهميتها". "نحن نحاول أن نكون أقل تحفظًا وأكثر انفتاحًا. نريد أن نتعرف على المناطق الرمادية التي قد توجد لحياة محتملة."

تظل الأرض الكوكب الوحيد المعروف لاستضافة الحياة ، وذلك بسبب مجموعة فريدة من العوامل. ومع ذلك ، فإن المراقبة المستمرة للعوالم الفضائية قد تغير ذلك يومًا ما ، من خلال إيجاد كواكب أخرى تشترك في هذه الصفات أو عن طريق اكتشاف طرق أخرى اكتشفتها الحياة لتزدهر في الكون.


المزيد من الأرز ، كمية أقل من الميثان

هذا المنشور جزء من سلسلة مدونة WRI ، خلق مستقبل غذائي مستدام. تستكشف السلسلة استراتيجيات لإطعام أكثر من 9 مليارات شخص بشكل مستدام بحلول عام 2050. وتستند جميع القطع إلى الأبحاث التي يتم إجراؤها لتقرير الموارد العالمية 2013-2014.

الأرز هو المحصول الأساسي المغذي لأكثر من نصف سكان العالم ، ولكن زراعة الأرز تنتج غاز الميثان ، وهو غاز من غازات الدفيئة أقوى بثلاثين مرة من ثاني أكسيد الكربون. يساهم الميثان من الأرز بحوالي 1.5 في المائة من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية ، ويمكن أن ينمو بشكل كبير. قد لا يبدو هذا كثيرًا ، لكن الزراعة ككل تساهم بحوالي ربع إجمالي الانبعاثات. قد تتطلب المعالجة الفعالة لتغير المناخ خفض الانبعاثات الزراعية بمقدار الثلثين حتى عندما ننتج المزيد من الغذاء بنسبة 70 في المائة ، وسيحتاج الأرز إلى أن يكون جزءًا من تلك الاستراتيجية.

من وجهة نظر تقنية بحتة ، نحن نعرف أساسيات كيفية تقليل انبعاثات زراعة الأرز بشكل كبير ، ويجب أن تساعد هذه الأساليب أيضًا في الحفاظ على المياه ويمكن أن تعزز الغلة. ينمو الأرز في الغالب في حقول غمرتها المياه تسمى حقول الأرز. يمنع الماء الأكسجين من اختراق التربة ، مما يخلق ظروفًا مثالية للبكتيريا التي تنبعث منها غاز الميثان. وكلما طال الفيضان ، زاد تراكم هذه البكتيريا. يمكن لأي طريقة زراعية تقريبًا تقلل أو توقف فترة الفيضان أن تقلل من غاز الميثان.

ورقة عمل WRI جديدة تناقش الخيارات. وقد تشمل "سحب" المياه مرة واحدة في منتصف الموسم إلى مستوى يصل إلى الجذور ، وقد يشمل بذر الأرز في الحقول الجافة قبل الفيضان. من الناحية المثالية ، تتضمن الإدارة سلسلة من ترطيب الحقول وتجفيفها لمنع تراكم الميثان. في سيتشوان بالصين ، لا يغمر العديد من المزارعين نباتات الأرز مطلقًا ، بل يزرعون الأرز بدلاً من ذلك في أحواض مرتفعة ويغمرون الأخدود فقط. إن القيام بأي من هذه التقنيات لديه القدرة على خفض انبعاثات الميثان إلى النصف. الجمع بين البذر الجاف والسحب ، أو التنفيذ المثالي لسلسلة من الترطيب والتجفيف لديه القدرة على تقليل الانبعاثات بنسبة 90 في المائة.

في الواقع ، عادةً ما يستنزف المزارعون الصينيون واليابانيون حقول الأرز مرة واحدة خلال منتصف موسم النمو لأنهم اكتشفوا أنه يزيد الغلة ، وقد وجدت الدراسات العلمية مكاسب في المحاصيل في أماكن أخرى حول العالم. عادةً ما يوفر الفيضان الأقل مياه الري ، مع كمية أقل من المياه تتسرب عبر الأرض ، أو تنفد أو تتبخر. نظرًا لأن زراعة الأرز تستهلك 40 في المائة من جميع مياه الري ، مع نقص المياه في معظم مناطق زراعة الأرز الرئيسية ، فإن التغييرات في الإدارة توفر إمكانية الحفاظ على المياه.

لسوء الحظ ، وعلى الرغم من وعود هذه التقنيات ، فإن أربع دراسات حالة في التقرير تحدد العديد من التحديات العملية ، والمجهول الفني ، والحوافز المحدودة التي تمنع معظم المزارعين من استخدامها. تتمثل إحدى المشكلات الكبيرة في القدرة على التحكم في الماء جيدًا بما يكفي لضمان كل من الترطيب والتجفيف. في الفلبين ، يزرع المزارعون الأرز خلال موسم الأمطار الغزير الذي يجعل من المستحيل عليهم تجفيف حقولهم بانتظام. في موسم الجفاف ، غالبًا ما يرفض المزارعون هناك وفي الهند تجفيف حقولهم لأن شبكات الري لا تضمن توفر مياه جديدة عند الحاجة. حتى في ولاية كاليفورنيا ، مع نظام الري المتطور ، فإن الحقول كبيرة جدًا وتوصيل الري بطيء جدًا بحيث لا يضمن للمزارعين أنه يمكنهم تبليل حقولهم وتجفيفها في دورة.

لذلك فإن المضي قدمًا يتطلب تقييمًا تفصيليًا ، مكانًا تلو الآخر ، للمكان الذي يتمتع فيه المزارعون بالسيطرة الكافية على المياه لممارسة شكل واحد على الأقل من أشكال إدارة المياه. في الهند ، يجب أن يكون المزارعون الذين يضخون المياه الجوفية قادرين على استخدام هذه الممارسات ، وحتى في موسم الأمطار في الفلبين ، قد يتمكن المزارعون من القيام بعملية تصريف واحدة. في أماكن أخرى ، قد تكون هناك حاجة إلى تحسينات في إدارة المياه. في جزيرة بوهول في الفلبين ، جاء الوصول إلى مياه أكثر موثوقية من سد الري المحسن مع الحاجة إلى حقول الأرز الرطبة والجافة بالتناوب. لقد أثبت النظام نجاحه الهائل في الإنتاج والبيئة.

حل الشكوك العلمية خطوة أخرى. لا يؤدي التبليل والتجفيف دائمًا إلى زيادة غلة الأرز ، وتجد بعض الدراسات أنهما يقللان منها. على الرغم من أن النتائج المعاكسة ربما تعكس التنفيذ غير الكامل ، فمن غير المرجح أن يتبنى المزارعون طرق إدارة المياه طالما استمرت حالة عدم اليقين. سيتطلب التقدم دراسات منسقة محليًا ودوليًا لحل أوجه عدم اليقين بشأن الغلات ووفورات المياه المحتملة.

أخيرًا ، لا يتلقى المزارعون أي مكافأة لخفض الانبعاثات ولا يتحملون أي عقوبة على زيادتها. على الرغم من أن المناطق الزراعية بأكملها يمكن أن تستفيد من خلال توفير المياه من تقليل الفيضانات ، إلا أن المزارعين الأفراد غالبًا لا يكون لديهم حافز للقيام بذلك لأنهم يحصلون على مياه مجانية ، أو لأن الكهرباء المدعومة تجعل ضخ المياه حتى من أعماق الأرض رخيصًا.

على الرغم من المزايا المحتملة لإدارة المياه المحسنة ، فإن هذه الفرص ستذهب في الغالب إلى هدر حتى تحول الحكومات الحوافز وتدعم العمل للوصول إلى التفاصيل الفنية مكانًا تلو الآخر. سيتطلب هذا الجهد بضعة ملايين - وليس مليارات - من الدولارات. لم تلتزم الحكومات بهذه الموارد المتواضعة لأن التخفيف من غازات الاحتباس الحراري الزراعية كان ذا أولوية منخفضة.

توفر إدارة الأرز فرصة عظيمة للتحالف العالمي للزراعة الذكية مناخياً ، الذي تم تشكيله حديثًا من قبل 18 دولة و 53 منظمة أخرى. كبداية ممتازة ، يمكن لأعضائها دعم التحليلات الفنية اللازمة ، وإظهار كيفية تعديل الحوافز وتحسين إدارة المياه من خلال المشاريع على أرض الواقع في أكثر المواقع الواعدة.


على عكس الكائنات متعددة الخلايا ، ترتبط الزيادات في حجم بدائيات النوى (نمو الخلايا) وتكاثرها عن طريق الانقسام الخلوي ارتباطًا وثيقًا. تنمو بدائيات النوى إلى حجم ثابت ثم تتكاثر من خلالها الانشطار الثنائي.

الانشطار الثنائي

الانشطار الثنائي هو نوع من التكاثر اللاجنسي. يحدث عندما تنقسم الخلية الأم إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. هذا يمكن أن يؤدي إلى نمو سكاني سريع للغاية. على سبيل المثال ، في ظل الظروف المثالية ، يمكن أن تتضاعف أعداد البكتيريا كل 20 دقيقة. هذا النمو السكاني السريع هو تكيف مع بيئة غير مستقرة. هل يمكنك أن تشرح لماذا؟

رسم تخطيطي للنمو الخلوي (الاستطالة) والانشطار الثنائي للعصيات. تشير الخطوط الزرقاء والحمراء إلى جدار الخلية البكتيرية القديم والمُركب حديثًا ، على التوالي. يتم نسخ الحمض النووي داخل البكتيريا وتتلقى الخلايا الوليدة نسخة طبق الأصل من الحمض النووي الأصل. يتضمن الانشطار بروتين الهيكل الخلوي FtsZ الذي يشكل حلقة في موقع انقسام الخلية.

النقل الجيني

في التكاثر اللاجنسي ، كل النسل متماثل تمامًا. هذا هو أكبر عيب لهذا النوع من التكاثر. لماذا ا؟ يزيد نقص التباين الجيني من خطر الانقراض. بدون التنوع ، قد لا توجد كائنات حية يمكنها البقاء على قيد الحياة لتغيير كبير في البيئة.

بدائيات النوى لديها طريقة مختلفة لزيادة التنوع الجيني. انها & rsquos دعا النقل الجيني أو الاقتران البكتيري. يمكن أن يحدث بطريقتين. طريقة واحدة عندما تكون الخلايا & ldquograb & rdquo قطعًا طائشة من الحمض النووي من بيئتها. الطريقة الأخرى هي عندما تتبادل الخلايا الحمض النووي مباشرة (عادة البلازميدات) مع الخلايا الأخرى. على سبيل المثال ، كما هو موضح في شكل أدناه ، تقوم الخلية المانحة بإنشاء بنية تسمى F بيلوس، أو الجنس Pilus. يربط الملف F خلية واحدة بخلية أخرى. تندمج أغشية الخليتين مع المادة الوراثية ، وعادة ما تكون أ بلازميد، ينتقل إلى خلية المستلم. يجعل النقل الجيني البكتيريا مفيدة جدًا في التكنولوجيا الحيوية. يمكن استخدامه لإنشاء خلايا بكتيرية تحمل جينات جديدة.

مخطط انسيابي يوضح الاقتران البكتيري. تصنع الخلية المانحة بنية تسمى F Pilus ، أو الجنس Pilus. يربط الملف F خلية واحدة بخلية أخرى. تندمج أغشية الخليتين وتتحرك المادة الوراثية ، عادة البلازميد ، إلى الخلية المتلقية.


الحياة كما نعرفها تم إنشاؤها تقريبًا في المختبر

أحد أعظم ألغاز الحياة هو كيف بدأت. لقد حدده العلماء إلى هذا تقريبًا:

حدثت بعض التفاعلات الكيميائية منذ حوالي 4 مليارات سنة - ربما في حساء المد والجزر البدائي أو ربما بمساعدة البراكين أو ربما في قاع البحر أو بين صفائح الميكا - لإنشاء علم الأحياء.

الآن ابتكر العلماء شيئًا في المختبر قريب جدًا مما قد يحدث. يؤكدون على أنها ليست الحياة ، لكنها بالتأكيد تمنح المجتمع العلمي مجموعة بيانات جديدة كاملة لمضغها.

ابتكر الباحثون في معهد سكريبس للأبحاث جزيئات تتكاثر ذاتيًا بل وتتطور وتتنافس للفوز أو الخسارة. إذا كان هذا يبدو تمامًا مثل الحياة ، فتابع القراءة لتتعرف على التمييز المثير للجدل والرقيق.

تعرف على الحمض النووي الريبي الخاص بك

لفهم الاختراق الملحوظ ، تم تفصيله في 8 يناير في الطبعة الأولى على الإنترنت من المجلة علم، عليك أن تعرف القليل عن جزيئات تسمى RNA و DNA.

الحمض النووي هو برنامج الحياة ، الجزيئات التي تحزم كل المعلومات الجينية للخلية. الحمض النووي والجينات الموجودة فيه هي المكان الذي تحدث فيه الطفرات ، مما يتيح التغييرات التي تخلق أنواعًا جديدة.

الحمض النووي الريبي هو ابن عم قريب من الحمض النووي. وبشكل أكثر دقة ، يُعتقد أن الحمض النووي الريبي هو سلف بدائي للحمض النووي. لا يستطيع الحمض النووي الريبي تشغيل شكل من أشكال الحياة بمفرده ، ولكن منذ 4 مليارات سنة ربما كان على وشك خلق الحياة ، فقط بحاجة إلى بعض الإصلاح الكيميائي لتحقيق هذه القفزة. في عالم اليوم ، يعتمد الحمض النووي الريبي على الحمض النووي لأداء أدواره ، والتي تشمل تشفير البروتينات.

إذا كان الحمض النووي الريبي هو في الواقع سلف الحمض النووي ، فقد اكتشف العلماء أنه يمكنهم الحصول على الحمض النووي الريبي لتكرار نفسه في المختبر دون مساعدة من أي بروتينات أو آلات خلوية أخرى. من السهل القول، من الصعب القيام به.

لكن هذا بالضبط ما فعله باحثو سكريبس. ثم سارت الأمور إلى أبعد من ذلك بشكل مفاجئ.

"خالدة"

على وجه التحديد ، قام الباحثون بتصنيع إنزيمات RNA التي يمكنها تكرار نفسها دون مساعدة من أي بروتينات أو مكونات خلوية أخرى ، وتستمر العملية إلى أجل غير مسمى. RNA "الخالدة" ، كما يسمونه ، على الأقل ضمن الظروف المحدودة للمختبر.

والأهم من ذلك ، قام العلماء بعد ذلك بخلط إنزيمات مختلفة من الحمض النووي الريبي التي تكررت ، مع بعض المواد الخام التي كانوا يعملون بها ، وسمحوا لهم بالتنافس في ما هو مؤكد أنه سيكون الضربة الكبيرة التالية: "الناجي: أنبوب الاختبار".

وبين الحين والآخر ، كان أحد هؤلاء الناجين يفسد ، ويرتبط ببعض المواد الخام الأخرى التي لم يكن يستخدمها. همم. هذا بالضبط ما تفعله أشكال الحياة.

قال العلماء إنه عندما حدثت هذه الطفرات ، "كانت الإنزيمات الناتجة عن إعادة الارتباط قادرة أيضًا على التكرار المستمر ، مع تزايد عدد أكثر المتكاثر ملاءمة للسيطرة على الخليط".

"المخلوقات" - انتظر ، لا يمكننا تسميتها بذلك! - تطورت ، مع فوز بعض "الأنواع".

قالت عضو الفريق تريسي لينكولن من معهد سكريبس للأبحاث ، والتي تعمل على الحصول على درجة الدكتوراه: "لقد أذهلني الأمر نوعًا ما". "ما لدينا هو غير حي ، لكننا تمكنا من إظهار أن له بعض الخصائص الشبيهة بالحياة ، وكان ذلك ممتعًا للغاية."

يطرق باب الحياة

كرر مستشار لينكولن ، البروفيسور جيرالد جويس ، أنه بينما تشترك أنظمة إنزيم الحمض النووي الريبي ذاتية التكرار في خصائص معينة للحياة ، فهي ليست حياة كما نعرفها.

وقالت جويس في بيان: "ما وجدناه قد يكون ذا صلة بكيفية بدء الحياة ، في تلك اللحظة الحاسمة عندما يبدأ التطور الدارويني".

إن ضبط النفس الذي أبدته جويس ، الواضح أيضًا في تقرير NPR عن النتائج ، يجب أن يكون موضع تقدير. لقد سمح لبعض العلماء المطلعين على العمل جادلوا بأن هذه هي الحياة. قال عالم آخر إن ما فعله الباحثون يعادل إعادة إنشاء سيناريو ربما أدى إلى نشأة الحياة.

يصر جويس على أنه ولينكولن لم يخلقوا الحياة: "نحن نطرق هذا الباب ، لكننا بالطبع لم نحقق ذلك".

قال جويس فقط عندما يتم تطوير نظام في المختبر لديه القدرة على تطوير وظائف جديدة بمفرده ، يمكن أن يطلق عليه بشكل صحيح اسم الحياة. باختصار ، لا تستطيع الجزيئات في مختبر جويس تطوير أي حيل جديدة تمامًا ، على حد قوله.


المبادئ الخمسة والعشرون لبناء علم الأحياء

تصميم الموقع والمجتمع

  1. تحقق من أن الموقع خالٍ من المخاطر الصحية التي تحدث بشكل طبيعي.
  2. ضع المساكن بحيث لا يزعج شاغلوها مصادر الهواء والتربة والماء والضوضاء والتلوث الكهربائي من صنع الإنسان.
  3. ضع مساكن في مجتمعات جيدة التخطيط توفر وصولاً وافياً إلى الهواء النقي وأشعة الشمس والطبيعة.
  4. تخطيط المنازل والتطورات مع مراعاة احتياجات المجتمع والأسر والأفراد مع احترام البيئة الطبيعية.

صحة الركاب ورفاههم

  1. استخدام مواد البناء الطبيعية وغير المغشوشة.
  2. السماح بالتنظيم الذاتي الطبيعي لرطوبة الهواء الداخلي باستخدام مواد استرطابية (تخزين الرطوبة).
  3. ضمان انخفاض المحتوى الرطوبي الكلي والتجفيف السريع لعمليات البناء الرطب في المباني الجديدة.
  4. تصميم لتحقيق توازن مناسب مناخيًا بين العزل الحراري وسعة التخزين الحراري.
  5. التخطيط لدرجة حرارة السطح والهواء المناسبة مناخياً.
  6. وفر تهوية كافية.
  7. استخدم استراتيجيات الإشعاع الحراري لتدفئة المباني بما في ذلك الطاقة الشمسية السلبية حيثما كان ذلك ممكنًا.
  8. توفير وفرة من الضوء الطبيعي والإضاءة المتوازنة بشكل جيد أثناء استخدام اللون وفقًا للطبيعة.
  9. توفير حماية صوتية كافية من الضوضاء والاهتزازات الضارة.
  10. استخدم مواد بناء غير سامة ذات روائح طبيعية محايدة أو لطيفة.
  11. استخدم تقنيات استبعاد الماء والرطوبة المناسبة لمنع النمو الداخلي للفطريات والبكتيريا والغبار والمواد المثيرة للحساسية.
  12. ضمان أفضل جودة ممكنة لمياه الشرب من خلال تطبيق تقنيات التنقية إذا لزم الأمر.
  13. الاستفادة من المعرفة الفسيولوجية والمريحة في التصميم الداخلي والأثاث.
  14. ضع في اعتبارك النسبة والقياس التوافقي والنظام والشكل الجيد في التصميم.

السلامة من الإشعاع الكهرومغناطيسي الطبيعي ومن صنع الإنسان

  1. تقليل التداخل الداخلي مع الإشعاع الكوني والأرضي الحيوي.
  2. التقليل من التعرض لنظام الطاقة من صنع الإنسان وإشعاع التردد اللاسلكي المتولد من داخل المبنى ومن المصادر الخارجية.
  3. تجنب استخدام مواد البناء التي تحتوي على مستويات عالية من النشاط الإشعاعي.

حماية البيئة والمسؤولية الاجتماعية وكفاءة الطاقة

  1. يجب أن توفر عمليات إنتاج وبناء مواد البناء الصحة والرفاهية الاجتماعية في كل مرحلة من مراحل دورة حياة المبنى # 8217.
  2. تجنب استخدام مواد البناء التي تستنفد الموارد الطبيعية التي لا يمكن تعويضها أو التي يتم حصادها بطريقة غير مستدامة.
  3. تقليل استهلاك الطاقة طوال عمر المبنى باستخدام التصميم المعتمد على المناخ والموفر للطاقة وتقنيات توفير الطاقة والمياه والطاقة المتجددة.
  4. ضع في اعتبارك الطاقة المجسدة وتكاليف دورة الحياة البيئية عند اختيار جميع المواد المستخدمة في البناء.

لمعرفة المزيد عن Bau Biologie ، احضر حدثًا تعليميًا مع مدرس معهد بيكر وعلم البيئة Paula Baker-Laporte FAIA.

& نسخ شركة EcoNest Architecture Inc. 2021 | 1131 الجنة Ln. أشلاند ، أوريغون |


دهون وزيوت

الدهون هي شكل شائع ومعروف من الدهون. وهي مصنوعة عن طريق ربط الأحماض الدهنية بالكحول.

الدهون الأكثر شيوعًا هي ثلاثي الجلسرين. Triacylglycerol عبارة عن دهون مصنوعة من ثلاثة أحماض دهنية مرتبطة بكحول يسمى & # 8216 glycerol & # 8217. الجلسرين هو كحول ثلاثي الكربون وكل من الكربون يرتبط بحمض دهني واحد.

تحدد بنية الأحماض الدهنية للدهون ما إذا كانت الدهون مشبعة أم غير مشبعة. الروابط المزدوجة في سلسلة ألكيل واحدة أو أكثر من الأحماض الدهنية تخلق دهونًا غير مشبعة. يُعرف جزيء الدهون الذي لا يحتوي على روابط مزدوجة في أي من سلاسل الألكيل بأنه دهون مشبعة.

الرابطة المزدوجة تخلق ثنيًا في سلسلة ألكيل. هذا يقلل من إحكام تجميع جزيئات الدهون معًا. تحتوي الدهون المعبأة بشكل فضفاض على نقاط انصهار منخفضة وهذا هو السبب في أن الدهون غير المشبعة ، مثل الزيوت النباتية ، عادة ما تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة. من ناحية أخرى ، تحتوي الدهون المشبعة على نقاط انصهار أعلى ومن المرجح أن توجد كمواد صلبة في درجة حرارة الغرفة.

الوظيفة الرئيسية للدهون هي تخزين الطاقة. إنها أكثر شيوعًا في الحيوانات لأنها تحتوي على كمية كبيرة جدًا من الطاقة لوزنها.

يحتوي جزيء الدهون على طاقة أكبر بكثير من جزيء الكربوهيدرات من نفس الوزن. بالنسبة للحيوانات المتنقلة التي تحمل وزنًا زائدًا ، فهي ليست مثالية ، لذا فإن تخزين الطاقة في جزيئات خفيفة الوزن أمر مفيد. يتم تخزين الدهون في الأنسجة المعروفة باسم & # 8216 الأنسجة الدهنية & # 8217 وفي الخلايا المعروفة باسم & # 8216 خلايا الدهون & # 8217.


البيولوجيا التركيبية والأهمية الأخلاقية للحياة الاصطناعية: رد على دوغلاس وباول وسافوليسكو

عنوان المراسلات: Andreas Christianen، University of Copenhagen، Department of Media، Cognition and Communication، Karen Blixens Vej 4، room 16.1.16، Copenhagen 2300، Denmark. البريد الإلكتروني: [email protected] ابحث عن المزيد من المقالات لهذا المؤلف

عنوان المراسلات: Andreas Christianen، University of Copenhagen، Department of Media، Cognition and Communication، Karen Blixens Vej 4، room 16.1.16، Copenhagen 2300، Denmark. البريد الإلكتروني: [email protected] ابحث عن المزيد من المقالات لهذا المؤلف

الملخص

I discuss the moral significance of artificial life within synthetic biology via a discussion of Douglas, Powell and Savulescu's paper 'Is the creation of artificial life morally significant’. I argue that the definitions of 'artificial life’ and of 'moral significance’ are too narrow. Douglas, Powell and Savulescu's definition of artificial life does not capture all core projects of synthetic biology or the ethical concerns that have been voiced, and their definition of moral significance fails to take into account the possibility that creating artificial life is conditionally acceptable. Finally, I show how several important objections to synthetic biology are plausibly understood as arguing that creating artificial life in a wide sense is only conditionally acceptable.


شاهد الفيديو: كيف تكون سعيدا في غضون لحظات استراتيجية السعادة لـ د. ابراهيم الفقي HD (قد 2022).