Основные направления эволюционного процесса

Возникновение и эволюция биологических систем – исходная тема биологии. В соответствии с двумя основными мировоззренческими позициями – материалистической и идеалистической – еще в древней философии сложились противоположные концепции происхождения жизни: креационизм и материалистическая теория происхождения органической природы из неорганической. Сторонники креационизма утверждают, что жизнь возникла в результате божественного творения, свидетельством чего является наличие в живых организмах особой силы, которая управляет всеми биологическими процессами.

Сторонники концепции происхождения жизни из неживой природы утверждают, что органическая природа возникла благодаря действию естественных законов. Позже эта позиция была конкретизирована в идее самозарождения жизни.

В 19 веке была также выдвинута гипотеза вечного существования жизни и ее космического происхождения на Земле. В 1865 году немецкий врач Г.Рихтер высказал предположение, что жизнь существует в космосе и переносится с одной планеты на другую. В 1907 году шведский ученый С.Аррениус выдвинул схожую гипотезу, согласно которой зародыши жизни вечно существуют во Вселенной, движутся в космическом пространстве под влиянием световых лучей и, оседая на поверхности планеты, дают начало жизни. Эта гипотеза получила название панспермии. В начале 20 века идею космического происхождения биологических систем на Земле и вечности существования жизни в космосе развивал русский ученый В.И.Вернадский.

В современной науке принята гипотеза абиогенного (небиологического) происхождения жизни под действием естественных причин в результате длительного процесса космической, геологической и химической эволюции - абиогенез.

Абиогенная концепция не исключает возможности существования жизни в космосе и ее космического происхождения на Земле. Выделяют следующие этапы эволюции жизни на земле:

1. Химическая эволюция

После возникновения Земля представляла собой раскаленный шар. Постепенное остывание планеты способствовало тому, что тяжелые элементы перемещались к ее центру, а легкие постепенно скапливались на поверхности. Легкие элементы – кислород, углерод, азот и водород – стали взаимодействовать друг с другом, и в ходе дальнейшей химической эволюции появились различные органические соединения.

В результате этих химических реакций образовались различные углеводородные соединения.

2. Появление белковых веществ

Присутствие в водах первичного океана большого числа углеродных соединений привело к возникновению концентрированного «органического бульона», в котором осуществлялся дальнейший процесс синтеза сложных органических молекул – белков и нуклеиновых кислот – из достаточно простых углеродных соединений.

Одним из условий для синтеза сложных органических молекул – биополимеров – является высокая концентрация исходных веществ. Предполагается, что необходимые условия сложились в результате осаждения простых органических молекул на минеральных частицах.

Кроме того, для синтеза биополимеров необходимо наличие бескислородной среды, так как кислород, являясь сильным окислителем, разрушил бы исходные органические соединения. Первичная атмосфера земли носила восстановительный характер. Она была насыщена инертными газами – гелием, неоном, аргоном, водородом, аммиаком, азотом.

Возможность абиогенного синтеза биополимеров – белковых молекул была доказана в середине 20 века. В 1953 году американский ученый С.Миллер смоделировал первичную атмосферу Земли и синтезировал жирные кислоты, уксусную и муравьиную кислоты, мочевину и аминокислоты путем пропускания электрических разрядов через смесь инертных газов. Таким образом, было продемонстрировано, как под действием абиогенных факторов возможен синтез сложных органических соединений.

Согласно гипотезе русского ученого А.И.Опарина, высказанной им в 1924 г. разрозненные органические соединения способны образовывать коацерватные капли.

Коацерваты уже обладают рядом свойств, которые объединяют их с простейшими живыми существами. Они способны поглощать вещества из окружающей среды, вступать во взаимодействие друг с другом, увеличиваться в размерах и т.п. Однако коацерваты не способны размножаться.

2. Формирование у органических соединений способности к самовоспроизводству

Началом жизни следует считать возникновение стабильной самовоспроизводящейся органической системы с постоянной последовательностью нуклеотидов. Только после возникновения таких систем можно говорить о начале биологической эволюции. Одну из версий перехода от предбиологической к биологической эволюции предлагает немецкий ученый М.Эйген. Согласно его гипотезе возникновение жизни объясняется взаимодействием нуклеиновых кислот и протеинов. Нуклеиновые кислоты являются носителями генетической информации, а протеины служат катализаторами химических реакций. Возникает замкнутая цепь – гиперцикл, в котором процессы химических реакций самоускоряются за счет присутствия катализаторов.

Таким образом, жизнь на Земле возникла абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого.

Дата добавления: 2014-11-08