Гіпотези виникнення життя

Розвиток життя на землі

Необоротність та необмеженість процесу еволюції

Еволюція необоротна, оскільки сформована в процесі еволюції організація не може повернутися до попереднього стану, що його уже було втілено в багатьох поколіннях предків. Навіть якщо та чи інша філогенетична група повернеться знову в колишнє середовище існування, то пристосування до цього середовища в даної групи будуть неминуче іншими. Так, одна з гілок ссавців (китоподібні) знову повернулася до життя у водах Світового океану, але вона не змогла повернутися до колишньої адаптації в цьому середовищі, тобто ссавці не перетворилися на риб. У китоподібних пристосування до водного середовища інше: вони дихають не за допомогою зябр (як риби), а легенями, засвоюючи кисень атмосферного повітря. Як виявилося, статистично ймовірним є повторне виникнення мутацій (зворотні мутації), але неймовірним статистично є повторне виникнення цілих генних комплексів.

Оскільки еволюція являє собою історичний процес вироблення адаптацій, то, поки існує життя на Землі, усі групи організмів, що живуть на ній, змушені пристосовуватися до різних умов існування, у тому числі і при зміні умов середовища (якщо тільки ці зміни не мають настільки сильної руйнівної дії, як антропогенний фактор). Звідси випливає, що процес еволюції є необмеженим.

Протягом всієї історії цивілізації перед людством поставало складне, болісне питання про походження життя. Найбільше дискусій у біології і філософії виникало завжди саме навколо цієї проблеми. Деякі дискусійні підходи не втратили своєї актуальності до нашого часу. Оскільки йдеться про дуже віддалене минуле, розмірковувати про нього ми можемо лише гіпотетично.

У наш час існує кілька гіпотез походження життя:

1. Життя було створене Творцем у певний час (гіпотеза креаціонізму).

2. Життя виникало неодноразово з неживої речовини, тобто самочинно зароджувалося (гіпотеза самочинного зародження).

3. Життя було занесене на нашу планету ззовні цілеспрямовано або випадково цивілізаціями вищого ступеня розвитку, ніж наша (гіпотеза панспермії).

4. Життя виникло природним шляхом, у результаті абіогенного синтезу з неживої матерії (гіпотеза абіогенезу Опаріна-Холдейна).

Відповідно до гіпотези креаціонізму, усі тварини, рослини, людина й сама Земля були створені Творцем протягом семи днів 7,5 тис років тому і з того часу не змінюються. Уявлень про Божественне створення світу дотримуються послідовники майже всіх найбільш поширених релігійних учень. Віра в Божественне виникнення життя принципово заперечує науковий підхід до проблеми, оскільки віра сліпа і не вимагає доказів.

Ідею самозародження життя можна відшукати вже у вченнях стародавніх вавилонян, єгиптян, в індійських легендах. Надалі ця ідея знаходить свій розвиток у працях давньогрецьких філософів (VIII—VI століття до н.е.), які вважали, що живі істоти виникли з води або з якихось гниючих матеріалів. Зокрема, на думку Фалеса (VII-VI століття до н.е.) і його послідовників, виникнення живих істот з води відбулося без усякого втручання вищих сил, тобто життя є властивістю матерії. Матеріалістичний розвиток ідеї самозародження живих істот утверджується пізніше в працях Демокріта (V-IV століття до н.е.) й Епікура (IV—III століття до н.е.). На думку цих філософів, виникнення живих істот — природний процес, результат діяльності природних сил, а не акту творчості духовного начала.

Яким би це не здавалося парадоксальним на перший погляд, але цю ідею в період середньовіччя взяла на озброєння християнська релігія. Ідея втілилася не в проблемі виникнення життя як такого, а в проблемі самозародження живих істот як якогось дива. Подібні уявлення започаткував давньогрецький філософ Арістотель (IV століття до н.е.), який допускав випадкове самозародження живих істот, стверджуючи, що хробаки, молюски й комахи розвиваються з гниючого м'яса під впливом особливого нематеріального начала — ентелехії (див. вище). Погляди Арістотеля на 2000 років визначили долю ідеї про самозародження життя, яка стає предметом ряду ідеалістичних і містичних трактатів. Середньовічний учений Ван Гельмонт(1575-1640), наприклад, у своїй книзі постулював можливість зародження мишей із брудної білизни. Саме в такому вигляді ідея самозародження живих істот проіснувала аж до XVII століття.

Уявлення про самозародження комах, хробаків та інших багатоклітинних істот спростував у середині XVII століття італійський учений Франческо Реді, який у 1661 р. опублікував результати своїх експериментів. У кожну з 8 скляних посудин він поклав свіже м'ясо. 4 посудини залишив відкритими, а 4 щільно накрив марлею. Через кілька днів у м'ясі, що лежало у відкритих посудинах, з'явилися черви (личинки мух). На м'ясі в посудинах, обв'язаних марлею, червів не було. Отже, вони зароджуються не із самого м'яса (як вважали до цього часу), а з яєць, відкладених мухами.

Дослідження Франческо Реді завдали нищівного удару уявленням про самочинне зародження високоорганізованих істот з бруду або гниючих речовин. Однак сама ідея самозародження не зникла, а набула свого подальшого розвитку стосовно відкритих на той час мікроорганізмів.

Після того, як голландський учений А. Левенгук (1632-1723) за допомогою виготовлених ним збільшувальних лінз відкрив світ не видимих неозброєним оком дрібних живих істот, які він назвав "мікроорганізмами", їх стали знаходити всюди, де відбувається гниття або бродіння органічних речовин. Поширення набула думка про те, що саме тут, у відварах і настоях, що розкладаються, і відбувається самозародження мікроорганізмів з неживої матерії. Цей варіант гіпотези самозародження визна* вали не тільки вчені ідеалістичного напрямку (Г. Лейбніц), його підтримували багато натуралістів — матеріалістів, серед яких, наприклад, був французький еволюціоніст XVIII століття Ж. Бюффон (1707-1788). Визнавав самочинне зародження життя і Ж. Б. Ламарк (1744-1829).

Питання про можливість самочинного зародження мікроорганізмів вдалося вирішити молодому українському вченому М. М. Тереховському (1775 p.). Він виявив, що якщо м'ясний бульйон прокип'ятити й посудину запаяти, то ніякі мікроби в ньому не заводяться. Цей досвід цілком однозначно свідчив проти самочинного зародження мікроорганізмів. Однак тогочасні вчені не вважали дані Тереховського переконливими, тому що припускали, що для зародження життя необхідне свіже повітря.

Суперечка між натуралістами з питання про самочинне зародження мікроскопічних живих істот досягла апогею в середині XIX -століття. На початку 60-х років XIX століття Французька академія наук призначила премію тому, хто розв'яже проблему самозародження мікроорганізмів. Премію було присуджено в 1862 році Л. Пастеру, який завдяки ряду блискучих дослідів довів неможливість самозародження мікроорганізмів з різних настоїв і розчинів органічних речовин. Суть експериментів полягала в тому, що Пастер помістив прокип'ячений бульйон у колбу з довгим вузьким горлом S-подібної форми. Повітря в колбу потрапляло вільно, але мікроби проникнути в неї не могли, тому що осідали в S-подібному коліні горла. Уміст колби міг залишатися стерильним протягом багатьох місяців. Але варто було колбу повернути так, щоб бульйон, який містився в ній, омив S-подібне коліно горла й стік назад, у ній незабаром починалося гниття. Отже, неможливість самочинного зародження мікроорганізмів було переконливо доведено.

Представники ідеалістичної філософії і релігії трактували досліди Пастера лише як безпосереднє свідчення принципової неможливості переходу від неорганічної матерії до живої в результаті дії одних тільки матеріальних — фізичних — сил природи. Звідси випливав висновок, що для виникнення життя необхідне втручання нематеріального начала — вищого інтелекту.

У значно скрутнішому становищі опинилися представники матеріалістичного світогляду. Зокрема, представники механістичного матеріалізму, які заперечували якісну відмінність між неживою і живою матерією, вважали, що безросередній перехід з одного світу в інший, тобто самозародження живих істот, є обов'язковим. Однак усі спроби експериментально підтвердити цю точку зору наштовхувалися на нездоланну стіну фактів, що їй суперечили. На цьому грунті й виникла,, за висловленням англійського фізика і філософа Дж. Бернала, "практика вивертів". До таких вивертів належить і гіпотеза панспермії. Ця гіпотеза виходить із припущення про вічність життя, стверджуючи, що життя взагалі ніколи не виникало, тому що воно існувало завжди в космічному просторі. Відповідно до гіпотези панспермії, зародки життя, або космозої (спори рослин і мікроорганізмів, а також інші мікроскопічні утворення) розсіяні у світовому просторі і переносяться з планети на планету. Прихильники цієї гіпотези вказують на те, що Земля та ближчі планети ніколи не були ізольовані, між ними завжди існували зв'язок та обмін матерією. У середньому на Землю потрапляє близько 1 т метеоритної речовини за добу. Ще більше осідає пилу — до 250 т/добу. Разом з метеоритами і пилом на Землю можуть потрапляти живі та життєздатні мікроорганізми. Ця точка зору мала б прихильників, якби було строго доведено наявність живих організмів у космічному пилі та у метеоритах. Зараз у музеях Європи й Америки зберігається понад 600 метеоритів. Деякі з них містять органічні речовини. На інших метеоритах було знайдено структури, що нагадують водорості, на третіх — якісь скам'янілі, невідомі на Землі форми організмів. На жаль, і досі пошуки живих організмів у метеоритах не дали результатів.

Проти гіпотези про переселення життя на Землю з інших планет були висловлені численні заперечення. Багато хто вважав, що при перенесенні організмів у космічному просторі вони будуть убиті жорстким ультрафіолетовим випромінюванням; що ніщо живе не може існувати за низьких температур, які спостерігаються в космічному просторі; і навряд чи зможе живий організм витримати високу температуру, до якої нагрівається метеорит, коли пролітає через земну атмосферу. Відповідаючи на ці заперечення, Ф. Лемент і Л. Оргель висловили ще більш сміливе припущення. На їхню думку, Земля могла бути "засіяна" навмисно якимись розумними істотами, мешканцями тих сонячних систем, що у своєму розвитку випередили нашу планету на мільярди років. Така "спрямована панспермія" могла б, наприклад, пояснити, чому молібден — досить рідкісний на Землі елемент — є необхідним для живих істот як кофактор багатьох важливих ферментів. Однак незабаром було встановлено, що процентний вміст молібдену досить великий у морській воді, що є одним з підтверджень на користь загальноприйнятої точки зору про зародження життя на Землі у первинному океані.

Переважна більшість сучасних учених, що працюють в галузі природознавства, дотримуються гіпотези абіогенезу, яку запропонували Нобелівські лауреати О. І. Опарін (1924) та Дж. Холдейн (1928). Відповідно до цієї теорії (нині доповненої й експериментально доведеної), появі високорозвиненого життя на планеті обов'язково передувало абіогенне утворення органічних сполук, тобто утворення органічних сполук з неорганічних.

На час свого першого опублікування ця гіпотеза не здобула особливої прихильності, оскільки "правовірні" біохіміки були переконані, що. Пастер раз і назавжди довів неможливість самочинного зародження життя. Вони не відразу зрозуміли, що О. І. Опарін та Дж Холдейн пропонують щось зовсім нове і постулюють виникнення життя з неживої матерії не у наш час, як це припускала гіпотеза самозародження, спростована Пастером, а в умовах первісної Землі, що мала атмосферу, позбавлену кисню, і за відсутності конкуренції з боку інших організмів.

Ч. Дарвін був на вірному шляху, коли в 1871 р. писав в одному з листів: "Поширена думка, що всі умови для виникнення живого організму, які могли колись існувати, існують і в наш час. Але якщо навіть уявити собі, що в якій-небудь невеликій теплій водоймі, що містить усе необхідне (аміак, солі фосфорної кислоти та ін.), а також одержує світло, тепло, електричну енергію і т.д. міг би хімічним шляхом утворитися білок, здатний до подальших складних перетворень, то хіба не зрозуміло, що в наш час він був би негайно ким-небудь з'їдений або поглинутий, тоді як до виникнення живих істот цього трапитись не могло".

Дата добавления: 2015-05-24