Общие представления о возникновении жизни на Земле

Основные пути эволюции растений, животных и человека.

Происхождение жизни на Земле.

Проблема происхождения жизни относится к наиболее интересным и в то же время наименее исследованным вопросам. Эта тайна тайн еще не разгадана и вряд ли когда-нибудь можно будет с полной уверенностью, однозначно сказать, что жизнь возникла так, а не иначе. Наши суждения всегда будут характеризоваться неполной доказуемостью, большой долей предположений и слабой проверкой получаемых данных. Существует множество догадок и суждений, касающихся происхождения жизни на земле. Рассмотрим основные.

Теория креационизма – жизнь была создана Творцом в определенное время. Согласно креационизму (от лат. сreacio – создание) возникновение жизни относится к определенному событию в прошлом, которое можно вычислить. Так, в 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г до н.э., а в 9 часов утра 23 октября и человека. Эти числа он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в библии лиц. Однако к тому времени на Ближнем Востоке была уже развита цивилизация, что доказывается археологическими раскопками. Впрочем, вопрос сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты библии можно по-разному.

Теория спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. На протяжении многих веков люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Например, Аристотель писал, что лягушки и насекомые заводятся в живой земле. Анаксимандр считал, что жизнь зародилась из морского ила. Гельмонт придумал рецепт получения мышей из пшеницы и грязного белья. С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены ересью, и долгое время о них не вспоминали.

В 1688 г. флорентийский биолог и врач Франческо Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, это личинки мух. Он произвел опыт, который нанес теории самопроизвольного зарождения жизни первый ощутимый удар. Реди поместил мертвых змей в стеклянные банки. Часть оставил открытыми, а часть закрыл кисеей. Вскоре, в открытых банках появились личинки мух, а в закрытых нет. Он же и сформулировал принцип: Omne vivum e vivo (все живое из живого). Теория биогенеза порождает проблему. "Если для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда взялся самый первый живой организм?"

Еще одним доказательством несостоятельности теории самопроизвольного зарождения жизни были опыты Луи Пастера (1860 г.) Он показал, что бактерии могут быть везде и могут заражать неживые вещества. Для избавления от них необходима стерилизация (пастеризация).

Теория панспермии (возможность переноса жизни во вселенной с одного космического тела на другие) не предоставляет никакого механизма для первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Швед А. Аррениус считал, что "семена жизни" могли быть заброшены на Землю с других планет. 0ни могут передвигаться с метеоритами или на частицах космической пыли, однако трудно объяснить, как микроорганизмы способны сохранить свою жизнеспособность при столь длительных путешествиях, будучи не защищенными от ультрафиолетового излучения. И опять же, как зародилась жизнь на другом космическом теле, с которого "эмигрировали" эти споры?

В конце 60-х годов возобновилась популярность этой теории. Это было связано с тем, что при изучении метеоритов и комет были обнаружены многие «предшественники живого» – органические соединения, синильная кислота, вода, формальдегид, цианогены. В 1975 г в лунном грунте и метеоритах были найдены предшественники аминокислот. Сторонники панспермии считают их «семенами, посеянными на Земле».

Теория А.И. Опарина. В 1924 г. советский ученый А.И. Опарин опубликовал работы, в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле ("От разрозненных элементов к органическим соединениям" и "От органического вещества к живому существу"). Он полагал, что органические вещества (углеводороды) могли создаваться в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакций синтеза, вероятно, доставляла интенсивная солнечная радиация (ультрафиолет), падавшая на Землю до того, как образовался озоновый слой, который затем стал задерживать большую ее часть. По мнению Опарина, (1) разнообразие находившихся в океане простых соединений, (2) площадь поверхности Земли, (3) доступность энергии и (4) масштабы времени позволяют предположить, что в океане постепенно накопились органические вещества и образовался «первичный бульон» – коацерватный раствор, в котором и могла возникнуть жизнь.

Момент перехода от неживого к живому является решающим с методологической и философской точки зрения. По Опарину жизнь возникает на уровне многомерных структур – коацерваты в «момент выпадения геля или образования первородного студня». С некоторыми оговорками можно считать этот впервые возникший кусочек органической слизи первичным организмом. В этом суть теории Опарина.

Сходные мысли высказал в 1928 г. английский биолог Дж. Холдейн (до перевода работ Опарина на английский язык). Он считал, что земная атмосфера была и до возникновения жизни богата двуокисью углерода. В качестве одного из важнейших факторов для возникновения жизни он считал ультрафиолетовое излучение Солнца. Под воздействием этого вида энергии в первичной атмосфере Земли формировались самые различные органические соединения. Среди них могли быть сахара и некоторые из аминокислот, необходимые для построения белка. Первые живые существа по Холдейну были, возможно, огромными молекулами.

В 1953 г. Стэнли Миллер создал прибор, с помощью которого можно было в миниатюре воспроизвести условия, существовавшие на первобытной Земле, в том числе ее океан и первичную атмосферу. Атмосферой в модели служила смесь газообразного водорода, аммиака, метана. В камеру были вмонтированы электроды для получения электрических зарядов, имитирующих молнии – возможный источник энергии для химических реакций на первобытной Земле. Потребовалась всего неделя, что бы в экспериментальной установке обнаружилось много различных органических соединений. Особенно интересным было то, что в этой смеси обнаружились предшественники некоторых аминокислот. Итак, опыт Миллера доказал, что органические вещества могли образоваться на первобытной Земле без участия живых организмов. В отсутствии кислорода, который мог бы их разрушить, а также бактерий и грибов, которые использовали бы их в качестве пищи, эти вещества действительно должны были накапливаться в первобытном океане до консистенции бульона.

Сидней Фокс также провел интересные эксперименты. Он нагрел сухую смесь аминокислот и получил цепи из аминокислот, которые были названы протеиноиды (т.е. белковоподобные вещества). Смешанные в воде разные виды полимеров могли объединиться и образовать более крупные структуры. На первобытной Земле образование таких соединений могло происходить в лужах, оставшихся после отлива, когда в жаркие солнечные дни вода в них испарялась. Некоторые протеиноиды способны катализировать определенные химические реакции. Возможно, именно эта способность была главной чертой, определившей их последующую эволюцию вплоть до возникновения настоящих ферментов.

Теория Опарина получила признание во всем мире, но осталось неясным, как от сложных органических веществ перейти к простым живым организмам. До сих пор единого взгляда на этот вопрос нет. Большинство мнений сводится к признанию этого процесса случайным – т.е. в результате взаимодействия простейших веществ вдруг образовалась молекула, способная размножаться. Так считал и известный американский генетик, лауреат Нобелевской премии 1937 г. Герман Меллер. По Меллеру жизнь возникла в форме гена – элементарной единицы наследственности – путем случайного сочетания атомных групп и молекул, встречающихся в водах первичного океана. Однако, в 1966 г. немецкий биохимик Шрамм подсчитал вероятность случайного сочетания 6000 нуклеотидов, образующих РНК вируса табачной мозаики и получил фантастическое число – 1/10²⁰⁰⁰. Это значит, что во Вселенной практически невозможно получить такую молекулу. Поэтому гипотеза случайного соединения не пользуется признанием. Известный астроном Фред Хойл высказался по этому поводу так: «Эта идея столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке Боинга-747».

Дата добавления: 2014-01-03