Исторический обзор учений о происхождении жизни

25

Ульяновский Государственный Университет

Институт медицины, экологии и физической культуры

Кафедра общей экологии

Реферат

на тему:

«Исторический обзор учений о происхождении жизни»

Выполнила:

студентка 1 курса

Туз Татьяна Васильевна

2008г г. Ульяновск

Оглавление

Введение

Глава 1. История представлений о возникновении жизни

1.1 Античные и средневековые представления о сущности и развитии жизни

1.2 Работы Луи Пастера и его предшественников

1.3 Теории вечной жизни

1.4 Теория самозарождения жизни (стационарного состояния)

1.5 Материалистические теории происхождения жизни

Глава 2. Современные представления о возникновении жизни

2.1 Жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм)

2.2 Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия)

2.3 Теория Опарина-Холдейна

Заключение

Список использованной литературы

Введение

С незапамятных времен происхождение жизни было загадкой для человечества. С момента своего появления благодаря труду человек начинает выделяться среди остальных живых существ. Но способность задать себе вопрос «откуда мы?» человек получает сравнительно недавно-7-8 тыс. лет. назад, в начале нового каменного века (неолита). Весьма примечательно, что именно в начале неолита люди выходят из пещер и начинают строить постоянные жилища на открытых местах. Перед взором человека раскрывается мир, который до того был ему известен лишь частично по охотничьим вылазкам. Картина окружающего мира непрерывно обогащается, так как человеческий разум открывает все новые горизонты. Этому способствует зарождение земледелия и ремесел. До этого времени человек с трудом отделял себя от других животных (человек был и охотником, и своеобразной дичью), но постепенно он стал отграничивать себя от природы своим внутренним духовным миром. Вместе с этим появляется вера в то. что окружающая природа - животные и растения, реки и моря, горы и равнины тоже одушевлена. Человек понимает, что он смертен, что одни рождаются, а другие умирают, что он создает орудия труда, обрабатывает землю и получает ее плоды. А что же лежит в основе всего, кто первосоздатель, кто создал землю и небо, животных и растения, воздух и воду, день и ночь и, наконец, самого человека? Многотысячелетняя история Homo sapiens знала не одну гипотезу о путях возникновения жизни и о месте человека в системе живых существ. В вопросе происхождения жизни существуют две противоположные точки зрения, одна из которых утверждает возможность происхождения живого из неживого - теория абиогенеза; другая- теория биогенеза- отрицает самопроизвольное зарождение жизни. Последнее возрение при дальнейшем развитии приводит к выводу, что жизнь столь же стера, как и неживая материя. Вокруг этих двух направлений и происходила борьба в вопросе о возникновении жизни на всём протяжении истории науки. Современные воззрения позволяют только поставить этот спор на строго научную почву и тем самым обосновать правильность теории абиогенеза. Они дают возможность наметить те факторы, которые привели к превращению неживой материи в живую, и те пути эволюции веществ, которые могли привести к возникновению живого.

Глава 1. История представлений о возникновении жизни

1.1 Античные и средневековые представления о сущности и развитии жизни

Общий уровень знаний в древнем мире был невысок, и господствовавшие в то время представления отличались своей фантастичностью. Особенно это относится к такому явлению, как размножение. В древней Греции в VII-VI веках до н.э. в недрах целостной философии природы возникли первые зачатки античной науки. Основоположники греческой философии Фалес, Анаксимандр, Анаксимен и Гераклит искали материальное первоначало, из которого в силу естественного саморазвития возник мир. Древнегреческие философы Милетской школы принимали идею возникновения живых существ из воды либо из различных влажных или гниющих материалов, что было результатом непосредственного влияния вавилонской культуры. Но Фалес (624-547 гг. до н.э.) оспаривал мифологические   представления   и   создал   стихийно-материалистическое мировоззрение с элементами диалектики. Согласно Фалесу и его последователям, возникновение живых существ из воды произошло без какого-либо вмешательства духовных сил; жизнь есть свойство материи. Живые существа, согласно учению Анаксимандра, образуются из неопределённой материи- «алейрона» по тем же законам, что и объекты неживой природы. Философ Анаксимен считал материальным первоначалом мира воздух, из которого всё возникает и в который всё возвращается обратно. Душу человека он также отождествлял с воздухом. Яркое материалистическое развитие идеи самозарождения живых существ осуществляется позже в трудах Демокрита (460-370 гг. до н.э.) и Эпикура (341-270 гг. до н. э.). По мнению этих философов; возникновение живых существ - естественный процесс, результат природных сил, а не «акта творения» внешних сил. Также величайшим из древнегреческих философов был Гераклит из Эфеса. Его учение не содержит специальных положений о живой природе, однако оно имело огромное значение как развития всего естествознания, так и для становления представлений о живой материи. Большое влияние на развитие представлений о живой природе оказали исследования и умозрительные концепции других учёных античности: Пифагора, Эмпедокла, Гиппократа и многих других. Идеи Платона (427-347 гг. до н.э.) о двойственности мира- первичном мире идей и вторичном, материальном, мире сыграли отрицательную роль в развитии взглядов на возникновение жизни. Даже такой разносторонний и самобытный философ, как Аристотель (384-322 гг. до н. э.), который колебался между идеализмом и материализмом, признавал бога за высшую форму и перводвигатель. Согласно Аристотелю, организмы могут происходить от организмов, но вместе с тем могут возникать и от неживой материи. Он считает, что материя лишь пассивное начало, возможность, которая может осуществиться только через определенную форму. Бытие содержит внутреннюю цель развития (энтелехию). По Аристотелю, именно энтелехия как целеустремленная внутренняя сущность вдыхает жизнь в материю. Взгляды Аристотеля почти на 2000 лет определяют судьбу идеи о самозарождении жизни, которая становится предметом ряда идеалистических и мистических трактатов. Аристотель занимался систематическим изучением животных, он описал более 500 видов животных и расположил их в определённом порядке: от просто устроенных до более сложно устроенных. Во всех телах природы Аристотель различал две стороны: материю, обладающую различными возможностями, и форму- душу, под влиянием которой реализуется данная возможность материи. Взгляды на происхождение жизни в средние века следует также расценивать как следствие невежества, которое по мере накопления положительного знания уступало место более правильным представлениям. Однако теория самопроизвольного зарождения долгое время господствовала в умах исследователей. С установлением христианской церкви в Европе распространяется официальная точка зрения, основанная на библейских текстах: все живое создано Богом и остаётся неизменным.

В античных и средневековых представлениях о зарождении, развитии жизни философы придерживались в основном теорий о том, что жизнь возникла либо из неживого вещества, либо была создана сверхъестественным существом (Богом) в определённое время.

1.2 Работы Луи Пастера и его предшественников

В 1688 году итальянский биолог и врач Франческо Реди, живший во Флоренции, подошел к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, - это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза). «Убежденность была бы тщетой, если бы ее нельзя было подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них землю, в другой - немного рыбы, в третий - угрей из Арно, в четвертый - кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми… Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервили; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена погибшая рыба» (Реди). Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной теорией. В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антона ван Левенгука усилили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям и в конце концов побудили других ученых поставить эксперименты для решения вопроса о возникновении жизни путем спонтанного зарождения. В 1765 году XVII века Ладзаро Спалланцани провел следующий опыт: подвергнув мясные и овощные отвары кипячению в течение нескольких часов, он сразу же их запечатал, после чего снял с огня. Исследовав жидкости через несколько дней, Спалланцани не обнаружил в них никаких признаков жизни. Из этого он сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ и что без них ничто живое уже не могло возникнуть. Но оппоненты Спалланцани отвечали, что просто в закрытый сосуд не может проникнуть некая «жизненная сила», благодаря которой происходит самозарождение.

Окончательное поражение воззрениям о самозарождении нанесли блестящие исследования французского микробиолога Пастера, проведённые в семидесятых годах прошлого столетия. Успех этих работ был подготовлен всем предшествующим развитием проблемы.

В то время Парижская академия наук объявила конкурс на лучшее решение вопроса о том, происходит ли в обычных условиях самозарождение жизни. Пастер решил доказать, что даже микробы могут проникнуть только от других микробов, т. е. самозарождения не происходит. Его предшественники уже показали это. Пастер решил опровергнуть этот нелепый аргумент с помощью простого и остороумного опыта. Он решил повторить опыт Спалланцани, только на этот раз в открытом сосуде.

Для опыта он сделал длинные стеклянные сосуды с тонким горлышком, изогнутым в форме лебединой шеи. Горлышко он оставил открытым и в таком сосуде прокипятил бульон. Мнимой «жизненной силе» в сосуд проникнуть теперь ничего не мешало. А вот реальные бактерии туда попасть не могли - они оседали на изгибах горлышка вместе с пылью.

Бактерии в бульоне так и не завелись, он остался чистым. Но стоило только отрезать шейку сосуда, как через несколько дней в жидкости появлялись бактерии. Появление их можно было добиться, наклоняя сосуд и смывая микроорганизмы, осевшие на изгибе трубки. Так учёный доказал, что самозарождения не происходит.

Работы Пастера явились переломным моментом в истории учения о происхождении жизни. Вопрос о самозарождении в том виде, в каком он был поставлен, разрешился в отрицательном смысле, и принцип "всё живое - из живого" для всех известных существ мог по праву считаться справедливым и не знающим ни одного исключения.

Вопрос о происхождении жизни, однако, не был разрешён опытами Пастера - он был только заново поставлен, но на этот раз вполне научно. Тому способствовали расширение и углубление представлений о жизни, особенно учение о клетке как основе жизни, и развитие физико-химических наук. После Пастера в учении о происхождении жизни ни микроорганизмы вообщее, ни известные нам даже наиболее просто устроенные их представители не рассматриваются больше как источники появления в современных условиях более сложных живых существ. Вопрос этот переносится на клетку с её искусственного создания из неорганических веществ.

Наряду с этим вновь появились старые представления о непрерывности и вечности жизни, также вооружённые новейшими достижениями в области биологии, астрономии и физики.

1.3 Теория вечной жизни (стационарного состояния)

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Оценки возраста Земли сильно варьировали - от примерно 6000 лет по 106 лет по современным оценкам, основаннымрасчетам архиепископа Ашера до 5000 на учете скоростей радиоактивного распада. Более совершенные методы датирования дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонникам теории стационарного состояния полагать, что Земля существовала всегда. Согласно этой теории, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности - либо изменение численности, либо вымирание. Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб - латимерию. По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода 70 млн. лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее немногочисленные сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков. Большая часть доводов в пользу этой теории связана с такими неясными аспектами эволюции, как значение разрывов в палеонтологической летописи, и она наиболее подробно разработана именно в этом направлении. Такой теории придерживался известный немецкий учёный В. Прейер. Он в 1880 году выдвинул предположение о том, что жизнь существует вечно. Это предположение нашло отклик со стороны академика В.И. Вернадского.

1.4 Теория самопроизвольного зарождения жизни

Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. На основе собственных наблюдений он развивал эту теорию дальше, связываю все организмы в непрерывный ряд - «лестницу природы». «Ибо природа совершает переход от безжизненных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заметить различия» (Аристотель). Этим утверждением Аристотель укрепил более ранние высказывания Эмпедокла об органической эволюции. Согласно гипотезе Аристотеля о спонтанном зарождении, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе. «Таковы факты - живое может возникать не только путем спаривания животных, но и разложением почвы. Так же обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием всей природы, возникая из разлагающейся земли или определенных частей растений» (Аристотель).С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести: ее признали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все продолжала существовать где-то на заднем плане в течение еще многих веков. Ван Гельмот (1577 - 1644 гг), весьма знаменитый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмот считал человеческий пот.

Экспериментальные исследования ирландского священника Д. Нигдема (1748), который закупоривал колбы, наполненные питательным раствором, и подвергал их нагреванию на тлеющих углях Высокая температура, по мнению автора, должна была убить все зародыши, которые могли бы проникнуть в колбу извне. Тем не менее, спустя нескольких дней в колбах в изобилии появились микроорганизмы, что служило для Нидгема неопровержимым доказательством их зарождения из неживой материи.

Взгляды и исследования Нидгема нашли широкий отклик среди учёных того времени и долго ещё служили опорой теории самопроизвольного зарождения. Многие учёные повторяли и модифицировали опыты ирландского священника, но не всегда получали одинаковые результаты.

1.5 Материалистические теории происхождения жизни

Иначе обстоит дело, если принять наличие специфических различий между живой и неживой материей - в этом случае сам собой возникает вопрос о возникновении этих различий. Разрешение настоящего вопроса, естественно, неразрывно связано с теми представлениями, которые существуют о природе различий между неживой материей и живыми организмами.

Правильная постановка этого вопроса стала возможной лишь после исследований Л. Пастера и в связи с расширением и углублением самого понятия живого. Особенное значение в истории проблемы имела теория немецкого учёного Э. Пфлюгера (1875).

Вопрос о происхождении жизни для Пфлюгера, как и для современных учёных, сводился к вопросу о происхождении белковых веществ и внутренней их организации, которая составляет характерное отличие белков живой «протоплазмы». Автор соответственно разбирает различия между «живым» и «мёртвым» белком, из которых основное заключается в неустойчивости «живого» белка, его способности к изменениям в отличие от инертного «мёртвого» белка. Эти свойства «живого» белка во времена Пфлюгера приписывали наличию в молекуле белка кислорода. Это воззрение в настоящее время оставлено. Из других представлений о различиях между «живыми» и «мёртвыми» белком учёный останавливается на содержании в молекуле «живого» белка группы циана,CN, и соответственно этому он пытается создать представление о происхождении этого основного для белковой молекулы радикала. В соответствии с этим, исследователь считает, что цианистые соединения возникли ещё в то время, когда Земля представляла собой расплавленную или раскалённую массу. Именно при этих температурах в лаборатории удаётся получить указанные соединения искусственным путём. Впоследствии, при охлаждении земной поверхности, соединения циана с водой и с другими химическими веществами привели к образованию белковых веществ, наделенных «жизненными» свойствами.

В теории Пфлюгера, в настоящее время устаревшей, ценным является материалистический подход к проблеме происхождения жизни и выделения белка как важнейшей составной части протоплазмы. Происхождение белковых веществ можно было представить и иначе. Одной из таких попыток является теория английского учёного Дж. Эллена (1899). Первое появление азотистых соединений на Земле, в противоположность Пфлюгеру, Эллен приурочивает к тому периоду, когда пары воды вследствие охлаждения сгустились в воду и покрыли поверхность Земли. В воде были растворены соли металлов, имеющие первостепенное значение для образования и деятельности белка. В ней же содержалось известное количество углекислоты, которая вступала в соединение с оксидами азота и с аммиаком. Последние могли образоваться при электрических разрядах, имевших место в воздухе, содержащем азот. Уже эти теории, относящиеся к концу прошлого столетия, ясно намечают основное направление, по которому и в настоящее время идёт развитие проблемы возникновения живого.

Глава 2. Современные представления о возникновении жизни

2.1 Жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм)

Согласно этой теории, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. В 1650 году архиепископ Ашер из г. Арма (Ирландия) вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н. э. и закончил свой труд 23 октября в 9 часов утра, создав человека. Ашер получил эту дату, сложив возраст всех людей, упоминающихся в библейской генеалогии, от Адама до Христа. С точки зрения арифметики, это разумно, однако при этом получается, что Адам жил в то время, когда, как показывают археологические находки, на Ближнем Востоке существовала хорошо развитая городская цивилизация. Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Хотя все христиане признают, что Библия - это завет Господа людям, по вопросу о длине «дня», упоминающегося в Книге бытия, существуют разногласия. Некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за шесть дней продолжительностью по 24 часа. Они отвергают любые другие точки зрения и целиком полагаются на вдохновение, созерцание и божественное откровение. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге бытия изложено в понятной для людей всех времен форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим Творцом. Для них описание сотворения живых существ относится к ответу скорее на вопрос «почему», а не «каким образом». Если наука в поисках истины широко использует наблюдения и эксперимент, то богословие постигает истину через божественное откровение и веру. Вера признает вещи, которым нет доказательств в научном смысле слова. Это означает, что логически не может быть противоречия между научным и богословским объяснением сотворения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключают одна другую. Для ученого, научная истина всегда содержит элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теологическая истина абсолютна.Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни отвергнуть эту концепцию.

2.2 Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия)

В XIX в. возрождается и идея космического посева (панспермии), высказанная еще в V в. до н.э. греческим философом Анаксагором. По его учению, жизнь возникла из семени, которое существует «всегда и везде». Возрождение этой идеи - естественная реакция на кризис в вопросе происхождения жизни, в который попало естествознание в середине XIX в. Тогда этот вопрос выглядел принципиально неразрешимым. И снова выход ищут в самозарождении или привнесении зародышей жизни с других космических тел. После многовекового сна идея Анаксагора о «вечных семенах» была разбужена X. Рихтером в 1865 г. Согласно последнему, зародыши жизни занесены на Землю метеоритами или космической пылью. В развитом и видоизмененном виде гипотеза  о  космическом  посеве  (панспермии)  разработана  шведским физикохимиком Сванте Авенариусом в 1884 г. По Авенариусу, жизнь на Земле произошла от спор растений или «микроорганизмов, которые перенесены с других планет под действием светового давления или, возможно, метеоритами. Уже в то время П. Веккерель, а позже и ряд других ученых доказан невозможность переноса в жизнеспособном состоянии (активном или поддающемся активизации) зародышей жизни. На них губительно действуют космические лучи, особенно коротковолновое ультрафиолетовое излучение, которым пронизана Вселенная. Идея панспермии жива и сегодня, она предстает в постоянно изменяющихся формах. Согласно одному из новейших вариантов этой гипотезы (называемому еще «инфекционной теорией»), жизнь на Землю была занесена обитателями других планет, которые совершали межпланетные и межзвездные перелеты. Однако этому нет никаких доказательств.

Ни один серьезный ученый сегодня не считает, что жизнь на Земле - исключительное явление во Вселенной. Однако некоторые допускают, что это действительно так и что земная жизнь - единственное счастливое (очевидно, для человека!) исключение. Но тот факт, что до сегодняшнего дня не установлен контакт с другими(внеземными) цивилизациями, еще не доказательство, того что жизнь имеет место только на Земле. Вместе с тем признание возможности существования жизни на других планетах вовсе не означает, что «зародыши жизни» с таких внеземных «плантаций» могут беспрепятственно переноситься с одного космического тела на другое. Несмотря на то, что проведено и проводится множество целенаправленных исследований, до сих пор не установлено никаких фактов, которые показывали бы, что живые существа принесены на Землю метеоритами или с космической пылью. Все опыты в этом направлении оказываются напрасными даже сейчас, когда человек сам или с помощью аппаратов проникает в ближайший космос. Опубликованные данные Б. Нада и других о микроорганизмах в метеоритах Оргюэй и Ивонна (Франция) оказались результатом ошибочного определения минеральных зерен в качестве некоего окаменелого микроорганизма и вторичною загрязнения поверхности метеорита. Очевидно, что идея «посева» жизни на Земле из космоса не решает проблемы. Эта идея имеет чисто психологическую  привлекательность - мы идем из космоса! Действительно, космос имеет особенно привлекательную силу для современного человека. Может быть, потому, что в бесконечности космоса сегодня человек предвидит будущие возможности нашей цивилизации, и в этом отношении его интерес вполне естествен. Вероятно, поэтому идея космического «посева» волнует многих.

Одним из современных апостолов гипотезы внеземного происхождения жизни является известный английский ученый, лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик. Вместе с американским исследователем Лесли Оргелом Крик опубликовал статью, озаглавленную «Управляемая панспермия». По мнению авторов, «некая примитивная форма жизни была сознательно занесена на Землю другой цивилизацией». Если люди на Земле способны занести жизнь на другие планеты, почему бы не допустить, что сама жизнь на Земле есть продукт транспорта другой развитой цивилизации, которая существовала до нас за 4 млрд. лет. Интересно, не правда ли? После американских исследований Марса по программе «Викинг» по обнаружению жизни на этой планете (абсолютно никаких следов жизни не было обнаружено) известный американский писатель, автор научно-фантастических произведений, Рэй Бредбери остроумно писал: «Все-таки следует принять, что отныне на Марсе есть жизнь, та. которую человек донес до Марса, н теперь на Марсе есть наша жизнь!»

Но оставим в стороне этот фантастический исходный пункт статья Крика и Оргела. Каковы другие предположения и доводы в пользу этой новой вариации на старую тему «посева извне?»

Во-первых, на борту космического корабля внеземной цивилизации «должны были быть» микроорганизмы многих видов. Радиус нашей Галактики составляет около 10 световых лет, так что, по Крику и Оргелу, космический корабль, движущийся со скоростью 0,001 скорости света, мог занести жизнь на все планеты нашей Галактики. В этом случае научно доказано только одно: под защитой космического аппарата микроорганизмы действительно могут сохраняться миллионы лет и при температурах, близких к абсолютному нулю. Остальные предположения, как и поиски призраков, не рассматривает даже фантастика. Вторым доводом Крика и Оргела в пользу «космического посева» является универсальный характер генетического кода-единого механизма передачи наследственных свойств у всех живых организмов. Если предположить, говорят эти ученые, что жизнь возникла на Земле самостоятельно и одновременно в разных местах, то остается неясным, как сформировался единый для всех земных организмов генетический код. Единый механизм наследственности у земных организмов легко объясним согласно Крику и Оргелу, если принять, что жизнь на Землю занесена с других планет. Однако для происхождения генетического кода возможно и «земное» объяснение. На ранних этапах химической эволюции, когда формируются сложные молекулы, в результате химического отбора, очевидно, создается и универсальный механизм передачи наследственных черт земными организмами.

Третий довод в пользу рассматриваемой гипотезы: «Присутствие крайне редких элементов в земных организмах означает, что они имеют внеземное происхождение». Крик и Оргел указывают, что молибден содержится в земной коре в незначительном количестве, а его роль в обмене веществ (метаболизме) земных организмов значительна. Одновременно отмечается, что известны так называемые «молибденовые звезды» с высоким содержанием молибдена, которые и являются исходными «плантациями» микроорганизмов, занесенных на Землю! Приведение факта о низком содержании молибдена в земной коре и его большой роли в метаболизме земных организмов было бы ловким приемом в устной дискуссия, чтобы смутить противника. Но написанное остается и может быть проверено. Впрочем, в этом случае проверка не нужна. Подобного типа несоответствие является правилом для целого ряда химических элементов, которые принимают участие в составе и метаболизме организмов. Это правило объясняется с позиций эволюционной биохимии. В связи с этим можно привести еще более яркий пример о низком содержании фосфора в земной коре и его исключительной роли для земных организмов: фосфор -обязательная составная часть нуклеиновых кислот, которые наряду с белками имеют важнейшее значение для жизни; кроме того, высшая нервная  деятельность также очень тесно связана с фосфором. Следовательно, для объяснения некоторых химических особенностей земной жизни не обязательно привлекать другие звездные миры вроде «молибденовых звезд».

Интересно отметить, что риторический трюк Крика и Оргела с молибденом был быстро раскрыт японским ученым Ф. Егани. Через год после статьи Крика и Оргела Егани опубликовал свои исследования содержания металлов в составе Земли. Суммарное содержание молибдена на Земле оказалось действительно низким, но его процентное содержание в морской воде в два раза выше, чем хрома.

Как в целом, так и в своих отдельных вариантах гипотеза панспермии - мираж. Независимо от того объясняет ли она историю распространения жизни, она не объясняет возникновения самой жизни. По выражению Дж. Бернала, эта гипотеза только «лукавая уловка ума», которая отвлекает его от решения проблемы. По мнению Бернала, «одинаково бессодержательны и утверждения, что жизнь была создана со специальной целью, и утверждение, что она пришла откуда-то из другого места, где была всегда». Так как если даже и допустить, что жизнь принесена с других космических тел, то подобное допущение ничем не помогает в решении проблемы происхождения жизни.

2.3 Теория Опарина-Холдейна

Есть нечто символичное в том, что основы современной теории происхождения жизни заложены в один прекрасный майский день. 3 мая 1924 г. на собрании Русского ботанического общества молодой советский ученый А. И. Опарин с дерзостью, присущей молодости, позволил себе с новой точки зрения рассмотреть проблему возникновения жизни. Его доклад «О возникновении жизни» стал исходной точкой нового взгляда на вечную проблему «откуда мы пришли?» Пять лет спустя независимо от Опарина сходные идеи были развиты английским ученым Дж. Холдейном. Общим во взглядах Опарина и Холдейна является попытка объяснить возникновение жизни химической эволюции на Земле. Оба они подчеркивают '"огромную роль первичного океана как огромной химической лаборатории, в которой образовался «первичный бульон», а кроме того, и роль энзимов - органических молекул, которые многократно, ускоряют нормальный ход химических процессов. В дополнение к этому Холдейн впервые высказывает идею, что первая атмосфера на Земле, «вероятно, содержала очень мало или вообще не содержала кислорода». Оба биохимика предположили, что в условиях, имевших место быть насколько миллиардов лет назад, образование живого вещества было возможно. К таким условиям они относили наличие восстановительного типа атмосферы, воды, источников энергии(в виде УФ- излучений и космического излучения, теплоты остывающей земной коры, вулканической деятельности, атмосферы электрических явлений, радиоактивного распада), приемлемой температуры, а также отсутствие других живых существ.

Главные этапы возникновения и развития жизни, по- видимому, состоят в:

ь Образовании атмосферы из газов, которые могли бы служить «сырьём» для синтеза органических веществ (метана, оксида и диоксида углерода, аммиака, сероводорода и т. д.);

ь Абиогенном (т.е. происходящем без участия организмов) образовании простых веществ, в том числе мономеров биологических полимеров- аминокислот, сахаров, азотистых оснований, АТФ и др. мононуклеотидов;

ь Полимеризации мономеров в биологические полимеры, прежде всего белки(полипептиды) и нуклеиновые кислоты(полинуклеотиды);

ь Образовании предбиологических форм сложного химического состава- протобионтов, имеющих накоторые свойства живых существ;

ь Возникновении простейших живых форм, имеющих всю совокупность главных свойств жизни - примитивных клеток;

ь Биологической эволюции возникших живых существ.

Возможность абиогенного образования органических веществ, включая мономеры биологических полимеров, в условиях, бывших на Земле около 4 млрд. лет назад, доказана опытами разных химиков. В лабораторных условиях при пропускании электрических разрядов через различные газовые смеси, напоминающую примитивную атмосферу планеты, а также при использовании др. источникив энергии ученые получали среди продуктов реакции аминокислоты (аланин, глицерин, аспарагиновую кислоту), янтарную, уксусную, молочные кислоты, мочевину, азотистые основания (аденин, гуанин), АДФ и АТФ. Низкомолекулярные органические соединения накапливались в водах первичного океана в виде первичного бульона или же адсорбировались на поверхности глинистых отложений. Последнее повышало концентрацию этих веществ, создавая тем самым лучшие условия для полимеризации.

Возможность полимеризации низкомолекулярных соединений с образованием полипептидов и полинуклеотидов непосредственно в первичном бульоне вызывает сомнения по термодинамическим соображениям. Водная среда благоприятствует реакции деполимеризации. Ученые предполагают, что образование полипептидов и полинуклетидов могло происходить в плёнке из низкомолекулярных органических соединений в безводной среде, например на склонах вулканических конусов, покрытых остывающей лавой. В ходе опыта выдерживание в течение определённого времени при 130 градусах сухой смеси аминокислот в сосудах из кусков лавы приводило к образованию полипептидов. Образующиеся биополимеры смывались ливневыми потоками в первичный бульон, что защищало их от разрушающего действия УФ- излучения, которое в то время из-за отсутствия в атмосфере планеты озонового слоя было очень жёстким.

По мере повышения концентрации полипептидов, полинуклетидов и др. органических соединений в первичном бульоне сложились условия для следующего этапа - самопроизвольного возникновения предбиологических форм сложного химического состава, или пробионтов. Предположительно они были представлены коацерватами (А.И. Опарин) или микросферами(С. Фокс). Это коллоидные капли с уплотнённым поверхностным слоем, имитирующим мембрану, содержимое которых состовляли один или несколько видов биополимеров. Возможность образования в коллоидных растворах коацерватов или микросфер доказана опытным путём. При определённых условиях коацерваты проявляют некоторые общие свойства живых форм. Они способны в определённой степени избирательно поглощать вещества из окружающего раствора. Происходит процесс, напоминающий обмен веществ. Накапливание вещества, коацерваты увеличивают свой объём (рост). По достижении определённых размеров они распадаются на части, сохраняя черты исходной химической организации. Устойчивость коацерватов различного химического состава различна, то среди них происходит отбор.

Перечисленные выше свойства учёные усматривают у пробионтов. Пробионты представляют собой обособленные то окружающей среды, открытые макромолекулярные системы, возникавшие в первичном бульоне и способные к примитивным формам роста, размножения, обмена веществ и предбиологическому химическому отбору.

Предбиологическая эволюция пробионтов, осуществлялась в трёх направлениях. Важное значение имело совершенствование каталитической (ферментной) функции белков. Развивалось такое свойство биологического катализа, как специфичность. Второй важной вещью оказалась исключительная роль в эволюции пробионтов принадлежит приобретению полинуклеидами способности к самовоспроизведению, что сделало возможным передачу информации из поколения в поколение. В основе этой способности лежит матричный синтез. Третье и главное направление эволюции пробионтов состояло в возникновении мембран. Отграничение от окружающей среды мембраной с избирательной проницаемостью превращает пробионт в устойчивый набор макромолекул, стабилизирует важные параметры обмена веществ на основе специфического катализа.

Разделение функций хранения и передачи информации, с одной стороны(нуклеиновые кислоты), и использование её для организации специфических структур и обмена веществ- с другой(белки); появление молекулярного механизма матричного синтеза биополимеров; освоение эффективных систем энергообеспечения жизнедеятельности(АТФ); образование типичной биологической мембраны- всё это привело к возникновению живых существ, которые поначалу были представлены примитивными клетками. С момента появления клеток предбиологический химический отбор уступил место биологическому отбору. Дальнейшее развитие жизни шло согласно законам биологической эволюции. Переломным моментом на этом пути было возникновение клеток эукариотического типа, многоклеточных организмов, человека.

Согласно Дж. Берналу, «труд Опарина содержит в себе основы новой программы химических и биологических исследований». Идеи Опарина вдохновили многих ученых на новые целенаправленные исследования, результаты которых начинают открывать тайну жизни - эту мучительную и сладкую загадку для человека.

Заключение

В настоящее вопросов о том, как возникла жизнь, не стало меньше. До сих пор появляются различные гипотезы о происхождении жизни, порой совершенно фантастические. Возникновение жизни на Земле носит закономерный характер, а её появление связано с длительным процессом химической эволюции, происходившей на нашей планете. Возникновение многоклеточных организмов и дальнейшая их эволюция привела к увеличению многообразия форм живого. Большинство современных специалистов убеждены, что возникновение жизни в условиях первичной Земли есть естественный результат эволюции материи. Это убеждение основано на доказанном единстве химической основы жизни, построенной из нескольких простых и самых распространенных во Вселенной атомов. Исключительное морфологическое разнообразие жизни (микроорганизмы, растения, животные) осуществляется на достаточно единообразной биохимической основе: нуклеиновые кислоты, белки углеводы, жиры и несколько более редких соединений типа фосфатов. Основные химические элементы, из которых построена жизнь, - это углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Очевидно, организмы используют для своего строения наиболее распространенные во Вселенной элементы, что обусловлено самой природой элементов. Например, атомы водорода углерода, кислорода и азота имеют небольшие размеры и способны образовывать устойчивые соединения с двух- и трехкратными связями, что повышает их реакционную способность. Образование сложных полимеров, без которых возникновение и развитие жизни вообще невозможны, связано со специфическими химическими особенностями углерода. Современная теория происхождения жизни основана на идее о том, что биологические молекулы могли возникнуть в далеком геологическом прошлом неорганическим путем. Сложную химическую эволюцию обычно выражают следующей обобщенной схемой: атомы - простые соединения - простые биоорганические соединения - макромолекулы - организованные системы. Начало эволюции положено нуклеоснитезом в Солнечной системе, когда образовались основные элементы, в том числе и биогенные. Начальное состояние нуклеосинтеза быстро переходят в процесс образования различных по сложности химических соединений. Этот процесс протекает в условиях первичной Земли со все нарастающей сложностью, обусловленной общекосмическими и конкретными планетарными предпосылками. Такова вкратце история развития взглядов на происхождение жизни.

Библиографический список

1. Мамонтов С.Г.

2. Общая биология/С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров.- 5-е изд., стереотип.- М.: ФГУП Издательство «Высшая школа», 2002.- 617с.: ил.

3. Захаров В.Б. Общая биология: учебное пособие/ В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин.- 6-е изд.- М.: Дрофа, 2003.- 624с.: ил.

4. Ярыгин В.М. Биология: в 2-ух книгах/Под ред. В.М. Ярыгина.- 3-е изд.- М.: «Высшая школа», 2004.- 615с.