Проблемы возникновения жизни и эволюции ее форм
е выше сказанное, дадим определение жизни:
«Жизнь – процесс существования биологических систем (например, клетка,
организм растения, животного), основу которых составляет сложные
органические вещества и способные самовоспроизводиться, поддерживать свое
существование в результате обмена энергией, веществом и информацией со
средой.»[7]
2. Гипотезы и теории происхождения жизни.
Существует пять научных концепций возникновения жизни:
1. Возникновение живого из неживого, подчиняясь определенным физическим и
химическим закономерностям - (абиотическая концепция);
2. Гипотеза «голобиоза» - концепция протобионта или биода, некоего
доклеточного предка, начальных «жизнеспособных» структур;
3. Гипотеза «генобиоза», т.е. поиска генома как реликтового предка всех
живых клеточных структур, считая, что именно РНК сыграла первостепенную
роль в ёе зарождении жизни;
4. Концепция стационарного состояния жизни - жизнь существовала всегда,
начала жизни не существует;
5. Внеземное происхождение жизни – жизнь была занесена на Землю из Космоса
(концепция панспермии).
В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает
теория, утверждающая, что все живое происходит только от живого - теория
биогенеза. Эту теорию в середине XIX века противопоставляли ненаучным
представлениям о самозарождении организмов (червей, мух и др.). Однако как
теория происхождения жизни биогенез несостоятелен, поскольку принципиально
противопоставляет живое неживому, утверждает отвергнутую наукой идею
вечности жизни.
Абиотическая концепция. Абиогенез - идея о происхождении живого из
неживого - исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. В 1924
г. известный биохимик А.И.Опарин высказал предположение, что при мощных
электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4-4,5 млрд.лет назад
состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, могли
возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для
возникновения жизни. Предсказание академика Опарина оправдалось. В 1955 г.
американский исследователь С.Миллер, пропуская электрические заряды через
смесь газов и паров, получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную
и муравьиную кислоты и несколько аминокислот. Таким образом в середине XX
века был экспериментально осуществлен абиогенный синтез белковоподобных и
др. органических веществ в условиях, воспроизводящих условия первобытной
Земли.
Гипотеза Опарина о возникновении жизни на Земле опирается на
представление о постепенном усложнении химической структуры и
морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым
организмам. На стыке моря, суши и воздуха создавались благоприятные условия
для образования сложных органических соединений. В концентрированных
растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки подобно
водным растворам желатина. А.И.Опарин назвал эти сгустки коацерватными
каплями или коацерватами.
Коацерваты - это обособленные в растворе органические многомолекулярные
структуры. Это еще не живые существа. Их возникновение рассматривают как
стадию развития преджизни. Наиболее важным этапом в происхождении жизни
было возникновение механизма воспроизведения себе подобных и наследования
свойств предыдущих поколений. Это стало возможным благодаря образованию
сложных комплексов нуклеиновых кислот и белков. Нуклеиновые кислоты,
способные к самовоспроизведению, стали контролировать синтез белков,
определяя в них порядок аминокислот. А белки-ферменты осуществляли процесс
создания новых копий нуклеиновых кислот. Так возникло главное свойство,
характерное для жизни - способность к воспроизведению подобных себе
молекул.
Сильная сторона абиогенетической гипотезы - ее эволюционный характер,
жизнь – закономерный этап эволюции материи. Возможность экспериментальной
проверки основных положений гипотезы. На коацерватных каплях можно
сымитировать доклеточные фазы зарождения жизни. Слабая сторона гипотезы
Опарина допускала воспроизводство протоживых структур в отсутствии
молекулярных структур генетического кода. Гипотеза Опарина предъявляет
особые требования к экспериментальному воспроизведению коацерватных
структур: «первичный бульон» с химически сложной структурой, элементы
биогенного происхождения (ферменты и коферменты).
Абиогенная гипотеза встречает решительный отпор ученых – сторонников идеи
вечности и безначальности биологической жизни. Русский ученый биохимик С.
П. Костычев в своей брошюре «О появление жизни на Земле» замечает, что
простейшие организмы посложнее всех фабрик и заводов, и случайное
возникновение жизни маловероятно, жизнь никогда «не создается из мертвой
материи».
В отношении самозарождения организмов необходимо отметить, что
Французская Академия наук еще в 1859 г. назначила специальную премию за
попытку осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении жизни. Эту
премию в 1862 г. получил знаменитый французский ученый, основоположник
современной микробиологии Луи Пастер. Своими опытами он доказал
невозможность самозарождения микроорганизмов.
Важно подчеркнуть, что в настоящее время жизнь на Земле не может возникнуть
абиогенным путем. Еще Дарвин в 1871 г. писал: "Но если бы сейчас ... в
каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и
фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п.,
химически образовался белок, способный к дальнейшим все более сложным
превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено и поглощено, что
было невозможно в период возникновения живых существ". Жизнь возникла на
Земле абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого
(биогенное происхождение). Возможность повторного возникновения жизни на
Земле исключена.
Теория панспермии. Наряду с теорией абиогенного происхождения жизни
существуют и другие гипотезы. Так, в 1865 г. немецкий врач Г.Рихтер
выдвинул гипотезу космозоев (космических зачатков), в соответствии с
которой жизнь является вечной и зачатки, населяющие мировое пространство,
могут переноситься с одной планеты на другую. Сходную гипотезу в 1907 г.
выдвинул известный шведский естествоиспытатель С.Аррениус, предположив, что
во Вселенной вечно существуют зародыши жизни - гипотезу панспермии. Он
описывал, как с населенных другими существами планет уходят в мировое
пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они
сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счет
светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни,
они начинают новую жизнь на этой планете. Эту гипотезу поддерживали многие,
в том числе русские ученые С. П. Костычев, Л. С. Берг и П. П. Лазарев.
Данная гипотеза не предполагает никакого механизма для объяснения
первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место
Вселенной. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся
космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживленной
формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь
рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной. Подобным образом мыслили
Кельвин, Гельмгольц.
Для обоснования панспермии обычно используют наскальные рисунки с
изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления
НЛО. Полеты космических аппаратов разрушили веру в существование разумной
жизни на планетах солнечной системы, которая появилась после открытия
Скипарелли каналов на марсе в 1877 г.
Ловелл насчитал на Марсе 700 каналов. Сеть каналов охватывала все
материки. В 1924 г. каналы были сфотографированы, и большинство ученых
увидели в них доказательство существования разумной жизни. Фотоснимки 500
каналов зафиксировали и сезонные изменения цвета, которые подтвердили идеи
советского астронома Г. А. Тихова о растительности на Марсе, поскольку
озера и каналы имели зеленый цвет. Ценная информация о физических условиях
на Марсе была получена советским космическим аппаратом «Марс» и
американскими посадочными станциями «Викинг-1» и «Викинг-2». Так, полярные
шапки, испытывающие сезонные изменения, оказались состоящими из водного
пара с примесью минеральной пыли и из твердой двуокиси углерода (сухого
льда). Но пока следов жизни на Марсе не найдено.
Изучение поверхности с борта искусственных спутников позволило
предположить, что каналы и реки Марса могли возникнуть в результате
растапливания под поверхностного водяного льда в зонах повышенной
активности или внутреннего тепла планеты или при периодических изменениях
климата.
В конце 60-х годов вновь возрос интерес к гипотезам панспермии. При
изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены многие
«предшественники живого» - органические соединения, синильная кислота,
вода, формальдегид, цианогены. Формальдегид, в частности, обнаружен в 60%
случаев в 22 исследованных областях, его облака с концентрацией примерно 1
тысяча молекул в кубическом сантиметре заполняют обширные пространства. В
1975 г. предшественники аминокислот найдены в лунном грунте и метеоритах.
Концепция стационарного состояния жизни. По мнению В. И. Вернадско
| |  скачать работу |
Проблемы возникновения жизни и эволюции ее форм |
