Происхождение жизни на земле

Ф. Энгельс одним  из первых высказал мысль о том, что  жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе длительного пути эволюционного  развития материи. Эволюционная идея положена в основу гипотезы сложного, многоступенчатого  пути развития материи, предшествовавшего  зарождению жизни на Земле.  

Современные биологи  доказывают, что универсальной формулы  жизни (т. е. такой, которая бы полностью  отображала бы ее сущность) нет и  быть не может. Такое понимание предполагает исторический подход к биологическому познанию как постижению сущности жизни, в ходе чего менялись и сами концепции  происхождения жизни и представления  о тех формах, в которых такое  познание возможно.  

Биоэнергоинформационный обмен как основа возникновения жизни.  

Одной из новейших концепций  происхождения жизни на Земле  является концепция о биоэнергоинформационном обмене. Понятие биоэнергоинформационного обмен возникло в сфере биофизики, биоэнергетики и экологии в связи с последними достижениями в этих областях науки. Термин биоэнергоинформатика был введен доктором технических наук, профессором МГТУ им. Н. Э. Баумана В. Н. Волченко в 1989 году, когда им его единомышленниками была проведена первая Всесоюзная конференция по биоэнергоинформатике в Москве .  

Изучение биоэнергоинформационного обмена дало основание высказать предположение об информационном единстве Вселенной, о наличии в ней такой субстанции, как «Информация – Сознание», а не только известных форм материи и энергии.  

Одним из элементов  этой концепции выступает наличие  во Вселенной общего замысла, плана. Эта гипотеза подтверждается современной  астрофизикой, согласно которой фундаментальные  свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже формы  физических закономерностей тесно  связаны со структурой Вселенной  во всех ее масштабах и с возможностью Жизни.  

Отсюда следует  второй элемент концепции биоэнергоинформатики – Вселенную нужно рассматривать как живую систему. А в живых системах фактор Сознания (информации) наряду с материей и энергией, должен занимать весьма существенное место. Таким образом, можно говорить о необходимости триединства Вселенной: материи, энергии и информации.  

Глава 3. Как появилась  жизнь на Земле.  

Современная концепция  возникновения жизни на Земле  является результатом широкого синтеза  естественных наук, многих теорий и  гипотез, выдвинутых исследователями  разных специальностей .  

Для возникновения  жизни на Земле важна первичная  атмосфера (планеты). Первичная атмосфера  Земли содержала метан, аммиак, водяной  пар и водород. Именно воздействуя  на смесь этих газов электрическими зарядами и ультрафиолетовым излучением, ученым удалось получить сложные  органические вещества, входящие в  состав живых белков. Элементарными  «кирпичиками» живого являются такие  химические элементы как углерод, кислород, азот и водород. В живой клетке по весу содержится 70 процентов кислорода, 17 процентов углерода, 10 процентов водорода, 3 процента азота, затем идут фосфор, калий, хлор, сера, кальций, натрий, магний, железо. Итак, первый шаг на пути к возникновению жизни заключается в образовании органических веществ из неорганических. Он связан с наличием химического «сырья», синтез которого может произойти при определенном излучении, давлении, температуре, влажности. Возникновению простейших живых организмов предшествовала длительная химическая эволюция. Из сравнительно небольшого числа соединений (в результате естественного отбора) возникли вещества со свойствами, пригодными для жизни. Соединения, возникшие на основе углерода, образовали «первичный бульон» гидросферы. По мнению ученых, содержащие азот и углерод вещества возникли в расплавленных глубинах Земли и выносились на поверхность при вулканической деятельности. Второй шаг в возникновении соединений связан с возникновением в первичном океане Земли упорядоченных сложных веществ – биополимеров: нуклеиновых кислот, белков. Как осуществлялось формирование биополимеров?  

Если предположить, что в этот период все органические соединения находились в первичном  океане Земли, то более сложных органические соединения могли образоваться на поверхности океана в виде тонкой пленки и на прогреваемом солнцем мелководье. Бескислородная среда облегчала синтез полимеров из неорганических соединений. Кислород как сильнейший окислитель разрушал бы возникающие молекулы. Сравнительно несложные органические соединения начали объединяться в крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые вещества-катализаторы, которые способствуют возникновению или распаду молекул. В результате активности ферментов возникли важнейшие «первоэлементы жизни» — нуклеиновые кислоты, сложные полимерные вещества (состоящие из мономеров). Мономеры в нуклеиновых клетках расположены таким образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся в том, что каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех нуклеотидов, так называемый триплет нуклеиновой кислоты. На основе нуклеиновых кислот уже могут строиться белки и происходить обмен с внешней средой веществом и энергией. Симбиоз нуклеиновых кислот образовал «молекулярно-генетические системы управления» .  

Эта стадия, по-видимому, была отправной, переломной в возникновении  жизни на Земле. Молекулы нуклеиновых  кислот приобрели свойства самовоспроизведения  себе подобных, стали управлять процессом  образования белковых веществ. У  истоков всего живого стояли ревертаза  и матричный синтез с ДНК на РНК, эволюция РНК-овой молекулярной системы в ДНК-овую. Так возник «геном биосферы».  

Жара и холод, молнии, ультрафиолетовая реакция, атмосферные  электрические заряды, порывы ветра  и водяные струи – все это  обеспечивало начало или затухание  биохимических реакций, характер их протекания, генные «всплески». К концу  биохимической стадии появились  такие структурные образования, как мембраны, отграничивающие смесь  органических веществ от внешней  среды.  

Мембраны сыграли  главную роль в построении всех живых  клеток. Тела всех растений и животных состоят из основных единиц жизни  – клеток. Живое содержание клетки – протоплазма. Современные ученые пришли к выводу, что первые организмы  на Земле были одноклеточными прокариотами – организмами, лишенными ядра («карио»  — в переводе с греческого «ядро»). По своему строению они напоминают ныне бактерии или сине-зеленые водоросли.  

Для существования  первых «живых» молекул, прокариотов  необходим, как для всего живого, приток энергии извне. Каждая клетка – маленькая «энергетическая  станция». Непосредственным источником энергии для клеток служит аденозинтрифосфорная кислота и другие соединения, содержащие фосфор. Энергию клетки получают с  пищей, они способны не только тратить, но и запасать энергию .  

Предметом дискуссии  является вопрос о том, возник ли на Земле сначала какой-то один вид  организма или появилось их великое  множество. Предполагают, что возникло множество первых комочков живой  протоплазмы.  

Приблизительно 2 млрд. лет тому назад в живых клетках  появилось ядро. Из прокариотов возникли эукариоты – одноклеточные организмы  с ядром. Их на Земле насчитывается 25—30 видов. Самые простые из них  – амебы. У эукариотов существует в клетке оформленное ядро с веществом, содержащим код синтеза белка. Приблизительно к этому времени наметился  «выбор» растительного или животного  образа жизни. Основное различие этих образов жизни связано со способом питания, с возникновением такого важного  для жизни на Земле процесса, как  фотосинтез. Фотосинтез заключается  в создании органических веществ, например, сахаров, из углекислоты и воды при  использовании энергии света. Благодаря  фотосинтезу растения вырабатывают органические вещества, за счет которого происходит наращивание массы растений.  

Заключение.  

За последние десять лет понимание происхождения  жизни сделало огромные успехи. Остается надеяться, что следующее десятилетие  принесет еще больше: новые исследования очень активно ведутся во многих областях.  

Но, именно, теория эволюции дает возможность понять оптимальную  стратегию взаимоотношения человека и окружающей живой природы, позволяет  ставить вопрос о разработке принципов  управляемой эволюции. Отдельные  элементы такой управляемой эволюции уже сегодня просматриваются, например, в попытках не простого промыслового использования, а хозяйственного управления эволюцией отдельных видов животных и растений.  

Изучение процессов  эволюции важно для охраны окружающей среды. Человек, вторгаясь в природу, еще не научился предвидеть и предупреждать  нежелательные последствия своего вмешательства. Человек использует для борьбы с вредителями гексахлоран, ртутные препараты и многие другие ядовитые вещества. Это немедленно ведет к эволюционному «ответу» природы – возникновению устойчивых к пестицидам рас насекомых, «суперкрыс», устойчивых к антикоагулянтам и т. п.  

Часто таким же катастрофическим становится промышленное загрязнение. Миллионы тонн стиральных порошков, попадая  в сточные воды, убивают высшие организмы и вызывают невиданное прежде развитие цианей и некоторых микроорганизмов. Эволюция в этих случаях приобретает уродливые формы, и не исключено, что в будущем человечество столкнется с неожиданной «эволюционной угрозой» со стороны каких-нибудь суперустойчивых к промышленным загрязнениям микроорганизмов, бактерии и цианей, которые смогут изменить облик нашей планеты в нежелательном направлении.  

Список литературы

1. Агапова О. В., Агапов В. И. Лекции по концепциям  современного естествознания. Вузовский  курс. – Рязань, 2000.

2. Вернадский В.  И. Начало и вечность жизни.  – М.: Республика, 1989.

3. Горелов А. А.  Концепции современного естествознания. – М.: Мысль, 2000.

4. Дубнищева Г. Д. Концепции современного естествознания: Учеб. для студ. вузов / Под ред. М. Ф. Жукова. – Новосибирск: ЮКЭА, 1999.

5. Концепции современного  естествознания. Серия «Учебники  и учебные пособия». – Ростов  н/Д, 2000.

6. Николов Т. «Долгий путь жизни», М., Мир, 1999 г. Селье Г. От мечты к открытию. – М., 2001.

7. Поннамперума С. «Происхождение жизни», М., Мир, 1999 г.

8. Советский энциклопедический  словарь. — М.: Сов. энциклопедия, 2002.