Возникновение жизни

Однако все попытки обнаружить живые существа (или их ископаемые остатки) вне Земли, и прежде всего - в составе метеоритного вещества, так и не дали положительного результата. Неоднократно появлявшиеся сообщения о находках следов жизни на метеоритах основаны или на ошибочной интерпретации некоторых бактериоподобных неорганических включений, или на загрязнении "небесных камней" земными микроорганизмами. Метеоритное вещество оказалось достаточно богатым органикой, однако вся она, как уже было сказано, не обладает хиральной чистотой ; это последнее обстоятельство - весьма сильный довод против принципиальной возможности существования "межзвездной жизни". Таким образом, по крайней мере положение, касающееся повсеместности распространения жизни во Вселенной, не нашло подтверждения. Это заставляет сделать грустный вывод, что панспермия, так же как и абиогенез, не дает удовлетворительного ответа на вопрос о возникновении жизни на Земле.

•  6. Гипотеза "первичного бульона".

Сильнейший удар по дарвиновской гипотезе "первичного бульона" наносит исторически доказанный факт постоянного избытка воды на планете Земля.

Дело в том, что вода является прекрасным растворителем, в котором сложные молекулярные структуры всегда распадаются на более простые формы. Но по теории самозарождения жизни должно быть как раз наоборот, должны протекать химические реакции синтеза, образуя всё более сложные структуры. При этом скорость синтеза должна значительно превышать скорость распада.

По вышеуказанным причинам, теория зарождения жизни из "первичного бульона" на Земле многими учёными отвергнута и, по воле Фрэнсиса Крика лауреата Нобелевской премии за участие в расшифровке генетического кода, появилась новая гипотеза "панспермии"- самозарождения жизни на какой-то далёкой планете, где нет кислорода, мало воды, много водорода, метана, аммиака, есть высокочастотная радиация и т.д., а затем жизнь как-то забрасывается на Землю. Но и эта гипотеза не выдерживает критики со стороны теории вероятности.

Выдвинуто несколько иных, не менее фантастических гипотез, например, "Теория прерывистого равновесия" Стивена Джея Гоулда и др. Но все они обладают одним общим существенным изъяном - не могут объяснить возникновение генетического материала, т.е. откуда взялась информация, закодированная в генах, согласно которой из атомов и молекул строятся белки, ферменты, клетки, органы.

•  7. Теория А.И.Опарина.

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А. И. Опарин (г.р. 1894). В 1924 г. он опубликовал работы, в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной.

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

1. Возникновение органических веществ.

2. Образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.).

3. Возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой (4000 – 80000С). По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (земная кора - литосфера). Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 1000C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время, в соответствии с представлениями А. И. Опарина, состоялся абиогенный синтез, то есть в первоначальных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний, интенсивной ультрафиолетовой радиации и других факторов среды начался синтез более сложных органических соединений, а затем и биополимеров. Образованию органических веществ способствовало отсутствие живых организмов – потребителей органики – и главного…окислителя…–…кислорода. Сложные молекулы аминокислот случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков синтезировались первичные живые существа микроскопических размеров.

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом (от лат. coacervus – сгусток, куча) и средой выстраивались молекулы липидов – примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определённые вещества. Ещё один тип молекул обеспечивал способность к самовоспроизведению.

Система взглядов А. И. Опарина получила название «коацерватная гипотеза».

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения - внутри коацервата и в поколениях - единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур.

• Геологические  эры и эволюция жизни.

 

Под влиянием эволюционной  теории  и  геологам  пришлось  пересмотреть свои представления об истории нашей планеты. Органический мир  развивался  в течении миллиардов лет вместе  с  той  средой,  в  которой  ему  приходилось существовать, т.е. вместе с Землёй. Поэтому эволюцию жизни невзможно  понять без эволюции Земли, и наоборот. Брат А.О. Ковалевского Владимир  Ковалевский (1842-1883) положил эволюционную теорию в основу палеонтологии  – науки  об ископаемых организмах.

Первые  следы  органических  остатков  геологи  обнаруживают   уже   в древнейших  отложениях,  относящихся  к  протерозойской геологической  эре, охватывающей огромный промежуток времени – 700 млн лет. Земля в  тот  период была почти сплошь  покрыта  океаном.  В  нём  обитали  бактерии,  простейшие водоросли,  примитивные  морские  животные.  Эволюция  тогда  шла  настолько медленно,  что  проходили  десятки  миллионов  лет,  пока  органический  мир сколько-нибудь заметно изменялся.

В палеозойскую эру (продолжительностью около  365  млн  лет)  эволюция всего  живого  шла  уже  более  быстрыми   темпами.   Образовались   большие пространства суши, на которой появились наземные  растения.  Особенно  бурно развивались папоротники: они образовывали гигантские дремучие леса.  Морские животные  тоже  усовершенствовались,  что  привело  к  образованию  огромных панцирных рыб. В каменноугольном (карбоновом)  периоде,  на который  падает расцвет палеозойской фауны и флоры,  появились  земноводные. А в пермский период, завершавший палеозойскую эру и начинавший мезозойскую  (она  удалена от нас на 185 млн лет) появились пресмыкающиеся.

Ещё быстрее животный и  растительный  мир  Земли  стал  развиваться  в мезозойскую эру. Уже в самом её начале пресмыкающиеся  стали  господствовать на  суше.  Появились   и   первые   млекопитающие   –   сумчатые.   Всеобщее распространение получили хвойные деревья,  возникли  разнообразные  птицы  и млекопитающие.

Около 70 млн лет назад наступила кайнозойская эра. Виды  млекопитающих и птиц продолжали  совершенствоваться.  В  растительном  мире  преобладающая роль перешла к цветковым. Сформировались виды животных и  растений,  которые обитают на Земле и сейчас.

С возникновением человека около 2 млн лет  назад  начинается  нынешний период  кайнозойской  эры  – четвертичный   или   антропоген.   Человек   в геологическом масштабе времени – совершенный младенец. Ведь 2  млн  лет  для природы  – чрезвычайно  малый  срок.  Наиболее  значительным   событием   в кайнозойской эре стало возникновение большого числа  культурных  растений  и домашних животных. Все они – результат  творческой  деятельности  человека, разумного существа, способного к целенаправленной деятельности.

Если Дарвин, разрабатывая теорию эволюции, изучал опыт  селекционеров, то вооружённые научной теорией селекционеры научились выводить  новые  сорта значительно  быстрее  и  целенаправленнее.  Здесь  особая  роль  принадлежит российскому  учёному  Н.И.Вавилову  (1887-1943),  разработавшему учение о происхождении культурных растений. Эволюция живого продолжается, но уже  под влиянием человека.

Человек теперь активно изменяет живую  природу.  Возрастающее  вмешательство человека в природные процессы порождает новые  серьёзные  проблемы,  которые могут быть решены лишь при условии, что сам человек возьмёт на  себя  заботу об окружающей природе, о сохранении тех тонких соотношений в биосфере, которые сложились в ней  за  миллионы  лет  эволюции жизни на Земле.

Учение о биосфере было создано замечательным  учёным  В.И.  Вернадским (1863-1945). Под биосферой  учёный  понимал  ту  тонкую  оболочку  Земли,  в которой процессы протекают под прямым воздействием живых организмов.

Биосфера находится на стыке всех других оболочек  Земли  – литосферы, гидросферы и атмосферы и играет важнейшую роль в обмене веществ между  ними. В.И.Вернадский показал,  что нет  практически  ни  одного  элемента  в  таблице  Менделеева,  который  не включался бы в живое вещество  планеты  и  не  выделялся  из  него  при  его распаде.  Поэтому  лик  Земли  как  небесного  тела  фактически  сформирован жизнью.  Вернадский  впервые  показал,  какую  решающую  геологическую  роль играло на нашей планете живое вещество.

Вернадский акцентировал внимание  и  на  огромной  геологической  роли человека. Он показал, что  будущее  биосферы  – это  ноосфера,  т.е.  Сфера разума. Учёный верил в силу  человеческого  разума,  верил  в  то,  что  все активнее  вторгаясь  в  природные  эволюционные  процессы,  человек   сумеет направить эволюцию живого таким образом,  чтобы  сделать  нашу  планету  ещё прекраснее и богаче.

 

• Заключение.

Из того, что мы знаем о происхождении жизни на Земле ясно, что процесс возникновения живых организмов из простых органических соединений был крайне длительным. Чтобы на Земле зародилась жизнь, понадобился длившийся много миллионов лет эволюционный процесс.Жизнь как особая форма существования материи характеризуется двумя отличительными свойствами - самовоспроизведением, и обменом веществ с окружающей средой.

На свойствах саморепродукции и обмена веществ строятся все современные гипотезы возникновения жизни. Собственно биологическая эволюция начинается с образования клеточной организации и в дальнейшем идёт по пути совершенствования строения и функций клетки, образования многоклеточной организации, разделения живого на царства растений, животных, грибов, с последующей их дифференциацией на виды.

Теория эволюции даёт возможность понять стратегию взаимоотношения человека и окружающей живой природы, позволяет ставить вопрос о разработке принципов управляемой эволюции.

Изучение процессов эволюции важно для охраны окружающей среды. Человек, вторгаясь в природу, ещё не научился предвидеть и предупреждать нежелательные последствия своего вмешательства.

Ещё В. И. Вернадский верил в силу человеческого разума, в то, что всё активнее вторгаясь в природные эволюционные процессы, он сумеет направить эволюцию живого таким образом, чтобы сделать планету ещё прекраснее и богаче.

Сегодня, эволюционная теория позволяет интегрировать достижения всех биологических дисциплин (определяя направления каждой из них), завтра - станет основой оптимальной стратегии взаимоотношения развивающегося человечества и Земли.

• Список литературы:

 

1. А.И.Опарин «Жизнь, её природа, происхождение и развитие» М. 1960 г.
2. Бернал Д."Возникновение жизни" - М.: "Мир", 1969.
3. Иорданский Н. Н. «Развитие жизни на Земле», М. 1979.