Происхождение жизни

ВВЕДЕНИЕ.

 

Одним из наиболее трудных и в тоже время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Сейчас считается общепризнанным, что возникновение жизни на Земле  представляло собой закономерный процесс, вполне поддающийся научному исследованию. В основе этого процесса лежала эволюция соединений углерода которая происходила во Вселенной задолго до возникновения нашей Солнечной системы и лишь продолжалась во время образования планеты Земля – при формировании ее коры, гидросферы и атмосферы.

С момента возникновения  жизни природа находится в  непрерывном развитии. Процесс эволюции длится уже сотни миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое  во многом до конца еще не описано  и не классифицировано.

Учёные сегодня не в  состоянии воспроизвести процесс  возникновения жизни с такой  же точностью, как это было несколько  миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет  лишь модельным экспериментом, лишённым ряда факторов, сопровождавших появление  живого на Земле. Трудность методологическая – в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению  жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию основного  научного метода).

Жизнь на Земле представлена громадным разнообразием форм, которым  присуща возрастающая сложность  строения и функций. Всем живым организмам свойственны два признака: целостность  и самовоспроизведение. В ходе индивидуального  изменения (онтогенеза) организмы приспосабливаются к внешним условиям, а смена поколений приобретает эволюционно-исторический характер (филогенез). Организмы выработали способность к относительной независимости от внешней среды (автономность). Одно из главных свойств всякого живого организма — обмен веществ. Наряду с ним существенными признаками жизни являются раздражимость, рост, размножение, изменчивость, наследственность. Всякий живой организм как бы стремится к главному — воспроизведению себе подобных.

В своей работе я постараюсь выделить основные концепции происхождения  жизни и раскрыть их, в пределах своего понимания, по изученному материалу.

 

 

 

 

Сопоставьте аналитически основные концепции происхождения  жизни.

Проблема происхождения  и эволюции жизни относится к  наиболее интересным и в то же время  наименее исследованным вопросам. Практически  на протяжении почти всей истории  развития научной мысли считалось, что жизнь – явление самозарождающееся. В этом направлении было много  чисто умозрительных рассуждений, теологических и научных. Основные гипотезы:

- Жизнь была создана  Творцом (Богом) в определенное  время – креационизм (лат. Creatio – «сотворение»);

- теория саморождения - жизнь возникла самопроизвольно из гниющих организмов;

- концепция панспермии - жизнь была занесена на Землю  из Космоса;

- жизнь возникла в результате  биохимической эволюции.¹Из простейших неорганических соединений образовались простейшие организмы, под действием физических факторов.

По мнению ученых, занимающихся в области астрономии, Земля и  другие планеты Солнечной системы  образовались примерно 4,5 миллиардов лет  назад из особой газопылевой материи. Такая материя и до сих пор  в межзвездном пространстве и  преобладающим элементом этой материи  является водород. Путем реакции  ядерного синтеза водород превращается в углерод. Впоследствии в результате этой реакции возникали кислород и другие элементы. Под воздействием высоких температур и гравитационного  сжатия, которые возникали в результате вращения облака вокруг своей оси, формировались  химические вещества, которые составили  основу планет и звезд, а также  их атмосферу.

Для дальнейшего развития на пути к возникновению жизни  необходимы были планетарные и космические  условия. Прежде всего, к ним относятся: размеры планет, масса планет не должна быть особенно большой, и не слишком маленькой. Движение планет вокруг звезд должно быть либо по круговой, либо близко к нему, так как именно такое движение обеспечивает равномерное нагревание планеты. Планета должна, также, постоянно излучать энергию.

Для более полного понимания  любого явления необходимо рассмотреть  его не только в статике, с точки зрения основных признаков, но и в динамике — в плане возникновения и развития. Дополняя и уточняя, друг друга, эти два подхода помогают составить более глубокое представление о сущности предметов и явлений окружающей нас действительности. Это относится и к познанию феномена жизни.

Несмотря на претензии  на непогрешимость, которые пытается предъявить каждая из этих концепций, с научной точки зрения они  обе носят лишь вероятностный, гипотетический характер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные аргументы  креационистской концепции

Креационистская (от лат. creatio — сотворение) теория, если изложить ее содержание, не опираясь на те, или иные религиозные догмы, представляет собой основанное на вере религиозное учение о чудесном сотворении мира, в том числе и жизни, богом из ничего, из пустоты. Наиболее последовательно это учение представлено в монотеистических религиях — иудаизме, христианстве, исламе. Креационизм утверждает постоянство, неизменность видов живых организмов, сотворенных богом в результате единовременного акта.

В 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября – и человека. Это число было получено из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на Ближнем Востоке уже существовала развитая цивилизация, что доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос божественного сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному. Сторонники этой гипотезы считали, что живым организмам присуща особая сила, независимая от материального мира, направляющая все жизненные процессы (витализм). В настоящее время, например, около 50% жителей США придерживаются этой гипотезы.²

Так, в Библии акт творения, якобы продолжавшийся всего шесть  дней, изображается следующим образом.

1-й день: Бог создал  небо и землю, а также свет  и воду, т.е. материал, который  стал началом единой Вселенной.

2-й день: Бог создал  небо, которое разделило воды  верхние и нижние.

3-й день: Бог указал  воде место, куда течь, чтобы  обнажилась суша. Затем он покрыл  сушу травами и деревьями.

4-й день: Бог создал  солнце, луну и звезды.

5-й день: Бог создал «пресмыкающихся, душу живую» в воде.

6-й день: бог создал  и «зверей земных по роду их», и человека «по образу Своему, по образу Божию».³

Согласно библейскому  тексту, для создания всего живого Богу хватило нескольких дней.

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.

Таким образом, креационистская теория полностью основана на вере и религии. По данной теории начало всему положил Бог.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные аргументы  эволюционистской концепции

В представлениях о зарождении жизни в результате физико-химических процессов важную роль играет эволюция самой планеты. Земля существует почти 5 млрд. лет, а органическая жизнь  – примерно 3,5 млрд. лет. В докембрийских  породах найдены признаки живого. Состояние Земли за время ее существования  все время изменялось. В очень  давние времена Земля была горячей  планетой, ее температура достигала 5- 8 тыс. К. По мере остывания тугоплавкие  металлы и углерод конденсировались, образуя земную кору. Но она не была ровной из-за активной вулканической  деятельности и всевозможных подвижек формирующегося грунта. Согласно гипотезе Опарина, атмосфера первичной Земли  сильно отличалась от современной. Легкие газы – водород, галлий, азот, кислород, аргон и другие – не удерживались еще недостаточно плотной планетой. Однако их более тяжелые соединения оставались (вода, аммиак, двуокись углерода, метан). Вода пребывала в газообразном состоянии, пока температура не упала ниже 100 °С.

Химический состав нашей  планеты сформировался в результате космической эволюции вещества Солнечной  системы, возникли определенные пропорции  количественных соотношений атомов. Космическое обилие кислорода и  водорода выразилось в обилии воды и многочисленных окислов. Относительно более высокая распространенность углерода явилась одной из причин, определивших большую вероятность  возникновения жизни. Обилие кремния, магния и железа способствовало образования  в земной коре и метеоритах силикатов. Источниками сведений о распространенности элементов служат данные о составе  Солнца, метеоритов, поверхностей луны и планет. Возраст метеоритов примерно соответствует возрасту земных пород, поэтому их состав помогает восстановить химических состав Земли в прошлом  и выделить изменения, вызванные  появлением жизни на Земле.

Сначала – период образования  простых органических соединений. На других планетах и в космической  газопылевой туманности обнаружены соединения углерода, и даже углеводороды. Второй этап – образование в водах  океана белковых веществ. Удалось получить из смеси аммиака, метана, водорода и водяного пара при высоких давлениях  и наличии электрических разрядов и ультрафиолетового облучения  аминокислоты; путем полимеризации  были получены в этих условиях и  более сложные органические соединения. В дальнейшем процессы происходили  в кислородной атмосфере, т.к. он накапливался в течение 1,2 млрд. лет, и соединения стали окисляться. Так  возник «первичный бульон» жизни.

Научная постановка проблемы появления  жизни принадлежит  Ф. Энгельсу, считавшему, что возникла она не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. В этом же ключе высказался и К.А. Тимирязев (1912): «Мы вынуждены допустить, что  живая материя осуществлялась так  же, как и все остальные процессы, путем эволюции… Процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные аргументы  теории саморождения (самоорганизации)

Теория спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. Она восходит к Эмпедоклу и  Аристотелю: определенные «частицы»  вещества содержат некое «активное  начало», которое при определенных условиях может создать живой  организм. Аристотель считал, что активное начало есть в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе. У Демокрита начало жизни было в иле, у Фалеса – в воде, у Анаксагора – в воздухе. Аристотель на основе сведений о животных, которые поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформулировал идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице природы» применительно к животному миру.  Он не сомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены  еретическими, и долгое время о  них не вспоминали. Гельмонт придумал рецепт получения мышей из пшеницы и грязного белья. Бэкон тоже считал, что гниение – зачаток нового рождения. Известна попытка Парацельса разработать рецепты создания искусственного человека – гомункулуса. Идеи самозарождения жизни поддерживали Г.Галилей, Р. Декарт, У. Гарвей, Г. Гегель, Ж. Ламарк. В 1688 г. итальянский биолог Ф. Реди серией опытов с открытыми и закрытыми сосудами доказал, что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие черви -  это личинки мух, и сформулировал свой принцип: все живое – из живого. В 1860 г. Л. Пастер окончательно развенчал идеи самозарождения, показав, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для избавления от них необходима стерилизация, получившая название пастеризации. Так укрепилось представление, что новый организм может возникнуть только от живого.

 

 

 

 

 

Основные аргументы  концепции панспермии

Концепция панспермии –  внеземное происхождение жизни. Согласно этой гипотезе, предложенной в 1865г. немецким ученым Г. Рихтером и  окончательно сформулированной шведским ученым Аррёниусом в 1895г., жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с мётеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.

Концепцию панспермии разделяли  такие крупные ученые, как С. Аррениус, Г. Гельмгольц, В.И. Вернадский, что способствовало ее широкому распространению среди  ученых.

В 1908 г. шведский химик Сванте Аррениус поддержал гипотезу происхождения жизни из космоса. Он высказал мысль, что жизнь на Земле началась тогда, когда на нашу планету из космоса попали зародыши жизни. «Частицы жизни», носящиеся в бескрайних просторах космоса, переносимые давлением света от звезд, оседали то здесь, то там, осеменяя ту или иную планету.

Тем не менее, пока и эта  гипотеза полного научного обоснования  не получила. Хотя спектр возможных  условий для существования живых  организмов достаточно широк, все же считается, что они должны погибнуть  в космосе под действием ультрафиолетовых и космических лучей. К тому же эта гипотеза не решает проблемы происхождения  жизни, а лишь выносит ее за пределы  Земли - если жизнь была занесена на Землю из космоса, то где и как  она возникла? Есть вариант этой гипотезы, утверждающий вечность жизни  во Вселенной. Считается, что после  Большого взрыва, в результате которого образовалась наша Вселенная, в процессе появления вещества на самых ранних этапах эволюции Вселенной произошло  разделение этого вещества на живое  и неживое, и жизнь существует столько же времени, сколько и  весь космос.