В космической иерархии Земля и звезда, вокруг которой она обращается, можно так сказать, еще пребывают в младенческом возрасте. Земля сформировалась из вещества, оставшегося после рождения Солнца 4,6 млрд. лет назад, тогда как возраст Вселенной как целого считается равным 11-16 млрд. лет. Как и во время образования всех планет, начальная стадия существования нашей планеты была до такой степени бурной, что ее почти нельзя себе представить.
В то время земля состояла из континента, и этот суперконтинент назывался Родиния. Но этот континент разбился на две части после 100 миллионов лет, 200 миллионов лет назад. Одна часть была расположена в северном полушарии и называлась Лауразия, другой континент назывался Гондвана, он располагался в южном полушарии. В силурии части северного континента, которые ранее были подводными, сваривались в виде горных нитей. В Девоне продукты выветривания образуются на этом континенте через эрозию этих массивов в теплом и сухом климате.
Каменные слои красноватого цвета окислены оксидами железа. Вот почему этот северный континент назывался «Старо-красным континентом». Но эти две части также ворвались во многие части. Части этих континентов росли все больше и больше из-за постоянных отложений и медленно перемещались в нынешнюю ситуацию.
И даже после того как земной шар приобрел свою форму, его поверхность еще на протяжении 600 млн. лет была расплавленной, перегрев обусловливался теплом, поступающим изнутри, из земного ядра, и бомбардировкой астероидами снаружи, что поднимало температуру испаряющихся океанов вплоть до точки кипения. В этот период, который некоторые из геологов называют Хэдским, на нашей планете воистину царил ад.
Так развивались современные континенты. В кембрии появляются многочисленные группы беспозвоночных с фиксированным внешним скелетом. Было 600 видов трилобитов. В ордовике мелкие океаны покрывали большие части земной поверхности. Новые посевные группы процветали в неглубоких и затянутых солнцем морях. С этого момента растения уже растут в пресной воде прибрежных районов и достигают подножия аллювиальных отложений. Части моря были покрыты водорослями. В ордовикке также появились морские лилии, полые животные и беспризорные рыбы.
Море уже было наполнено жизнью в Силуре. Кораллы росли, башни улиток ползли по дну моря, а также были хищные животные, такие как наутилиды, которые могли вырасти до 4 м в длину. Наутильды были морскими существами, оболочка которых или экзоскелет напоминала школьную сумку. Из отверстия в чаше стояла его голова, в которой у него на глазах было шесть кальмаров. Многие организмы вышли на берег из мелкой воды. Появилась первая челюстная рыба, но их развитие началось только в Девоне. Из Силура на сосудистых растениях встречаются на материке.
После того как постоянная бомбардировка астероидами прекратилась, а оставшиеся оказались на определенных орбитах и уже практически не могли причинять вред Земле, углерод, азот, водород и кислород в разных комбинациях «образовали аминокислоты и другой основной строительный материал живого вещества». Как этом написал нобелевский лауреат Кристиан де Дюв в своей книге «Живительная пыль», изданной в 1995 году, «осевшие под действием атмосферных осадков, комет и метеоритов продукты этих химических процессов постепенно образовали первые органические вещества на безжизненной поверхности нашей недавно сконденсировавшейся планете».
В Силуре земля повернулась еще быстрее, чем сегодня. Луна была ближе к земле и вызвала еще более сильные приливы, чем сегодня. На основе роста кораллов можно отметить, что год в Силуре был в начале 420, к концу 400 дней. Уже в начале Девона земная поверхность была зеленой, особенно на берегах рек и морских берегах сосудистых растений. Большинство из них были безлисты, только некоторые из них имели приближение небольших листьев. Но в середине этого уже были листья растений, образованные хвощ, папоротники и даже уже деревья на материке.
В море развивались рыбы длиной 10 м, только головной убор покрывал метр. У этих крупных рыб не было настоящих зубов, но у них была костлявая челюсть, у которой были зубчатые зубы спереди и острые, похожие на ножницы режущие кромки сзади. Передняя часть его тела была тяжело бронирована, задняя часть была голая или покрыта небольшими чешуйками. Из ребер многих рыб образовались ноги и, таким образом, в конце Девона также были первые наземные позвоночные, похожие на рыбу земноводные, которые по-прежнему имели множество рыбных характеристик.
Эта богатая углеродом пленка подверглась воздействиям как процессов, происходившим в самой Земле, так и падающих на ее поверхность космических тел; действие ультрафиолетового излучения было во много раз сильней, чем в настоящее время, потому как сейчас нас защищает земная атмосфера. Все эти материалы в конце концов отлагались в морях, и, как написал в своей известной статье 1929 года выдающийся ученый Дж.Б.Холдейн, «первичные океаны имели консистенцию горячего разбавленного бульона».
Они были длиной до 90 см, имели четыре фута и выглядели как большие ящерицы. Климат всегда был влажным и теплым до карбонатного, но к концу Каменноугольного периода происходили разные периоды сухости. В Центральной и Западной Европе были созданы огромные горы. В карбоновых болотах начинается великое развитие растительного мира. Там были деревья, деревья тюленя и другие виды деревьев. Вскоре страна была покрыта углеродом непроходимыми болотистыми джунглями. Растения и их останки дали много пищи насекомым, паукам, существам и другим беспозвоночным.
Основным побочным продуктом этих процессов было что-то вязкое коричневатое, называемое «тянучим», «липким» и другими словами, пробуждающими воспоминания о детстве. Те, кто противится выводу Чарлза Дарвина о том, что человек - родственник шимпанзе и орангутанов, по сути ставят человека перед этим последним оскорблением - мы произошли из некой слизи!
Рептилии первоначально были структурированы в карбоне. Было много разных рептилий, но все они напоминали рыбу, только без плавников, но с ногами. В конце каркаса вымерли растения спор, но Накцамер появился и распространился. Пермь - последний период палеозоя. В северном полушарии образовались пустынные районы. До сих пор развитые группы растений и животных вымерли в большом количестве, включая хвощ и папоротники. Были найдены новые растения папоротника. Голые люди захватили землю. Рептилии сильно увеличились, потому что они также могли жить в высокой температуре.
Итак, мы имеем первичный «бульон», в котором всюду размешано множество чего-то липкого. Как же из этого сырья могла возникнуть жизнь на Земле? Тут-то и начинается настоящая загадка. Общепризнано, что решающую роль сыграла РНК - рибонуклеиновая кислота, близкий родственник ДНК, определяющей генетический код человека и других живых существ. И все-же ведутся еще многочисленные споры о том, каким образом, когда и где в действительности зародилась жизнь. Рассмотрим коротко некоторые из проблем, питающих эти дискуссии.
Появились морские ежи и многие другие виды рептилий. Они были разделены на 3 группы: вскоре появились первые млекопитающие-рептилии. Впервые появились огромные мамонтовые деревья. Редкий мир растений рос только во влажных местах. Появились бабуины и хвощи. Жители полетов развивались. Все амфибии, находящиеся в палеозое, все вымерли в триасе. В начале Триаса появились первые лягушки, черепахи и крокодилы. Кораллы также продолжали развиваться.
В Юре находились рыба, полетные и наземные динозавры, которые были разделены на растения и мясоеды. В конце триаса первые простые, они были такими же большими, как и кошка, были плотоядными животными и назывались Трикондоном. Также в начале мелового периода развивались новые виды динозавров. На побережье морей Северной Америки было около 70 миллионов лет простых приматов, некоторые из которых все еще украшались. В конце мела динозавры вымерли, и исчезла простая рыба. Развитие цветковых растений, дубов, ив, пыльцы, насекомых, первых теплокровных животных и первых млекопитающих.
На протяжении долгого времени биологи и химики полагали, что жизнь на Земле должна была возникнуть не ранее чем через миллиард лет после охлаждения планеты и прекращения интенсивной бомбардировки ее астероидами, а это произошло приблизительно 3,8 млрд. лет назад. Отсюда следует, что жизнь на Земле существует не больше 2,8 млрд. лет. Но геологические данные и даже органические ископаемые остатки все больше свидетельствуют за то, что бактерии уже существовали задолго до этого.
Третичный. Палеогены. Некоторые группы ранних млекопитающих, Как киты, адаптировались к жизни в воде не позднее, чем в начале третичного. Первые киты появились в середине Палеогена, вида, называемого Бразилинозавром. Он был хищником, который питался рыбой и имел длину около 25 м, но плоская голова была уже 150 см в длину. Цветковые растения и насекомые продолжали развиваться. Начались первые лошади, носороги, верблюды, хищники и сундуки.
Развитие животных с рогами, рогатого скота. Появились первые представители человеческой расы, В конце неогена развивались саблезубые тигры и другие кошачьи хищники. Четвертичный. Плейстоцен. Грызуны продолжали развиваться. Слоны уже очень похожи на сегодняшних слонов. 2, 5 м в длину и 1, 5 м высотой носорога подняли лес. В плейстоцене снова исчезли саблезубые тигры, появившиеся в неогене. Носороги с шершавыми волосами и гигантскими оленями. Обезьяны продолжали развиваться и становились все более похожими на людей.
В гренландской формации Исуа, сложенной древнейшими породами нашей планеты, возраст которых определен в 3,2 млрд. лет, содержится углерод - главный строительный материал всех известных форм жизни, причем в соотношениях, характерных для бактериального фотосинтеза. Многие из биологов приходят к выводу, что даже в такой столь ранний период должны были существовать бактерии, а если это так, то еще раньше существовали более примитивные организмы, чем бактерии.
Их вид был назван Неандерталером. Они использовали острые камни и палочки. Они питались фруктами с дерева и убивали животных, и побежали вертикально, как сегодня человек. Он питался растениями. Люди, которые жили в то время, также называли первобытных охотников, охотились на мамонтов. Они подняли глубокие ямы, накрыли их ветвями и подождали, пока мамонт, который был достаточно тяжелым, вышел вперед.
Они ошеломили мамонтов каменными бросками, а затем убили его деревянными избиениями, копьями и стрелами. Десятки тысяч лет - первые современные люди. Человек уже не был таким волосатым, как его предшественники. Они выращивали небольшие поля, главным образом пшеницу, ячмень, просо и бобовые. Были найдены также керамические сосуды, которые возникли с этого времени.
Сравнительно не так давно геолог из Университета Западной Австралии Бигир Расмуссен обнаружил в кратоне Пилбара на северо-западе Австралии ископаемые остатки нитевидных микроорганизмов возрастом в 3,5 млрд. лет, а также «возможные» ископаемые остатки, которые датируются 3,235 млрд. лет назад, в излившихся вулканических отложениях на западе Австралии. Из-за таких находок появляется серьезная проблема: истоки жизни отодвигаются к 200 тыс. годам после окончания Хэдского периода, что многим биологам представляется довольно коротким сроком для того, чтобы успели произойти необходимые химические процессы.
Исследователи отслеживают абиотическое образование кислорода из двуокиси углерода
Эта абиотическая реакция также проливает новый свет на атмосферу чужих планет, как сообщают исследователи в специальном журнале «Наука». Кислород жизненно важен для большинства организмов на Земле. Дыхательный газ является основой метаболизма всех животных и многих бактерий и поэтому рассматривается как важная предпосылка для развития этих форм жизни. Но на ранней Земле кислород был дефицитным: первоначальная атмосфера состояла в основном из двуокиси углерода и азота, с большим количеством водяного пара.
Более поздняя находка Расмуссена, о которой было сообщено в июне 1999 году в журнале «Nature», затрагивает суть другой дилеммы. Потому как необходимые для живого вещества биомолекулы, такие, как белки и нуклеиновые кислоты, весьма хрупки и лучше выживают при более низких температурах, многие из химиков уже давно уверены, что жизнь на Земле должна была возникнуть в условиях низких температур, может быть, даже отрицательных. И все-же Расмуссен откопал свои микроскопические нити в материале, первоначально находившемся поблизости жерла вулкана, где температура была исключительно высока.
Согласно общему мнению, именно фотосинтез первых водорослей привел к появлению достаточного количества кислорода в наземной ране, чтобы создать благоприятную для жизни среду для животных. Это правда, что кислород также может генерироваться абиотическим способом, когда солнечный свет попадает в углекислый газ. Однако этот процесс требует нескольких этапов и дает токсичную окись углерода на промежуточной стадии.
Важное значение для истории Земли и планетарных исследований
Хотя эксперимент проводился с помощью лазера, по мнению исследователей, интенсивное солнечное излучение также является достаточным для инициирования этой реакции. Результаты также пролили новый свет на атмосферу других планет. Начальные условия Одно несомненно, вопрос о происхождении материи, Вселенная и наша земля, и вопрос о происхождении жизни не может быть решен окончательно. Это именно к сделкам, которые были давно уже заключены очень долго до нашего времени.
В действительности, наиболее древними организмами, которые продолжают существовать и теперь, являются бактерии, живущие в сохранившихся вулканических жерлах или в источниках с температурой воды до 110 °С. Существование этих древних бактерий в жерлах вулканов служит убедительным свидетельством в пользу предположения о высокотемпературных условиях возникновения жизни на Земле, поддерживаемого другими учеными.
Результаты многих дисциплин, такие. Астрофизика, ядерная физика, Космохимия и биохимия, заявления могут быть получены с высокой вероятностью, может дать ответ на вопрос о происхождении Вселенной, Солнце, Земля и жизни. Но только при условии, что на сегодняшний день действуют законы были действительны в то время. Вселенная возникла после того, как широко распространенные теории «большого взрыва». В результате огромный, было освобождено невообразимо большое количество энергии. Вселенная начала расширяться и прохладное, с конденсированной материи в различных частях Вселенной.
Одним из приверженцев взгляда на возникновение жизни на Земле в холодных условиях является Стенли Миллер, мгновенно ставший известным в 1953 году после проведения им серии экспериментов в Чикагском университете. Он был тогда аспирантом и занимался у лауреата Нобелевской премии химика Гарольда Юри, который получил Нобелевскую премию за то что открыл тяжелый водород, названный дейтерием. По мнению Юри, первоначально атмосфера планеты состояла из смеси молекул водорода, метана, аммиака, водяного пара и была в особенности богата водородом. (Отметим, что кислород присутствовал только в составе водяного пара. Только после возникновения жизни в атмосфере стал появляться кислород в результате выделения диоксида углерода в процессе фотосинтеза, что в конце концов привело к развитию более сложных биологических форм.)
Так же наша солнечная система была сформирована с Земли. Возраст нашего Солнца и его планетарной системы оценивается в образцах горных пород в между 4, 5 и 5 млрд лет в связи с требованиями возраста. Чтобы понять, как возникла жизнь на Земле, необходимо визуализировать ситуацию на ранней Земле. Земля должна сначала несколько сот миллионов лет существуют как протопланета.
Это утолщена и должно быть, потерял влияние жаркого солнца становится больше, чем тысячной своей первоначальной массы. С земли было связано с увеличением уплотнению светящийся огненный шар был остывания постепенно. На поверхности твердого тела «корочка» родился. Этот процесс, вероятно, продолжался несколько сот миллионов лет. Старейшая ранее датированная порода Земли около 3, 7 до 3, 8 миллиарда лет.
Миллер приготовил смесь указанных Юри элементов в герметичном сосуде и на протяжении нескольких дней воздействовал на нее электрическими разрядами, имитирующими молнию. К его удивлению, в стеклянном сосуде возникало розоватое свечение, и анализ полученных результатов обнаружил наличие двух аминокислот (составная часть всех белков), а также других органических веществ, которые, как считали, образуются лишь живыми клетками. Этот эксперимент, который его руководитель нехотя одобрил, не только сделал Миллера известным, но и привел к появлению новой области науки - абиотической химии, основной задачей которой стало получение биологических веществ в условиях, которые, как считают, существовали на Земле до возникновения жизни.
На этой Земле не может развиваться никакой жизни на первом, но существует ряд простых химических соединений. Эволюция химическая эволюция химического быть подсчитаны, процессы, в которых различные материалы появились в результате химических реакций. Таковы были условия для возникновения жизни. Эти реакции в оболочке газа в воде и на суше.
Эволюция атмосферы Земли
После их конденсации, земля сначала была без газовой оболочки. Эта первая атмосфера, состоящая в основном из газообразных элементов, водорода и гелия, исчезла, а именно через влияние солнца в космос. Затем он разработал вторую атмосферу от выпуска водяного пара и других газов из горных пород. Эти газы состояли в основном из водорода, метана, аммиака, паров воды и сероводорода. Кроме того, были сформированы первые океаны.
Слово «считают» имеет тут решающее значение. Предположения о составе земной атмосферы до того, как на нашей планете развилась жизнь, все время меняются. И хотя после работы Миллера 1953 году было проведено очень много экспериментов, они не привели к результатам, которые возможно было бы связать с понятием «жизнь», несмотря на образование в них разного рода органических молекул. Как замечает де Дюв в книге «Живительная пыль», такие эксперименты часто проводятся «при более надуманных условиях, чем необходимые для истинно абиотического процесса.
Среди всех этих опытов первоначальный эксперимент Миллера остается классическим. Он был практически единственным задуманным исключительно с целью воспроизвести правдоподобные добиологические условия без намерения получить определенный конечный продукт». Говоря по другому, всегда бывает совсем нетрудно организовать эксперимент таким образом, чтобы с наибольшей вероятностью получить необходимый результат, но при этом условия эксперимента будут слишком уже подходящими.
По крайней мере, в таких экспериментах не удалось воспроизвести жизнь даже в самой элементарной ее форме - в виде отдельной клетки без ядра. Как писал Николас Уэйд в своей статье в июньском номере «New York Times» 2000 года, где говорилось о последнем открытии Расмуссена, «наиболее интенсивные попытки химиков создать в лаборатории молекулы, типичные для живого вещества, показали только, что это дьявольски трудная задача».
Таким образом, основные проблемы сконцентрированы на двух главных направлениях, по которым ведутся исследования с целью установить, как возникла жизнь на Земле. Момент зарождения жизни отодвигается еще дальше в прошлое, так что остается, как видно, слишком мало времени, чтобы успели произойти химические процессы, нужные для возникновения жизни. Да и сами эти химические реакции, как и раньше, остаются столь же таинственными.
Несмотря на колоссальные технические достижения и огромное количество накопленных генетических данных, эксперимент Стенли Миллера 1953 года остается фактически единственным убедительным результатом таких исследований. Тем не менее само открытие вызвало сомнения - многие из ученых теперь считают, что баланс элементов, использованных им на основе работы его руководителя Г. Юри, был неверным. При изменении соотношения компонентов полученные Миллером аминокислоты не образуются.
Из-за новых трудностей стала более туманной вся картина эволюции жизни. Когда-то казалось, что ее возможно со всей ясностью проследить по филогенетическим (родословным) древам, отражающим эволюционную историю организма от самых его корней. Филогенетические древа впервые были построены в XIX столетии в соответствии с теорией Ч.Дарвина с целью наглядно продемонстрировать эволюционную историю отдельных групп животных. Первое разветвленное древо было построено немецким биологом-эволюционистом Эрнстом Геккелем (предложившим кроме всего термин «экология»).
Открытие ДНК сделало возможным создание таких филогенетических древ не только для животных и растений, но и для их генетического материала, что дало возможность гораздо глубже понять процессы, лежащие в основе понятия «жизнь». Для получения родословных древ исследователи проводят сравнительный анализ последовательностей молекулярных строительных блоков нуклеиновых кислот (нуклеотидов) или аминокислот в белках. Сравниваются результаты, относящиеся к разным организмам.
Основываясь на механизмах разветвления эволюции и мутаций, при помощи этой методики удается определить расстояния между двумя ветвями на филогенетическом древе, т. е. узнать, до какой степени далеко два вида отошли от их общего предка и друг от друга. (Кроме этого, этот метод помог ученым найти возраст сохранившихся до сих пор древних организмов, существующих в наше время в сверхжарких вулканических жерлах.) Задачу проведения сравнительного анализа последовательностей, возможно, легче всего понять, если провести аналогию с игрой в слова, где задается одно длинное слово с целью образовать как можно больше коротких слов из составляющих его букв.
В конце 70-х годов XX века, Карл Уоуз из Иллинойского университета применил сравнительный анализ последовательностей к молекулам РНК, имеющимся у всех живых существ, и получил более сложное филогенетическое древо, чем предполагалось. Три основные ветви древа соответствовали трем основополагающим царствам живых организмов: прокариотам, археям и эукариотам. К прокариотам относятся микроорганизмы типа бактерий.
Предложенное Уоузом новое подразделение - археи включает вторую группу бактерий, которые обнаружены в очень жарких местах Земли, таких, как горячие источники. Эукариоты - это организмы, состоящие из крупных клеток, в которых имеется оформленное ядро; сюда входят все многоклеточные организмы - растения и животные, в том числе и человек.
Но с начала 1980-х годов, когда уже было расшифровано больше геномов по всем трем царствам, картина стала более неопределенной. Характер древ, основанных на генах, отличных от первоначальной белковой модели Уоуза, оказался абсолютно другим. Кроме этого, гены удивительным, даже неожиданным образом перегруппировываются. Эти вариации чрезвычайно затрудняют прослеживание таких генов в прошлое вплоть до общих предков и, что еще больше неприятно, наводят на мысль о том, что первичный ген - родоначальник жизни - сам имел довольно сложное строение, более сложное, чем следовало иметь «исходному» гену.
Единственное правдоподобное решение этой проблемы состоит в допущении, что вместо роста все время вверх с образованием вертикальных ветвей на ранних стадиях эволюции жизни древо давало боковые ответвления, и некоторые гены переносились по горизонтали. Эта идея подкрепляется тем, что даже в наше время бактерии могут передавать некоторые гены в горизонтальном направлении, в том числе, к сожалению, те гены, которые делают бактерии устойчивыми к антибиотикам. Данный вывод означает, что древо жизни, вместо того чтобы иметь красивый прямой ствол, превращается в нечто, напоминающее живопись Джексона Поллока. Это по меньшей мере обескураживает.
Но Карл Уоуз не смутился. Он выдвинул гипотезу, что одноклеточный организм, долгое время считавшийся первоначальной формой жизни, может быть, представлял из себя своего рода колонию, состоящую из клеток нескольких типов, способных весьма легко обмениваться генетической информацией по горизонтали. Некоторых ученых эта предполагаемая легкость смущает. Она означает, что механизм репликации (воспроизведения) генов, наблюдающийся в ДНК и являющийся довольно точным механизмом, развился у клеток только в более позднем времени. Колония в конце концов должна была подняться на более высокую ступень развития, когда каждый организм приобретет свою собственную форму. Но когда это произошло?
Так как же возникла жизнь на Земле?
В наше время специалисты приписывают абсолютно различные сроки моменту, когда стройные древа ДНК стали образовывать вертикальные ветви, - в диапазоне от всего лишь миллиарда лет назад и почти до предполагавшихся раньше 4 млрд. лет. Как и в ситуации с теорией Большого Взрыва в происхождении Вселенной, благодаря новым открытиям и способам измерений по мере расширения наших знаний, теории возникновения жизни на Земле не упрощаются, а усложняются. По этой причине другие объяснения появления жизни, которыми на протяжении долгого времени пренебрегали как фантастическими, сохранили некоторых сторонников.
Не могла ли жизнь оказаться занесенной на Землю из окружающего пространства? Конечно, астероиды, и кометы содержат элементы, образующие строительный материал живого вещества, и общепризнано, что жизнь на Земле возникла из сочетания таких материалов - уже существовавших на Земле и занесенных из космоса. Но строительный материал - это одно, а сама жизнь - совсем другое. Некоторые видные ученые придерживаются мнения, что первичная жизнь была занесена на нашу планету из космоса уже полностью сформированной, т. е. не просто составные части, а сами организмы. Еще в 1821 году Сальс-ГийондеМонтливоль предположил, что источником жизни на нашей планете послужила .
Эта идея возродилась в отношении Марса в 1890 году, когда американский астроном Персиваль Ловелл (предсказавший существование планеты Плутон и вычисливший ее орбиту) сказал, что видимые на поверхности красной планеты каналы могли быть построены только разумными существами. Уильям Томсон (лорд Кельвин), разработавший совершенную шкалу температур, в конце XIX столетия предположил, что жизнь принесена на нашу планету метеоритами.
Никто не был так одержим такими идеями, как шведский химик Сванте Аррениус, получивший в 1903 году Нобелевскую премию за основополагающую работу по электрохимии. По его теории панспермии, рассеянные в холодном мировом пространстве споры бактерий способны перемещаться на большие расстояния в состоянии анабиоза и готовы пробудиться, если встретят на своем пути гостеприимную планету. Он не был знаком с проблемой смертоносного космического излучения.
Фред Хойл пропагандировал некоторый вариант гипотезы панспермии в связи со своей теорией стационарной Вселенной, о которой сказано в гл. 1. Хойл зашел столь далеко, что утверждал, будто такие эпидемии, как пандемия испанки в 1918 году, вызваны микробами из космоса, а нос человека развился, чтобы препятствовать попаданию в его организм занесенных из космоса возбудителей болезней.
Фрэнсис Крик (получивший в 1962 году Нобелевскую премию по медицине вместе с Джеймсом Уотсоном и Морисом Уилкинсом за открытие двойной спирали ДНК) и родоначальник добиологической химии Лесли Орджел пошли еще дальше, поддержав идею о том, что жизнь была «посеяна» на Земле представителями высокоразвитой внеземной цивилизации. Они назвали такую гипотезу «направленной панспермией».
Приверженцы НЛО, конечно, рады иметь в числе своих сторонников Нобелевского лауреата Крика, а авторы научно-фантастических романов всегда готовы ухватиться за такого рода идеи. Марсианские каналы Ловелла в некоторой степени вдохновили Герберта Уэллса на создание известного романа «Война миров», напечатанного в 1898 году. Хотя многие авторитетные ученые открыто протестуют против идеи панспермии, прямо или косвенно, некоторые высказываются в большей мере осторожно.
Кристиан де Дюв писал: «При таких знаменитых сторонниках гипотеза панспермии едва ли может быть отвергнута без подробного разбора», несмотря на то, что, по его мнению, у подобных теорий нет никаких убедительных доказательств. Этот вывод был сделан в 1995 году, но уже на следующий год весь мир обошли газетные заголовки с заявлением, сделанным NASA.
Сообщение NASA касалось одной из горных пород, обнаруженых в 1984 году в Антарктиде. Образцы представляли из себя фрагменты метеорита, названные SNCs (произносится как «сниксы») - аббревиатура от названий местностей, где были найдены первые три таких фрагмента, Shergotty - Nakhla - Chassigny. На пресс-конференции, посвященной этому событию, образец породы лежал на голубой бархатной подушечке, и глава NASA Дэн Голдин обратился к присутствующим со словами: «Не сегодня-завтра мы будем знать, только ли на Земле существует жизнь», - что оказалось отличным способом привлечь внимание журналистов.
Потом ученые NASA рассказали о том, что было определенно известно об этих породах. Исследования показали, что они образовались около 4,5 млрд. лет назад. На протяжении полумиллиарда лет порода находилась под поверхностью Марса, но после того как в результате метеоритных ударов на поверхности Марса появились трещины, она подверглась воздействию воды. Новые события произошли с этой породой примерно 16 млн. лет назад, когда на Марс упал некий космический объект, может быть, астероид, в результате чего фрагмент марсианской коры был выброшен в окружающее пространство.
Пропутешествовав в космосе миллионы лет, этот фрагмент упал в Антарктиде всего 16 000 лет назад. Еще в 1957 году писатель-фантаст Джеймс Блиш выпустил роман «Холодный год», в центре внимания которого была горная порода, найденная в Арктике и оказавшаяся остатком планеты, разрушенной марсианами во время войны двух миров, что заставило героя воскликнуть: «История вселенной в кубике льда!» События, происходившие на конференции NASA, были менее драматичными, хотя газеты сделали все, чтобы раздуть эту историю.
В породе, обнаруженной NASA, присутствовали карбонаты, аналогичные тем, которые образуются на нашей планете с участием бактерий. Также были найдены мелкозернистые сульфиды железа и другие минералы, напоминающие продукты жизнедеятельности бактерий. Кроме этого, при помощи сканирующего электронного микроскопа были выявлены крошечные структуры, которые могли быть ископаемыми остатками марсианских бактерий - они были погружены настолько глубоко, что не могли образоваться на Земле.
Не желая оказаться в затруднении, представители NASA имели под рукой ученого, сказавшего, что эти структуры слишком малы, чтобы быть бактериями, а карбонаты, как видно, сформировались при очень высоких температурах, несовместимых с жизнью. Однако его скептические высказывания ни в коей мере не смогли предотвратить появления в газетах гигантских кричащих заголовков: «Жизнь на Марсе!»
Последующее обсуждение этого вопроса учеными происходило на основе научной терминологии, способной отпугнуть любого журналиста. Проблему возможно было бы решить, если бы удалось вскрыть одну из тех крошечных окаменел остей. При обнаружении клеточной стенки или, еще лучше, фрагмента клетки мы получили бы ответ.
К сожалению, нет разработанной методики проведения таких исследований. Когда ответ все же будет получен, даже если он будет положительным, наверняка многие ученые скажут, что это доказывает всего лишь, что на Марсе, как и на Земле, существовала жизнь в форме бактерий. Это не будет доказательством того, что жизнь возникла на Марсе и была занесена на нашу планету (или наоборот), и не явится подтверждением теории панспермии. Но теперь уже нельзя утверждать, что вообще нет никаких оснований предполагать такие возможности.
Дж. Малоун
У меня по этому поводу есть собственное
мнение, но проблема заключается
в том, что я с ним не согласен…
За все время своего существования человечество задавалось вопросом о своем происхождении. Теории, касающиеся возникновения Земли, жизни на ней и возникновения человека на Земле как высшей формы существования живой природы, можно разделить на следующие:
1. КРЕАЦИОНИЗМ - жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в определенное время. Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и потому недоступный для наблюдения. Это выносит божественную концепцию за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а потому она никогда не сможет ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.
2. САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ (спонтанное) ЗАРОЖДЕНИЕ - жизнь возникала неоднократно из неживого вещества. Родоначальник гипотезы - Аристотель (384-322 г. до н.э.) считал, что определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Это «активное начало» содержится в оплодотворенном яйце, тине, солнечном свете, гниющем мясе и т.д.
До середины XVII века сама возможность самозарождения живых существ из неживой материи не подвергалась сомнению. Однако в последующие века были проведены эксперименты, подтверждавшие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предсуществующей жизни (концепция БИОГЕНЕЗА).
В 1859 году французская академия наук учредила премию тому, кто покончит со спорами о возможности или невозможности самозарождения. Эту премию получил в 1862 году французский химик и микробиолог Луи Пастер. Он прокипятил в колбе с S‑образной трубкой на конце питательную среду, в которой могли развиваться микроорганизмы. Раствор стал стерильным, а горячий воздух расширился и вышел наружу. При остывании сосуда, воздух вновь вошел внутрь, но, благодаря изгибам трубки, микроорганизмы оседали в ней и не проникали в питательную среду. Раствор в колбе долгое время оставался стерильным, но когда горлышко сломали, хлынувшие внутрь микробы быстро вызвали помутнение раствора.
Опровержение Луи Пастером (1822-1895г.) теории спонтанного зарождения жизни и подтверждение теории биогенеза породило другую проблему. Коль скоро для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда же взялся самый первый живой организм.
После опытов Л. Пастера позиции сторонников абиогенеза , считавших возможным происхождение живого из неживого, сильно пошатнулись. Это привело к появлению представлений о вечно существующих «семенах жизни», переносимых с планеты на плпнету метеоритами (теория панспермии).
3. ПАНСПЕРМИЯ - жизнь занесена на нашу планету извне. Эту теорию нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой, так как она просто переносит проблему в какое-то другое место во Вселенной. Для обоснования этой теории используются наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», появления НЛО, нахождение в метеоритах объектов, напоминающих примитивные формы жизни. Но если бы какой-нибудь организм дал начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.
4. ТЕОРИЯ СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ - жизнь, как и Земля, существовала вечно. Земля, если и изменялась, то очень мало и всегда способна поддерживать жизнь. Виды также существовали всегда и у каждого есть лишь две возможности - либо изменение численности, и либо вымирание. 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.
5. БИОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ - жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам. По мере того как Земля остывала с t = 4000-800 0 C, углерод и тугоплавкие металлы конденсировались и образовывали земную кору. До тех пор пока была t >100 0 C, вся вода находилась в парообразном состоянии, а атмосфера была «восстановительной», о чем свидетельствует наличие в самых древних горных породах Земли металлов в восстановленной форме, таких как двухвалентное железо. Более молодые горные породы содержат металлы в окисленной форме (трехвалентное Fe). Опыты показывают, что органические вещества легче создаются в востановительной среде, чем в атмосфере, богатой кислородом.
Высказанная в 1924 году советским биохимиком А.И. Опариным, гипотеза предполагает, что появлению жизни должно предшествовать абиогенное (происхождение живого из неживого) образование органических соединений. По мнению Александра Ивановича Опарина (1894 -1980г.) из простых соединений, благодаря энергии солнечной радиации и времени, в океанах постепенно накопились органические вещества и образовался тот «первичный бульон», в котором возникла жизнь. Опарин решающую роль в превращении неживого в живое отводил белкам, так как они способны притягивать к себе молекулы воды, создающие вокруг них оболочку. Слияние таких коллоидных комплексов друг с другом приводит к отделению от водной среды и способствует обмену с окружающей средой веществами. В зависимости от состава среды в коллоиде избирательно накапливаются различные соединения. Разнообразие состава «бульона» вело к различиям в химическом составе и поставляло сырье для «биохимического естественного отбора».
Теория Опарина оставляет нерешенными проблемы, связанные с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Самое трудное для этой теории - объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Предполагается, что на более позднем этапе возникли организмы, способные к фотосинтезу с образованием кислорода. Увеличение кислорода в атмосфере и его ионизация с образованием озонового слоя уменьшили солнечную радиацию, достигающей Земли, что привело к замедлению синтеза новых сложных веществ. Одновременно повысилась устойчивость преуспевающих форм жизни.
Однако не все разделяли мнение о возможности абиогенеза. В брошюре биохимика С.П. Костычев а «О появлении жизни на Земле», выпушенной в начале нашего века, случайное появление живой клетки считается совершенно невероятным. Ведь в ходе естественных, например вулканических, процессов не сможет образоваться большая фабрика, а простейший микроорганизм устроен еще сложнее всякой фабрики. Общий вывод С.П. Костычева таков: «Когда отзвуки споров о самозарождении жизни окончательно заглохнут, тогда все признают, что жизнь только меняет форму, но никогда не создается из мертвой материи».
В 1923 году В.И. Вернадский в докладе «Начало и вечность жизни» постарался обосновать положение о коренном различии живой и мертвой материи. В. И. Вернадский (1863-1945г.) выдвинул тезис: жизнь геологически вечна, т.е. в геологической истории мы не можем обнаружить эпохи, когда на нашей планете отсутствовала жизнь. Он впервые рассмотрел все живые организмы Земли как единый фактор, вовлеченный в круговорот веществ в природе, аккумулирующий солнечную энергию и определяющий геологические процессы Земли. И до настоящего времени, несмотря на все усилия специалистов, не удалось обнаружить ни одного факта, доказывающего существование в геологической истории «абиогенной», безжизненной эры; нет ни одного опыта, подтверждающего возможность сконструировать живой организм из мертвой материи. В 1953 году Стенли Миллеру на установке, моделирующей условия на первобытной Земле, удалось синтезировать ряд аминокислот, адеин, простые сахара, но не живую клетку.
Рассмотренные теории, используя одни и те же данные, делают упор на разные их аспекты, а проблема возникновения жизни остается нерешенной. При всех успехах биохимии ответы на вопросы о возникновении жизни носят умозрительный характер.
6. ТЕОРИЯ БИОПОЭЗА – самая современная теория, по мнению авторов учебника [1 ]. Она была сформулирована в 1947 году английским ученым Джон Берналом (1901-1971г). Он выделил три стадии биопоэза: 1) абиогенное возникновение биологических мономеров; 2) образование биологических полимеров; 3) формирование мембранных структур и первичных организмов (протобионтов).
7. Данные астрофизики и астрохимии последних десятилетий показывают, что в межзвездной среде присутствует огромное количество сложных органических молекул. По подсчетам американских ученых Фреда Хойла и Чандра Викрамасингхе в нашей галактике имеется около 10 52 (!) биомолекул и примитивнейших организмов. Подсчеты с учетом вероятности случайного синтеза сверхсложных биомолекул при условии случайных соединений их составных частей дает цифру 10 10000 - это больше количества атомов во Вселенной. Поэтому Ф. Хойл и Ч. Викрамасингхе считают, что жизнь на Земле произошла от всепроникающей живой общегалактической системы.
Пусть существует такая общегалактическая система, но как она увязывается с теорией о происхождении нашей вселенной из «Большого взрыва»? Как известно по модели А. Фридмана, которую он теоретически обосновал, развивая идеи А. Эйнштейна, наша вселенная возникла из «точки» с очень большой плотностью вещества. Внезапно эта «точка» взорвалась и начала расширяться, а вещество при остывании сложилось в звезды и планеты. Как же образовалась общегалактическая система или как смогла сохраниться при Т = 10 4 0 К, которая по теории была в точке взрыва? Вообщем вопросов много, несмотря на успехи научных поисков.