Теории зарождения жизни на земле список. Тема: Основные концепции возникновения жизни на Земле

Основные концепции происхождения жизни

Существует несколько различных концепций возникновения жизни на Земле.

Концепция креационизма – жизнь была создана сверхъестественной силой (богом) в определенное время и существует в неизменном виде. Основана на религиозной вере и не относится к науке.

Концепция самопроизвольного зарождения – жизнь возникала неоднократно из неживого вещества спонтанно. Подобная идея была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. В античности Аристотель придерживался схожих взглядов и изобразил все живые организмы в виде «лестницы природы». Уже в ХIХ в. Луи Пастер окончательно опроверг идею самопроизвольного зарождения, объяснив это методикой избавления от бактерий, получившей название пастеризация .

Концепция стационарного состояния – жизнь существовала всегда, но откуда взялся первый организм ее малочисленные сторонники не рассматривают.

Концепция панспермии – жизнь занесена на нашу планету из космоса и возникла где-то во Вселенной (Гельмгольц, Кельвин, В.И. Вернадский и многие другие).

Общепринята в современной науке концепция биохимической эволюции – жизнь возникла на нашей планете естественным путем в результате процессов самоорганизации, подчиняющихся физическим, химическим и биохимическим законам. Современные трактовки биохимической эволюции базируются на синергетических идеях самоорганизации в открытых сильнонеравновесных системах, биохимического единства всей живой природы, ее системности, целостности и целенаправленности (гипотеза Геи-Земли, идея коэволюции общества и природы , живой, неживой и социальной форм движения материи).

Современные научные представления о происхождении жизни на Земле восходят к биохимическим гипотезам :

советского академика А.И.Опарина (1923 год) – «коацерватная концепция »-(исходит из идеи голобиоза первичности клеточных структур, наделенных способностью к элементарному обмену веществ);

английского ученого Дж. Холдейна (1929 год) – концепция генобиоза – (исходит из первичности молекулярной системы со свойствами генетического кода – ДНК или РНК).

(См.подробнее Мотылёва Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – СПб., 2000,с. 228-237).

Теория биохимической эволюции предлагает лишь общую схему: началом жизни на Земле принято считать появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков; между коацерватами (сгустками органических веществ) могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы ДНК(РНК), способной к самовоспроизведению-репликации, могла возникнуть примитивная клетка, способная к росту. В концепции биохимической эволюции важную роль играет эволюция самой планеты Земля.

Переход от неживого к живому осуществился после того, как на базе биохимической эволюции предбиологических структур возникли и развились зачатки двух основополагающих систем жизни: системы обмена веществ(метаболизма) и генетической системы воспроизводства живой клетки.

Первоисточником энергетического потока в биосфере служит энергия солнечного электромагнитного излучения в световом диапазоне.

Вся биосфера Земли- высокоорганизованная система, упорядоченность в которой поддерживается за счет отрицательного энтропийного баланса излучений - космического и земного.

Древнейшая жизнь, вероятно, существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию от органического материала абиогенного происхождения, образовавшегося еще раньше, на космической стадии эволюции Земли. Отсюда - начало жизни как таковой отодвигается за пределы каменной летописи земной коры, то есть более чем на 4 миллиарда лет назад . Это означает, что жизнь на Земле существует примерно столько же времени, сколько существует сама планета. Именно это имел в виду Вернадский, когда говорил о вечности жизни на Земле.

Сущность концепции структурных уровней живой материи. Все объекты живой и неживой природы можно представить в виде определенных систем, обладающих конкретными особенностями и свойствами, характеризующими уровень их организации. С учетом уровня организации можно рассматривать иерархию структур организации материальных объектов живой и неживой природы. Такая иерархия структур начинается с элементарных частиц, представляющих собой первоначальный уровень организации материи, и заканчивается живыми организациями и сообществами – высшими уровнями организации.

На разную степень организации живой материи обращали внимание ученые разных времен. Еще в ХIХ столетии немецкий ботаник М. Шлейден утверждал о различном порядке организованности живых тел. К тому времени была создана клеточная теория живой материи. Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель считал протоплазму клетки неоднородной и состоящей из частиц, названных им пластидулами. По мнению английского философа Г. Спенсера (1820-1903), пластидулы не статичны, а находятся в состоянии постоянной функциональной активности, в связи с чем они были названы физиологическими единицами. Таким образом утверждалась идея дискретности, т.е. делимости живой материи на составные части более низкой организации, которым приписывались вполне определенные функции.

Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней органической целостности живых организмов (теория систем Л. фон Берталанфи). Однако история теории систем начиналась с механистического понимания организации живой материи, в соответствии с которым все высшее сводилось к низшему: процессы жизнедеятельности – к совокупности физико-химических реакций, а организация организма – к взаимодействию ее молекул, клеток, тканей, органов и т. п. Качественные особенности живых организмов отрицались. В то время один из представителей физиологического детерминизма, французский физиолог и патолог К.Бернар (1813–1878) считал, что все структуры и процессы в многоклеточном организме определяются внутренними причинами, природа которых пока не расшифрована. Исторически сложилось так, что понятие «структурные уровни» ввели не биологи, а философы. Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах ХХ столетия. В соответствии с данной концепцией структурные уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. Кроме того, концепция включает иерархию структурных уровней, в которой каждый последующий уровень входит в предыдущий, образуя таким образом единое целое, где низший уровень содержится в самом высоком. Таким образом, понятие уровней организации сливается с органической целостностью живой природы.

Концепция структурных уровней наиболее полно отражает объективную реальность, сложившуюся в ходе исторического развития живой природы. Выделяют основные ( обозначим их римскими цифрами) и не основные (обозначим их буквами) уровни организации живого :

I. Молекулярно-генетический уровень.

II. Онтогенетический: а) клеточный ; б) тканевой ; в) организменный .

III. Надорганизменный: а) популяционно-видовой ; б) биоценотический (биоценоз); в) биосферный .

I. Молекулярно-генетический уровень (изучается молекулярной биологией, генетикой) На этом уровне происходит скачок от атомно-молекулярного (химического) уровня неживой материи к макромолекулам живого вещества. На этом уровне выделяют:

Белки – органические соединения в составе всех живых организмов, биополимерные макромолекулы состоящие из 20 мономеров - аминокислот .

Характерное физическое свойство аминокислот – молекулярная ассиметричность (хиральность ).

Специфика молекулярного уровня живого – наличие в ядре клетки нуклеиновых (ядерных) кислот: ДНК и РНК.

ДНК сохраняет и передает наследственную информацию и состоит издвух мономерных цепей, закрученных в спираль, и разделена на хромосомы .

В хромосомах расположены гены – единицы наследственности.

Ген – участок молекулы ДНК, содержит информацию об одном из признаков.

II. Онтогенетический: а) клеточный ; б) тканевой ; в) организменный .

Согласно современной клеточной теории:

Все живое состоит из клеток;

Каждая клетка содержит плотное ядро и «полужидкую» цитоплазму ;

Ядро и цитоплазма заключены в клеточную мембрану; Размеры клеток: от 0,1мкм до 155 мм.;

Основное вещество клеток – белки ;

Основные органеллы - структурные элементы клетки: хромосомы, митохондрии, пластиды и др.

Живой организм – это динамическая система, в клетках которой происходят превращения химических соединений , обеспечивающие обновление белков и энергию организма, что называется обменом веществ - метаболизмом .

Назначение метаболизма (ассимиляции и диссимиляции веществ) – в поддержании определенного уровня организации живой системы и ее частей.

Метаболизм необходим для противодействия увеличению энтропии, обусловленному необратимыми процессами в живой системе.

По типу метаболизма все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы синтезируют внутри себя органические вещества из неорганических (из углекислого газа,воды) – это зеленые растения, способные к фотосинтезу.

Гетеротрофы потребляют энергию из готовых органических веществ, синтезированных автотрофами (все животные и человек).

Катализаторами химических реакций обмена в организме являются ферменты.

Ферменты (энзимы) – это биологические катализаторы, особые белки, присутствующие во всех живых клетках и регулирующие обмен веществ.

Клеточный уровень – объект изучения цитологии и микробиологии.

Анатомия и физиология изучают жизнь на тканевом и организменном уровне.

На онтогенетическом уровне единицей жизни служит особь с момента рождения до смерти. По существу, онтогенез – это процесс развертывания, реализации наследственной информации, закодированной в управляющих структурах зародышевой клетки. Наонтогенетическом уровне происходит не только реализация наследственной информации, но и апробация ее посредством проверки согласованности в реализации наследственных признаков и работы управляющих систем во времени и пространстве в пределах особи. Через оценку индивидуума в процессе естественного отбора происходит проверка жизнедеятельности данного генотипа.

III. Надорганизменный уровень

Популяционно-видовой уровень образован совокупностью видов и популяций живых систем.

Популяция - это совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом и территорией. Вид состоит из нескольких популяций (нпр. грызуны, волки).

На этом уровне реализуется обычно биологический эволюционный процесс.

Организменный и популяционно-видовой уровни изучают зоология и ботаника.

Биоценоз – исторически сложившееся сообщество популяций , связанных между собой и с окружающей средой обменом веществ (лес, луг, озеро).

Совокупность биоценозов образует биосферу Земли.

Биоценотический и биосферный уро вни исследует экология как наука.

Структура современного биологического знания соответствует объектам и уровням организации живой материи, составляющим предмет конкретной науки :

ботаника, зоология, микробиология, вирусология (изучают группы организмов );

цитология, гистология, анатомия, экология

(изучают уровни организации живого);

биохимия, биофизика, иммунология, генетика

(изучают аспекты функционирования организмов).

Человек как природное существо и как биологический вид также входит в эту общую структуру организации живой материи. Иерархическая структура живой и неживой природы отражает целостную картину организации биосферы и уровень развития не только биологии, но и всего естествознания, с развитием которого будут уточняться естественнонаучные концепции, а вместе с ними непременно будет совершенствоваться иерархия структур живой и неживой природы.

Человек как биосоциальное существо. Его место и роль в социо-природном комплексе

Основные понятия:

антропология, социобиология и этология, биологическая природа человека; биосоциальность человека; концепции антропогенеза; ноосфера; научная мысль; «функциональные системы»; концепция устойчивого развития; коэволюция; гелиобиология Чижевского; концепция этногенеза Гумилева; пассионарность.

Человек как предмет естественнонаучного познания может рассматриваться в трех аспектах: 1.происхождение; 2.соотношение в нем природного и социального; 3. изучение специфики человека методами естествознания.

Первый аспект традиционно исследует антропология, которая изучает когда, от кого и как произошел человек и чем он отличается от животных. Второй аспект исследуют социобиология и этология изучая генетическую основу человеческой деятельности, соотношение в ней биологического и социального. К третьему направлению относится изучение естественнонаучными методами физиологической и прихической деятельности человека.

Проблема происхождения человека: концепции антропогенеза

Одной из самых фундаментальных нерешенных проблем современного научного познания является постижение генезиса человека. Поскольку человек, представляя собой часть живой природы (биосферы), является космопланетарным феноменом, постольку традиционный подход к проблеме человека в ключе рассуждений о взаимосвязи биологического и социального, подход к проблеме человека, понимаемого как «биосоциальный синтез», явно неадекватен современному состоянию дел в науке. Более перспективным является подход, рассматривающий человека как продукт длительной биологической эволюции, воспроизводящей в информационном аспекте развитие нашей Вселенной после Большого взрыва, вместе с социокультурной эволюцией, с которыми связана и его психическая эволюция.

Уже известно, что одним из процессов, придавших биосфере неповторимый облик, является эволюция видов, сопровождающаяся гибелью одних, выживанием вторых и появлением новых (например, вымерли динозавры, сохранились кораллы, появились млекопитающие). В ходе эволюции остаются те организмы, которые своей жизнедеятельностью увеличивают свободную химическую энергию в биосфере, то есть эволюция идет в определенном направлении. В.И.Вернадский подчеркивает значимость высказывания американского геолога Д. Дана о том, что «в ходе геологического времени, говоря современным языком... наблюдается (скачками) усовершенствование – рост – центральной нервной системы (мозга), начиная от ракообразных... и от моллюсков (головоногих) и кончая человеком. Раз достигнутый уровень мозга (центральной нервной системы) в достигнутой эволюции идет уже не вспять, а только вперед». В таком ракурсе появление человека есть закономерный результат развития биосферы, функционирования ее космопланетарных механизмов. В свете последнего положения и следует рассматривать проблему происхождения человека, относящуюся к числу важнейших вопросов мировоззрения и науки. Согласно современным научным данным, наиболее адекватной действительности является эволюционная теория происхождения человека от животного предка – гоминид. Эволюцию мозга гоминид в плейстоцене следует считать весьма особым процессом, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, в связи с ее темпами: это был один из наиболее бурно протекающих процессов макроэволюции в истории позвоночных, если не в истории животного мира вообще. Во-вторых, в связи с его феноменальным последствием: этот процесс привел к возникновению уникального в животном мире биосферы явления, каковым является человеческая психика. Здесь речь идет о следующих связанных между собой ее свойствах: 1) оперирование образами и понятиями, содержание которых свободно от ограничений пространства и времени и может относиться к воображаемым, никогда и нигде не существующим событиям; 2) познавательная способность, основанная на проникновении в структуру мира и построении модели мира; 3) способность как соблюдения существующих моральных норм поведения, так и разрушения и саморазрушения; 4) самосознание и рефлексия, проявляющиеся в способности созерцать собственное существование и осознавать смерть. Возникает проблема объяснения особенностей эволюции мозга гоминид, а также наличия колоссальных различий между мозгом человека и современных человекообразных обезьян (например, шимпанзе).

Как известно, в человеческом мозгу уже давно установлена область коры больших полушарий, управляющая понятийной стороной речи (точнее говоря, регион, повреждение которого или электростимуляция вызывают нарушения в семантической или грамматической структуре высказывания). Однако мозг человека в сравнении с мозгом шимпанзе не содержит ни одного нового типа клеток, тканей или органов, к тому же отдельные его части имеют аналогичные пропорции. Различие состоит в основном в меньшей у человека плотности упаковки нейронов в коре, в большем числе дендритов (следовательно, более плотной сети межнейронных связей), в большем числе нейронов коры с короткими аксонами и большем количестве (на единицу объема коры) нейроглиальных клеток. Наконец, соотношение абсолютного числа нейронов коры человеческого мозга и коры мозга шимпанзе равно 1,4:1,0. В сумме известные до сих пор структурные и физиологические различия между мозгом человека и мозгом шимпанзе кажутся тривиальными, поэтому возникает проблема объяснения генезиса принципиальных различий в сфере психики и поведения между этими двумя видами.

В науке выдвинут ряд гипотез, которые пытаются разрешить эту проблему: человек возник благодаря тому, что его древнейшие предки в большей степени были падалыциками, чем охотниками; человек стал человеком благодаря жизни в воде, мутации в клетках мозга гоминид, вызванной жесткими излучениями вспышки Сверхновой звезды, либо инверсиями геомагнитного поля; либо мутант среди гоминид появился в результате теплового стресса.

Человек – носитель разума, мысли – это особый феномен природы. Изменение биологического состояния, приведшее к пробуждению мысли, не просто соответствует критической точке, пройденной индивидом или даже видом. Будучи более обширным,это изменение затрагивает саму жизнь в ее органической целостности,и, следовательно, это знаменует собой трансформацию, затрагивающую состояние всей планеты.

На протяжении 1–2 млрд. лет в биосфере шел направленный процесс развития, и он никогда не поворачивал вспять. В ходе такого процесса сформировался мозг, материальная основа разума. Элементы разумного поведения проявляют высшие животные и некоторые птицы. Но полноценное проявление разума в биосфере присуще только человеку, так как лишь в его социальном сообществе сформировалась, а затем с ускорением во времени развивалась коллективная память, названная В.И. Вернадским научной мыслью. Научная мысль – это созданный человеком разумным на определенной стадии его развития независимый от отдельной особи коллективный аппарат сбора, накопления, обобщения и хранения знания. И только человек в состоянии использовать этот аппарат для решения своих практических проблем. Научная мысль в сочетании с трудовой деятельностью человека стала великой геологической силой, способной преобразовать биосферу в сферу разумного взаимодействия человека и природы - ноосферу .

Существенные различия человека и животных. С биологической точки зрения появление человека разумного как биологического вида – вполне ординарное и закономерное событие эволюции. Человек по своей сути есть существо биосоциальное. Он является частью природы и вместе с тем неразрывно связан с обществом. Биологическое и социальное в человеке слито воедино, и только в таком единстве существует человек. Биологическая природа человека – это его естественная предпосылка, условие существования; а социальность – сущность человека.

В системе современной науки исследованием взаимосвязей и границ между биологическими и социальными качествами человека занимается наука – «социобиология», котораяпо словам основоположника этой науки Э.Уилсона «изучает биологические основы всех форм общественного поведения, включая человека». В изучении человека социобиология находится на стыке естественнонаучного и гуманитарного знаний. Это наука о социальной организации, выявляющая сходство между социальным поведением человека и животных и механизмы генетической детерминации социального поведения человека. Задача социобиологии - создание «биограммы человека», т.е. максимально полного описания природно-биологических основ его жизнедеятельности, с тем, чтобы объяснить эволюцию культуры изменениями на биоуровне. Проблема взаимосвязи природного и социального в человеке обозначается как проблема генно-культурной коэволюции.

Социобиология изучает коэволюцию человека. Ее основная идея – в том, что «человек разумный» есть обычный биологический вид с генетически разнообразным поведением и, что культура не может изменять поведение человека. Проблема в том, может ли влияние культуры, цивилизации переходить на генетический уровень или происходит только социальное наследование культуры. Это вопросы дискуссионные в современной науке и окончательно не решены.

Этология – наука о поведении животных - еще до социобиологии показала, что в человеке много свойственного животным. Агрессивность человека соответствует агрессивности животных, а садизм имеет корни в инстинкте агрессии. При этом, как и в животном мире, агрессивность больше присуща мужчинам. «Есть веские основания считать внутривидовую агрессию наиболее серьезной опасностью, какая грозит человечеству в современных условиях культурно-исторического и технического развития», – предостерегает известный этолог К.Лоренц. Однако полной аналогии между поведением человека и животных не может быть именно потому, что человек не только и не столько биологическое, сколько социальное по способу своего существования существо, субъект сознательной деятельности.

Как биологическое существо человек принадлежит к высшим млекопитающим, образуя особый вид – homo sapiens . Биологическая природа человека проявляется в его анатомии, физиологии. Как биологический вид человек обладает кровеносной, мышечной, нервной, костной и др. системами. Уступая животным в силе инстинктов, в развитии отдельных органов, человек превосходит их по своим потенциальным возможностям. Его биологические свойства жестко не запрограммированы , что дает возможность приспосабливаться к различным условиям существования. Биологическое не существует у человека в чистом виде, оно социально обусловлено. Влияние социального испытывает на себе генетика человека, наследственность. Это проявляется, например, в акселерации детей, в сокращении рождаемости, детской смертности и др.

Преимущество человека перед другими высшими животными должно быть закреплено эволюцией в материальном носителе разума – в мозге. Чем же мозг человека отличается, например, от мозга своих ближайших родственников – приматов? Как это ни покажется странным, но сравнительно недавно специалисты не могли обнаружить принципиальных различий в строении мозга человека и шимпанзе. Выделить такие отличия удалось только на новом уровне понимания строения и функционирования мозга, достигнутого в последние 30–40 лет. Выяснено, что простейшей структурной единицей мозга служит не нервная клетка (нейрон), как считалось раньше, а структурный ансамбль таких клеток со сложными, но фиксированными разветвлениями взаимосвязей. Один ансамбль обычно управляет (или анализирует) одним процессом или одной функцией организма. Такие ансамбли получили название «функциональных систем» учебных

Учебное пособие (25)

Учебное пособие

Учебное пособие П Л А В А Н И Е П Р И К Л А Д Н О Е П Л А В А Н И Е ЛАСТОЧКИНА Е. В., АРХИПОВА Р. Э., ВАЩУК О. В., ЛЕОНТЮК А. М., СОКОЛОВА С. С. ... обучение плаванию было введено в программу учебных дисциплин сначала в Морской академии, а затем...

Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе. Происхождение жизни – одна из трех важнейших мировоззренческих проблем наряду с проблемой происхождения нашей Вселенной и проблемой происхождения человека.

Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни:

1. креационизм – божественное сотворение живого;

2. концепция многократного самопроизвольного (спонтанного) зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы);

3. концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

4. концепция панспермии – внеземного происхождения жизни;

5. концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результатепроцессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

Согласно креационизму , возникновение жизни на Земле не могло осуществиться естественным, объективным, закономерным образом; жизнь является следствием божественного творческого акта. Возникновение жизни относится к определенному событию в прошлом, которое можно вычислить. В 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября и человека. Это число он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на ближнем Востоке уже была развитая цивилизация, что доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.

Теория спонтанного зарождения жизни возникла в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. В ее основе лежит понятие о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое из неорганического. Она восходит к Эмпедоклу и Аристотелю: определенные «частицы» вещества содержат некое «альтернативное 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, сформировал 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.

Идея самозарождения получила широкое распространение в сре­дневековье и эпоху Возрождения, когда допускалась возможность самозарождения не только простых, но и довольно высокооргани­зованных существ, даже млекопитающих (например, мышей из тря­пок). Например, в трагедии В.Шекспира «Антоний и Клеопатра» Леонид говорит Марку Антонию: «Ваши египетские гады заводятся в грязи от лучей вашего египетского солнца. Вот, например, кро­кодил...». Известны попытки Парацельса разработать рецепты ис­кусственного человека (гомункулуса).

Против теории самозарождения в XVII в. выступил флорентий­ский врач Франческо Реди. Положив мясо в закрытый горшок, Ф. Реди показал, что в гнилом мясе личинки мясной мухи не самоза­рождаются. Сторонники теории самозарождения не сдавались, они утверждали, что самозарождение личинок не произошло по той лишь причине, что в закрытый горшок не поступал воздух. Тогда Ф. Реди поместил кусочки мяса в несколько глубоких сосудов. Часть из них он оставил открытыми, а часть прикрыл кисеей. Через неко­торое время в открытых сосудах мясо кишело личинками мух, тогда как в сосудах, прикрытых кисеей, в гнилом мясе никаких личинок не было.

В XVIII в. теорию самозарождения жизни продолжал защищать немецкий математик и философ Лейбниц. Он и его сторонники утверждали, что в живых организмах существует особая «жизненная сила». По мнению виталистов (от лат. «вита» –- жизнь), «жизненная сила» присутствует всюду. Достаточно лишь вдохнуть ее, и неживое станет живым.

Микроскоп открыл людям микромир. Наблюдения показывали, что в плотно закрытой колбе с мясным бульоном или сенным настоем через некоторое время обнаруживаются микроорганизмы. Но стоило прокипятить мясной бульон в течение часа и запаять гор­лышко, как в запаянной колбе ничего не возникало. Виталисты выдвинули предположение» что длительное кипячение убивает «жизненную силу», которая не может проникнуть в запаянную колбу.

С появлением книги Дарвина «Происхо­ждение видов» вновь встал вопрос о том, как же все-таки возникла жизнь на Земле. Французская Академия наук в 1859 г. назначила специальную премию за попытку осветить по-новому на вопрос о само­произвольном зарождении жизни. Эту премию в 1862 г. получил знамени­тый французский ученый Луи Пастер.

Пастер провел эксперимент, соперничавший по простоте со зна­менитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При дли­тельном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня об утверждении виталистов, что мифическая «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер присоединил к ней S-образную трубку со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на поверхности тонкой изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо проки­пяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблю­далось самозарождения микроорганизмов, хотя доступ воздуха (а с ним и пресловутой «жизненной силы») был обеспечен. Так было доказано то, что в наше время какой бы то ни было организм может появиться только из другого живого организма.

Сторонники теории вечного существования жизни считают, что на вечно существующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить численность в тех или иных местах планеты из-за изменения внешних условий. Четкой концепции на этом пути не выработано, поскольку в палеонтологической летописи Земли есть некоторые разрывы и неясности. С идеей вечного существования жизни во Вселенной связана и следующая группа гипотез.

Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной.

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. Эта гипотеза была поддержана многими выдающимися учеными. Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. В начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. 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.

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 Скиапарелли каналов на Марсе.

В настоящее время наиболее широкое признание получила гипотеза о происхождении жизни на Земле, сформулированная советским ученым акад. А.И.Опариным и английским ученым Дж.Холдейном. Теория А.И.Опарина представляет собой обобщение убедительных доказательств возникновения жизни на Земле в результате закономерного процесса перехода химической формы движения материи в биологическую.

Образование простых органических соединений. На начальных этапах своей истории Земля представляла собой раскаленную планету. Вследствие вращения при постепенном сниже­нии температуры атомы тяжелых элементов перемещались к центру, а в поверхностных слоях концентрировались атомы легких элемен­тов (водорода, углерода, кислорода, азота), из которых и состоят тела живых организмов. При дальнейшем охлаждении Земли появились химические соединения: вода, метан, углекислый газ, аммиак, циа­нистый водород, а также молекулярный водород, кислород, азот. Физические и химические свойства воды (высокий дипольный мо­мент, вязкость, теплоемкость и т. д.) и углерода (трудность образова­ния окислов, способность к восстановлению и образованию линей­ных соединений) определили то, что именно они оказались у колы­бели жизни.

На этих начальных этапах сложилась первичная атмосфера Земли, которая носила не окислительный, как сейчас, а восстанови­тельный характер. Кроме того, она была богата инертными газами (гелием, неоном, аргоном). Эта первичная атмосфера уже утрачена. На ее месте образовалась вторая атмосфера Земли, состоящая на 20% из кислорода – одного из наиболее химически активных газов. Эта вторая атмосфера – продукт развития жизни на Земле, одно из его глобальных следствий.

Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда га­зообразных соединений в жидкое и твердое состояние, а также обра­зование земной коры. Когда температура поверхности Земли опусти­лась ниже 100°С, произошло сгущение водяных паров. Длительные ливни с частыми грозами привели к образованию больших водоемов. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли на поверхность выносилось много раскаленной массы, в том числе карбидов – соединений металлов с углеродом. При взаи­модействии карбидов с водой выделялись углеводородные соедине­ния. Горячая дождевая вода как хороший растворитель имела в своем составе растворенные углеводороды, а также газы (аммиак, углекис­лый газ, цианистый водород), соли и другие соединения, которые могли вступать в химические реакции. Так постепенно на поверхности моло­дой планеты Земля накапливались простейшие органические соеди­нения. Причем накапливались в больших количествах. Подсчеты по­казывают, что только посредством вулканической деятельности на поверхности Земли могло образоваться около 10 16 кг органических молекул. Это всего на 2–3 порядка меньше массы современной био­сферы.

Спектроскопическое изучение звездных атмосфер показало присутствие в так называемых холодных звездах, к которым относится и Солнце, зна­чительной части углерода, связанного с водородом, и образование простей­шего углеводорода – метина (СН).

Широкое распространение углеводородов обнаружено и в тех местах Вселенной, где температура близка к абсолютному нулю. Несомненно присутствие метана (СН 4) в атмосфере Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и других планет, причем в больших количества. Наличие довольно слож­ных углеводородов отмечено в ряде метеоритов, в которых не удалось уста­новить никаких следов пребывания живых существ. Наконец, синтез угле­водородов может быть осуществлен в эксперименте при наличии комплекса определенных физических и химических условий (температура, давление, электрическое поле и др.).

Таким образом, абиогенное образование органических соединений углеводородов не только возможно, но и широко распространено во Все­ленной. Вполне логично предположить, что Земля уже на начальных эта­пах своего существования обладала определенным количеством углеводоро­дов.

Возникновение сложных органических соединений. Второй этап биогенеза характеризовался возникновением более сложных органических соединений, в частности белковых веществ в водах первичного океана. Благодаря высокой температуре, грозовым раз­рядам, усиленному ультрафиолетовому излучению относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись, и образовывались углеводы, жиры, аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты.

Возможность такого синтеза была доказана опытами А.М. Бутле­рова, который еще в середине прошлого столетия получил из фор­мальдегида углеводы (сахар). В 1953–1957 гг. химиками различных стран (США, СССР, Германии) в целом ряде экспериментов из смеси газов (аммиака, метана, водяного пара, водорода) при 70–80°С и давлении в несколько атмосфер под воздействием электрических раз­рядов напряжением 60000 В и ультрафиолетовых лучей были синтезированы органические кислоты, в том числе аминокислоты (гли­цин, аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты), которые явля­ются материалом для образования белковой молекулы. Таким обра­зом, были смоделированы условия первичной атмосферы Земли, при которых могли образовываться аминокислоты, а при их полимериза­ции – и первичные белки.

Эксперименты в этом направлении оказались перспективными. В дальнейшем (при использовании других соотношений исходных газов и видов энергии) путем реакции полимеризации из простых молекул получали более сложные молекулы: белки, липиды, нуклеи­новые кислоты и их производные, а позже была доказана возмож­ность синтеза в условиях лаборатории и других сложных биохими­ческих соединений, в том числе белковых молекул (инсулина), азо­тистых оснований нуклеотидов.

С определенного этапа в процессе химической эволюции на Земле активное участие стал принимать кислород. Он мог накапли­ваться в атмосфере Земли в результате разложения воды и водяного пара под действием ультрафиолетовых лучей Солнца. (Для превраще­ния восстановленной атмосферы первичной Земли в окисленную потребовалось не менее 1–1,2 млрд. лет.) С накоплением в атмосфере кислорода восстановленные соединения начали окисляться. Так, при окислении метана образовались метиловый спирт, формальде­гид, муравьиная кислота и т.д. Образующиеся соединения не разрушались вследствие их летучести. Покидая верхние слои земной коры, они попадали во влажную холодную атмосферу, что предохраняло их от разрушения. В дальнейшем эти вещества вместе с дождем выпадали в моря, океаны и другие водные бассейны. На­капливаясь здесь, они вновь вступали в реакции, в результате чего возни­кали более сложные вещества (аминокислоты и соединения типа аденита). Для того чтобы те или иные растворенные вещества вступали между собой во взаимодействие, нужна достаточная концентрация их в растворе.

Анализ возможных оценок количества органического вещества, которое накопилось неорганическим путем на ранней Земле, впечат­ляет: по некоторым расчетам, за 1 млрд. лет над каждым квадратным сантиметром земной поверхности образовалось несколько кило­граммов органических соединений. Если их все растворить в миро­вом океане, то концентрация раствора была бы приблизительно 1%. Это довольно концентрированный «органический бульон». В таком «бульоне» мог вполне успешно развиваться процесс образо­вания более сложных органических молекул. Таким образом, воды первичного океана постепенно насыщались разнообразными орга­ническими веществами, образуя «первичный бульон».

«Первичный бульон» и образование коацерватов. Дальнейший этап биогенеза связан с концентрацией органических веществ, воз­никновением белковых тел.

В водах первичного океана концентрация органических веществ увеличивалась, происходили их смешивание, взаимодействие и объ­единение в мелкие обособленные структуры раствора. Такие структу­ры можно легко получить искусственно, смешивая растворы разных белков, например желатина и альбумина. Эти обособленные в раство­ре органические многомолекулярные структуры выдающийся рус­ский ученый А.И. Опарин назвал коацерватными каплями или коацерватами. Коацерваты, мельчайшие коллоидальные частицы – капли, обладающие осмотическими свойствами. Коацерваты образу­ются в слабых растворах. Вследствие взаимодействия противополож­ных электрических зарядов происходит агрегация молекул. Мелкие сферические частицы возникают потому, что молекулы воды созда­ют вокруг образовавшегося агрегата поверхность раздела.

Коацерваты объясняют, как появились биологические мембраны. Образование мембранной структуры считается самым «трудным» этапом химической эволюции жизни. Истинное живое существо (в виде клетки, пусть даже самой примитивной) не могло оформиться до возникновения мембранной структуры и ферментов. Биологичес­кие мембраны – это агрегаты белков и липидов, способные отграни­чить вещества от среды и придать упаковке молекул прочность. Мем­браны могли возникнуть в ходе формирования коацерватов.

Повышенная концентрация органических веществ в коацерватах увеличивала возможность взаимодействия между молекулами и усложнения органических соединений. Коацерваты образовывались в воде при соприкосновении двух слабовзаимодействующих полиме­ров. Кроме коацерватов в «первичном бульоне» накапливались полинуклеотиды, полипептиды и различные катализаторы, без которых невозможно образование способности к самовоспроизведению и об­мену веществ. Катализаторами могли быть и неорганические вещест­ва.

Возникновение простейших форм живого. Главная проблема в учении о происхождении жизни состоит в объяснении возникнове­ния матричного синтеза белков. Жизнь возникла не тогда, когда образовались пусть даже очень сложные органические соединения, отдельные молекулы ДНК и др., а тогда, когда начал действовать механизм конвариантной редупликации. Именно поэтому заверше­ние процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с переходом к матричному синтезу белка, характерному для живых организмов. В ходе предбиологического отбора наибольшие шансы на сохранение имели те коацерваты, у которых способность к обмену веществ сочеталась со способностью к самовоспроизведению.

Переход к матричному синтезу белков был величайшим качест­венным скачком в эволюции материи. Однако механизм такого пере­хода пока не ясен. Основная трудность здесь состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны ферментные белки, а для созда­ния белков – нуклеиновые кислоты. Как разорвать эту «замкнутую цепь»? Иначе говоря, нужно объяснить, как в ходе предбиологичес­кого отбора объединились способности к самовоспроизведению полинуклеотидов с каталитической активностью полипептидов в ус­ловиях пространственно-временного разобщения начальных и ко­нечных продуктов реакции.

Существуют разные гипотезы на сей счет, но все они так или иначе не полны. Однако в настоящее время наиболее перспективными здесь являются гипотезы, которые опираются на принципы теории самоорганизации, синергетики, на представления о системах, связывающих самовоспроизводящиеся (автокаталити­ческие) единицы друг с другом посредством циклической связи. В таких системах продукт реакции одновременно является и ее катали­затором или исходным реагентом. О трудностях становления самовоспроизведения свидетельствует само существо­вание вирусов и фагов, которые представляют собой, по-видимому, осколки форм предбиологической эволюции.

В последующем предбиологический отбор коацерватов, по-види­мому, шел по нескольким направлениям. Во-первых, в направле­нии выработки способности накопления специальных белковоподобных полимеров, ответственных за ускорение химических реак­ций. В результате строение нуклеиновых кислот изменялось в на­правлении преимущественного «размножения» систем, в которых удвоение нуклеиновых кислот осуществлялось с участием фермен­тов. На этом пути и возникает характерный для живых существ цик­лический обмен веществ.

Во-вторых, в системе коацерватов происходил и отбор самих нуклеиновых кислот по наиболее удачному сочетанию последова­тельности нуклеотидов. На этом пути формировались гены. Самовос­производящиеся системы со сложившейся стабильной последова­тельностью нуклеотидов в нуклеиновой кислоте уже могут быть на­званы живыми.

В проблеме возникновения жизни еще много неопределенного, она еще далека от своего окончательного разрешения. Так, напри­мер, неясно, почему все белковые соединения, входящие в состав живого вещества, имеют только «левую симметрию». Какие механиз­мы предбиологической эволюции могли к этому привести?

Первые обитатели нашей планеты были гетеротрофами и питались за счет органических веществ, растворенных в первородном океане. Прогрес­сивное развитие первичных живых организмов обеспечило в дальнейшем такой огромный скачок, как возникновение аутотрофов, использующих солнечную энергию для синтеза органических соединений из простейших неорганических. Разумеется, не сразу возникло такое сложное соединение, как хлорофилл. Первоначально появились более простые пигменты, способ­ствовавшие усвоению прежде всего органических веществ.

Постепенно в первородном океане стали иссякать органические вещест­ва, накопившиеся в нем абиогенным путем. Появление аутотрофных орга­низмов, в первую очередь зеленых растений, обеспечило дальнейший непре­рывный синтез органических веществ, а следовательно, существование и дальнейшее развитие жизни.

Возникнув, жизнь стала развиваться быстрыми темпами (ускоре­ние эволюции во времени). Так, развитие от первичных протобионтов до аэробных форм потребовало около 3 млрд лет, тогда как с момента возникновения наземных растений и животных прошло около 500 млн лет; птицы и млекопитающие развились от первых наземных позвоночных за 100 млн лет, приматы выделились за 12-15 млн лет, для становления человека потребовалось около 3 млн лет.

Существует несколько концепций происхождения жизни:

А - концепция самопроизвольного зарождения жизни на Земле.

Б - панспермия (от греч. pan - все, sperma - семя) - жизнь занесена на нашу планету из глубокого космоса.

В - концепция стационарного состояния (жизнь всегда существовала на

Г - концепция биохимической эволюции (жизнь на Земле возникла в результате сложных процессов, подчиняющихся универсальным физическим и химическим законам, господствующим в природе).

Д - креационизм (жизнь была создана Богом в определенное время, и ее эволюция определяется Божественным всеобщим законом).

Ε - концепция «2К» (кооперация и коммуникация) - эта концепция была разработана в 1900 г. русским ученым-философом П.А.Кропоткиным (1842-

1921). В ней идет речь в основном о механизме биологической эволюции.

А. Концепция самопроизвольного зарождения жизни на Земле. Эта концепция оказала большое влияние на развитие биологических представлений о жизни. В основе ее лежит гипотеза, получившая название абиогенеза, в которой утверждается возможность возникновения жизни из неживого вещества. Противоположной абиогенезу является гипотеза биогенеза, категорически

отрицающая возможность возникновения живого из неживого. Основной тезис

этой гипотезы: живое только от живого. Гипотеза абиогенеза в форме учений была сформулирована в древнем Китае, Вавилоне, Египте и в Древней Греции. Однако именно с именем Аристотеля связывают обычно появление этой концепции. Согласно Аристотелю существует некое активное начало (энтелехия), которое присутствует в зародыше животных, семян растений, в солнечном свете и даже в безжизненных телах. Наличие этого активного начала мира объясняет возможность самозарождения жизни, по Аристотелю: «Таковы факты - живое может возникнуть в результате не

только спаривания животных, но и разложения почвы. Так обстоит дело и у

растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы зарождаются под действием сил природы, возникая из разлагающейся земли или определенных частей растений»1.

В эпоху Средневековья Фома Аквинский (1225-1274) был сторонником этого учения Аристотеля. Он считал, что самозарождение осуществляется ангелами, использующими для этого солнечные лучи, созданные Богом Солнца. Гипотеза самозарождения жизни интересовала исследователей эпохи Возрождения и Нового времени. Ряд из них пытался экспериментально доказать справедливость возможности возникновения живого из неживого. Среди подобных попыток особое место занимает опыт голландского ученого Ван Гельмонта (1577-1644). Он описал эксперимент, в котором за три недели якобы создал мышей. Собственную грязную рубашку он положил в темный, плотно закрывающийся шкаф с горстью пшеницы. Через три недели, открыв его, он обнаружил мышей. Следуя Аристотелю, он полагал, что пот его тела на рубашке был «активным началом» для самопроизвольного зарождения мышей. «Опыт» В. Гельмонта положил начало строгому осмыслению понятия эксперимента в науке. Многие сторонники Аристотеля часто приводили сомнительные описания происхождения, например, жаб из утиных трупов или из капель жидкости и т. п. Например, неаполитанский ученый-любитель Джанбатиста делло Горсто опубликовал в 1558 г. книгу под названием «Магия природы», в которой

приводится описание местности, где из трупов уток образуются жабы.

В английском переводе книга вышла в Лондоне в 1568 г. и запомнилась читателям стихотворной фразой утки: «Когда меня гноят в земле, я жаб произвожу на свет». В 1688 г. итальянский врач, исследователь Ф. Реди (1626-

1697) опубликовал книгу под названием «Опыты по самозарождению насекомых». Он привел строгое описание эксперимента по образованию червей в гниющем мясе трупов трех змей. Его вывод гласил: все черви, обнаруженные в мясе, произошли из отложений, сделанных мухами, а не из гниения мяса. Книга

Ф. Реди многократно переиздавалась, расширяя круг сторонников биогенеза и критиков концепции самозарождения Аристотеля. Книга Ф. Реди указывала на

1 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М.: Мир, 1993. Т. 3. С. 256.

существенные трудности гипотезы абиогенеза в ее классической форме,

которую представляла концепция Аристотеля. Однако открытие голландским ученым-самоучкой Антони ван Левенгуком (1632-1723) микроорганизмов снова возродило интерес к гипотезе абиогенеза, выраженной в ее классической форме в концепции Аристотеля, но уже в XVIII в.

Английский священник Дж. Нидхем (1713-1781) приводил аргументы в пользу гипотезы абиогенеза: микроорганизмы возникают из небиологического материала или тел. Он утверждал, что если баранью подливку и подобные ей настои сначала нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде с небольшим количеством воздуха, то нагревание должно убить все микроорганизмы в этом материале. Но в этом же материале снова рождались микроорганизмы, о чем свидетельствовали наблюдения после герметизации сосуда.

Итальянский аббат исследователь Ладзаро Спалланцани (1729-1799) провел в

1765 г. эксперимент. Подвергнув мясные и овощные отвары кипячению в течение

нескольких часов, он сразу же их герметично закрыл, после чего снял с огня.

Исследовав образовавшиеся жидкости, он не обнаружил в них микроорганизмов.

Из этого опыта он сделал вывод, что высокая температура уничтожает все живое

и что живое не может возникнуть из неживого.

На этот вывод Дж. Нидхем высказал возражение: чрезмерное нагревание внутри закрытого сосуда убивает очень важные для процесса самозарождения организмов элементы, без которых самозарождение вообще невозможно. Как оказалось в дальнейшем, в этом утверждении Дж. Нидхема содержится определенная доля истины: при сильном нагревании, в присутствии органического вещества, содержащийся в воздухе кислород исчезает, а он необходим для живых микроорганизмов. Спор между представителями абиогенеза и биогенеза разрешился к концу XIX в. в пользу гипотезы биогенеза.

В 1860 г. выдающийся французский микробиолог Луи Пастер (1822-1895) провел ряд точных экспериментов, в основе которых лежали методы Спалланцани. Он доказал, что, несмотря на вездесущность и способность бактерий всюду проникать, заражать живое, тем не менее живое зарождается только из живого. Опровержение гипотезы абиогенеза в ее классической форме, в виде концепции Аристотеля, поставило перед исследователями ряд вопросов:

1. Представители витализма (лат. vitalis - жизненный) расценили

опровержение концепции самопроизвольного зарождения жизни как неопровержимое доказательство того, что живое является проявлением «особой жизненной силы», которую невозможно понять с позиции естественных наук. Витализм появился впервые во Франции в работах Луи Дюма (1765-1813).

2. Если живое происходит только от живого, то откуда и как появился первый живой организм?

3. Если права гипотеза биогенеза, то между живым и неживым существует непреодолимая пропасть. Осмысление этих проблем привело, с одной стороны, к возникновению концепции панспермии, а с другой стороны, к созданию (в первых десятилетиях прошлого века) новой формы гипотезы абиогенеза, получившей название концепции «биохимической эволюции».

Б. Панспермия. Крушение концепции самопроизвольного происхождения жизни в ее классической форме оценивалось исследователями по-разному. Например, Ч. Дарвин в одном из своих писем в 1863 г. писал, что сущий вздор рассуждать сейчас о происхождении жизни. С тем же успехом можно было бы рассуждать о происхождении материи. Ч. Дарвин имел в виду уровень естественно-научных знаний того периода. Но иначе по этому поводу думали в конце XIX в. два выдающихся физика того времени: Г. Гельмгольц и У. Томсон (Кельвин). Г. Гельмгольц высказал мысль, что если все наши попытки получить живые организмы из неживой материи провалятся, то с научной точки зрения правомочно задать вопрос: возникала ли жизнь когда-нибудь вообще или ее зародыши переносятся из одного мира в другой и развиваются повсюду, где есть подходящие условия?

У. Томсон (Кельвин) также считал отнюдь не научной точкой зрения предположение, что в космосе движется бесчисленное множество метеоритных камней, несущих семена жизни, и что жизнь на Земле произошла благодаря таким обломкам более древних миров, которые попали на нашу планету. Создание концепции панспермии было осуществлено в 1908 г. шведским химиком С. Аррениусом (1859-1927). Он допустил, что споры бактерий и вирусов могут уноситься, в том числе и с нашей планеты, под действием электромагнитных сил

и перемещаться в космосе под давлением света звезд. В частности, согласно взглядам этого ученого споры могут оседать на частицы пыли и тем самым путешествовать в космосе. Созданную С. Аррениусом концепцию панспер-

мии называют классической формой изложения концепции панспермии.

В качестве новой формы этой концепции сегодня рассматривается гипотеза о существовании внеземных цивилизаций. Согласно этой концепции

направленной панспермии жизнь на Землю «доставлена» некоей более развитой

цивилизацией из другой галактики целенаправленным образом. В качестве доказательства этой гипотезы ее авторы ссылаются на неоднократные посещения

в прошлом и настоящем нашей планеты неопознанными летающими объектами (НЛО). Представители классической концепции панспермии основывают свои взгляды обычно на результатах исследования метеоритов. Например, при исследовании двух метеоритов - первый упал в 1950 г. возле местности Мози (штат Кентукки, США), второй - в местности Мергисон (штат Виктория, Австралия) в 1969 г. - были обнаружены отдельные аминокислоты и жирные кислоты (метеорит Мергисон). На основе исследований метеоритов ученые пытаются ответить на ряд вопросов: 1) как живое может образоваться в условиях глубокого космоса? 2) если спермы живого переносятся в космическом пространстве, то почему «земная жизнь» не освоила Солнечную систему? Например, на Луне должны быть представители живого, но они не обнаружены.

В. Концепция стационарного состояния. Согласно этой концепции Земля никогда не возникала и существует вечно и всегда способна поддержать жизнь. Если и происходили изменения Земли, то очень незначительные. В качестве главного аргумента сторонники этой концепции выдвигают существующие неопределенности в физических, химических, геологических теориях при определении возраста Земли и Вселенной в целом. Виды, согласно этой концепции, существовали всегда и для всех них есть только две возможности: выживать за счет численности либо вымирать. Сторонники этой концепции ставят под сомнение и результаты палеонтологических исследований об изменении живых организмов во времени. Например, по палеонтологическим данным, кистеперые рыбы вымерли 70 млн лет назад. Однако представители этого вида были обнаружены в районе Мадагаскара в наше время. Сравнение палеонтологических данных с существующими видами может иметь, по мнению сторонников этой концепции, лишь экологический смысл: перемещение вида, увеличение его численности или вымирание в неблагоприятных условиях. Существующие разрывы в палеонтологической летописи видов, на которые обратил внимание французский ученый Ж. Кювье (1769-1832), и объяснение их

возникновения периодически случающимися катастрофами на Земле

используются сторонниками этой концепции в качестве аргументов в пользу вечного, не возникающего и не исчезающего феномена жизни.

Г. Концепция биохимической эволюции. Концепция биохимической эволюции - это современное развитие гипотезы абиогенеза. В ней исследуется биохимический уровень эволюции живого на Земле:

1. Какие физические, химические и геологические условия могли способствовать возникновению органических соединений из неорганических в историческом прошлом Земли?

2. Как могло происходить образование жизненно важных полимеров из мономеров для живых организмов?

3. Какие полимеры возникли первыми: белки, не способные к самовоспроизведению, или нуклеиновые кислоты молекул ДНК и РНК?

4. Первыми возникли молекулы РНК или ДНК?

5. Какими могли быть первоначальные организмы с точки зрения механизма обмена веществ, строения и взаимодействия с другими организмами?

6. Как возникла клетка?

7. Каково биохимическое содержание главных факторов эволюции живого, естественного отбора и генетического механизма наследственности и изменчивости?

Основателями этой концепции являются два автора, которые независимо друг

от друга развили сходные идеи: академик А. Опарин (1894-1980) и англичанин Дж. Холдейн (1892-1964). В 1924 г. А. Опарин, а затем в 1929 г. Дж. Холдейн сформулировали концепцию, согласно которой живое вещество на Земле

возникло в результате химической эволюции неорганического вещества при

наличии соответствующих условий.

Эта концепция основывается на следующих положениях:

1. Отсутствие жизни на Земле до ее возникновения. Считается, что физические, геологические и химические условия, когда возникала жизнь, существенно отличались от условий, когда ее не было, поэтому она не может возникнуть сегодня таким же образом, как это произошло раньше.

2. Единство химической основы живого и неживого.

3. Уникальность физических условий. Определенная масса Земли (1/20 массы

Солнца), расстояние от Солнца и других планет и другие физические параметры,

которые позволяли удержать атмосферу.

4. Наличие в ранней атмосфере химических элементов в восстановительной форме, без существования кислорода в газообразном, химически несвязанном состоянии.

5. Образование воды на Земле, играющей огромную роль в жизни живого.

6. Целая совокупность физических, химических и геологических факторов

поверхности Земли), возможность

разрядов в ранней ее атмосфере, отсутствие озонного слоя, препятствующего губительному воздействию ультрафиолетового излучения на живые организмы.

Предположение о том, что первоначальная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, позволило А. Опарину в книге «Происхождение жизни» (1923) сформулировать следующие положения его концепции:

1. Химические и физические условия на Земле привели к образованию в океанах органических соединений, их накоплению в виде «первичного бульона».

Из органической химии того периода было уже известно, что синтез органических веществ лучше проходит в бескислородной, чем кислородной (окислительной) среде, поскольку кислород чрезвычайно активен с другими химическими элементами. Кроме того, из геологических исследований было известно, что, например, металлы в окислительной форме встречаются в молодых породах Земли, а не в древних.

2. В «первичном бульоне» в его одинаковой (гомогенной) массе путем процесса фрагментации образовались капли - коацерванты (лат. coazervatus - накопленный, собранный), обладающие способностью избирательно накапливать различные соединения.

3. Химический состав коацервантов определялся в основном физико- химическими свойствами среды. Различия в химическом составе и величине коацервантов, по мнению А. Опарина, стали основой для действия предбиологического отбора.

4. Взаимодействие коацервантов с внешней для них средой привело к образованию мембранных структур, обеспечивающих стабильность существования комплексов коацервантов.

5. Развитие мембранных структур, регулировавших взаимодействие

коацервантов с внешней средой, могло привести, по мнению А. Опарина, к образованию клеток. Главнейшей ступенью предбиологической эволюции живого

в концепции А. Опарина считается объединение способных к самовоспроизведению комплексов нуклеотидов (структуры, составляющие ДНК и РНК) с каталитической активностью белков (полипептидов).

В 1953 г. С. Миллер, молодой американский исследователь, под руководством своего знаменитого соотечественника Нобелевского лауреата Г. Ори выполнил работу, результаты которой глубоко заинтересовали ученых. С. Миллер создал установку, с помощью которой моделировались химический состав предполагаемой первичной атмосферы Земли и ее физические условия, способствовавшие возникновению электрических разрядов в этой атмосфере. Газовая смесь, через которую пропускались электрические разряды, состояла из

паров воды, метана, аммиака и водорода. Изучение состава жидкости, полученной

в результате эксперимента, обнаружило в ней органические мономеры: мочевина,

несколько аминокислот и молочная кислота.

Результаты С. Миллера проверялись другими исследователями, которые использовали такие факторы воздействия на смесь газов в установке С. Миллера, как ударная волна, радиация, ультрафиолетовое излучение и тепловое излучение.

Во всех опытах получались сходные результаты. Из неорганических соединений синтезировались органические соединения. Например, при гамма-излучении обнаружили рибозу и дезоксирибозу.

На современном уровне идеи концепции биохимической эволюции живого с учетом информации о двух факторах эволюционного процесса (естественный отбор и наследственная изменчивость) успешно развиваются симбиотической теорией образования эукариотической клетки и эволюции одноклеточных и многоклеточных эукариотов (современного царства живых организмов). Эта теория учитывает способы питания первых организмов, уровень структурности их генетического материала, способы воспроизводства и другие факторы.

Согласно этой теории свободный кислород в атмосфере Земли появился в результате фотосинтетической деятельности зеленых растений. До этого ультрафиолетовое излучение являлось основным источником энергии для синтеза органических веществ. Далее высказывается предположение, что образованный древний бе-

лок (полипептид) обладал повышенной активностью, которая способствовала

образованию молекул ДНК. Представители этой концепции полагают, что первые организмы (пробионты) уже имели главные атрибуты жизни: ДНК, РНК, мембранные структуры, деление и некоторые другие. Действительно, все существующие сегодня живые организмы осуществляют обмен веществ или брожением, или фотосинтезом, или дыханием. По отношению к кислороду организмы делятся на анаэробные организмы, гибнущие в кислородной среде и

на аэробные организмы, обязательно нуждающиеся в кислороде, и на те промежуточные, которые могут жить в кислородной и бескислородной среде (часть бактерий и грибов). В симбиотической теории много допущений, некоторые из них имеют подтверждение. Кратко об этих допущениях:

1. В восстановительной атмосфере Земли (без свободного кислорода) первые организмы должны были быть анаэробными и гетеротрофами (греч. he teros - разный, trohe - пища) (т. е. питались органическими соединениями из

«первичного бульона» океанов).

2. По мере их размножения органический ресурс океана истощался. Это привело к образованию автотрофных организмов, способных непосредственно использовать световую энергию Солнца и энергию химической связи из неорганических соединений.

3. Жизнедеятельность анаэробов на первичной стадии возникновения живого приводила к возникновению свободного кислорода в атмосфере Земли, что вело к созданию условий возникновения аэробных организмов.

4. Увеличение роста кислорода в атмосфере усложнило жизнь первичных анаэробов-гетеротрофов (появился озонный слой защиты аэробов и т. п.).

5. Некоторые первичные анаэробы вымерли, другие нашли бескислородные ниши для своего существования (например, метанобразующие бактерии существуют и сегодня в горячих источниках), некоторые из них вступили во взаимодействие с аэробами. Это привело к образованию первых клеток эукариотов. Эти утверждения основываются на исследовании строения, функций, структур современных организмов-анаэробов и организмов-аэробов, для которых необходима определенная норма концентрации кислорода в газообразном состоянии. Многие сохранившиеся роды прокариотов состоят исключительно из анаэробных организмов.

6. Вскоре после возникновения простейших организмов сформировались три

надцарства жизни: архебактерии, эубактерии (включая синезеленые водоросли) и

эукариоты (грибы, растения, животные). Для обоснования своих положений симбиотическая теория использует также сравнение геномов современных представителей этих царств и их прародителей.

Во временном масштабе считается, что первые фотосинтезирующие прокариотические бактерии возникли 3,5-3 млрд лет тому назад. 2-1,5 млрд лет назад возникли организмы-эукариоты. У этих организмов механизм обмена веществ эффективнее механизма обмена веществ у организмов-анаэробов в 18 раз. 2 млрд лет назад в атмосфере возник кислород.

Таким образом, согласно этой теории эволюция привела к возникновению анаэробов-прокариотов, затем деятельность анаэробов создала возможность возникновения аэробов-эукариотов, для которых необходима определенная норма свободного кислорода. К сожалению, современный человек делает все, чтобы изменить норму содержания кислорода в атмосфере (сжигает, загрязняет и вырубает «легкие» Земли), и тем самым способствует возникновению исторически первой среды обитания для анаэробных бактерий. В современных условиях они усилят борьбу с ныне существующими живыми организмами, которым нужен свободный кислород. В последнем случае речь идет о возможных массовых эпидемиях. Антропогенный фактор современного человека ведет к деградации современной окружающей среды.

В конце прошлого века было сделано интересное открытие на дне рифтовых впадин океанов - «черных курильщиков». Это образования, напоминающие вулканы с кратером, возвышающиеся на десятки метров над океаническим дном. Они состоят из готовой руды. Черный дым, исходящий из них, является нагретой

до 350° С взвесью из железа, марганца, меди и серы. На поверхности «черных курильщиков» обнаружены живые организмы, живущие при температуре до

400° С. Они создают из неорганических веществ собственные органические соединения и способны синтезировать так же неорганические соединения в виде конечных продуктов своей жизнедеятельности, например золото. Эти существа напоминают кольчатых червей, достигающих 1 м в длину. Этот факт используется для доказательства правильности теории симбиоза и концепции

Г. Креационизм. Креационизм (лат. cratio - сотворение) - это концепция,

представители которой считают, что жизнь возникла в результате деятельности некоего сверхъестественного события в прошлом. Например, в христианстве таким событием является Бог, создавший все, что мы называем Вселенной. В 1650

г. ирландский архиепископ Ашер из города Арма вычислил дату, когда Бог сотворил мир: 23 октября в 9 часов утра 4004 г. до нашей эры. Эту дату Ашер получил путем сложения возрастов всех людей, упоминающихся в Библии от Адама до Христа (библейская генеалогия). Археологические раскопки показывают, что уже до этой даты существовали высокоразвитые цивилизации. Среди креационистов в духе христианства бытует общее мнение о том, что Божественное творение мира было единожды, без всяких дополнений и коррекции, и в этом творении человек занимает исключительное место: «мир природы, твари созданы для владения им человеком, ходящим под Богом».

Кроме того, сам акт и процесс Божественного творения, как утверждают креационисты, недоступен рациональному научному объяснению, о чем свидетельствуют, по мнению креационистов, результаты самой науки. Аргументация современных представителей креационизма выглядит следующим образом:

1. В разумном устройстве мира ученые могут убедиться на основе экспериментов и наблюдений.

2. Естественный отбор - это ярлык общеизвестного факта, что одни существа жизнеспособнее других.

3. Естественный отбор - это механизм рекомбинации генов в пределах одного

4. Генетический код видов, созданных Богом, является совершенным.

5. Мутации генов являются вредными и губительными для организма (некоторые креационисты считают, что случайные мутации могут быть и полезными для организмов).

6. Повеление Бога «плодитесь и размножайтесь» часто трактуется как реализация огромного генетического разнообразия, заложенного Богом в геномы организмов, в том числе и одного вида.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ УЧЕБНИК

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЮРИДИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ А Ф Лихин...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Лихин А. Ф.
Концепции современного естествознания: учеб. - М ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006. - 264 с. ISBN 5-482-00415-5 В учебнике рассмотрены основные концепции современного естествознани

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Учебник Подписано в печать 01.09.05. Формат 60 х 90 1/16 Печать офсетная. Печ. л. 16,5. Тираж 3000 экз. Заказ № 13. 000 «ТК Велби» 107120, г. Москва, Хлебников пер., д. 7

Главные черты научных знаний
А. Новизна. Б. Незавершенность. В. Объективность. Д. Согласованность и целостность. Е. Внутренняя непротиворечивость и внешняя оправданность. Ж. Операциональность. 3. Общедоступность

Роль науки в обществе
Крупномасштабное и многостороннее влияние науки на современное общество наиболее полно проявилось в научно-технической революции (НТР), которая началась с середины прошлого века и продолжается сего

Дискуссия о роли науки в развитии культуры
Начиная с эпохи Возрождения, многие деятели культуры, науки и философии связывали совершенствование природы человека, его общественной сущности с наукой: только любовь к истине, научный

Теоретические и эмпирические науки
По методам, используемым в науках, принято делить науки на теоретические и эмпирические. Слово «теория»заимствовано из древнегреческого языка и означает «мыслимое

Фундаментальные и прикладные науки
С учетом результата вклада отдельных наук в развитие научного познания все науки подразделяются на фундаментальные и прикладные науки. Первые сильно влияют на наш образ мыслей,втор

Понятие естественно-научной картины мира
В основе современной научной картины мира лежит положение о реальности предмета изучения науки. «Для ученого, - писал В. И. Вернадский (1863-1945), - очевидно, поскольку он работает и мысл

Античная наука
Строго говоря, развитие научного метода связано не только с культурой и цивилизацией Древней Греции. В древних цивилизациях Вавилона, Египта, Китая и Индии происходило развитие ма-

Развитие науки в период Средневековья (V-XIV вв. н. э.)
В Средние века в Западной Европе прочно установилась власть церкви в государстве. Этот период обычно называется периодом господства церкви над наукой. Такое понимание не является полностью адекватн

Возрождение
Это переходный период от эпохи Средневековья к эпохе Нового времени. Для эпохи Возрождения характерны критика религии, вера в творческие способности человека, обоснование которой мыслители этого пе

Развитие естествознания и науки в России
Развитие естествознания, науки в России тесно связано с реформаторской деятельностью Петра I. Реформы Петра I - это своеобразный переворот в истории культуры России. Реформам Петра I нужны были нов

Понятие детерминизма
В основе механической физической картины мира лежит гипотеза о существовании атомов, а также принцип детерминизма. Исходным физическим понятием в этой картине мира является вещество, локализованное

Механика Галилея
Во времена молодости Галилея признанным авторитетом в науке считался Аристотель. Поэтому от Галилея требовали соответствия его физических идей принципам физики, учению Аристотеля о природе. Галилей

Физическая теория И. Ньютона
Ньютон (1646-1727) родился в год смерти Галилея. Его научная деятельность была тесно связана с Лондонским Королевским обществом, сообществом талантливых людей, объединенных общим интересом к познан

Ньютона
Спустя семь лет после выхода в свет «Математических начал натуральной философии» Ньютона молодой религиозный деятель Ричард Бэнтли (1662-1742) написал письмо великому физику, в котором попросил его

Механическая картина мира
Популяризация идей механики И. Ньютона связана с именем французского философа Вольтера (1694-1778). При его активном содействии работа Ньютона «Математические начала натуральной философии»

Кратко об истории изучения магнетизма
С XII в. многие исследователи интересовались направлением стрелок компаса строго по линии север - юг. Слово «полюс» (лат. polus - ось, граница, предел чего-то) в словосочетании «

Исследование электрической силы
Исследованием этой проблемы занималось много ученых. Б. Франклину (1706- 1790) - одному из авторов Декларации независимости США (1776) и Конституции США (1787) - принадлежит несколько плодотворных

Понятие физического поля
М. Фарадей вошел в науку исключительно благодаря таланту и усердию в самообразовании. Выходец из бедной семьи, он работал в переплетной мастерской, где познакомился с трудами ученых, философов. Изв

Теория электромагнитных сил Д. Максвелла
Подобно И. Ньютону Д. Максвелл придал всем результатам исследований электрических и магнитных сил теоретическую форму. Произошло это в 70-х годах XIX в. Он сформулировал свою теорию на основе закон

Электромагнитная картина мира
Теория Д. Максвелла была воспринята некоторыми учеными с большим сомнением. Например, Г. Гельмгольц (1821-1894) придерживался точки зрения, согласно которой электричество является «невесомым флюидо

Энергия
Термин «энергия»в буквальном переводе с древнегреческого языка означает деятельный. Считается, что в язык науки он введен англичанином Я. Юнгом (1733-1829), одним из основоположни-

Периодически действующую машину, единственным результатом которой было бы поднятие груза за счет охлаждения теплового резервуара.
«Вечный двигатель» первого рода - это периодически действующая машина, имеющая неиссякаемую внутреннюю энергию, которую можно использовать в виде механического движения рабочего тела (меха

Энтропия
Для уточнения физического содержания второго закона термодинамики Клаузиус ввел понятие энтропии. Энтропия означает в переводе с латинского языка поворот, превращение.

Основные следствия термодинамики XIX в.
Основные положения термодинамики Клаузиуса были теоретически обоснованы. Дж. Максвелл доказал с учетом кинетической энергии молекул идеального газа, что из равновесного состояния идеального газа не

Альберт Эйнштейн
Альберт Эйнштейн - физик-теоретик и крупный общественный деятель. О нем часто говорят, как об ученом, «обвенчанном» с Вселенной, пытавшемся разгадать информацию «тайных послов» Вселенной. К «тайным

Опыт Морли - Майкельсона
Когда А. Эйнштейну было всего два года, американский исследователь А. Майкельсон (офицер ВМФ США, затем профессор прикладных наук) провел эксперимент, идея которого была предло

Преобразования Лоренца
В 1892 г. два физика независимо друг от друга (ирландский физик Фитцджеральд и голландский физик Лоренц) предложили математическое решение, которое сохраняло идею существования эфира и примеряло ре

Специальная теория относительности (СТО)
В основе СТО лежат два принципа или постулата, которые не объясняют, почему должно происходить именно таким образом, а не иначе. Однако построенная на их принятии теория позволяет точно описывать с

Релятивистская механика
Принципы СТО А. Эйнштейн применил к результатам исследования законов механического движения, теплового излучения и движения электромагнитных волн. Это привело к созданию ре- лятивистско

Математическая теория пространства
В поисках преодоления недостатков СТО А. Эйнштейн обратился к результатам исследования пространства математиками. Первой математической теорией пространства является евклидова геометрия. До начала

Рис, 4. Система координат Гаусса для искривленной поверхности
В этой системе координат масштаб измерения по каждой

Геометрия Б. Римана
Б. Риман обобщил метод построения геометрии Гаусса с двух измерений на произвольное число измерений. Здесь речь идет об абстрактных математических построениях без привычных евклидовых треугольников

ОТО основывается на двух принципах или постулатах
1. Принцип относительности. 2. Принцип эквивалентности тяжелой и инертной масс тела. Первый принцип утверждает, что законы физики должны иметь один и тот же вид не только в инерци

Следствия ОТО
1. Свет в искривленном пространстве-времени не может распространяться с одной и той же скоростью, как требовала СТО. Вблизи источника силы тяготения он распространяется медленнее, чем вдал

Сегодня известно пять сил физического взаимодействия
Гравитация (лат. gravitas - тяжесть), электромагнитные силы, сильные, слабые и глюонные (англ. qlue - клей). Первые две изучались в классической науке. Силы сильного взаимодей

Гипотеза М. Планка
М. Планк, изучая проблему теплового излучения, выдвинул в 1900 г. гипотезу, согласно которой механизм «траты» энергии в природе осуществляется минимальными порциями в минимальные единицы времени. И

Резерфорда.
Первый постулат(постулат стационарного состояния атома). Согласно ему, в атоме разрешено стационарное состояние, при котором электрон может находиться на определенной орбите (энерг

Квантовая механика
Поиск математического представления законов движения частиц в атоме связан с деятельностью физиков Э. Шредингера и В. Гейзенберга. Уравнение Э. Шредингера(1887-1961). Он из

Современная квантовая теория
Кратко о событиях в физике, которые способствовали развитию квантовой теории как нового этапа развития квантовой механики. Первой частицей, с которой началось создание квантовой механики,

В СССР в 1954 г., затем в Великобритании - в 1956 г.
Нейтронное излучение губительно для всего живого. Попадая свободно в ткани организма, нейтроны вызывают разрушение ядер атомов химических элементов, из которых он состоит. Способность нейт

Нейтронной модели атома
Эту модель предложили в 1932 г. советские физики Д. Иваненко, Е. Гапон и немецкий физик В. Гейзенберг. Согласно этой модели ядро атома состоит из протонов и нейтронов, за исключением ядра водорода,

Что объяснила протонно-нейтронная модель атома
1. Альфа-излучение,как поток ядер гелия (Не), состоящих из двух протонов и двух нейтронов, происходит из ядер атомов. В ядре есть протоны и нейтроны, которые в силу энергетических

Модели объяснения сил физического взаимодействия в атоме
В первой половине прошлого века не было известно, что протон инейтрон имеют сложные строения. Первоначально речь шла опопытках объяснить устойчивость и целостность

Нейтроны удерживаются в ядре в результате обмена некоей средней
частицей.Впоследствии эту частицу назвали мезоном(греч. mesoc - средний). Вычисления этой частицы показали, что она должна быть по массе в 200 раз

Три группы.
Первая группа называется фотонной.Она представлена фотонами-квантами электромагнитного взаимодействия. К этой группе относят и гипотетическую частицу гравитон, обеспечивающую грави

Модели и концепции происхождения Вселенной
Существующие модели и концепции происхождения Вселенной можно разделить на три группы: концепции классической науки, концепции как космологические следствия теории относительности и концепции, осно

Ольберсом в 1826 г.
Космогонические идеи звездообразования В. Гершеля и Д. Джинса получили дальнейшее развитие с созданием квантовой механики, открытием законов микромира. Особый интерес был проявлен к выяснению проце

Релятивистские модели Вселенной
В 1917 г. А. Эйнштейн построил модель Вселенной. В этой модели для преодоления гравитационной неустойчивости Вселенной использовалась космологическая сила отталкивания, получившая название лямбда-п

Галактик означает расширение пространства, следовательно, в прошлом
было уменьшение объема и плотности вещества.Первоначальную плотность вещества Леметр назвал протоатомом с плотностью 1093 г/см3, из которого Богом был создан мир. Из этой

Галактика Млечный Путь
Наша Галактика, Млечный Путь, имеет спиралеобразную форму: при рассмотрении ее сбоку она имеет вид диска с утолщением в центре, сверху - вид спирали, образованной двумя рукавами, расходящимися из я

Солнечная система
Солнечная система представляет собой систему «звезда - планеты». В нашей Галактике приблизительно 200 млрд звезд, среди которых, как полагают специалисты, некоторые звезды имеют планеты. В Солнечну

Планета Земля -третья планета Солнечной системы
Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149,6 млн км. Земля имеет форму сфероида - сжатый силами тяготения эллипсоид. Масса Земли - 6 · 1024 кг. Средняя плотность - 5,5 г/см3. Сре

Концепции и теории происхождения и эволюции Земли
Абсолютная геохронологическая шкала.В этой шкале речь идет о концептуальном представлении знаний о нашей планете на основе развития ряда гипотез и учений. Кратко об истории возникн

Теория литосферных плит
В 1912 г. немецкий геофизик А. Вегенер (1880-1930) привел геологические и географические доказательства о существовании единого материка в историческом прошлом Земли. До него, еще в XIX в., высказы

Гипотезы образования Земли
В научной литературе речь идет в основном о двух конкурирующих гипотезах: гетерогенной и гомогенной.Гетерогенной гепотезой утверждается, что в протопланетном диске первоначально пр

Концепция происхождения Луны
Луна - спутник Земли. Масса ее составляет 1/81,3 массы Земли. Это обстоятельство является необычным. У всех других планет Солнечной системы, имеющих спутники, за исключением Плутона, отношение масс

Климат Земли
Термин «климат»имеет греческое происхождение и буквально означает наклон. Древние греки правильно оценили значение наклона угла, под которым лучи Солнца достигают поверхности Земли

Наукой о живых системах является биология
Длительное время биология была описательной наукой. Начиная со второй половины прошлого века, она создала значительный теоретический и экспериментальный задел, который позволяет ей по-новому рассмо

В структурно-организационном плане живое существенно отличается от неживых систем.
Все живые организмы являются сложными системами и имеют свойственные только им структурные и организационные особенности. Они имеют клеточное строение, исключая вирусы, обмен веществ. Они способны

Уровни организационной сложности живых систем
Живые системы или организмы существуют в виде огромного многообразия одноклеточных и многоклеточных организмов. Живое вещество,как утверждал В. И. Вернадский, есть самая м

Единство химического состава всего живого
В состав всех живых тел входят те же химические элементы, что и в неживые тела. Однако их соотношение различно. Основными химическими элементами живых тел являются водород, углерод, кислород, азот,

Единство органического строения
Все живые системы состоят из макромолекул нескольких органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, углеводов и жиров (липидов).Углеводы и жиры играют важную роль в живых сис

Генетический код
Генетический код- это свойственная всем живым организмам единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов (см. р

Клеточное строение
Все живые организмы состоят из одной или большого множества клеток. Клетки - это функциональные единицы живого, способные к самовоспроизведению. Термин «клетка», или «ячейка», принадлежит английско

Хромосомы
Хромосомы- это комплексы, образованные одной молекулой ДНК, а не всем полимером ДНК, с белками гистонами или негистонами. Во время деления клетки хромосомы видны в световой микроск

Правила хромосом
1. Правило постоянства числа хромосом - соматические клетки организма каждого вида имеют строго определенное число хромосом (у человека - 46, у кошки - 38, у мушки дрозофилы - 8, у собаки - 78, у к

Существенные свойства деления клеток организмов
В 1879 г. два немецких исследователя - Т. Бовери (1862-1916) и В. Флемминг (1843-1905) - описали деление клетки на две идентичные клетки. Это деление получило название митоза(

Генетика и геном человека
Генетика(греч. genos - происхождение) - наука, изучающая механизм и закономерности наследственности и изменчивости организмов. Большую роль в развитии генетики сыгр

Клонирование
Успехи генетики позволили уточнить такие понятия, как генная инженерия, мутантный ген и клонирование. Генная инженерия- технология или совокупность методов для це

Определение жизни
Общая масса всех живых организмов на Земле равна около 3,6 · 1012 т, что составляет всего лишь около 0,02% от массы всех неживых тел или косного вещества, по терминологии В. Вернадского. С учетом и

Концепции биологической эволюции
Термин «эволюция» (лат. evolutio - развертывание) в науке о живом представляет фундаментальное понятие для объяснения возникновения и развития всего живого. Эволюция подразу

Антропогенез
Проблема происхождения человека (антропогенез) - одна из сложнейших проблем естествознания. У многих древних народов южной Азии и Африки существовали предания о происхождении человека от обезьян (о

Дриопитек - провал - древние люди - новые люди.
Эта схема не имела сведений об австралопитеках. Немецкий ученый Э. Геккель высказал идею, что между обезьянами и древними людьми должна быть стадия, когда возникло существо, у которого человеческие

О прогнозах развития естествознания
В прогнозах развития естествознания особое значение придается следующим направления: 1) дальнейшее развитие достижений естествознания прошлого века; 2) создание новых теорий и эксперимента

Нанотехнология
Нано (греч. nano - карлик) - приставка, обозначающая миллиардную долю единицы измерения (1 нм - 10-9 м). Это технология создания микротел и их систем на основе расположения атомов. Как извес

Исследование человеческого мозга
Цефализация(греч. kephale - голова) - концепция, согласно которой эволюция жизни на Земле является направленным процессом, повышением роли головного мозга, центральной нервн

Генетика
Двадцать первый век часто называют веком биологии, генетики. Успехи генетики прошлого века вселяют как надежды, так и опасения этического, правового и научного характера. Генетики говор

Долголетие
Человек не только биологическое, но и социальное, духовное существо, способное к осознанию своего положения в мире. Исследователей давно интересует проблема биологического долголетия, здоровья и во

Биоэтика
Отношение человека ко всему живому, включая самого себя, составляет основу биоэтики, исследующей нравственные аспекты отношения человека к живым существам, например к эмбрионам человека, лишенным ж

Энергетика
Сторонники традиционной энергетики, основанной на нефти, газе и угле, связывают большие надежды с добычей этих ресурсов со дна Мирового океана. В настоящее время ведется добыча нефти с глубины боле

Направления изучения происхождения жизни
В настоящее время исследователи проявляют большой интерес к двум объектам. К Европе,спутнику Юпитера, открыт в 1610 г. Г. Галилеем. Он находится на расстоянии 671 тыс. км. Его диам

Правовые аспекты развития естествознания в XXI в.
Появившийся в начале настоящего века термин «прозрачность человека»выражает обеспокоенность общественности многих стран о возможности использования достижений естествознания в разв

Разнообразие концепций происхождения жизни

Загадка появления жизни на Земле с незапамятных времен волнует людей. На протяжении веков менялись взгляды на эту проблему и было высказано большое количество самых разнообразных гипотез и концепций. Некоторые из них получили широкое распространение и доминировали в те или иные периоды развития естествознания. К такого рода концепциям происхождения жизни относят:

креационизм, утверждающий, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения;

концепцию стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

концепцию самопроизвольного зарождения жизни, основывающуюся на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества;

концепцию панспермии, утверждающую, что жизнь занесена на Землю из космоса;

концепцию случайного однократного происхождения жизни;

концепцию закономерного происхождения жизни путем биохимической эволюции.

Такое разнообразие взглядов вызвано тем обстоятельством, что точно воспроизвести или экспериментально подтвердить процесс зарождения жизни сегодня невозможно. Отмеченные теории преимущественно опираются на умозрительные представления как исследователей естественно-научного направления, так и исследователей, придерживающихся теологических взглядов.

Концепция креационизма

Концепция креационизма имеет самую длинную историю, так как практически во всех религиях возникновение жизни рассматривается как акт Божественного творения, свидетельством чего является наличие в живых организмах особой силы, которая управляет всеми биологическими процессами. Процесс божественного сотворения мира и живого недоступен для наблюдения, и божественный замысел недоступен человеческому пониманию.

Интересно в креационизме был решен вопрос о продолжительности акта творения мира. В Библии сказано, что Бог сотворил мир в шесть дней. Некоторые христианские теологи верят, что это были обычные дни по 24 часа. Другие богословы относились к библейским текстам как к аллегориям и считали, что каждый день творения занимал тысячу лет. Но во всех случаях рассуждения о происхождении жизни базируются лишь на вере в библейские откровения, сомневаться в которых нельзя. Научные же истины в соответствии с принципом фальсификации всегда подвергаются сомнению.

Таким образом, концепция креационизма, по существу, научной не является, ведь она возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил Бог. Тем самым практически снимается вопрос о научном решении проблемы происхождения жизни, так как все религии требует принимать это положение на веру, без доказательств. Тем не менее, концепция креационизма продолжала и продолжает пользоваться довольно большой популярностью.

Концепция стационарного состояния

Сторонники теории вечного существования жизни считают, что Земля никогда не возникала, а существовала вечно, и вместе с ней всегда существовали различные виды живого. При этом какие-то из видов при изменении условий окружающей среды вымерли, какие-то переместились в новые биологические ниши, а какие-то резко поменяли численность. Большая часть аргументов в пользу этой теории основана на исследованиях палеонтологов, выявивших исчезновение некоторых видов животных в процессе эволюции, отсутствие следов переходных звеньев между разными видами живого и все более высокими оценками возраста Земли. Именно поэтому сторонники теории стационарного состояния заявляют, что жизнь на Земле никогда не возникала, а существовала всегда. В разные геологические эпохи менялись лишь формы жизни. Также они считают, что и виды животных никогда не возникали, а также существовали всегда, что у каждого вида есть лишь две возможности существования: изменение численности или вымирание.

Строго говоря, данную теорию нельзя относить к концепциям происхождения жизни, поскольку вопрос о происхождении жизни в ней принципиально не стоит: жизнь рассматривается как вечно существующая.

Концепция самопроизвольного зарождения жизни

Данная концепция также зародилась давно и долгое время была единственной альтернативной креационизму. Идея о самопроиз-

вольном зарождении жизни появилась в результате повседневных наблюдений за тем, как в мусорных кучах, гниющих отбросах постоянно появляются личинки, черви, мухи. Поскольку о существовании микроорганизмов в те далекие времена не было ничего известно, то считалось, что все низшие организмы появляются путём самозарождения. Ученые Средневековья, например, допускали, что рыбы могли зародиться из ила, мыши - из грязи, мухи - из мяса и т.д. Подобных взглядов придерживались многие известные ученые (Аристотель, Парацельс, Коперник, Галилей, Декарт и др.), благодаря авторитету которых концепция самопроизвольного зарождения жизни смогла существовать так долго.

Однако начиная с XVII в. стали накапливаться данные, противоречащие такому пониманию происхождения жизни. В 1668 г. итальянский естествоиспытатель и врач Ф. Реди провел серию опытов, которыми доказал, что белые черви в гниющем мясе есть не что иное, как личинки мух. Его опыты были простыми и убедительными. В несколько сосудов он положил кусочки мяса. Часть этих сосудов он оставил открытыми, а часть прикрыл материей, пропускающей воздух. Вскоре в первых сосудах появились личинки мух, а в прикрытых сосудах их не было. Тем самым он доказал невозможность самозарождения червей из гниющего мяса в отсутствие мух. В результате проведенных опытов Реди сформулировал свой знаменитый принцип: «Все живое - от живого». Поэтому Реди стал основоположником концепции биогенеза, утверждавшей, что жизнь возникает только из предшествующей жизни.

Несмотря на убедительность опытов Реди, споры вокруг этой теории продолжались вплоть до середины XIX в., когда знаменитый французский ученый Луи Пастер своими простыми и оригинальными опытами окончательно доказал невозможность самозарождения простых организмов. Опыты Пастера продемонстрировали, что микроорганизмы появляются в органических растворах в силу того, что туда были ранее занесены их зародыши. Если же сосуд с питательной средой оградить от занесения в него микробов, проведя стерилизацию (пастеризацию), то никакого самозарождения не произойдет. Опыты Пастера подтвердили принцип Реди и показали научную несостоятельность концепции спонтанного самозарождения организмов. Но, опровергнув эту концепцию, Пастер, к сожалению, не предложил никакой другой идеи. Поэтому в середине XIX в. наука не могла ничего сказать о том, как возникла жизнь на Земле.

Концепция самозарождения жизни, несмотря на свою ошибочность, сыграла позитивную роль в развитии естествознания, поскольку опыты, призванные подтвердить ее, помогли получить богатый эмпирический материал для развивающейся биологической науки.

Концепция панспермии

Практически одновременно с опытами Пастера немецким ученым Г. Рихтером была высказана гипотеза о занесении живых существ на Землю из космоса, получившая позднее название концепции панспермии (от греч. pan - весь, sperma - семя). Согласно этой гипотезе жизнь в виде «семян» широко распространена в космосе, откуда зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью и дать начало эволюции всего живого, породив таким образом все многообразие земной жизни. То есть данная теория допускала возможность возникновения жизни в разное время в разных частях Галактики и перенесения ее на Землю тем или иным способом. Основную идею концепции панспермии разделяли крупнейшие ученые конца XIX в. У. Томсон (барон Кельвин), Г. Гельмгольц, В.И. Вернадский и др.

В 1908 г. шведский химик С. Аррениус выдвинул схожую гипотезу происхождения жизни из космоса. Он высказал мысль, что зародыши жизни вечно существуют во Вселенной, движутся в космическом пространстве под влиянием световых лучей и, оседая на поверхности планет, дают начало жизни на них. Жизнь на нашей Земле начала свое развитие тогда, когда на нее из Космоса попали зародыши жизни.

Концепция панспермии была поддержана многими известными учеными, что способствовало ее широкому распространению. Довольно большое число сторонников имеет эта концепция и в наши дни. Так, американские астрономы, изучая газовую туманность, отстоящую от Земли на 25 тысяч световых лет, нашли в ее спектре следы аминокислот и других органических веществ. В начале 1980-х гг. американские исследователи обнаружили в Антарктиде осколок породы, выбитой когда-то с поверхности Марса крупным метеоритом. При помощи электронного микроскопа в этом камне были обнаружены окаменевшие останки микроорганизмов, похожие на земные бактерии. Это говорит о том, что в прошлом на Марсе существовала примитивная жизнь, может быть, она есть там и сейчас.

Тем не менее, серьезных аргументов в пользу концепции панспермии нет. При этом существуют серьезные доводы против нее. Дело в том, что, 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.

Были попытки опровергнуть это положение. Так, голландский ученый М. Гринберг считал, что на нашу планету жизнь была занесена кометами. По его мнению, живые клетки зародились в газовых

хвостах комет. Поэтому он попытался воспроизвести в лабораторных условиях кометную среду. Для этого Гринберг охладил смесь метана, окиси углерода и воды до температуры -269°С и подверг ультрафиолетовому облучению. В результате он получил сложные органические соединения. Однако опыты Гринберга не изменили мнения большинства ученых.

Космическая гипотеза возникновения жизни получила продолжение в настоящее время в исследованиях Ф. Хойла, предположившего, что микроорганизмы образуются в космическом пространстве, захватываются кометами и рассеиваются в пространстве планет, мимо которых они пролетают. Но предопределенность такого возникновения жизни чрезвычайно мала, а одна только возможность - это не самое главное условие для зарождения живого в Космосе или на Земле.

Некоторая часть ученых склоняется к версии о «направленной» панспермии. Она довольно неплохо изложена в произведениях некоторых писателей-фантастов. Суть ее - в признании существования некой галактической сверхцивилизации сеятелей, которые создают и распространяют семена жизни по разным планетам. Среди ее сторонников - английский профессор Ф. Крик, один из первооткрывателей структуры гена, предложивший свою гипотезу еще в 1971 г. К сожалению, при всей своей привлекательности эта версия не выдерживает строгой научной критики, у нас нет ни одного довода в ее пользу.

Кроме того, все существующие варианты концепции панспермии в конечном счете не решают проблемы происхождения жизни. Они лишь выносят ее за пределы Земли, однако оставляют открытым вопрос: если жизнь была занесена на Землю из космоса, то где и как она возникла там?

Концепция случайного однократного происхождения жизни

Неспособность рассмотренных теорий и концепций дать убедительное и аргументированное объяснение происхождения жизни привели в начале XX в. к дальнейшим поискам решения данной проблемы. В контексте этих поисков американский генетик Г. Меллер выдвинул гипотезу о случайном возникновении первичной молекулы живого вещества. Суть гипотезы заключается в предположении, что живая молекула, способная размножаться, могла возникнуть случайно в результате взаимодействия простейших веществ. Он считает, что элементарная единица наследственности - ген - является основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем случайного сочетания атомных группировок и

молекул, существовавших в водах первичного океана. Гипотеза случайного однократного появления жизни получила особенно широкое распространение среди генетиков после открытия роли ДНК в явлениях наследственности.

Тем не менее, идея случайного возникновения ДНК до сих пор широко распространена в научной литературе, хотя вероятность такого события очень мала. При всей своей внешней наукообразности эта концепция по степени доказательности не отличается от концепции креационизма, поэтому в наши дни у нее практически не осталось сторонников.

Концепция биохимической эволюции. Теория А.И. Опарина

Одним из главным препятствий, стоявших в начале XX в. на пути решения проблемы возникновения жизни, было господствовавшее в науке и основанное на повседневном опыте убеждение, что между органическими и неорганическими соединениями не существует никакой взаимосвязи. До середины XX в. многие ученые полагали, что органические соединения могут возникать только в живом организме, биогенно. Именно поэтому их назвали органическими соединениями в противоположность веществам неживой природы - минералам, которые получили название неорганических соединений. Считалось, что природа неорганических веществ совершенно иная, а поэтому возникновение даже простейших организмов из неорганических веществ принципиально невозможно. Однако после того, как из обычных химических элементов было синтезировано первое органическое соединение, представление о двух разных сущностях органических и неорганических веществ оказалось несостоятельным. В результате этого открытия возникли органическая химия и биохимия, изучающие химические процессы в живых организмах.

Кроме того, данное научное открытие позволило создать концепцию биохимической эволюции, согласно которой жизнь на Земле возникла в результате физических и химических процессов. Исходную основу этой гипотезы составили данные о сходстве веществ, входящих в состав растений и животных, а также о возможности в лабораторных условиях синтезировать органические вещества, составляющие белок.

Эти открытия легли в основу концепции А. И. Опарина, опубликованной в 1924 г. в книге «Происхождение жизни», где была изложена принципиально новая гипотеза происхождения жизни. Он выступил с утверждением, что принцип Реди, вводящий монополию биотического синтеза органических веществ, справедлив

лишь для современной эпохи существования нашей планеты. В начале же своего существования, когда Земля была безжизненной, на ней происходили абиотические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция.

Появление жизни он рассматривал как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию. Суть гипотезы сводилась к следующему: зарождение жизни на Земле - длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой. И произошло это путем химической эволюции, в результате которой простейшие органические вещества образовались из неорганических под влиянием сильнодействующих физико-химических факторов.

Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой:

этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы ранней Земли;

этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов;

этап самоорганизации сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом и воспроизводства органических структур, завершающееся образованием простейшей клетки.

На первом этапе, около 4 млрд. лет назад, когда Земля была безжизненной, на ней происходили абиотический синтез углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. Для этого периода эволюции Земли были характерны многочисленные вулканические извержения с выбросом огромного количества раскаленной лавы. По мере остывания планеты водяные пары, находившиеся в атмосфере, конденсировались и обрушивались на Землю ливнями, образуя огромные водные пространства. Поскольку поверхность Земли оставалась все-таки горячей, вода испарялась, а затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, вновь выпадала на поверхность планеты. Эти процессы продолжались многие миллионы лет. Таким образом в водах первичного океана были растворены различные соли. Кроме того, в него попадали и органические соединения: сахара, аминокислоты, азотистые основания, органические кислоты и т.п., непрерывно образующиеся в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения, высокой температуры и активной вулканической деятельности.

Первичный океан, вероятно, содержал в растворенном виде различные органические и неорганические молекулы, попавшие в него

из атмосферы и поверхностных слоев Земли. Концентрация органических соединений постоянно увеличивалась, и в конце концов воды океана стали «бульоном» из белковоподобных веществ - пептидов.

На втором этапе, по мере смягчения условий на Земле, под воздействием на химические смеси первичного океана электрических разрядов, тепловой энергии и ультрафиолетовых лучей стало возможным образование сложных органических соединений - биополимеров и нуклеотидов, которые, постепенно объединяясь и усложняясь, превращались в протобионтов (доклеточные предки живых организмов). Итогом эволюции сложных органических веществ стало появление коацерватов, или коацерватных капель.

Коацерваты - это комплексы коллоидных частиц, раствор которых разделяется на два слоя: слой, богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них. Коацерваты обладали способностью поглощать различные вещества, растворенные в водах первичного океана. В результате внутреннее строение коацерватов менялось, что вело или к их распаду, или к накоплению веществ, т.е. к росту и изменению химического состава, повышающего их устойчивость в постоянно меняющихся условиях. Теория биохимической эволюции рассматривает коацерваты как предбиологи-ческие системы, представляющие собой группы молекул, окруженные водной оболочкой. Коацерваты оказались способными поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечило возможность первичного обмена веществ со средой.

На третьем этапе, как предполагал Опарин, начал действовать естественный отбор. В массе коацерватных капель происходил отбор коацерватов, наиболее устойчивых к данным условиям среды. Процесс отбора шел в течение многих миллионов лет, в результате чего сохранилась только малая часть коацерватов. Однако сохранившиеся коацерватные капли обладали способностью к первичному метаболизму. А обмен веществ - первейшее свойство жизни. Вместе с тем, достигнув определенных размеров, материнская капля могла распадаться на дочерние, которые сохраняли особенности материнской структуры Таким образом, можно говорить о приобретении коацерватами свойства самовоспроизведения - одного из важнейших признаков жизни. По сути дела, на этой стадии коацерваты превратились в простейшие живые организмы.

Дальнейшая эволюция этих предбиологических структур была возможна только при усложнении обменных и энергетических процессов внутри коацервата. Более прочную изоляцию внутренней среды от внешних воздействий могла обеспечить только мембрана. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои липидов, отделившие коацерват от окружающей его водной среды. В процессе эволюции липиды трансформировались в

наружную мембрану, что значительно повысило жизнеспособность и устойчивость организмов. Появление мембраны предопределило направление дальнейшей химической эволюции по пути все более совершенной саморегуляции вплоть до возникновения первых клеток.

Популярность концепции Опарина в научном мире очень велика. Однако большая часть экспериментов, развивших идеи ученого, была проведена только в 1950-1960-е гг. Так, в 1953 г. С. Миллер в ряде экспериментов смоделировал условия, существовавшие на раннем этапе эволюции Земли. В сделанной им установке были синтезированы многие аминокислоты, аденин, простые сахара и другие вещества, имеющие важное биологическое значение. После этого Л. Орджел в сходном эксперименте синтезировал простые нуклеиновые кислоты. Но несмотря на экспериментальную обоснованность и теоретическую убедительность, концепция Опарина имеет как сильные, так и слабые стороны.

Сильной стороной концепции является достаточно точное эспе-риментальное обоснование химической эволюции, согласно которой зарождение жизни является закономерным результатом добиологической эволюции материи. Убедительным аргументом в пользу этой концепции является также возможность экспериментальной проверки ее основных положений. Это касается не только лабораторного воспроизведения предполагаемых физико-химических условий первичной Земли, но и коацерватов, имитирующих докле-точных предков и их функциональные особенности.

Слабой стороной концепции является невозможность объяснения самого момента скачка от сложных органических соединений к живым организмам, ведь ни в одном из поставленных экспериментов получить жизнь так и не удалось. Кроме того, Опарин допускал возможность самовоспроизведения коацерватов в отсутствие молекулярных систем с функциями генетического кода. Иными словами, без реконструкции эволюции механизма наследственности объяснить процесс скачка от неживого к живому не удается. Поэтому сегодня считается, что решить эту сложнейшую проблему биологии без привлечения концепции открытых каталитических систем, молекулярной биологии, а также кибернетики не получится.

"МАТИ"-РГТУ им.К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО

Реферат по курсу общей экологии на тему

"Основные концепции возникновения жизни"

Костин Андрей

ст.гр.10МД-2ДС-128

Введение

Единой точки зрения на вопрос о происхождении жизни на Земле в науке не существует, хотя с древнейших времен и до нашего времени было высказано множество гипотез, пытающихся создать связанную картину процессов, лежащих в основе возникновения жизни организмов.

Итак, представим различные точки зрения по этой теме. Значительная часть оснований всех концепций происхождения жизни умозрительна, поскольку воспроизвести сколько-нибудь наглядным образом события, непосредственно связанные с возникновением жизни на Земле, невозможно. Это относится как к теологическим, так и к "научным" построениям.

Теории, относящиеся к проблеме возникновения живых организмов на Земле, самой нашей планеты и всей Вселенной, являются разнообразными и недостоверными.

Основные концепции возникновения жизни на Земле

Так, в соответствии с гипотезой "Большого взрыва" Вселенная возникла из сгустка нейтронов в одной из так называемых черных дыр; согласно другим концепциям Вселенная существовала вечно (теория стационарного состояния) или же была создана всемогущим Творцом.

Вопреки бытующим распространенным мнениям наука принципиально не способна опровергнуть идею о божественном сотворении Вселенной, о божественном сотворении всего живого; так же как и теологические взгляды необязательно отвергают идею эволюционного развития жизни (каким-либо образом возникшей жизни, например, по воле Творца), подчиняющегося известным законам природы и объяснимого на основе известных законов природы.

Среди основных теорий (гипотез) возникновения жизни на Земле необходимо выделить пять следующих концепций:

)панспермия (жизнь на Земле была занесена извне - из Космоса, с других планет или иных космических тел);

)самопроизвольное неоднократное зарождение (жизнь возникала неоднократно и спонтанно из неживого вещества);

)гипотеза стационарного состояния (жизнь на Земле существовала всегда, вечно);

)эволюция , например, биохимическая эволюция (жизнь случайным образом возникла в результате физических и химических процессов (реакций) из неживого вещества);

)креационизм (жизнь была создана всемогущим Творцом, Создателем в определенное время).

Рассмотрим кратко каждую из этих теорий.

В рамках теории панспермии не предлагается никакого механизма первичного возникновения живого организма, а предлагается идея о неземном происхождении жизни. Таким образом, эта теория не может считаться в полной мере теорией возникновения жизни, поскольку в данном случае проблема возникновения жизни всего лишь переносится с Земли в другое место Вселенной, но сама проблема по-прежнему остается нерешенной.

Теория самопроизвольно (спонтанного) зарождения жизни была распространена в Египте, Китае, Вавилоне еще до возникновения христианства. Этой теории, например, придерживался Аристотель, который, развивая ее, построил все известные тогда живые организмы в "лестницу природы" - в непрерывный ряд. С появлением и распространением христианства теория самопроизвольного зарождения жизни отошла на задний план, и ее придерживались в основном те, кто верил в нечистую силу и колдовство.

В соответствии с теорией стационарного состояния Земля никогда не возникала - существовала вечно, также всегда существовала и жизнь на Земле -в вечно существовавшей и вечно существующей статичной Вселенной. Сторонники этой концепции придерживаются мнения о том, что нет ни начала, ни конца мироздания. Виды живых организмов, по мнению адептов этой теории, существовали всегда, и если и изменялись, то незначительно. Причем видам отводились только две возможности изменения - уменьшение (или увеличение) численности особей или их полное исчезновение (вымирание).

Сторонники биохимической эволюции считают, что возраст Земли составляет примерно 4,5-5 млрд. лет, а жизнь возникла из "первичного бульона" - в соответствии с гипотезой русского биохимика А.И.Опарина, выдвинутой в 1924 году. Гипотеза Опарина о возникновении жизни из абиотических компонентов опирается на представление о постепенном усложнении химической и морфологической структуры предшественников жизни на пути к живым организмам как результату эволюции углеродистых соединений. На стыке моря, суши и воздуха создавались благоприятные условия для образования из неорганических веществ сложных органических соединений. Их возникновение эволюционисты рассматривают как стадию развития преджизни. Самое трудное (и до настоящего времени непреодоленное) препятствие для этой теории - объяснить возникновение у живых систем способности и механизма воспроизведения себе подобных и наследования свойств предыдущих поколений. Все попытки поиска ответа на этот вопрос являются пока малоубедительными. Хотя эту гипотезу о зарождении (происхождении) жизни признают многие естествоиспытатели, не меньшее их число эту гипотезу отвергают. Так, британский астроном Фред Хойл весьма глубоко проанализировал количественную сторону биохимической теории эволюции и пришел к выводу, что ее скорость совершенно недостаточна, чтобы в течение нескольких миллиардов лет создать жизнь в ее сов