Происхождение и эволюция жизни на Земле

Важным этапом химической эволюции явилось образование  мембранной структуры. Параллельно  с появлением мембраны шло упорядочение и усовершенствование метаболизма. В дальнейшем усложнении обмена веществ  в таких системах существенную роль должны были играть катализаторы.

Одним из основных признаков живого является способность  к репликации, т. е. созданию копий, не отличаемых от материнских молекул. Таким свойством обладают нуклеиновые  кислоты, которые в отличие от белков способны к репликации. В  коацерватах мог образовываться протеноид, способный катализировать полимеризацию нуклеотидов с образованием коротких цепочек РНК. Эти цепочки могли выполнять роль как примитивного гена, так и информационной РНК. В этом процессе не участвовали еще ни ДНК, ни рибосомы, ни транспортные РНК, ни ферменты белкового синтеза. Все они появились позже.

Уже на стадии формирования протобионтов имел место, вероятно, естественный отбор, т. е. сохранение одних форм и элиминация (гибель) других. Так прогрессивные изменения в структуре протобионтов закреплялись благодаря отбору.

Появление структур, способных к самовоспроизведению, репликации, изменчивости определяет, по-видимому, четвертый этап становления  жизни.

Итак, в позднем  архее (приблизительно 3,5 млрд. лет назад) на дне небольших водоемов или  мелководных, теплых и богатых питательными веществами морей возникли первые примитивные  живые организмы, которые по типу питания были гетеротрофами, т. е. питались готовыми органическими веществами, синтезированными в ходе химической эволюции. Способом обмена веществ  им служило, вероятно, брожение -- процесс ферментативного превращения органических веществ, в котором акцепторами электронов служат другие органические вещества.

Часть энергии, выделяемой в этих процессах, запасается в виде АТФ. Возможно, некоторые организмы  для жизненных процессов использовали и энергию окислительно-восстановительных реакций, т. е. были хемосинтетиками.

Со временем происходило уменьшение запасов  свободной органики в окружающей среде и преимущество получили организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических. Таким путем, вероятно, около 2 млрд. лет назад возникли первые фототрофные организмы типа цианобактерий, способные использовать световую энергию для синтеза органических соединений из СО2 и Н2О выделяя при этом свободный кислород.

Переход к автотрофному питанию имел большое значениё для эволюции жизни на Земле не только с точки зрения создания запасов органического вещества, но и для насыщения атмосферы кислородом. При этом атмосфера стала приобретать окислительный характер.

Появление озонового  экрана защитило первичные организмы  от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей и положило конец абиогенному (небиологическому) синтезу органических веществ.

Таковы современные  научные представления об основных этапах происхождения и становления  жизни в Земле.

3. Вещественная основа  жизни

В 1923г. российский учёный Александр Иванович Опарин предположил, что в условиях первобытной Земли  органические вещества возникали из простейших соединений -- аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов -- молний. Возможно, эти органические вещества постепенно накапливались в Древнем океане, образуя первичный бульон, в котором и зародилась жизнь.

По гипотезе А.И. Опарина, в первичном бульоне  длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться» друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились  устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Происходило нечто подобное тому, что можно наблюдать, вылив на блюдце ртуть из разбитого градусника: рассыпавшаяся на множество мелких капелек ртуть постепенно собирается в капли чуть побольше, а потом -- в один крупный шарик. Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдалённо напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией (от лат. соасеrvus -- «сгусток»), а получившиеся тела -- коацерватными каплями, или просто коацерватами. С течением времени коацерваты поглощали из окружавшего их раствора всё новые порции вещества, их структура усложнялась до тех пор, пока они не превратились в очень примитивные, но уже живые клетки.

Заключение

На основе изученного материала по данной теме, были сделаны  следующие основополагающие выводы:

- Жизнь -- одно из сложнейших явлений природы. Со времен глубокой древности она казалась таинственной и непознаваемой -- вот почему по вопросам ее происхождения всегда шла острая борьба между материалистами и идеалистами. Приверженцы идеалистических взглядов считали (и считают) жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения. Материалисты же, напротив, полагали, что жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или занесения из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез). По современным представлениям, жизнь -- это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. С накоплением человеком знаний об окружающем мире, развитием естествознания изменялись взгляды на происхождение жизни, выдвигались новые гипотезы. Однако и сегодня вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен. Существует множество гипотез происхождения жизни.

- Отличие живого  от неживого, также менялось на  протяжении истории человечества. Так первобытному человеку был  присущ анимизм - одушевление  неодушевленных в нашем понимании  объектов. Понятие живого и неживого  менялось, значит: будет продолжать  меняться. Вполне возможно, что наше  современное «научное» представление  о жизни будет лет через  триста потомками расценено как  ненаучное. Возможно, живыми признают и некоторые природные образования, которые мы сейчас классифицируем как неживые.

Список  использованной литературы

1. Вольенштейн М.В. Современная физика и биология. // Вопросы философии. 1989. №8. С.9.

2. Горелов А.А.  Концепции современного естествознания. Москва: Центр, 1997, 208 с.

3. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. - М., 1998, 383с..

4. Наука из  первых рук. Происхождение и  эволюция жизни на земле. Изд-во  Инфолио. 2004г., 160 с

5. Наумов М.Б.  Концепции современного естествознания: Учебно-методическое пособие. - Н.Новгород: Нижегородская правовая академия, 2001г. - 78 с.

6. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М., 1997.

7. Селье Г. От мечты к открытию. - М., 1987. - с.32