Возникновение жизни

Введение

Проблема  происхождения жизни приобрела  сейчас неодолимое очарование для всего  человечества. Она не только привлекает к себе пристальное внимание ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще людей всего мира.

Многие  считают, что эта проблема недостойна изучения. Так думают, те, кто верит  в божественные или сверхъестественные силы и соответственно в сотворение жизни. Но в течение последних  десятилетий многие ученые интенсивно исследовали возможность самопроизвольного  возникновения жизни.

Так или  иначе, любой из нас, будь он сторонником  той или иной идеи должен иметь  представление о современном  состоянии этой области знаний. Вопрос этот интересен не только для богословов, философов и естествоиспытателей, но и для каждого человека. Теория происхождения жизни еще резче, чем столь популярная эволюционная теория Дарвина, ставит вопрос о том, как - или, если угодно, почему - мы появились  в этом мире.

Для того чтобы достичь современной степени  развития, биологическим системам понадобилось очень много времени (сотни и  тысячи млн. лет).

Изучаем ли мы происхождение по таким источникам как наша Земля, другие планеты или  метеоритное вещество, мы непосредственно  располагаем лишь кратким мгновением настоящего. При изучении вопросов происхождения жизни необходимо попытаться прочесть и воссоздать прошлое, в частности, для того чтобы найти  химические и морфологические свидетельства  предшествовавших образований и  определить возраст горных пород. Основу теории возникновения жизни составляют химические и биологические данные. Существенный вклад вносит также  философия.

По существу, проблема возникновения жизни есть проблема воссоздания древнейшей из всех древних историй. Чем лучше  мы уясним ситуацию, существовавшую в  первобытные времена, тем более  достоверными и надежными будут  эксперименты, в которых имитируются  ранние события.

Понятие «жизнь» очень трудно целиком  и полностью определить, с какой  бы стороны мы ни пытались к нему подойти, всегда остается ощущение, что  оно ускользает от нас. Можно последовать  феноменологическому подходу и  составить список свойств живого: живое существо движется, ему присущи  функции выделения, питания и  метаболизма, оно растет, воспроизводит  себе подобных и так далее. Трудность, с которой сталкиваются при использовании  этого подхода, состоит в том, что из подобного списка всегда найдутся исключения, ставящие под угрозу само определение. Такое определение - в  виде произвольного списка свойств - вряд ли является фундаментальным.

Например: в случае вируса, растущего кристалла, бактериальной споры оно оказывается  неудовлетворительным.

Для того чтобы объяснить возникновение  клеточных форм жизни, был разработан целый ряд гипотетических моделей, как лабораторных, так и теоретических. Все они представляются до некоторой  степени вероятными и, несомненно, были в числе других испробованы в  течение 1500 млн. лет земной истории  между 4500 и 3000 млн. лет назад. 
 
 
 
 

Концепции возникновения жизни

Существует  пять концепций возникновения  жизни:

1. Жизнь  была создана Творцом в определённое  время - креационизм.

2. Жизнь  возникла самопроизвольно из  неживого вещества (её придерживался  ещё 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 результате  процессов подчиняющихся физическим  и химическим законам.

Согласно  креационизму возникновение жизни относится к определённому 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.

Аристотель  на основе сведений о животных, которые  поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформулировал  идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице природы» применительно к животному миру. Он не сомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены еретическими, и долгое время о них не вспоминали. Гельмонт придумал рецепт получения мышей  из пшеницы и грязного белья. Бэкон  тоже считал, что гниение - зачаток  нового рождения. Идеи самозарождения поддерживали Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.

В 1688 г. итальянский биолог Франческо Реди серией опытов с открытыми и закрытыми  сосудами доказал, что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие  черви - это личинки мух, и сформулировал  свой принцип: всё живое - из живого. В 1860 г. Пастер показал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые  вещества, для избавления от них  необходима стерилизация, получившая название пастеризации.

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. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживлённой формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной.

Подобным  образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. в начале нашего века с идеей  радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населённых другими  существами планет уходят в мировое  пространство частички вещества, пылинки  и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной  за счёт светового давления. Попадая  на планету с подходящими условиями  для жизни, они начинают новую  жизнь на этой планете.

Эту гипотезу поддерживали многие, в том числе  русские учёные академики

Сергей  Павлович Костычев (1877-1931), Лев Семёнович  Берг (1876-1950) и Пётр Петрович Лазарев (1878-1942).

Для обоснования  панспермии обычно используют наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО. Полёты космических  аппаратов разрушили веру в существование  разумной жизни на планетах солнечной  системы, которая появилась после  открытия Скиапарелли каналов на Марсе (1877). Но пока следов жизни на Марсе  не найдено.

В конце 60-х годов вновь возрос интерес  к гипотезам панспермии.

Так, геолог Б.И. Чувашов (Вопросы философии. 1966) писал, что жизнь во

Вселенной, по его мнению, существует вечно.

При изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены многие

«предшественники  живого» - органические соединения, синильная  кислота, вода, формальдегит, цианогены. Формальдегид, в частности, обнаружен  в 60% случаев в 22 исследованных областях, его облака с концентрацией примерно 1 тысяча молекул в куб. см. заполняют  обширные пространства. В 1975 г. предшественники  аминокислот найдены в лунном грунте и метеоритах.

Сторонники  гипотезы занесения жизни из космоса  считают их «семенами», посеянными на Земле.

В представлениях о зарождении жизни в результате физико-химических процессов важную роль играет эволюция живой планеты. По мнению многих биологов, геологов и  физиков, состояние Земли за время  её существования всё время изменялось. В очень давние времена Земля  была горячей планетой, её температура  достигала 5-8 тысяч градусов. По мере остывания планеты тугоплавкие  металлы и углерод конденсировались и образовывали земную кору, которая не была ровной из-за активной вулканической деятельности и всевозможных подвижек формирующегося грунта. Атмосфера первичной Земли сильно отличалась от современной. Лёгкие газы - водород, гелий, азот, кислород, аргон и другие - не удерживались пока недостаточно плотной планетой, тогда как их более тяжёлые соединения оставались (вода, аммиак, двуокись углерода, метан). Вода оставалась в газообразном состоянии, пока температура не упала ниже 100^оС.

Химический  состав нашей планеты сформировался  в результате космической эволюции вещества солнечной системы, в ходе которой возникли определённые пропорции  количественных соотношений атомов. Поэтому современные данные о  соотношении атомов химических элементов  оказываются важными. Космическое  обилие кислорода и водорода выразилось в обилии воды и её многочисленных окислов. Относительно более высокая  распространённость углерода явилась  одной из причин, определивших большую  вероятность возникновения жизни. Обилие кремния, магния и железа способствовало образованию в земной коре и метеоритах силикатов.

Источниками сведений о распространённости элементов  служат данные о составе Солнца, метеоритов, поверхностей Луны и планет. Возраст метеоритов примерно соответствует  возрасту земных пород, поэтому их состав помогает восстановить химический состав Земли в прошлом и выделить изменения, вызванные появлением жизни  на Земле.

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

Ранние  представления о  происхождении жизни

В течение  многих веков для большинства  людей проблемы возникновения живого вообще не существовало. Даже известные  ученые допускали возможность постоянного  зарождения живых существ из неживого. Греческий философ Аристотель, не сомневался в самозарождении лягушек, мышей, не говоря уже о более мелких животных и растениях.

В XVII веке голландский ученый Ян Баптист Ван-Гельмонт, известный своими количественными  исследованиями питания растений, был  и автором рецепта получения  мышей из пшеницы и загрязненного  потом белья. Английский философ  Френсис Бэкон, основоположник экспериментальной  науки, выступил в своем знаменитом труде «Новый органон» с резкой критикой Аристотеля и его последователей за отвлеченный характер мышления. В то же самое время он пишет  о самозарождении мелких животных в  гниющем субстрате.

Идея  самопроизвольного зарождения живого из неживого не вызывала возражений и  у таких выдающихся мыслителей как  В. Гарней, Р. Декарт, Г. Галилей, Ж. Б. Ламарк, Г. Гегель.

Перелом в представлениях начался лишь во второй половине XVII века, когда тосканский врач Франческо Реди в 1668 году доказал, что белые черви, развивающиеся  в гниющем мясе, представляют собой  личинки мух.

Сто лет  спустя Лазаро Спалланцани и русский  ученый Мартын Тереховский нанесли  первый удар по представлениям о самозарождении микроскопических организмов. Еще через  сто лет, в 1862 году, французский ученый Луи Пастер окончательно опроверг догму  самопроизвольного зарождения, утвердив положение, «все живое из живого».

Ученые, в какой-то мере, пытавшиеся ответить на вопрос о возникновении жизни, разделились на два лагеря. Представители  одного лагеря развивали идею вечности жизни. Согласно этой идее жизнь на нашей планете никогда не зарождалась, а была занесена на Землю из глубин космоса, где она существует вечно. Таким образом, проблема возникновения жизни на Земле вообще снималась с повестки дня научного исследования. Представители другого лагеря, основываясь на некоторых фактических экспериментальных данных, пытались создать более или менее правдоподобные представления о возникновении живого из неживого. Наибольшей популярностью пользовались гипотезы Ф. Аллена, Г. Осборна, Э. Пфлюгера. Несмотря на несомненную ценность этих гипотез, все они имели один весьма существенный недостаток - возникновение живого из минеральных элементов трактовалось как внезапный случайный процесс.