СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

Российская Академия наук

Дальневосточное отделение

Кафедра философии

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

реферат

выполнил:

Сергеев Вадим Владимирович

аспирант Тихоокеанского института

географии ДВО РАН.

Специальность: 11.00.11 – охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов.

Научный руководитель

д. г. - м. н., проф.

Б.В. Преображенский

 

Владивосток, 2001

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение. 3

Ранние представления о происхождении жизни. 5

Современные взгляды на возникновение жизни. 7

Сценарий происхождения жизни Ю. А. Колясникова. 7

Возникновение жизни в глубинах гидротермальных систем. 10

Энергия и происхождение жизни на Земле. 14

Энергия и вещество. Химическая эволюция. 14

Звездный нуклкосинтез. 14

Образование малых молекул. 14

Возникновение мономеров. 15

Смешанные олигомеры. 15

Энергетические условия полимеризации. 15

Химические реакции, протекающие на примитивной Земле. 16

Энергетический метаболизм и синтез полимеров в современных организмах. 16

Возникновение Уробороса. 17

Протеиноидные микросферы. 17

Переход от неживого к живому. 17

Заключение. 19

Список использованных источников. 21

 

 

Камень преткновения в наших попытках понять происхождение жизни – невозможность представить себе те процессы, которые являются промежуточными между химической эволюцией и возникновением первой самовоспроизводящей и метаболизирующей единицы, которая называется клеткой.

Р. Янг (R. Young)

 

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 ой 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.

 

 

 

Ранние представления о происхождении жизни.

В течение многих веков для большинства людей проблемы возникновения живого вообще не существовало. Даже известные ученые допускали возможность… В CVIIвеке голландский ученый Ян Баптист Ван-Гельмонт, известный своими… Идея самопроизвольного зарождения живого из неживого не вызывала возражений и у таких выдающихся мыслителей как В.…

Современные взгляды на возникновение жизни.

Сценарий происхождения жизни Ю. А. Колясникова.

На сегодня очевидно, что рождение Жизни могло произойти только в жидкой воде. Однако ни один исследователь не обратился к этому универсальному… Однако при таком простом составе структура аномальной по всем свойствам воды… В 1990 году Ю. А. Колясников предложил оригинальную политетрамерную модель структуры воды, в которой роль молекул…

Возникновение жизни в глубинах гидротермальных систем.

В настоящее время большинство ученых придерживается традиционных представлений о зарождении жизни в древнем теплом океане. Однако ряд открытий… Путь к решению данной проблемы на взгляд автора пролегает через комплекс идей… Кратким итогом сказанного выше являются три основных требования к среде, в которой зародилась жизнь:

Среда должна быть высокотемпературной;

В ней должны были происходить сильные колебания термодинамических и физико-химических параметров.

Среда должна быть жидкой.

Рассмотрим на основе этих критериев возможные среды, в которых могла возникнуть жизнь. На планете Земля известны две жидкие глобальные геологические системы -… Переходя ко второму критерию среды возникновения жизни - ее высокотемпературности - следует сделать выбор из этих двух…

Наличием высокотемпературной жидкой, существенно водной среды;

Существованием в ней мощных динамических возмущений, и флуктуаций термодинамических и физико-химических параметров;

Присутствием разнообразного растворенного и дисперсного органического вещества.

Эту зону автор рассматривает как своеобразный природный инкубатор, в котором зародились первичные эмбриональные формы протожизни.

 

 

 

Энергия и происхождение жизни на Земле.

 

Энергия и вещество. Химическая эволюция.

 

Звездный нуклкосинтез.

В процессе гравитационного коллапса звезд гравитационная энергия превращается в тепло и энергию световых квантов, инициируя реакцию слияния протонов… В CN-цикле протоны сливаются в a-частицы, при этом углерод выступает в роли… Таким образом, в образовании химических элементов участвуют источники энергии четырех типов: гравитационной, тепловой,…

Образование малых молекул.

Химические элементы образовавшиеся в ходе звездного нуклеосинтеза, объединяются друг с другом при относительно низких температурах на поверхности…  

Возникновение мономеров.

 

Простые молекулы-предшественники под действием потоков энергии различной природы соединяются с образованием мономеров. Моделируя в лаборатории условия, существовавшие на примитивной Земле, и используя в качестве простых молекул СН₄, СН₂О, Н₂О и NH₃ удалось получить аминокислоты, сахара и азотистые основания (составляющие ДНК и РНК).

 

Смешанные олигомеры.

 

Смешанные олигомеры – биологически важные молекулы – образующиеся из мономеров в ходе реакции конденсации. Этот механизм формирования более крупных молекул является универсальным в биологии.

 

Энергетические условия полимеризации.

Для создания любого полимера организм должен затратить энергию. Связано это с тем что биологические полимеры находятся в водной среде, где весьма… Это и есть суть проблемы Уробороса[1]: создание полимеров требует наличия… Рассматривая энергетически метаболизм и процессы полимеризации активированных мономеров, мы сталкиваемся с одним…

Химические реакции, протекающие на примитивной Земле.

На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете…  

Энергетический метаболизм и синтез полимеров в современных организмах.

Подойти к решению проблемы перехода от неживой материи к живой позволяет изучение механизмов, используемых современными организмами для генерации… Живая клетка использует белки в различных целях. Большинство видов белков… Полинуклеотиды используются клетками, прежде всего в процессе синтеза белков. Комплиментарность нуклеотидов четко…

Возникновение Уробороса.

 

Пытаясь построить модель примитивного Уробороса, мы все время должны помнить, что все события происходили в геологическом масштабе времени. Относительно простой, примитивный Уроборос не мог возникнуть мгновенно даже после того, как на первобытной Земле были созданы условия, благоприятные для зарождения жизни.

 

Протеиноидные микросферы.

 

Протеиноиды – термические белки. Образуются при самопроизвольном синтезе аминокислотных цепей. Длина и состав протеиноидов зависит от состава исходной аминокислоты, температуры и других условий.

Биохимики обнаружили, что при растворении протеиноидов в воде они спонтанно образуют сферы диаметром примерно 1 мкм. Такие объекты получили название микросфер.

 

Переход от неживого к живому.

Поскольку существовали микросферы, способные к синтезу РНК и, следовательно, небольших белков, то определенные последовательности РНК могли… Очень важной особенностью предложенной примитивной модели является ее…  

Заключение.

 

Зарождение жизни - точка отсчета для развития всего живого мира на Земле. Именно в этот момент начали функционировать фундаментальные законы существования живых организмов, которые с ходом поступательного развития жизни становились только более многоуровневыми и дифференцированными. Не поняв существа этих базисных законов, мы лишаем себя возможности осмыслить целый ряд важнейших аспектов в эволюционной биологии, цитологии, микробиологии, экологии, учении о биосфере и других науках, включая медицину и валеологию[2]. Можно сказать, что понимание причины и механизма возникновения первичных живых форм является тем ключом, который облегчит проникновение в тайны существования растений, животных и человека, и поможет найти оптимальные подходы к их гармоничному, или органичному, сосуществованию. Именно поэтому "ориджинология[3]" - должна занять достойное место в ряду других наук.

Кроме познавательного аспекта, ориджинология имеет важнейшее практическое значение. В настоящее время на планете быстрыми темпами развиваются глобальные изменения, связанные, прежде всего с ухудшением состояния экосистем и здоровья населения планеты. Многие ученые сходятся во мнении, что главным резервом, на который человечество может опираться в своем дальнейшем существовании, является системный ресурс биосферы. Другим резервом, является системный ресурс самого человека, его огромные потенциальные возможности, которые могут развертываться в трудных ситуациях. В решении обоих этих проблем могут быть использованы знания, накопленные учеными в ходе исследований, посвященных возникновению жизни на Земле.

Сравнивая первые теории, выдвинутые несколько десятилетий назад Опариным, Холдейном и Берналом - первопроходцами в этой области исследований, - с положениями, достигнутыми к настоящему времени, мы видим, как из набора слабо обоснованных фактами гипотез, выросла современная теория, как неизмеримо увеличились наши знания. Мы знаем теперь слабые места исходных гипотетических построений. На многих примерах мы поняли, какие из этих построений надо отбросить, какие заслуживают сохранения. В результате отпали многие неясности, мы смогли точнее представить себе, как возникла жизнь.

Даже сейчас, не ожидая новых открытий, которые, несомненно, появятся в будущем, мы с высокой степенью вероятности можем утверждать, что жизнь развилась естественным путем из некоей преджизни, состоявшей из "органических" соединений, созданных в результате неорганических процессов.. эта теория хорошо согласуется с большим числом проверенных научных фактов и наблюдений, полученных специалистами в самых разных естественных науках. В этом ее преимущество перед более ранними гипотезами, в которых было немало противоречий и несуразиц, тем более если включать в их число постулаты о внеземном, а то и сверхъестественном происхождении жизни. Сейчас эти постулаты признаются не только недостоверными, но и просто излишними; наука их отбрасывает. Жизнь на Земле могла возникнуть естественным путем, и, судя по известным фактам, именно так она и возникла.

 

 

 

Список использованных источников.

1. Бернал Дж. Возникновение жизни. Москва: «Мир» 1969. 391 с. 2. Калвин В. Химическая эволюция. М.: Наука, 1971 - 190 с.; 3. Камшилов М. М. Эволюция биосферы. Москва: «Наука» 1974. 254 с.