Концепции возникновения жизни. Происхождение жизни - одна из трёх важнейших мировоззренческих проблем наряду с проблемами происхождения нашей Вселенной и проблемой происхождения человека.
Попытки понять, как возникла и развивалась жизнь на Земле, были пред-приняты ещё в глубокой древности. Существует пять концепций возникновения жизни: 1) Креанизм - божественное сотворение живого. 2) Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества. 3) Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда. 4) Концепция внеземного происхождения жизни. 5) Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам. Религиозно-идеалистический подход исходил из того, что возникновение жизни на Земле не могло осуществиться естественным, закономерным, объективным образом.
Жизнь является следствием божественного, творческого акта, и потому всем существам свойственна особая, независимая от материального мира, жизненная сила, которая направляет все процессы жизни.
В основе второго, материалистического подхода, лежало представление о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое из неорганического. Несмотря на свою примитивность, первые исторические формы концепции самозарождения сыграли прогрессивную роль в борьбе с креанизмом. 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). Невозможность произвольного зарождения жизни была доказана целым рядом опытов.
Применение микроскопа в биологических исследованиях способствовало открытию большого разнообразия одноклеточных организмов. На этой основе вновь возродились старые идеи произвольного самозарождения простейших существ. Окончательно версия о самозарождении была развенчана Л.Пастером в середине XIX в. Он показал, что не только в запаянном сосуде, но и в незакрытой колбе с S образной горловиной хорошо прокипячённый бульон остаётся стерильным, потому что через такую горловину не могут проникнуть микробы.
Так было доказано, что новый организм в наше время может появиться от другого живого существа. Появление жизни на Земле пытались объяснить и занесением её из других космических миров. Естествознание XX в. Сделало шаг вперёд в изучении жизни, её проявлений на Земле и за её пределами.
Сейчас уже определённо выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста. В любом существе, живущем на Земле, при-сутствует 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и один фосфат. Существование небольшого числа одних и тех же молекул во всех живых организмах убеждает нас, что всё живое должно иметь единое проис-хождение. Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее время не противоречит представлениям о принципиальной возможности развития органической природы и жизни в прошлом из неорганической материи. Не исключается возможность занесения определённых пред посылочных факторов жизни на Земле из Космоса.
Однако в изученной пока человеком части Вселенной, только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни. К концу XX в. Осталась наиболее перспективной пятая концепция. 2. Отличие живого от неживого. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высо-коупорядочные органические соединения : белки и нуклеиновые кислоты.
В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, способностью к движению, раздражимостью и т. д. Неотъемлемой частью живого являетличие воды, солей и т.д. Также и для возникновения жизни нужны определённые диапазоны температур, влажности, давления, уровня радиации и время.«В некотором смысле живые системы можно сравнить с хорошо налаженным производством: с одной стороны, они являются вместилищем многочисленных химических превращений, с другой - демонстрируют великолепную пространственно-временную организацию с весьма неравномерным распределением биохимического материала»(2). Ели бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть. Возникновение жизни явилось результатом процессов, протекавших сначала миллиарды лет во Вселенной, а затем миллионы 1) Селье Г. От мечты к открытию.
М 1987 г С.32. 2)Пригожин И Стенгирс И. Порядок из хаоса.
М 1986 г. С.211. лет на Земле. От неорганических соединений к органическим, от органических к биологическим - таковы последовательные стадии, по ко-торым осуществляется процесс зарождения жизни. « Специфичность жизни, отличие живых систем от неорганического мира хорошо видны с точки зрения химии. В живых системах протекает множество отдельных химических реакций многие из которых давно и хорошо изучены. Для живого специфичен определённый порядок этих реакций, их последовательность и объединение в целостную систему» (1). В сложном процессе возникновения жизни на Земле можно выделить несколько основных этапов : 1) образование простых органических соединений; Происхождение жизни связано с протеканием определённых химических реакций на поверхности первичной планеты.
На начальных этапах своей истории Земля представляла собой раскалённую планету. Вследствие вращения при постепенном снижении температуры в поверхностных слоях концентрировались атомы легких элементов ( водорода, углерода, азота и т.д.), из которых и состоят тела живых организмов.
При дальнейшем охлаждении Земли появились химические соединения: вода, метан, водород и др. Физические и химические свойства воды и углерода определили то, что именно они оказались у колыбели жизни. На Земле основой жизни является углерод, он способен создавать разнообразные, подвижные, низкоэлектропроводные, насыщенные водой, длинные цепеобразные структуры.
Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом и др. обладают каталитическими, строительными, энергетическими свойствами. На начальных этапах сложилась первичная атмосфера Земли, ко-торая носила не окислительный, как сейчас, а восстановительный характер. Первичная атмосфера содержала водород, соединения углерода (метан) и азота (аммиак). Отсутствие кислорода было вероятно необходимым условием возникновения жизни. Лабораторные опыты показывают, что органические вещества легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере.
Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразных соединений в жидкое и твёрдое состояние, а также образование земной коры. Когда температура Земли опустилась ниже 100 град. С, произошло сгущение водяных паров. Длительные ливни привели к образованию больших водоёмов. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоёв Земли на поверхность выносилось много раскалённой массы, в т.ч. карбидов, которые вступали в химические реакции с растворёнными в воде веществами.
Так на поверхности молодой планеты Земля в большом количестве накапливались простейшие органические соединения. А.И.Опарин полагал, что органические вещества могли создаваться и в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакций синтеза доставляла солнечная радиация. 1) Мир вокруг нас. М 1983 г с, 101. « Органический синтез осуществлялся в период, предшествовавший образованию Солнечной системы и во время её образования, он имел место уже на том этапе, когда Земля ещё окончательно не сформировалась» (1). Механизм отбора действовал на самых ранних стадиях зарождения органиче-ских веществ - из множества образующихся веществ сохранялись устойчивые к дальнейшему усложнению. 2) возникновение сложных органических соединений.
Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрофиолетному излучению, относительно простые молекулы органиче-ских соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись и образовывались углеводы, жиры, аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты.
Возможность такого синтеза доказана опытами А.М.Бутлерова, который ещё в середине прошлого столетия получил из формальдегида - углеводы (сахар). А в 1953-1957 г.г. химиками различных стран в целом ряде экспериментов были синтезированы органические кислоты, в т.ч аминокислоты, которые являются материалом для образования белковых молекул. Эксперименты в этом направлении оказались перспективными, совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни.
С определённого этапа в процессе химической эволюции на Земле, активное участие стал принимать кислород, с накоплением которого в атмосфере восстановленные соединения стали окисляться. При окислении метана образовывались метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д которые с дождевой водой попадали в первичный океан. Эти вещества вступая в реакции с аммиаком и цианистым водородом, дали начало аминокислотам.
Так воды первичного океана постепенно насыщались разнообразными органическими веществами, образуя «первичный бульон». 3) « первичный бульон» и образование коацерватов. После того, как углеродистые соединения образовали « первичный бульон», могли уже организоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, обладающие свойством самовоспроизводства себе подобных. В водах первичного океана концентрация органических веществ увеличивалась, происходило их смешивание, взаимодействие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора.
Эти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «коацерватными каплями или коацерватами» (2). Коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами ( способны поглощать из окружающей среды разные вещества и увеличиваться в размерах, в них могут происходить процессы распада и выделяться продукты распада). Однако всё это не даёт основания для отнесения их к живым системам, но предпосылки живого уже содержались. 1) Холдейн Дж. Происхождение предбиологических систем.
М 1966 г С.167. ся деятельность, активность. « Все живые существа должны или действовать или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».(1). К важным свойствам живых систем относятся: 1) компактность; 2) способность создавать порядок из хаотического теплового движения молекул. Чем более сложно устроено живое вещество, тем более в нём скрытой энергии; 3) обмен с окружающей средой веществом, энергией, информацией; 4) жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в плане многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений; 5) в самоорганизации живых систем, схемы реакций просты, а молекулы - сложны; 6) у живых систем есть прошлое, у неживых его нет; 7) жизнь организма зависит от двух факторов - наследственности, определяемой генетическим аппаратом, и изменчивости, зависящей от условий окружающей среды и реакции на них индивида.
Интересно, что сейчас жизнь не могла бы возникнуть из-за кислородной атмосферы и противодействия других организмов.
Раз зародившись, жизнь находится в процессе постоянной эволюции; 8) способность к избыточному само производству. III. Возникновение жизни. 1.