Биология /
Гипотезы возникновения жизни.
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.
Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни: креационизм – божественное сотворение живого; концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого веще-ства (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы); концепция стационарного состояния, в соответст-вии с которой жизнь существовала всегда; концепция панспермии – внеземного проис-хождения жизни; концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.
Согласно креационизму, возникновение жизни относится к определенному собы-тию 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 упо-минаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на ближнем Востоке уже была разви-тая цивилизация, что доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос со-творения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.
Теория спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Ки-тае как альтернатива креационизму. Она восходит к Эмпедоклу и Аристотелю: опреде-ленные «частицы» вещества содержат некое вещества содержат некое «альтернативное начало», которое при определенных условиях может создать живой организм. Аристо-тель 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 Алек-сандра Македонского и купцов-путешественников, сформировал идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице при-роды» применительно к животному миру. Он не сомневался в самозарождении лягу-шек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых су-ществ из земли в процессе гниения.
С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены ерети-ческими, 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 жизни поддерживали Галилей, Декарт, Гарвей, Ге-гель, Ламарк.
В 1688 г. итальянский биолог Франческо Реди серией опытов с открытыми и за-крытыми сосудами доказал, что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие черви – это личинки мух, и сформулировал свой принцип: все живое – из живого. В 1860 г. Пастер показал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для из-бавления от них необходима стерилизация, получившая название пастеризации.
Сторонники теории вечного существования жизни считают, что на вечно сущест-вующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить чис-ленность 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 од-ного 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 ту-манностей можно считать как вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зароды-шей во Вселенной.
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 жи-вые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в про-странстве 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 изобра-жением 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 представлениях о зарождении жизни в результате физико-химических процес-сов важную роль играет эволюция самой планеты. По мнению многих биологов, геоло-гов и физиков, состояние Земли за время ее существования все время изменялось. В очень давние времена Земля была горячей планетой, ее температура достигала 5-8 ты-сяч градусов. По мере остывания планеты тугоплавкие металлы и углерод конденсиро-вались и образовывали земную кору, которая не была ровной из-за активной вулкани-ческой деятельности и всевозможных подвижек формирующего грунта.
20 век привел к созданию первых научных моделей происхождения жизни. В 1924 году в книге Александра Ивановича Опарина «Происхождение жизни» была впервые сформулирована естественнонаучная концепция, согласно которой возникновение жизни – результат длительной эволюции на Земле – сначала химической, затем биохи-мической. Эта концепция получила наибольшее признание в научной среде.
Согласно теории Опарина, атмосфера первичной Земли сильно отличалась от со-временной. Легкие газы – водород, гелий, азот, кислород, аргон и другие – не удержи-вались пока недостаточно плотной планетой, тогда как их более тяжелые соединения оставались (вода, аммиак, двуокись углерода, метан). Вода оставалась в газообразном состоянии, пока температура не упала ниже 100С .
Можно выделить следующие этапы живых систем, начиная с самых простейших и затем следуя по пути постепенного усложнения. В вещественном плане для становле-ния жизни нужен прежде всего углерод. Жизнь на Земле основана на этом элементе, хотя в принципе можно предположить существование жизни и на кремниевой основе. Возможно, где-то во Вселенной существует и «кремниевая цивилизация», но на Земле основой жизни является углерод.
Чем это обусловлено? Атомы углерода вырабатываются в недрах больших звезд в необходимом для образования жизни количестве. Углерод способен создавать разнооб-разные, подвижные, низко электропроводные, студенистые, насыщенные водой. Со-единения углерода с водородом, кислородом и другими элементами обладают замеча-тельными каталитическими, строительными, информационными и иными свойствами.
Жизнь возможна только при определенных физических и химических условиях (температура, присутствие воды, солей и т.д.). Прекращение жизненных процессов, на-пример, при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведет к потере жизнеспособности. Если структура сохраняется неповрежденной, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.
Также и для возникновения жизни нужны определенные диапазоны температуры, влажности, давления, уровня радиации, определенная направленность развития Все-ленной и время. Взаимное удаление галактик приводит к тому, что их электромагнит-ное излучение приходит к нам сильно ослабленным. Если бы галактики сближались, то плотность радиации во Вселенной была бы столь велика, что жизнь не смогла бы суще-ствовать. Углерод синтезирован в звездах-гигантах несколько миллиардов лет назад. Если бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть. пла-неты должны иметь определенную массу для того, чтобы удержать атмосферу.
Научная постановка проблемы возникновения жизни принадлежит Энгельсу, счи-тавшему, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. В этом же ключе высказался и Тимирязев: «Мы вынуждены допустить, что живая ма-терия осуществлялась так же, как и все остальные процессы, путем эволюции… Про-цесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органиче-ский».