Учебник. Происхождение жизни



Происхождение жизни
Введение

Теорий возникновения жизни на Земле создано довольно много. Основные из них можно разбить на пять групп:

  • креационизм;
  • теория стационарного состояния;
  • спонтанное зарождение;
  • панспермия;
  • биохимическая эволюция.

Креационисты уверены, что жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; её придерживаются последователи большинства религиозных учений (особенно христиане, мусульмане, иудеи). Никаких научных подтверждений этой точки зрения нет: в религии истина постигается через божественное откровение и веру. Процесс сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести указанную концепцию за рамки научного исследования.

Согласно теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и изменялась, то очень мало. Сторонники этой теории считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для сохранения остатков. В настоящее время приверженцев этой теории почти не осталось.

Теория спонтанного зарождения возникла в древнем Китае, Вавилоне и Греции в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Приверженцем этой теории был и Аристотель. Её последователи считали, что определённые вещества содержат  активное начало , которое при подходящих условиях может создать живой организм. Одним из экспериментов, якобы подтверждавшим эту теорию, был эксперимент Ван Гельмонта, в котором у этого ученого за 3 недели из грязной рубашки и горсти пшеницы в тёмном шкафу появились мыши. Открытие Левенгуком микроорганизмов добавило ей новых приверженцев. Однако тщательные и аккуратные эксперименты, поставленные Франческо Реди, Ладзаро Спалланциани и Луи Пастером, поставили крест на теории спонтанного зарождения.

На найденном в Антарктиде метеорите обнаружены объекты, которые можно идентифицировать как следы жизнедеятельности микроорганизмов из космоса

Сторонники теории панспермии предполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно, что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль  семян  при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (литосфера). Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100  C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время из первичных соединений и образовывалась сложные органические вещества; энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация. Накоплению веществ способствовало отсутствие живых организмов   потребителей органики   и главного окислителя   кислорода.

В опытах Миллера и Опарина из углекислоты, аммиака, метана, водорода и воды в условиях, приближённых к атмосфере молодой Земли, удалось синтезировать аминокислоты, нуклеиновые кислоты и простые сахара

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом и средой выстраивались молекулы липидов   примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определённые вещества. Образовывавшиеся параллельно нуклеиновые кислоты научились «запоминать» последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. В случае случайного разрушения они могли достаточно быстро восстановить белок. Впоследствии это обеспечило способность к самовоспроизведению протоорганизмов.

Некоторые учёные считают, что первыми организмами были не гетеротрофы, а хемолитотрофы, обеспечивающие свою жизнедеятельность за счёт оксилительно-восстановительных химических реакций. Выделение молекулярного кислорода в таких реакциях охлаждало протоорганизмы, что способствовало их сохранению (температура Земли на ранних стадиях эволюции была очень высока); образовывавшиеся в результате этого процесса углеводороды использовались для роста протоорганизмов. В результате повышения содержания кислорода в атмосфере появились организмы и с другими типами питания.

Возможно, именно так выглядел первый протоорганизм. Впрочем, ряд учёных весьма скептически настроены по отношению к этой гипотезе.  Мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул так же нелепа,   говорят они,   как и утверждение о том, что торнадо, пронёсшееся над кучей мусора, способно собрать из неё «Боинг-747».


Геохронологическая шкала

Большинство учёных считает, что первыми живыми организмами на Земле были одноклеточные прокариотические организмы, похожие на современных архебактерий. В вопросе о происхождении эукариот есть тоже много неясного. Одни (их большинство) придерживаются симбиотической гипотезы, согласно которой эукариотическая клетка появилась путём симбиоза нескольких прокариотических клеток (прообразов современных митохондрий и протопластов), внедрившихся в клетку-хозяина. Сторонники другой, аутогенной гипотезы считают, что одноклеточные эукариоты образовались путём усложнения и дифференциации прокариот.



 

© Физикон, 1999-2015