 |
Гипотезы возникновения жизни
|
|
|
|
Введение
Относительно проблемы происхождения и эволюции человека существует множество теорий появления человека на Земле. В настоящее время большинство ученых склоняется к происхождению человека в результате эволюции и естественного отбора от высокоразвитых предков современных обезьян.
Так как человек является частью живого мира, то логично начинать изучение проблемы происхождения человека с ознакомления с различными теориями происхождения жизни на Земле, а только затем переходить непосредственно к рассмотрению теорий происхождения и эволюции человека.
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.
В этом вопросе с древности существуют две противоположные точки зрения, одна из которых утверждает возможность происхождения живого из неживого (так называемая теория абиогенеза); другая - теория биогенеза - отрицает самопроизвольное зарождение жизни. Последнее воззрение при дальнейшем развитии приводит к выводу, что жизнь столь же стара, как и неживая материя. Вокруг этих двух направлений и происходила научная борьба в вопросе о возникновении жизни на всем протяжении истории науки.
Долговременные исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни. Основные из них: креационизм - божественное сотворение живого; концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы); концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; концепция панспермии - внеземного происхождения жизни; концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.
|
|
|
Согласно креационизму, возникновение жизни относится к определенному событию в определенном прошлом, которое можно вычислить. Так, 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, что и было обосновано позднее археологическими изысканиями, на ближнем Востоке уже существовала развитая цивилизация. Впрочем, вопрос о сотворении мира и человека именно указанным образом может считаться закрытым, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.
Как альтернатива концепции креационизму, теория спонтанного зарождения жизни в историческом плане возникла в Вавилоне, Египте и Китае. В своих первоистоках она восходит к Эмпедоклу и Аристотелю, и согласно этой концепции, определенные "частицы" вещества содержат некое "альтернативное начало", которое при определенных условиях может создать живой организм. Аристотель считал, что такое активное начало имеется есть в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе. У Демокрита же начало жизни подразумевалось в иле, у Фалеса - в воде, у Анаксагора - в воздухе.
Аристотель на основе сведений о животных, которые поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформировал 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 же 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. Однако позднее 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, Гегель, Ламарк.
Однако 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: все живое - из живого. В 1860 г. Пастер показал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для избавления от них необходима стерилизация, получившая позднее название пастеризации.
Сторонники теории вечного существования жизни полагали, что на вечно существующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить численность в тех или иных местах планеты из-за изменения внешних условий. Четкой концепции на этом пути не было выработано, поскольку в палеонтологической летописи Земли всегда существовали некоторые разрывы и неясности.
С идеей вечного существования жизни во Вселенной связана и следующая группа гипотез. Это – гипотезы панспермии и радиопанспермии.
Гипотеза панспермии, как гипотеза о возможности переноса жизни во Вселенной с одного космического тела на другие, вообще не предлагает никакого "механизма" для объяснения первичного возникновения жизни именно на Земле такое и "переносит" такое возникновение в какое-то иное место во Вселенной. Либих, например, считал, что "атмосферы как небесных тел, так и вращающихся космических туманностей можно считать именно вековечными хранилищами живых форм, как вечные плантации органических зародышей", откуда жизнь в конечном итоге и рассеивается в виде некоторых ее зародышей во всей Вселенной.
Подобным же образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и другие, которые в начале нашего века выступили с идеей радиопанспермии. Основателем же этой идее стал Аррениус. Он описывал, как с населенных другими существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счет светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете.
|
|
|
Для обоснования панспермии обычно использовались наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО. Вместе с те реальные полеты космических аппаратов подвергли сомнению такую веру в существование разумной жизни на планетах солнечной системы, в частности, была снята гипотеза о разумной жизни на Марсе, что явилось следствием якобы открытия Скиапарелли "каналов" на Марсе.
С научной точки зрения, в представлениях о зарождении жизни на Земле в результате физико-химических процессов важную роль играет эволюция самой планеты. По мнению многих биологов, геологов и физиков, состояние Земли за время ее существования все время изменялось. В очень давние времена Земля была горячей планетой, ее 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 формирующего грунта.
ХХ-й 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 биохимической. Эта концепция и получила наибольшее признание в научной среде.
Согласно теории Опарина, атмосфера первичной Земли сильно отличалась от современной. Легкие газы - водород, гелий, азот, кислород, аргон и другие - не удерживались 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 100 ºС.
|
|
|
Можно выделить следующие этапы живых систем, начиная с самых простейших и затем следуя по пути постепенного усложнения.
В вещественном плане для становления жизни нужен прежде всего углерод, ведь принципиально жизнь на Земле основана именно на этом элементе, хотя в принципе можно предположить существование жизни и на кремниевой основе. Вполне возможно, что где-то во Вселенной существует и "кремниевая цивилизация", но на Земле основой жизни, все-таки, является углерод. Чем же это объективно обусловлено?
Атомы углерода вырабатываются в недрах больших звезд в необходимом для образования жизни количестве. Углерод способен создавать разнообразные, подвижные, низко электропроводные, студенистые, насыщенные водой вещества. Соединения углерода с водородом, кислородом и другими элементами обладают замечательными каталитическими, строительными, информационными и иными свойствами.
Сама земная форма жизни возможна только при определенных физических и химических условиях (температура, присутствие воды, солей и т.д.). Прекращение же жизненных процессов, например, при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведет к потере самого свойства жизнеспособности. Если структура вещества сохраняется неповрежденной, то она при возвращении ее к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.
Также для возникновения жизни нужны определенные диапазоны температуры, влажности, давления, уровня радиации, определенная направленность развитая Вселенной и время. Взаимное удаление галактик приводит к тому, что их электромагнитное излучение приходит к нам сильно ослабленным. Но если бы галактики сближались, то плотность радиации во Вселенной была бы столь велика, что жизнь не смогла бы существовать.
Углерод был синтезирован в звездах-гигантах несколько миллиардов лет назад. Если бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть, ибо планеты должны иметь определенную массу для того, чтобы удерживать атмосферу.
Сама научная постановка проблемы возникновения жизни принадлежит Энгельсу, считавшему, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. В этом же ключе высказывался и Тимирязев: "Мы вынуждены допустить, что живая материя осуществлялась так же, как и все остальные процессы", то есть путем эволюции... Процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический".
|
|
|
