Современные представления о происхождении жизни

Оглавление
Введение
Глава 1. Аргументы основных концепций
1.1. Креационистская концепция
1.2. Эволюционистская концепция
1.3. Теории саморождения
1.4. Концепции панспермии
Глава 2. Сопоставление основных концепции происхождения жизни
Заключение
Список использованных источников

Современные представления о происхождении жизни

Теория химической эволюции
Переход физико-химических процессов от атомов и молекул к сложным биохимическим процессам в системе.
Историческая временная цепь взаимодействий, усложнения структур и функций, обеспечивающих пере­ход от атомов и молекул к сложным биохимическим системам
Биохимическая эволюция периода "преджизни"
1.Процессы перехода химического синтеза в органический.
2.Процессы перехода органического синтеза в биохимический.
3.Переход процессов биохимической эволюции в
Биохимическая эволюция предшествует органической эволюции (периодом ограниченного синтеза). Она прекращается с возникновением процессов органической эволюции (образование сравнительно устойчивых биологических систем) и началом развития организмов (активно
Продолжение таблицы 1
обменные процессы живого.
действует механизм синтеза белков и нуклеиновых кислот). Биохимическая эволюция продолжается как органическая эволюция и переходит в эволюцию обменных процессов.
Теория жизни -эволюционная теория
Биологическая закономерность процессов совершенствовалась в процессе развития живых объектов.
Эволюционное возникновение биоло­гической организации с присущей ей целесообразностью и строгой согла­сованностью.
Схема эволюционной взаимосвязи процессов развития жизни показана на рисунке 1.
Рис.1. Схема эволюционной взаимосвязи процессов развития жизни
Как видно из рисунка эволюционистские концепции предполагают развитие от простого к сложному. Таким образом, возникновение жизни – это эволюционный процесс, обусловленный постепенным усложнением естественных структур2.
На основе этого направления возникла коацерватная концепция, предложенная А.И. Опариным в его книгах «Происхождение жизни» (М., 1924) и «Возникновение и начальное развитие жизни на Земле» (М., 1966).
Это одна из первых естественнонаучных концепций происхождения жизни, которая была сформулирована в 20-х годах английским биологом Дж. Холдейном (1860-1936) и русским биохимиком А.И.Опариным (1894-1980) независимо друг от друга. В основе ее лежит идея постепенного развития живого из неживого3.
В теории А. Опарина в свою очередь Хэлден выдвинул гипотезу о том, что на первобытной Земле скопились огромные количества органических соединений, образовав то, что он назвал, горячим разбавленным бульоном (hot dilute soup; впоследствии прижилось название первичный бульон или протобульон - primeval soup).
Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни исходит из теории Опарина-Хэлдейна о происхождении жизни.
Теория эта общепризнана, преподается в школах и колледжах.
1. Первобытная Земля имела разреженную атмосферу.
2. При воздействии природных источников энергии начали самопроизвольно формироваться соединения, необходимые для органической жизни.
3. Позже молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции горячего бульона, в местах максимальной концентрации образовались нуклеиновые кислоты и протеины.
4. Некоторые из молекул оказались способны к самовоспроизводству.
5. Взаимодействие между образовавшимися веществами, привело к возникновению генетического кода.
6. В дальнейшем эти молекулы объединились, появилась клетка.
7. Первые клетки были гетеротрофами, но позже были вынуждены воспроизводить их самостоятельно.
8. Благодаря процессу естественного отбора из этих первых клеток появились все живые организмы, существующие на Земле4.
Наибольшим успехом теории Опарина-Хэлдейна стал эксперимент, проведенный в 1953 году американским аспирантом Стэнли Миллером, в котором попытались воспроизвести первичный бульон и зарождение жизни.
В 2008 году американские биологи заявили о том, что им удалось получить «протоклетку» с оболочкой из простых липидов и жирных кислот, способную втягивать из окружающей среды активированные нуклеотиды — «кирпичики», необходимые для синтеза ДНК5. Однако, полученная клетка не способна осуществлять репликацию (самовоспроизведение).
В 1969 г. А. П. Руденко предложил химический аспект происхождения жизни. Используя положение Ч. Дарвина о естественном отборе и принцип усложнения и прогрессивной направленности эволюции, он заложил теоретическую базу эволюционной химии.
1.3. Теории саморождения
Первая идея, которая была выдвинута, — это идея самопроизвольного зарождения жизни. Эмпедокл, например, считал, что все дышащее обязано своим существованием самозарождению отдельных органов — рук, ног, лап, голов, сердец, которые затем, случайно комбинируясь, складывались в тела и достигали в конце концов вполне удачных комбинаций6.
Эта идея самопроизвольного зарождения организмов, видимо, представлялась многим поколениям наших далеких предков очень убедительной, так как просуществовала, не меняясь, долгие века. Самопроизвольное зарождение лягушек, мышей, саламандр, ягнят и т.п. из различных материальных образований, в том числе гниющей земли, отбросов и иных объектов, рассматривалось многими выдающимися умами и мыслителями: Аристотелем, Коперником, Декартом, Галилеем, и именно благодаря этому идея имела столь широкое распространение и просуществовала так долго.
1.4. Концепции панспермии
В XVII в. опыты Реди показали, что без мух черви в гниющем мясе не обнаружатся, а если прокипятить органические растворы, то микроорганизмы в них не смогут зарождаться т.е. происхождение живого только от живого. Также в этом направлении известны опыты Л. Пастера.
Являясь основоположником современной микробиологии и иммунологии, Л.Пастер известен также своими работами по асимметрии молекул, которые легли в основу стереохимии — области науки, изучающей пространственное строение молекул и влияние его на физические свойства, а также на направление и скорость реакций. Молекулярная асимметрия, открытая Л. Пастером, явилась одним из доказательств земного происхождения жизни и имела огромное значение для понимания особенностей мирового эволюционного процесса.
Таким образом, опыты Пастера имели двоякое значение:
1. Доказали несостоятельность концепции самопроизвольного зарождения жизни.
2. Обосновали идею о том, что все современное живое происходит только от живого.
Она основана на принципах "живое из живого" и «вечности жизни», различаясь механизмами занесения жизни в пределы нашей планеты. Она развивалась на результатах исследования ученых различных областей естествознания.
Этого принципа придерживался В.И.Вернадский. Он выдвигал тезисы, которые могут подтверждать это: в земной коре отсутствуют следы самозарождения жизни; геологическая история биосферы - непрерывный геологический процесс, взаимосвязанный с деятельностью живых организмов.
С.Аррениус (1859-1927) - шведский химик, выдвинул космологическую гипотезу происхождения жизни - "частицы жизни", переносимые в межзвездном пространстве силой давления света звезд, случайно достигли нашей планеты.
На основе результатов исследования микробиологии, палеонтологии, молекулярной биологии, второй половины XX, возникли концепции макромутации – генетические трансформации могут привести к возникновению жизни.
Примерно в тот же период, немецкий ученый Г. Рихтер (1865 г.) разработал гипотезу занесения живых существ на Землю из космоса. Ее разделяли такие ученые, как Г. Гельмгольц, У. Томсон, что способствовало ее широкому распространению среди ученых.
Сегодня европейские и американские ученые сообщают о том, что нашли на метеорите молекулы, составляющие ДНК и РНК живых организмов, что является свидетельством внеземного зарождения жизни. Работа ученых опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letter.
По их данным, изучив химический состав метеорита Мурчисон (Murchison), упавшего в Австралии в 1969 году, эксперты обнаружили, что в числе прочих веществ на нем присутствуют урацил и ксантин. Эти азотистые основания выступают в роли предшественников при синтезе молекул нуклеиновых кислот - ДНК и РНК, - являющихся носителями генетического материала. Ранняя жизнь могла быть создана на основе жизни с другой планеты. На Мурчисоне были обнаружены окаменевшие останки примитивных микроорганизмов. Многие исследователи полагали, что они могли быть занесены на космические объекты уже на Земле7.
Глава 2. Сопоставление основных концепции происхождения жизни
На сегодняшний день выделяют несколько групп концепций, в соответствии с доминантной научной мыслью временного периода (эпохи) научного познания сущности жизни.
Все современные концепции происхождения жизни ставят целью определить тот низший порог, с которого начинает действовать естественный отбор на биологическом уровне, а значит, начинают функционировать биологические законы.
Теория самозарождения жизни занимала центральное место в античной греческой философии. Согласно этой теории жизнь зарождается самопроизвольно из неживой материи. Вера в это сохранялась до XIX столетия, пока опыты Луи Пастера не разрушили ее окончательно. Л.Пастер (1822-1895) - французский микробиолог, своими исследованиями показал, что для зарождения самых простых микроорганизмов нужны определенные условия (опыты со стерильным бульоном). Для возникновения жизни нужны особые условия, отсутствующие ныне на нашей планете. Однако после выхода книги «Происхождение видов и возникновения дарвинизма» появилась необходимость в естественнонаучном объяснении происхождения жизни. В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория, утверждающая, что все живое происходит только от живого - теория биогенеза. Эту теорию в середине ХIХ века противопоставляли ненаучным представлениям о самозарождении организмов (червей, мух и др.). Однако как теория происхождения жизни - биогенез несостоятелен, поскольку принципиально противопоставляет живое неживому, утверждает отвергнутую наукой идею вечности жизни. Это привело к возрождению теории самозарождения. Новая версия получила название теория химической эволюции. Одним из главных ее пропагандистов стал биохимик-марксист Александр Опарин (1894-1980)8. Долгое время в науке господствовала именно эта теория. Последние достижения науки доказывают несостоятельность многих её положений. Итак, можно сделать вывод, что у эволюционистов нет правдоподобного объяснения, как органическая материя могла преобразоваться в первые живые клетки.
На протяжении восьмидесяти лет многие считали, что ранняя жизнь зародилась в "первичном бульоне" органических молекул перед эволюцией в океанах миллионы лет спустя. Абиогенез - идея о происхождении живого из неживого - исходная гипотеза современной теории происхождения жизни.
На протяжении восьмидесяти лет многие считали, что ранняя жизнь зародилась в "первичном бульоне" органических молекул перед эволюцией в океанах миллионы лет спустя.
Учебники утверждают, что жизнь возникла из органического «бульона», и что первые клетки стали результатом брожения этих органических веществ, давших энергию в форме АТФ-синтазы (фермента). Сегодня же предлагают новый взгляд и многие убеждены, что старый подход не работает во всех ситуациях. Ученые представляют альтернативу, по которой жизнь возникла из газов (H2, CO2, N2, H2S), а энергия для первой жизни пришла из использования геохимических градиентов, созданных Землей в особого рода глубоководном гидротермальном источнике (жерле) – в лишь одном, который был пронизан крошечными взаимосвязанными отсеками или порами".
Однако критики теории «бульона» указали на то, что не существовало никакой движущей силы, заставляющей что-либо взаимодействовать; а без источника энергии, жизнь, как мы знаем, существовать не может9.