Гипотезы о происхождении жизни на Земле. Принцип Реди.

Оглавление
Введение
1.Основные гипотезы происхождения жизни
1.1.Креационизм
1.2.Гипотезы самозарождения. Принцип Реди
1.3.Гипотеза панспермии
1.4.Гипотеза стационарного состояния
1.5.Гипотеза Опарина
2.Современное состояние проблемы
Заключение
Список литературы

Гипотезы о происхождении жизни на Земле. Принцип Реди.

Принцип Реди нашел продолжение и в наше время. Большое внимание данному принципу уделил В.И. Вернадский в своей статье «Автотрофность человечества». Он говорил о том, что жизнь это не только исключительно земное явление, а в соответствии с принципом Реди она должна рассматриваться как реализация космических явлений в истории нашей планеты. В.И. Вернадский отмечал, что жизнь это не просто совокупность случайно собранных явлений, это сложно организованная структура, части которой выполняют функции, взаимодополняющие и помогающие друг другу.
Важнейшую роль в этой сложной системе, как утверждает Вернадский, играют автотрофные растения, которые осуществляют свою функцию за счет особого вещества хлорофилла. Хлорофилл образуется в растениях в мелких микроскопических специальных зернах, пластидах, рассеянных в клетках. Эти пластиды образуются только путем деления других уже существующих пластид: организм не может их создавать иным способом. Здесь обнаруживается замечательный факт, указывающий на существование явления, аналогичного тому, которое выражено в принципе Ф. Реди, говорит В.И. Вернадский. «Как бы далеко мы ни углублялись в прошлое, мы наблюдаем образование хлорофильных пластид исключительно из таких же пластид, ранее существовавших».3
Окончательный удар по теории самозарождения жизни нанесли эксперименты аббата Спалланцани. Он решил доказать опытным путем, что микроорганизмы, часто обнаруживаемые в мясном бульоне, самопроизвольно в нем не зарождаются. С этой целью он помещал жидкость, богатую органическими веществами (мясной бульон), в сосуды, кипятил эту жидкость на огне, после чего сосуды герметично запаивал. В итоге бульон в сосудах оставался чистым и свободным от микроорганизмов. Своими опытами Спалланцани доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов.
Противники этой точки зрения утверждали, что жизнь в колбах не возникала по той причине, что воздух в них во время кипячения портится, поэтому по-прежнему признавали гипотезу самозарождения.
Сокрушительный удар по этой гипотезе был нанесен в XIX в. французским микробиологом Луи Пастером (1822–1895) и английским биологом Джоном Тиндалем (1820–1893). Они показали, что бактерии распространяются по воздуху и что если в воздухе, попадающем в колбы с простерилизованным бульоном, их нет, то и в самом бульоне они не возникнут. Пастер пользовался для этого колбами с изогнутым S -образным горлышком, которое служило для бактерий ловушкой, тогда как воздух свободно проникал в колбу и выходил из нее.
Тиндаль стерилизовал воздух, поступающий в колбы, пропуская его сквозь пламя или через вату. К концу 70-х гг. XIX в. практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других живых организмов, что означало возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?4
1.3. Гипотеза панспермии
Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса Жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной.
Длительная борьба идей, накопление новых научных данных и радикальное изменение во взглядах на многие казавшиеся ранее очевидными явления окружающего нас мира предстали перед человечеством в совершенно ином свете.
Интерес к происхождению жизни вспыхнул с новой силой в конце XIX - начале XX века. Принцип Реди был возрожден знаменитым шведским физикохимиком С. Аррениусом. В основе его работ лежало представление о вечном и повсеместном распространении зародышей жизни во Вселенной, которые могут время от времени попадать на небесные тела (планеты), где природные условия благоприятны для дальнейшей эволюции.
Сегодня ученые, занимающиеся проблемой происхождения жизни, далеки от того, чтобы получить в пробирке (in vitro) из смеси простых молекул (например, аминокислот) биологический полимер с заранее заданными свойствами (белок). О том, чтобы создать искусственным путем клетку, содержащую генетический аппарат, пока приходится только мечтать. Более того, сейчас мы не в состоянии объяснить, каким образом произошел генетический код. Трудности на этом пути столь велики, что Ф. Крик и Л. Оргел вновь предложили ученым обратиться к теории панспермии. Они назвали свою гипотезу гипотезой «направленной панспермии», утверждая, что все живое на Земле возникло от одного клона микроорганизмов, сознательно занесенного на нашу Землю высокоразвитой цивилизацией. Ясно, что эта гипотеза - развитие идей Аррениуса и принципа Реди.
Однако принцип Реди противоречит нынешним взглядам на происхождение Вселенной. Вспомним, что принцип Реди «живое из живого» неявно утверждает, что жизнь вечна. Теория абиогенеза постулирует, что живое происходит из неживого. Вот почему мне придется все время в этой книге идти «параллельными курсами»: следить за развитием неорганического мира и мира живого.
Жизнь не могла существовать на ранних стадиях развития мира. Поэтому вопрос о начале жизни на Земле, поставленный еще на рубеже XVIII и XIX веков, остается в силе и сейчас. А чтобы утверждение о несправедливости принципа Реди не выглядело слишком легковесным, вернемся к эволюции неорганического мира и посмотрим, как развивались наши представления о неживой природе.5
1.4. Гипотеза стационарного состояния
Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Гипотеза этернизма была выдвинута немецким ученым В. Прейером в 1880 г. Взгляды Прейера поддерживал академик В.И. Вернадский, автор учения о биосфере.6
1.5. Гипотеза Опарина
Гипотеза, которую предложил ученый А.И. Опарин надолго стала одной из самых влиятельных в научном мире. Она описывает жизнь с позиций материалистической методологии и постулирует самозарождение жизни под воздействием физико-химических процессов, протекающих в условиях первобытной Земли. Гипотеза Опарина, таким образом, является теорией химической эволюции.
Свои идеи ученый впервые изложил в книге «Происхождение жизни», опубликованной в Советском Союзе в 1924 году и переведенной на английский язык в 1938 году. Теорию Опарина горячо поддержал кембриджский профессор, воинствующий атеист, многолетний главный редактор коммунистической газеты «Дейли Уоркер». Хэлдейн открыл полемику по проблеме происхождения жизни в статье, опубликованной в «Ежегодном Вестнике Рационалиста» в 1929 году. В ней Хэлден выдвинул гипотезу о том, что на первобытной Земле скопились огромные количества органических соединений, образовав то, что получило название «первичного бульона» или «протобульона».
Современное понятие первобытного бульона и самозарождения жизни исходит из теории Опарина-Хэлдейна о происхождении жизни. Суть теории сводится к следующему:
1. Первобытная Земля имела разреженную (то есть лишенную кислорода) атмосферу.
2. Когда на эту атмосферу стали воздействовать различные естественные источники энергии - например, грозы и извержения вулканов - то при этом начали самопроизвольно формироваться основные химические соединения, необходимые для органической жизни.
3. С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции горячего разбавленного бульона. Однако в некоторых районах концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни, была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины.
4. Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству.
5. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами в конце концов привело к возникновению генетического кода.
6. В дальнейшем эти молекулы объединились, и появилась первая живая клетка.
7. Первые клетки были гетеротрофами, они не могли воспроизводить свои компоненты самостоятельно и получали их из бульона. Но со временем многие соединения стали исчезать из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить их самостоятельно. Так клетки развивали собственный обмен веществ для самостоятельного воспроизводства.
8. Благодаря процессу естественного отбора из этих первых клеток появились все живые организмы, существующие на Земле.7
Наибольшим успехом теории Опарина-Хэлдейна стал широко известный эксперимент, проведенный в 1953 году американским аспирантом Стэнли Миллером. Он был предельно прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты - два электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в растворе также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и простейшие аминокислоты - глицин и аланин.8
Гипотеза Опарина вызывает большое количество споров, но до сих пор является основной в биологии
2. Современное состояние проблемы
Как и прежде, тема происхождения жизни порождает больше вопросов, чем ответов. Так, при рассмотрении вопроса о происхождении жизни важным моментом является нахождение механизма упорядочения, т.е. механизма уменьшения энтропии.
Среди современных взглядов на происхождение жизни важнейшее место занимает биохимическая концепция. Согласно этой концепции жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и является закономерным результатом химической эволюции соединений углерода во Вселенной.
Процесс возникновения жизни включает три этапа:
1. Возникновение органических веществ;
2. Образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);
3. Возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов. В каких же условиях могли происходить эти явления?
А.И. Опарин высказал мысль, что атмосфера первичной Земли была не такой, как сейчас, и носила строго восстановительный характер.
Возраст Земли, по мнению геологов и астрономов, составляет примерно 4,5 млрд лет. В далеком прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее. По всей вероятности, температура ее поверхности была очень высокой (4000—8000°С).
Важнейшей биохимической гипотезой происхождения жизни на Земле является коацерватная гипотеза Опарина—Холдейна. Согласно этой гипотезе жизнь возникла в бескислородных условиях в первичном водном океане путем самоорганизации молекул органических веществ, возникших абиогенным путем. Возникновение жизни на Земле шло в три этапа.В настоящее время есть два основных пути изучения возникновения жизни:
упрощение биообъектов, рассмотрение их отдельных частей,