* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
1. История представлений о возникн овении жизни
Многотысячелетняя история Homo sapiens знала не од ну гипотезу о пу тях возникновения жизни и о мест е челове ка в системе ж ивых существ.
В эт ом вопросе с древности существуют две про тиво положные точки зрения , одна из которых утверждает воз можность происхождения живого из неживого — теория абиогенеза ; другая — теория биог енеза — отрицает само произвольное зарождение жизни . По следнее воззрение при дальней шем развитии приводит к выводу , что жизнь столь же стара , как и неживая материя . Вокруг этих двух направ лений и происходила борьба в вопросе о возникновении жиз ни на всем протяжении истории науки.
Совреме нные воззрения позволяют только поставить это т спор на строго науч ную почву и тем самым обосновать пра вильность теории абиогенеза . Они дают возможность наме тить те факторы , которые привели к превращению неживой матери и в живую , и те пути эволюции ве ществ , которые мог ли пр ивести к возникновению живого.
2. Предста вления древних и средневековых философов
Общий уровень знаний в древнем мире был невы сок , и господствовавшие в то время представления отличались своей фантасти чностью . Особен но это относится к такому явлению , как размножение . Так , греческий философ Эмпедокл ( V в . до н . э .) приписывал деревьям способность нести яйца . Неудивительно поэтому , что даже такой крупный уче ный , к ак Аристотель ( IV в . до н . э .), высказыва л аналогич ные , нел епые с нашей точки зрения , взгляды . Незнан ие спо собов размножения мн огих животных и растений служило , по-видимому , причиной того , что для них считалась возмож ной способность во зникновения из мертвых остатков живых существ или из неорга н ических веществ . Например , вшам Аристотель приписывает происхождение из мяса , клопам — из соков тела животных , а дождевым червям — из ила п рудов.
Взгляды на происхождение жизни в средние века следу ет также расценива ть как следствие невежества , которое по мере накопления по ложительного знания уступало место бо лее правильным представлениям . Од нако , поскольку ритет Аристотеля поддерживался средневековой церковью , идея самопроизвольного зарождения господствовал а в умах длительное в ремя и направляла сред невековых алхимиков на поиски рецепта искусственного превращения неживого вещества в живую материю . Сюда относятся рецепты при готовления мышей из пшениц ы при помощи «фермента» , исходящего от грязной рубашки ; приготовле ние человека из гниющих жидкостей чел овеческого тела — мочи и кро ви , а также многие другие.
В более позднее время открытие микроскопа расши рило представления о стро ении организма и показало сложность строения таких , например , существ , как насекомые , кото ры е до того причислялись к простейшим организмам . Соот ветственно этому была взята под сомнение и сама возмож ность их зарожден ия из неживого.
Первые опыты в этом направлении принадлежат ита ль янскому ученому Ф . Ре ди (середина XVII в .). Он покрыл кисеей , не ограничивающей доступ воздуха , мясо и показал , что при этом на мясе не появляется личинок мясной мухи , которая обычно откладывает оплодо творенные яйца на гниющем мясе . Таким образом , и для этих насеко мых ока зался справедливым принцип «все живое — из живого» . Чрезвычай но важны в этом отноше нии взгляды английско го ученого В . Гарвея ( XVI в .). Ему принадлежит большая ра бота по размножению , в которой он провозгласил принцип «все живое — из яйца» . Правда , и Гарвей отдал дань пред ставлениям своей эпохи , допуская возможность самозарож дения для таких животных , как насекомые или черви.
С др угой стороны , благодаря микроскопу было откры то существование огромного числа мельчайших живых су ществ , организованных еще проще , чем н асекомые , черви и другие из ранее известны х животных . К этому следует доба вить еще микроорганизмы , в огромных количествах заселяющие растворы органических веществ . Все эти об стоятельства благоприятствовали тому , что идея самозаро ждения получила кажущееся подкрепление.
Среди ра бот этого направления следует отметить первые по вр емени экспе риментальные исследования ирландского священника Д . Нидгема (1748), который закупоривал кол бы , напол ненные питательным раствором , и подвергал их нагреванию на тлеющих углях . Высокая температура , по мнению автора , должна была уби ть все зародыши, которые могли бы проникнуть в колбу извне . Тем не менее спустя несколько дней в колбах в изобилии появлялись микроорга низмы , что служил о для Нидгема неопровержимым доказа тельством их зарождения из не живой материи.
Взгляды и исследования Нидгема нашли ши рокий от клик среди ученых того времени и долго еще служили опо рой т еории самозарождения . Многие ученые повторяли и м одифицировали опыты ирландского священника , но не всегда получали оди наковые результаты.
3. Работы Л . Па стера
Оконча тельное поражение во ззрениям о самозарожд е нии нанесли блестящие исследования французского микро биолога Пастера , проведенные в семидесяты х годах прошло го столе тия . Успех этих работ был подготовлен всем пред шествующим развитием проблемы.
Пастер придал своим заключениям искл ючительную убедительность благодаря прекрасно задуманным и осуще ствленным им экспериментам . После дние имели целью не т олько доказать правильность положений автора , но и вы явить ошибки его противников и вскрыть причины отдель ных неудач его предш ественник ов.
Пастер заполнял баллон питательной средой , а шей ке колбы придавал S -обр азную форму . Кипячением из баллона выгонялся воздух , который при остывании жидкости воз вращ ался обратно . Микроорганизмы из воздуха при этом оседали на изгибе шейки , и жидкость в ба ллоне остав алась стерильной неопределен но долго . Стоило только отрезать шейку колбы , как через несколь ко дней в жидкости появля лись бактерии . Появления их можно было также добиться , наклоняя баллон и смывая микроорганизмы , осевшие в из гибе трубки.
Работы Пастера явились переломным моментом в исто рии учения о происхождении жизни . Вопрос о самозарож дении в том виде , в как ом он был поставлен , разрешился в отрицательном смысле , и прин цип «все живое — из жи вого» для всех известных существ мог по праву счита ться справедливым и не знающим ни одного исключения.
Вопрос о происхождении жизни , однако , не был разре шен опытами Пастера — он был только заново поставлен , но на этот раз вполне научно . Тому способствовали расшире ние и углубление представлений о жизни , особенно учение о клетке как основе жизни , и развитие физико-химических наук . После Пастера в учении о происхожден ии жизни ни микроорганизм ы вообще , ни известные нам даже наиболее просто устроенные их представители не рассматриваются больше как источники п ояв ления в современных условиях более сложных живых существ . Вопрос эт от переносится на клетку с ее сложным химическим составом и с троением . Проблема получает более конкретную формулировку , ибо ставится вопрос не только о происхождении простейших к леток , н о и о возможности ее искус ственного создания из неорганических веществ.
Наряду с этим вновь появились старые представле ния о непрерывности и вечности жизни , такж е вооруженные новейшими д остижениями в области биологии , астрономии и физики.
Теории вечности ж и зни в современном виде возникли почти одн овременно с появлением работ Л . Пастера и на первый взгляд явл яются логическим выводом из послед них.
Одной из первых подобных теорий следует призна ть тео рию панспермии , в основной своей форме провозглашенную неме цким ученым Г . Рихтеро м в 1865 г . Согласно Рихтеру , жизнь на Земле не возникала из не органических веществ , а была занесена с других планет . В связи с этим , естественно возникал вопрос о том , насколько возможно такое перенесе ние жизни с одной планеты на др угую через огромны е про странства , их разделяющие . Доводы в п ользу возможности такого хода событий черпались в области физики , и неуди вительно поэтому , что защитниками этой теории явились в первую очередь представители этой науки , выдающиеся ученые Г . Гел ьмгольц , Г . Томсон , С . Аррениус , П . Лазарев.
Вопрос сводился к двум основным пунктам : при п омо щи каких сил может происходить перенос зародышей жиз ни с одной планеты на дру гую и могут ли эти зародыши сохранять жизнеспособность во вре мя путешествия по кос м ическому пространству ?
Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца , спо ры бактерий и других микроорганизмов могли быть зане сены на Землю с метеоритами . Современные же сторонники теории панспермии полагают , что основная масса орга нических ве ществ , яви вшихся материалом , из которого возникали живые существа , доставлена на планету метео ритами.
Лаборато рные исследования вскоре продемонстрирова ли высо кую устойчивость живых организмов к неблагопр и ятным воздействиям . Например , длительное выдержи вание спор и семян растений в жидком кислороде или азоте удава лось без нарушения их жизнеспособности.
Теория панспермии не может , однако , служить для раз решения вопроса о происхождении жизни , она лишь пыта ется объя снить появление жизни на Земле , но не ее первое во зникновен ие . В этом смысле она только отодвигает про блему , не разрешая ее . Развитием подобных представлений можно считать теории вечности жизни , одна из которых выдвинута немецким ученым В . Прейером в 1880 г . и на шедшая от клик со стороны академика В . И . Верна дского , автора учения о биосфере.
По Пр ейеру , проблемы происхождения жизни вообще нет . Он рассматривает жизнь как существующую вечно . Более того , он ставит вопрос о про исхождении неживого из жи вого , ему предшествовавшего во времени . Соотве тст венно эт ому уче ный рассматривал раскаленные массы формировавшегося земного шара как гигантские живые ор ганизмы со своим осо бым обменом веществ . По мере осты вания Земли эти массы распада лись на части , которые не могли вновь слиться и поэтому выпадали из жизненно г о круговорота . Они-то и составляли неорганичес кую при- Роду.
4.Материа листические теории происхожден ия жизни
Пробле ма происхождения жизни для теорий вечности жизни не существует по той простой причине , что эти тео рии стирают различия , существующие меж ду живы м и не живым . Поскольку эти теории исходят из единства ком плекса живое — неживое , для них не существует и вопроса о происхождении одного от дру гого . Совсем иначе обстоит дело , если принять наличие специфических различий меж ду живой и неживой матер ией — в этом случае сам собой возникает вопрос о возн икновении этих различий . Разре шение настоящего вопроса , естественно , нер азрывно связа но с теми представлениями , которые существуют о природ е различий между неживой материей и живыми организ мами.
Прави льная постановка этого вопроса стала возможной лишь после иссл едований Л . Пастера и в связи с расшир е нием и углублением са мого понятия живого . Особенное зна чение в истории проблемы имел а теория немецкого ученого Э . Пфлюгера (1875).
Вопрос о происхождении жизни для Пфлюгера , как и для современных уч еных , сводился к вопросу о происхож дении белковых веществ и о той внутренней их организа ции , которая составляет характерное отлич ие белков живой «протопла змы» . Автор соответственно разбирает различия между «жи вым» и «мертвым» белком , из которых основное заключается в неустойчивости « живого» белка , его способ ности к изменениям в отличие от и нертного «мертвого» бел ка . Эти свойства «живого» белка во времена Пфлюгера при писывали наличию в молекуле белка кислород а . Это воззре ние в настоящее время оставле но . Из других представлений о различиях между «живым» и «мертвым» белком ученый останавлив ается на содержании в молекуле «живого» б елка группы циана , CN , и соответственно этому он пытается соз дать представление о происхождении этого основного для белко вой молекулы радикала . В соответствии с эт им , иссле дователь считает , что цианистые соединения возникли еще в то время , когда Земля представляла собой расплавленную или раскаленную массу . Именно при этих температурах
в ла боратории удается получить указанные соединения ис кусственным путем . Впоследствии , при охлажд ении земной поверхности , соединения циана с водой и с другими хими ческими веществами привели к образованию белковых ве ществ , наделенных «жизненными» св ойс твами.
В те ории Пфлюгера , в настоящее время устаревшей , цен ным является материа листический подход к проблеме про исхождения жизни и выделение белка как важнейшей со ставной части протоплазмы . Происхождение белковых ве ществ можно представить себе и иначе. И действительно , вс коре после Пфлюгера появились другие попытки подойти к разрешению этого вопроса с биохимической стороны . Одной из таких попыток является теория английского уче ного Дж . Эллена (1899).
Первое появление азотистых соединений на Земле , в пр отивоположность Пф люгеру , Эллен приурочивает к то му периоду , когда пары воды вследствие охлаждения сгу стились в воду и покрыли поверхность Земли . В воде были растворены соли металлов , имеющие первост епенное значе ние для о бразования и деятельности белка. В ней же содер жалось известное количество углекисло ты , которая вступа ла в соединение с оксид ами азота и с аммиаком . Последние могли образоваться при электрических разрядах , имевши х место в воздухе , содержащем азот.
Уже эти теории , относящиеся к концу пр ошло го столе тия , ясно намечают основное направлен ие , по которому и в настоящее время идет развитие проблемы возникновения живого.
Библио графия :
1. Медников Б.М . Биология : формы и уровни жизни . М .: Просвещение , 1994
2. Мамонтов С.Г ., Захаров В.Б . Общая биология : Для средних специальных заведений . М .: Высшая шк ола , 1995