1. Історія уявлень про виникнення життя
Кількатисячолітня історія Homosapiens знала не одну гіпотезу про шляхи виникнення життя і про місце людини в системі живих істот.
У цьому питанні з давнини існують дві протилежні точки зору, одна з яких стверджує можливість походження живого з неживого - теорія абіогенез, інша - теорія біогенезу - заперечує мимовільне зародження життя. Остання погляд при подальшому розвитку призводить до висновку, що життя настільки ж стара, як і нежива матерія. Навколо цих двох напрямків і відбувалася боротьба в питанні про виникнення життя на всьому протязі історії науки.
Сучасні погляди дозволяють тільки поставити цю суперечку на строго науковий грунт і тим самим обгрунтувати правильність теорії абіогенез. Вони дають можливість намітити ті чинники, які призвели до перетворення неживої матерії в живу, і ті шляхи еволюції речовин, які могли призвести до виникнення живого.
2. Уявлення стародавніх і середньовічних філософів
Загальний рівень знань у стародавньому світі був невисокий, і панували в той час представлення відрізнялися своєю фантастичністю. Особливо це відноситься до такого явища, як розмноження. Так, грецький філософ Емпедокл (V ст. До н.е.) приписував деревах здатність нести яйця. Не дивно тому, що навіть такий великий учений, як Арістотель (IV ст. До н. Е..), Висловлював аналогічні, безглузді з нашої точки зору, погляди. Незнання способів розмноження багатьох тварин і рослин служило, очевидно, причиною того, що для них вважалася можливою здатність виникнення з мертвих залишків живих> істот або з неорганічних речовин. Наприклад, вошам Аристотель приписує походження з м'яса, клопа - з соків тіла тварин, а дощовим черв'якам - з мулу ставків.
Погляди на походження життя в середні століття слід також розцінювати як наслідок невігластва, що по мірі накопичення позитивного знання поступалося місцем більш правильним уявленням. Однак, оскільки авторитет Аристотеля підтримувався середньовічною церквою, ідея самовільного зародження панувала в розумах тривалий час і направляла середньовічних алхіміків на пошуки рецепта штучного перетворення неживого речовини в живу матерію. Сюди відносяться рецепти приготування мишей з пшениці за допомогою «ферменту», що виходить від брудної сорочки; приготування людини з гниючих рідин людського тіла - сечі і крові, а також багато інших.
У більш пізній час відкриття мікроскопа розширило уявлення про будову організму і показало складність будови таких, наприклад, істот, як комахи, які до того зараховувалися до найпростіших організмів. Відповідно до цього була взята під сумнів і сама можливість їх зародження з неживого.
Перші досліди в цьому напрямі належать італійському вченому Ф. Реді (середина XVII ст.). Він покрив серпанком, що не обмежує доступ повітря, м'ясо і показав, що при цьому на м'ясі не з'являється личинок м'ясної мухи, яка зазвичай відкладає запліднені яйця на гниючому м'ясі. Таким чином, і для цих комах виявився справедливим принцип «все живе - з живого». Надзвичайно важливим у цьому відношенні погляди англійського вченого В. Гарвея (XVIв.). Йому належить велика робота по розмноженню, в якій він проголосив принцип «все живе - з яйця». Щоправда, і Гарвей віддав данину уявленням своєї епохи, допускаючи можливість самозародження для таких тварин, як комахи або хробаки.
З іншого боку, завдяки мікроскопу було відкрито існування величезного числа дрібних живих істот, організованих ще простіше, ніж комахи, черв'яки і інші з раніше відомих тварин. До цього слід додати ще мікроорганізми, у величезних кількостях заселяють розчини органічних речовин. Всі ці обставини сприяли тому, що ідея самозародження отримала позірна підкріплення.
Серед робіт цього напрямку слід відзначити перше за часом експериментальні дослідження ірландського священика Д. Нідгема (1748), який закупорював колби, наповнені живильним розчином, і піддавав їх нагрівання на тліючих вугіллях. Висока температура, на думку автора, повинна була вбити всі зародки, які могли б проникнути в колбу ззовні. Проте через кілька днів у колбах в достатку з'являлися мікроорганізми, що служило для Нідгема незаперечним доказом їх зародження з неживої матерії.
Погляди і дослідження Нідгема знайшли широкий відгук серед вчених того часу і довго ще служили опорою теорії самозародження. Багато вчених повторювали і модифікували досліди ірландського священика, але не завжди отримували однакові результати.
3. Роботи Л. Пастера
Остаточна поразка поглядам про самозародження завдали блискучі дослідження французького мікробіолога Пастера, проведені у сімдесятих роках минулого століття. Успіх цих робіт був підготовлений всім попереднім розвитком проблеми.
Пастер надав своїм висновкам виняткову переконливість завдяки чудово задуманим і здійсненим ним експериментів. Останні мали на меті не тільки довести правильність положень автора, але і виявити помилки його супротивників і розкрити причини окремих невдач його попередників.
Пастер заповнював балон живильним середовищем, а шийці колби надавав S-подібну форму. Кип'ятінням з балона виганяли повітря, який при охолодженні рідини повертався назад. Мікроорганізми з повітря при цьому осідали на вигині шийки, і рідина в балоні залишалася стерильною невизначено довго. Варто було тільки відрізати шийку колби, як через кілька днів в рідині з'являлися бактерії. Появи їх можна було також домогтися, нахиляючи балон і змиваючи мікроорганізми, що осіли в вигині трубки.
Роботи Пастера з'явилися переломним моментом в історії вчення про походження життя. Питання про самозародження в тому вигляді, в якому він був поставлений, вирішився в негативному сенсі, і принцип «все живе - з живого» для всіх відомих істот міг по праву вважатися справедливим і не знає жодного винятку.
Питання про походження життя, однак, не було вирішене дослідами Пастера - він був тільки заново поставлений, але цього разу цілком науково. Тому сприяли розширення і поглиблення уявлень про життя, особливо вчення про клітину як основу життя, і розвиток фізико-хімічних наук. Після Пастера у вченні про походження життя ні мікроорганізми взагалі, ні відомі нам навіть найбільш просто влаштовані їх представники не розглядаються більше як джерела появи в сучасних умовах більш складних живих істот. Питання це переноситься на клітку з її складним хімічним складом і будовою. Проблема отримує більш конкретне формулювання, бо ставиться питання не тільки про походження найпростіших клітин, але і про можливість її штучного створення з неорганічних речовин.
Поряд з цим знову з'явилися старі уявлення про безперервність і вічності життя, також озброєні новітніми досягненнями у галузі біології, астрономії та фізики.
Теорії вічності життя в сучасному вигляді виникли майже одночасно з появою робіт Л. Пастера і на перший погляд є логічним висновком з останніх.
Однією з перших подібних теорій слід визнати теорію панспермії, в основній своїй формі проголошену німецьким ученим Г. Ріхтером в 1865 р. Згідно Ріхтером, життя на Землі не виникала з неорганічних речовин, а була занесена з інших планет. У зв'язку з цим, природно виникало питання про те, наскільки> можливо таке перенесення життя з однієї планети на іншу через величезні простори, їх поділяють. Доводи на користь можливості такого ходу подій черпалися в області фізики, і не дивно тому, що захисниками цієї теорії з'явилися в першу чергу представники цієї науки, видатні вчені Г. Гельмгольц, Г. Томсон, С. Арреніус, П. Лазарєв.
Питання зводилося до двох основних пунктів: за допомогою яких сил може відбуватися перенесення зародків життя з однієї планети на іншу і чи можуть ці зародки зберігати життєздатність під час подорожі з космічного простору?
Згідно з уявленнями Томсона і Гельмгольца, спори бактерій та інших мікроорганізмів могли бути занесені на Землю з метеоритами. Сучасні ж прихильники теорії панспермії вважають, що основна маса органічних речовин, що з'явилися матеріалом, з якого виникали живі істоти, доставлена на планету метеоритами.
Лабораторні дослідження незабаром продемонстрували високу стійкість живих організмів до несприятливих умов. Наприклад, тривале витримування суперечка і насіння рослин в рідкому кисні або азоті вдавалося без порушення їх життєздатності.
Теорія панспермії не може, проте, служити для вирішення питання про походження життя, вона лише намагається пояснити появу життя на Землі, але не її перше виникнення. У цьому сенсі вона тільки відсуває проблему, не дозволяючи її. Розвитком подібних уявлень можна вважати теорії вічності життя, одна з яких висунута німецьким вченим В. Прейером в 1880 р. і знайшла відгук з боку академіка В. І. Вернадського, автора вчення про біосферу.
За Прейера, проблеми походження життя взагалі немає. Він розглядає життя як існуючу вічно. Більш того, він ставить питання про походження неживого з живого, йому передував у часі. Відповідно до цього вчений розглядав розпечені маси формувався земної кулі як гігантські живі організми зі своїм особливим обміном речовин. У міру охолодження Землі ці маси розпадалися на частини, які не змогли знову злитися і тому випадали з життєвого кругообігу. Вони-то і становили неорганічну при-Роду.
4. Матеріалістичні теорії походження життя
Проблема походження життя для теорій вічності життя не існує з тієї простої причини, що ці теорії стирають відмінності, які існують між живим і неживим. Оскільки ці теорії виходять з єдності комплексу живе - неживе, для них не існує і питання про походження одного від іншого. Зовсім інакше йде справа, якщо прийняти наявність специфічних відмінностей між живою і неживою матерією - в цьому випадку сам собою виникає питання про виникнення цих відмінностей. Дозвіл цього питання, природно, нерозривно пов'язане з тими уявленнями, які існують про природу відмінностей між неживою матерією і живими організмами.
Правильна постановка цього питання стала можливою лише після досліджень Л. Пастера і в зв'язку з розширенням і поглибленням самого поняття живого. Особливе значення в історії проблеми мала теорія німецького вченого Е. Пфлюгер (1875).
Питання про походження життя для Пфлюгер, як і для сучасних вчених, зводився до питання про походження білкових речовин і про ту внутрішньої їх організації, яка становить характерну відмінність білків живої «протоплазми». Автор відповідно розбирає відмінності між «живим» і «мертвим» білком, з яких основна полягає в нестійкості «живого» білка, його здатності до змін на відміну від інертного «мертвого» білка. Ці властивості «живого» білка за часів Пфлюгер приписували наявності в молекулі білка кисню. Цей погляд в даний час залишено. З інших уявлень про відмінності між «живим» і «мертвим» білком вчений зупиняється на утриманні в молекулі «живого» білка групи ціану, CN, і відповідно до цього він намагається створити уявлення про походження цього основного для білкової молекули радикала. Відповідно до цього, дослідник вважає, що ціанисті сполуки виникли ще в той час, коли Земля являла собою розплавлену або розпечену масу. Саме при цих температурах в лабораторії вдається отримати зазначені сполуки штучним шляхом. Згодом, при охолодженні земної поверхні, з'єднання ціану з водою і з іншими хімічними речовинами призвели до утворення білкових речовин, наділених «життєвими» властивостями.
У теорії Пфлюгер, в даний час застарілої, цінним є матеріалістичний підхід до проблеми походження життя і виділення білка як найважливішої складової частини протоплазми. Походження білкових речовин можна уявити собі й інакше. І дійсно, незабаром після Пфлюгер з'явилися інші спроби підійти до вирішення цього питання з біохімічною сторони. Однією з таких спроб є теорія англійського вченого Дж. Еллена (1899).
Перша поява азотистих сполук на Землі, на противагу Пфлюгер, Еллен приурочує до того періоду, коли пари води внаслідок охолодження згустилися у воду і покрили поверхню Землі. У воді були розчинені солі металів, що мають першорядне значення для утворення та діяльності білка. У ній же містилося відоме кількість вуглекислоти, яка вступала в з'єднання з оксидами азоту і з аміаком. Останні могли утворитися при електричних розрядах, що мали місце в повітрі, що містить азот.
Вже ці теорії, пов'язані з кінця минулого століття, ясно намічають основний напрямок, по якому і в даний час йде розвиток проблеми виникнення живого.
Список літератури
1. Мідників Б.М. Біологія: форми та рівні життя. М.: Просвещение, 1994
2. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Загальна біологія: Для середніх спеціальних закладів. М.: Вища школа, 1995