Введення.
Походження життя - це проблема, якої більше займається не наука, а філософія. Тому вчені, які розглядають цю проблему, виходять за межі наукової роботи. Вони стосуються цих питань, але їх досліджують не як вчені, а як філософи.
Ця робота ставить за мету показати як можливо відбувалося зародження і розвиток життя на нашій планеті, які основні гіпотези походження життя на Землі. Велика частина реферату створена з використанням робіт В. І. Вернадського. В останній частині роботи показані можливі умови, при яких відбувалося зародження життя.
Поняття "життя" і гіпотези її походження на Землі.
Для переходу до проблеми походження життя на Землі спочатку визначимо, що таке життя. Згадаймо визначення поняття "життя". "Життя є спосіб існування білкових тіл, і цей спосіб існування полягає по своїй суті в постійному самооновлення хімічних складових частин цих тіл" - Ф. Енгельс. Життя - це вища в порівнянні з фізичною і хімічної форма існування матерії. Живі об'єкти відрізняються від неживих обміном речовин - безперервним умовою життя, здатність до розмноження, росту, активної регуляції свого складу та функцій, до різних форм руху, подразливістю, пристосовуваністю до середовища і т. д.
Остаточного і суворого визначення поняття "життя" немає досі. Так, наприклад, неясно, чи можна віруси вважати формою життя, тому що поза клітинами хазяїна вони не виявляють жодних ознак життя, наприклад, вони не можуть розмножуватися.
Живі системи характеризуються дуже високим рівнем структурної і функціональної організації на молекулярному рівні, найвищої інформаційної
щільністю, самоорганізацією, здатність до самовідновлення і т. п.
Існують наступні п'ять основних груп теорій про походження життя.
Креаціонізм, який стверджує, що життя було створене надприродною
істотою (Богом, космічним розумом і т.п.), до цього напрямку примикають теологи і філософи-ідеалісти. Цей процес був зроблений один раз, більше він не повториться і тому не доступний експериментальної перевірки. Тому ця теорія виходить за рамки наукового дослідження.
Інші напрямки матеріалістичні.
Теорія самовільного зародження - життя самозарождается при створенні для цього відповідних умов, і це протягом всієї історії Землі на ній відбувалося неодноразово, однак спроби створення життя в штучних лабораторних умовах (в "пробірці") хімічним шляхом поки не вдалися.
Теорія стаціонарного стану. Життя існувала завжди, і тільки змінювалися її форми.
Теорія панспермії. Життя на Землю була занесена з космосу, оскільки в ньому зародки життя і білкові елементи безперервно переносяться з планети на планету (підтверджено дослідженнями).
Теорія біохімічної революції - життя сталася природним шляхом в результаті саморозвитку хімічних і фізичних процесів (примикає до другої групи теорій).
В даний час загальноприйнято вважати такі ери розвитку життя на Землі:
Архейська ера (початок життя, вважається, що життя виникло 3,5 млрд. років тому);
Протерозойська ера (одноклітинні, безхребетні, водорості);
Палеозойська ера (рослини (псілофіт), кістеперие риби, земноводні, комахи);
Мезозойська ера (плазуни, ссавці);
Кайнозойська ера (ссавці, птахи, людина).
Початок життя.
Життя перебуває у найтіснішому, абсолютно нерозривному зв'язку з організованістю нашої планети, зокрема біосферою. У біосфері життя виконує цілком певні геологічні функції, які не будуть існувати, якщо життя на планеті зникне. Також слід визнати, що життя була незмінною, такою ж як тепер, була частиною організованості біосфери за все нам відоме протягом геологічного часу, тобто в продовженні 3 × 109 - 2 × 10 9 років. У найдавнішому археозое вона становила таку ж частку в спільному єдиної будови біосфери, яку і тепер становить.
І нарешті, не можна сумніватися, що життя може існувати на нашій планеті і на ній існує тільки завдяки безперервному і, мабуть, незмінному протягом геологічного часу припливу космічної енергії, головним чином променистої енергії Сонця. Якщо життя підтримується та іншими джерелами енергії (наприклад, атомної завдяки радіоактивним розпадів хімічних елементів), то все ж видається науково встановленим, що головним джерелом життя є енергія Сонця.
Не тільки життя - в її сучасному масштабі і, по суті, у сучасній структурі - існувала з археозоя, тобто з початку нам відомої геологічної літопису, але вона мала основою одне й те саме - з коливаннями в ту і в іншу сторону - кількість земної речовини одного і того ж хімічного елементарного складу.
Ці положення, як ніби відповідають всім нам відомим науковим фактам і науково їм рівноцінним емпіричним узагальненням, повинні бути прийняті до уваги при роздумах про початок життя на Землі.
Проблема про початок життя пов'язана з проблемою створення самої життєвого середовища, в межах якої йде еволюційний процес, тобто ця проблема логічно виходить за межі середовища.
Життєве середовище - моноліт життя, жива природа - явно не представляє випадкове, Незакономірні явище. Вона явно має певну структуру, представляє форму організованості, незмінно існуючу в геологічному часу і незмінно пов'язану з організованістю, біосфери.
Всі живі організми тісно пов'язані між собою у своєму існуванні і цим шляхом є одним цілим, безперервно існуюче як єдине ціле протягом усього геологічного часу, двох-трьох мільярдів років принаймні.
Аналогічно сучасному відбивалася життя протягом усього геологічного часу. Для кембрію (менше мільярда років тому) ми маємо вже ясне уявлення про складність моноліту життя. Ми можемо стверджувати, що в цей час повинна була існувати наземна рослинне життя, залишки якої не існують, тому що без неї не міг жити той складний світ гетеротрофних істот, який відкривається в найдавніших фауна, поки вивчених. Жодних сумнівів у цьому не може бути і для альгонкской ери. Далі немає точних палеонтологічних знань, але вивчення відображення життя у земному середовищі - тих глибокого змінених осадових і органогенних породах, які доступні безпосередньому дослідженню, - показує, що будова моноліту життя було в основних біогеохімічних рисах незмінним.
Можна зробити такі твердження:
Життєве середовище не може бути зведена до морфологічно єдиного організму, колись населяли планету, жива середовище не може бути морфологічно однорідна, і єдина основа живих організмів, протоплазма, не охоплює всіх геохімічних функцій життя на нашій планеті.
Вже у зв'язку з цим жива середовище не могла відбутися з єдиного одноклітинного організму принесеного з космічного середовища, або з таких же різнорідних неподільних. Не можна, однак, заперечувати, що проникнення в життєве середовище біосфери космічних життєвих елементів досить ймовірно, бо речовина біосфери, безсумнівно, постійно приймає в себе космічні тіла. Але початку земного життя воно не пояснює.
Неминуче допустити, що, може бути, і менш складна в основних рисах, ніж теперішня, але все ж дуже складна життєве середовище відразу створилася на нашій планеті як щось ціле в догеологической її період. Створився цілий моноліт життя (життєве середовище), а не окремий вид живих організмів, до якого нас помилково призводить екстраполяція, що виходить з існування еволюційного процесу.
Останній висновок, напевно, ускладнює можливість допущення колись сталося на нашій планеті абіогенез (виникнення живого з неживого) або, вірніше, археогенеза організмів у масштабі, необхідному для створення на ній життя.
Умови походження життя.
Проблема першої появи життя на нашій планеті зараз наукою не ставиться. Це область філософської або релігійної думки, і вчені, які її стосуються, зазвичай виходять за межі наукової роботи. Вони стосуються цих питань, але їх досліджують не як вчені, а як філософи.
Розглядаючи проблему появи життя на Землі як проблему появи біосфери, ми не тільки наближаємося до реальності - ми отримуємо нову міцну базу для наукової роботи, що спирається на величезний емпіричний матеріал геології і геохімії.
Геологія дозволяє зараз науково ставити питання про початок біосфери, а геохімія науково точно визначає умови, яким повинна задовольняти життя для того, щоб могла створитися біосфера.
Необхідно мати на увазі, що говорячи про появу життя на Землі з утворенням біосфери, повинна рахувати непорушним принцип Реді - то велике емпіричне узагальнення, яке було встановлено в XVII ст. і яке незмінно підтверджується науковим досвідом і спостереженням. Його висловлюють: "Все живе походить від живого". Принцип Реді безумовно вірний, але це не філософський принцип, а наукове узагальнення. У зв'язку з цим його можна виразити так: "Все живе походить з живого в біосфері, комплекс фізико-хімічних явищ в якій точно обмежений і визначений". Абіогенез, згідно з принципом Реді, немає і не було в біосфері в межах геологічного часу, тобто в межах часу, коли життя входила в організованість цієї геосфери.
Як уже раніше говорилося в науковій літературі висловлювалися різні уявлення про початок життя на Землі. Ось два з них. Обидва не пов'язані з геологічною будовою Землі та з її історією. Згідно з одним, життя проникла на нашу планету ззовні, з космічного простору, може бути, проникає в неї постійно і безперервно і зараз. Відповідно до іншого погляду, життя утворилася на Землі з мертвої (відсталої) матерії якимось невідомим шляхом в один з геологічних древніх періодів її буття або, може бути, непомітно для нас безперервно і постійно на ній цим шляхом, шляхом "самовільного зародження", абіогенез , утворюється, але нами цей процес не помічається. Ці погляди, висловлені в такій невизначеній формі, суперечать нашому точному знання.
Виходячи з відомості проблеми про початок життя до проблеми про початок біосфери, спробуємо встановити умови появи біосфери і прояви в ній життя, обов'язкові для будь-якого подання про її початок на нашій планеті.
Тут ми повинні рахуватися з успіхами геології, визначальними вік біосфери, і зданими геохімії, що виключають деякі з ходячих уявлень про еволюцію форм життя в межах біосфери.
Наступні дані геології повинні бути враховані як емпірично встановлені.
Поле життя, тобто температура і тиск, пов'язаний з цим клімат і хімічний характер середовища, існує безперервно, в загальному незмінно з часу архейської ери. Протягом більш ніж півтора мільярда років поле життя було аналогічно сучасному.
Величезна частина архейської ери, може бути вся, була вже охоплена життям, в основних рисах аналогічної сучасної, з нею генетично пов'язаної. Біосфера існувала весь цей час незмінно. На це вказують не тільки залишки життя, але і незмінність протягом усього цього часу процесу вивітрювання, характер і парагенезис тих мінералів, які утворюють біосферу і які найтіснішим чином у своїй освіті пов'язані з життям.
Життя і всі живі організми є нерозривному закономірною частиною біосфери. Сама біосфера не є випадковим утворенням - вона відповідає певній формі організованості. Це стійка динамічна система, рівновага, що встановилася в основних рисах своїх з самого свого початку, тобто з початку або з середини архейської ери, з археозоя, незмінно чинне протягом 1,5 млрд. років.
У біосфері можна відрізнити два типи становить її речовини: з одного боку, відсталу речовину, а з іншого живе. Відсталу речовину, що складається в кінці кінців з мінералів, залишається у своїх морфологічних проявах, тобто за своїм хімічним складом і фізичним станом, незмінним. Одні й ті самі мінерали будували його в альгонской ері і раніше, будують і тепер. Немає нових мінералів, що з'явилися в земній корі протягом геологічного часу, якщо не вважати ними створінь людської техніки.
Інше явище являє інша складова частина біосфери - жива речовина, вічно, в цілому та окремих своїх формах мінливий в еволюційному процесі. Це жива речовина є носієм вільної енергії в геохімічних процесах біосфери, її активної складовою частиною. Його незмінні форми, як деякі види (однорідні живі речовини) радіолярій, незмінні з альгонкской ери, або Lingula - з кембрійської, є винятком. Вони існують у незмінному будову близько мільярда років. Всі інші за цей час докорінно змінилися, еволюціонували. Живий світ біосфери палеозою і живий світ біосфери нашого часу різко різні, світ відсталої матерії один і той же.
Як вже говорилося, життя для нас науково відома тільки як закономірна частина біосфери: життя поза біосфери не існує - є нереальна абстракція.
Говорячи про появу на нашій планеті життя, ми насправді говоримо лише про освіту на ній біосфери.
З самого початку біосфери життя, в неї входить, повинна була бути вже складним тілом, а не однорідною речовиною, так як без життя не могла б створитися кора вивітрювання (нерозривна частина механізму біосфери), а пов'язані з цим проявом життя її біогеохімічні функції за різноманітністю і складності не можуть бути однієї якої-небудь видовий формою життя. Вони на всьому протязі геологічної історії й досі в оточуючій нас природі незмінно розподілені між різними формами життя.
При розгляді біогеохімічних функцій можна зробити наступний твердження:
Усі без винятку геохімічні функції живої речовини в біосфері можуть бути виконані найпростішими одноклітинними організмами
Неможливий організм, який міг би один виконувати всі ці геохімічні функції
У ході геологічного часу відбувалася зміна різних організмів, заміщали один одного у виконанні даної функції без зміни самої функції.
Висновок про необхідність одночасної надзвичайно різноманітною геохімічної функції в біосфері представників життя є основною умовою, що визначає характер її появи.
В даний час вважається, що життя утворилася на Землі в результаті закономірного процесу еволюції вуглецевих сполук. При цьому вуглецеві з'єднання в міжзоряному середовищі виникли ще до формування нашої планети і, отже, заносилися на планету завжди. На ранній стадії існування Землі на ній протікали різні хімічні процеси, що сприяли формуванню більш складних з'єднань, - хімічна еволюція, що поклала початок біологічної еволюції.
Початок серії робіт з абіогенного (не біологічному) синтезу було покладено американським ученим С. Міллером (1953), пропускають електричний розряд через суміш газів. Радянські вчені А. Г. Пасинскій і Т. Є. Павловська (1956) показали можливість утворення амінокислот при ультрафіолетовому опроміненні газової суміші формальдегіду і солей амонію. Іспанська учений Х. Оро (196О) здійснив синтез компонентів нуклеїнових кислот. У 197О р. американський учений С. Поннамперума синтезував аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) - основну форму накопичення енергії в живих організмах, а також амінокислоти, поліпептиди і білково-подібні речовини. Цим було доведено, що абіогенне походження життя у Всесвіті могло статися в результаті впливу теплової енергії, іонізуючого випромінювання, електричних розрядів.
Недоліком таких спроб слід вважати створення статичних, хімічно завершених біоелементом (фактично - елементів трупів). Між тим життя - це безперервний процес, що вимагає і відповідної методології.
Висновок.
У світлі сучасних даних, хімічні відмінності між живою речовиною і його абіогенним аналогами стерлися. В однакових за хімічним складом біогенних і абіогенних речовинах кількість право-і левовращающіе молекул завжди неоднаково, завжди різко переважає одна їхня група, частіше лівообертаюча.
Вчені, які займалися проблемою походження життя на Землі (А. І. Опарін, Дж. Бернал, М. Руттен, Дж. Холдейн, Р. С. Юнг та ін), не допускали занесення будь-яких елементів життя на Землю з інших планет або з Космосу. Всі визнавали абіогенез на самій Землі. На загальну думку абіогенез відбувався в умовах, відмінних від нині існуючих на Землі, а саме при первинній безкисневому атмосфері.
В даний час питання про появу життя на Землі зводиться до з'ясування часу і біогеохімічних умов тієї давньої епохи, коли створилася сприятлива обстановка для перетворення абіогенних органічних сполук у біогенні, а також до з'ясування причини виникнення такої характерної для органічного світу хіральності молекулярного складу і, зокрема , появи різко діссімметрічной молекули ДНК в речовині біогенного походження.