ВСТУП
Проблема походження життя на Землі і можливості її існування в інших областях Всесвіту здавна привертала увагу як вчених і філософів, так і простих людей. За останні роки інтерес до цієї "вічної проблеми" значно зріс.
Це зумовлено двома обставинами: по-перше, значними успіхами у лабораторному моделюванні деяких етапів еволюції матерії, що призвела до зародження життя, і, по-друге, стрімким розвитком космічних досліджень, що роблять все більш реальним безпосередній пошук яких-небудь форм життя на планетах Сонячної системи , а в майбутньому і за її межами.
Походження життя - один з найбільш таємничих питань, вичерпну відповідь на який навряд чи коли-небудь буде отримано. Сучасна наука не має у своєму розпорядженні прямими доказами того, як і де виникло життя. Існують лише логічні побудови і непрямі свідчення, отримані шляхом модельних експериментів, і дані в області палеонтології, геології, астрономії тощо
Теорії, що стосуються виникнення життя на Землі, різноманітні і далеко не достовірні. Найбільш поширеними теоріями виникнення життя на Землі є наступні:
1. Життя було створене надприродною істотою (Творцем) в певний час (креаціонізм).
2. Життя існувало завжди (теорія стаціонарного стану).
3. Життя виникало неодноразово з неживої речовини (мимовільне зародження).
4. Життя занесене на нашу планету ззовні (панспермия).
5. Життя виникла в результаті процесів, що підкоряються хімічним і фізичним законам (біохімічна еволюція).
1. Креаціонізм
Креаціонізм (від лат. Creaсio - створення) - філософсько-методологічна концепція, в рамках якої все різноманіття органічного світу, людства, планети Земля, а також світ в цілому, розглядаються як навмисно створені якимось сверхсуществом (Творцем) або божеством. Ніяких наукових підтверджень цієї точки зору немає: в релігії істина осягається через божественне прозріння і віру. Процес створення світу мислиться як мав місце лише раз і тому недоступний для спостереження.
Теорії креаціонізму дотримуються послідовники майже всіх найбільш поширених релігійних навчань (особливо християни, мусульмани, іудеї). Відповідно до цієї теорії, виникнення життя відноситься до якогось певного надприродному події в минулому, яке можна обчислити. У 1650 році архієпископ Ашер з м. Арма (Ірландія) обчислив, що Бог створив світ у жовтні 4004 р. до н. е.. і закінчив свою працю 23 жовтня о 9 годині ранку, створивши людину. Ашер отримав цю дату, склавши вік всіх людей, що згадуються в Біблійної генеалогії, від Адама до Христа ("хто кого породив"). З точки зору арифметики, це розумне, однак при цьому виходить, що Адам жив в той час, коли, як показують археологічні знахідки, на Близькому Сході вже існувала добре розвинена міська цивілізація.
Традиційне іудейсько-християнське уявлення про створення світу, викладене в Книзі Буття, викликало і продовжує викликати спори. Проте існуючі протиріччя не спростовують концепцію творіння. Гіпотеза творіння не може бути ані доведена, ні спростована і буде існувати завжди разом з науковими гіпотезами походження життя.
2. ТЕОРІЯ СТАЦІОНАРНОГО СТАНУ
Відповідно до цієї теорії, Земля ніколи не виникала, а існувала вічно, вона завжди була здатна підтримувати життя, а якщо і змінювалася, то дуже незначно. Відповідно до цієї версії, види також ніколи не виникали, вони існували завжди, і у кожного виду є лише дві можливості - або зміна чисельності, або вимирання.
За сучасними оцінками, заснованим на обліку швидкостей радіоактивного розпаду, вік Землі обчислюється 4,6 млрд. років. Більш довершені методи датування дають все більш високі оцінки віку Землі, що дозволяє прихильникам теорії стаціонарного стану вважати, що Земля існувала завжди.
– вечный).
Гіпотезу стаціонарного стану іноді називають гіпотезою етернізма (від лат. Е ternus - вічний). Гіпотеза етернізма була висунута німецьким вченим В. Прейером в 1880 р.Погляди Прейера підтримував академік Володимир Іванович Вернадський (1864 - 1945), автор вчення про біосферу. Вернадський вважав, що життя - така ж вічна основа космосу, якими є матерія та енергія. "Ми знаємо, і знаємо це науково, - повторював він, - що Космос без матерії, без енергії не може існувати. І чи достатньо матерії і без виявлення життя - для побудови Космосу, тієї Всесвіту, який доступний людському розуму?". На це питання він відповів негативно, посилаючись саме на наукові факти, а не на особисті симпатії, філософські чи релігійні переконання.
Виходячи з уявлення про біосферу як про земне, але одночасно і космічному механізмі, Вернадський пов'язував її утворення та еволюцію з організованістю Космосу. "Для нас стає зрозумілим, - писав він, - що життя є явище космічне, а не суто земне". Цю думку Вернадський повторював багато разів: "... початку життя в тому Космосі, який ми спостерігаємо, не було, оскільки не було початку цього Космосу. Життя вічна, оскільки вічний Космос".
3. ТЕОРІЯ самовільного зародження
Ця теорія була поширена в Стародавньому Китаї, Вавилоні та Єгипті в якості альтернативи креаціонізму, з яким вона співіснувала. Релігійні вчення всіх часів і всіх народів приписували зазвичай появу життя того чи іншого творчого акту божества. Вельми наївно вирішували це питання і перші дослідники природи. Аристотель (384 - 322 рр.. До н. Е..), Якого часто проголошують засновником біології, дотримувався теорії спонтанного зародження життя. Навіть для такого видатного розуму давнини, яким був Аристотель, прийняти подання про те, що тварини - хробаки, комахи і навіть риби - могли виникнути з мулу, не становило особливих труднощів. Навпаки, цей філософ стверджував, що всяке сухе тіло, стаючи вологим, і, навпаки, всяке мокре тіло, стаючи сухим, народять тварин.
Згідно з гіпотезою Арістотеля про спонтанне зародження, певні "частки" речовини містять деякий "активний початок", який при відповідних умовах може створити живий організм. Аристотель був прав, вважаючи, що це активний початок міститься в заплідненому яйці, але помилково вважав, що воно присутнє також у сонячному світлі, твані і гниючому м'ясі.
Авторитет Арістотеля мав винятковий вплив на погляди середньовічних вчених. Думка цього філософа в їх умах химерно перепліталося з вченням отців церкви, часто даючи безглузді і навіть смішні на сучасний погляд вистави. Приготування живої людини чи його подоби, "гомункулуса", в колбі, за допомогою змішування і перегонки різних хімічних речовин, вважалося в середні століття хоча і вельми важким і беззаконним, але, без сумніву, здійсненним справою. Отримання ж тварин з неживих матеріалів уявлялося вченим того часу настільки простим і звичайним, що відомий алхімік і лікар Ван-Гельмонт (1577 - 1644 рр..) Прямо дає рецепт, слідуючи якому можна штучно приготувати мишей, покриваючи посудину із зерном мокрими і брудними ганчірками. Цей вельми удачливий вчений описав експеримент, в якому він за три тижні нібито створив мишей. Для цього потрібні були брудна сорочка, темна шафа і жменя пшениці. Активним початком у процесі зародження миші Ван-Гельмонт вважав людський піт.
Чим далі розвивалося природознавство, чим більше значення в справі пізнання природи набували точне спостереження і досвід, а не одні тільки міркування і мудрування, тим більше звужувалася область застосування теорії мимовільного зародження. Вже в 1688 році італійський біолог і лікар Франчесько Реді, що жив у Флоренції, підійшов до проблеми виникнення життя більш суворо і піддав сумніву теорію спонтанного зародження. Доктор Реді простими дослідами довів безпідставність думок про самозародження черв'яків у гниючому м'ясі. Він встановив, що маленькі білі черв'ячки - це личинки мух. Провівши ряд експериментів, він отримав дані, підтверджуючі думку про те, що життя може виникнути тільки з попереднього життя (концепція біогенезу).
Таким чином, щодо живих істот, видимих неозброєним оком, припущення про самозародження виявилося неспроможним. Але в кінці XVII ст. Кірхер і Левенгуком був відкритий світ найдрібніших істот, невидимих простим оком і помітних лише у мікроскоп. Цих "найдрібніших живих звірків" (так Левенгук називав відкриті ним бактерії і інфузорії) можна було виявити всюди, де тільки відбувалося гниття, в довго стояли відварах і настоях рослин, в гниючому м'ясі, бульйоні, в кислому молоці, у випорожненнях, в зубному нальоті . "У моєму роті, - писав Левенгук, - їх (мікробів) більше, ніж людей у з'єднаному королівстві". Варто лише поставити на деякий час в тепле місце швидкопсувні і легко загниваючі речовини, як у них зараз же розвиваються мікроскопічні живі істоти, яких раніше там не було. Звідки ж ці істоти беруться? Невже ж вони відбулися із зародків, які випадково потрапили в гниючу рідина? Скільки, значить, має бути усюди цих зародків! Мимоволі була думка, що саме тут, в гниючих відварах і настоях і відбувається самозародження живих мікробів з неживої матерії.
Питання заплутувався все більше і більше, і тільки в половині XIX ст. він був остаточно вирішений завдяки блискучим дослідженням геніального французького вченого Пастера.
Луї Пастер зайнявся проблемою походження життя в 1860 році. До цього часу він вже багато зробив у галузі мікробіології і зумів вирішити проблеми, що загрожували шовківництву і виноробства. Він довів також, що бактерії всюдисущі і що неживі матеріали легко можуть бути заражені живими істотами, якщо їх не стерилізувати належним чином. Поруч дослідів він показав, що всюди, а особливо біля людського житла, в повітрі носяться найдрібніші зародки. Вони такі легкі, що вільно плавають у повітрі, тільки дуже повільно і поступово опускаючись на землю.
У результаті ряду експериментів, в основі яких лежали методи Спланцані, Пастер довів справедливість теорії біогенезу і остаточно спростував теорію спонтанного зародження.
Таємниче поява мікроорганізмів у дослідах попередніх дослідників Пастер пояснював або неповним знепліднювання середовища, або недостатнім захистом рідин від проникнення зародків. Якщо ретельно прокип'ятити вміст колби і потім охороняти його від зародків, які могли б потрапити з притікає в колбу повітрям, то в ста випадках зі ста загнивання рідини і освіти мікробів не відбувається.
Досліди Пастера з переконливістю показали, що самозародження мікробів в органічних настоях не відбувається. Всі живі організми розвиваються із зародків, тобто беруть свій початок від інших живих істот. Однак підтвердження теорії біогенезу породило іншу проблему. Коль скоро для виникнення живого організму необхідний інший живий організм, то звідки ж узявся самий перший живий організм? Тільки теорія стаціонарного стану не вимагає відповіді на це питання, а у всіх інших теоріях мається на увазі, що на якійсь стадії історії життя відбувся перехід від неживого до живого. Так як же зародилося на Землі життя?
4. Теорія панспермії
Був час, коли Земля, за загальноприйнятим тепер в науці погляду, представляла собою розпечений до білого кулю. За це говорять дані і астрономії, та геології, і мінералогії, та інших точних наук - це безсумнівно. Значить, на Землі існували такі умови, при яких життя була неможлива, немислима. Тільки після того, як земна куля втратив значну частину свого тепла, розсіявши його в холодну міжпланетний простір, тільки після того, як охолоджені водяні пари утворили перші теплові моря, стало можливе існування організмів, подібних тим, які ми зараз спостерігаємо. — весь, всякий и sp é rma — семя).
Для роз'яснення цього протиріччя була створена теорія, що носить досить складну назву, - теорія панспермії (грец. pansperm í a - суміш всяких насіння, від p á n - весь, всякий і sp é rma - сім'я).Одним з перших ідею космічних зачатків висловив в 1865 році німецький лікар Г. Е. Ріхтер, який стверджував, що життя вічне і зачатки її можуть переноситися з однієї планети на іншу. Ця гіпотеза тісно примикає до гіпотези стаціонарного стану. Виходячи з уявлення, що в світовому просторі скрізь носяться маленькі частинки твердої речовини (Космозоо), що відокремилися від небесних тіл, зазначений автор допускав, що одночасно з цими частками, може бути, приліпившись до них, носяться життєздатні зародки мікроорганізмів. Таким чином ці зародки можуть переноситися з однієї заселеного організмами небесного тіла на інше, де життя ще немає. Якщо на цьому останньому вже створилися сприятливі життєві умови, в сенсі відповідної температури і вологості, то зародки починають проростати, розвиватися і є згодом родоначальниками всього органічного світу даної планети.
Ця теорія набула у науковому світі багато прихильників, між якими були навіть такі видатні уми, як Г. Гельмгольц, С. Арреніус, Дж. Томсон, П. П. Лазарєв та ін Її захисники прагнули, головним чином, науково обгрунтувати можливість такого перенесення зародків з одного небесного тіла на інше, при якому зберігалася б життєздатність цих зародків. Адже насправді, в кінці кінців, головне питання полягає саме в тому, чи може спору зробити таке тривале і повне небезпек подорож, як переліт з одного світу в інший, не загинувши, зберігши здатність прорости і розвинутися в новий організм. Розберемо докладно, які небезпеки зустрічаються на шляху зародка.
Перш за все, це холод міжпланетного простору (220 ° нижче нуля). Відокремившись від рідної планети, зародок приречений довгі роки, століття і навіть тисячоліття носитися при такою страхітливою температурі, перш ніж щасливий випадок дасть йому можливість опуститися на нову землю. Мимоволі є сумнів, чи здатний зародок витримати таке випробування. Для вирішення цього питання зверталися до дослідження стійкості по відношенню до холоду сучасних нам суперечка. Досліди, проведені в цьому напрямку, показали, що холод зародки мікроорганізмів виносять чудово. Вони зберігають свою життєздатність навіть після шестимісячного перебування при 200 ° нижче нуля. Звичайно, 6 місяців не 1000 років, але все ж досвід дає нам право припускати, що, принаймні, деякі з зародків можуть перенести страшний холод міжпланетного простору.
Набагато більшу небезпеку для зародків представляє їх повна незахищеність від світлових променів. Їхній шлях між планетами пронизаний променями сонця, згубними для більшості мікробів. Деякі бактерії гинуть від дії прямих сонячних променів вже протягом декількох годин, інші більш стійкі, але на всіх без винятку мікробів дуже сильне освітлення діє несприятливо. Однак це несприятливу дію в значній мірі послаблюється у відсутність кисню повітря, а ми знаємо, що в міжпланетному просторі повітря ні, і тому можемо не без підстави припускати, що зародки життя витримають і це випробування.
Але ось щасливий випадок дає можливість зародку потрапити в сферу притягання будь-якої планети зі сприятливими для розвитку життя умовами температури і вологості. Блукачі залишилося тільки, підкоряючись силі тяжіння, впасти на його нову Землю. Але саме тут, майже вже у мирній гавані, і чекає його грізна небезпека. Раніше зародок носився в безповітряному просторі, але тепер, перш ніж упасти на поверхню планети, він повинен пролетіти через досить товстий шар повітря, що огортає з усіх боків цю планету.
Є підстави припускати, що, принаймні, деякі із зародків, що потрапили в атмосферу тієї або іншої планети, доберуться до її поверхні життєздатними.
Разом з тим не треба забувати про тих колосальних астрономічних проміжках часу, протягом яких Земля могла засівати зародками з інших світів. Ці проміжки обчислюються мільйонами років! Якщо за цей час з багатьох мільярдів зародків хоча б один добрався благополучно до поверхні Землі і знайшов тут відповідні для свого розвитку умови, то цього було б вже достатньо для утворення всього органічного світу. Ця можливість при сучасному стані науки представляється хоча і малоймовірною, але допустимої; у всякому разі, у нас немає фактів, які їй прямо суперечили б.
Проте теорія панспермії є відповіддю лише на питання походження земного життя, а аж ніяк не на питання про походження життя взагалі, переносячи проблему в інше місце Всесвіту.
"Одне з двох, - говорить Гельмгольц. - Органічне життя або коли-небудь почалася (зародилася), або існує вічно". Якщо визнати перше, то теорія панспермії втрачає всякий логічний зміст, тому що якщо життя могло зародитися де-небудь у Всесвіті, то, виходячи з одноманітності світу, ми не маємо жодних підстав стверджувати, що вона не могла зародитися і на Землі. Тому прихильники аналізованій теорії приймають положення про вічність життя. Вони визнають, що "життя тільки змінює свою форму, але ніколи не створюється з мертвої матерії".
В кінці 60-х років відновилася популярність цієї теорії. Це було пов'язано з тим, що при вивченні метеоритів і комет були виявлені багато "попередники живого" - органічні сполуки, синильна кислота, вода, формальдегід, ціаногени. У 1975 році в місячному грунті та метеоритах були знайдені попередники амінокислот. Прихильники панспермії вважають їх "насінням, посіяними на Землі". У 1992 році з'явилися роботи американських вчених, де вони на підставі дослідження матеріалу, підібраного в Антарктиді, описують наявність у метеоритах залишків живих істот, що нагадують бактерії.
Сучасні прихильники концепції панспермії (в числі яких - лауреат Нобелівської премії англійська біофізик Ф. Крик) вважають, що життя на Землю занесена випадково або навмисно космічними прибульцями за допомогою літальних апаратів. Доказом цього є багаторазові появи НЛО, наскальні зображення предметів, схожих на космодроми, а також повідомлення про відбулися зустрічі з інопланетянами.
До гіпотезі панспермії примикає точка зору астрономів Ч. Вікрамасінгха (Шрі-Ланка) і Ф. Хойл (Великобританія). Вони вважають, що в космічному просторі, в основному в газових і пилових хмарах, у великій кількості присутні мікроорганізми. Далі ці мікроорганізми захоплюються кометами, які потім, проходячи поблизу планет, "сіють зародки життя".
Інші вчені висловлюють думку про перенесення "суперечка життя" на Землю світлом (під тиском світла).
Загалом, інтерес до теорії панспермії не згасає до сьогодні.
5. ТЕОРІЯ А. І. Опарін
Першу наукову теорію щодо походження живих організмів на Землі створив радянський біохімік А. І. Опарін. У 1924 р. він опублікував роботи, в яких виклав уявлення про те, як могла виникнути життя на Землі. Відповідно до цієї теорії, життя виникло в специфічних умовах стародавньої Землі і розглядається Опаріним як закономірний результат хімічної еволюції сполук вуглецю у Всесвіті.
За Опаріну, процес, який призвів до виникнення життя на Землі, може бути розділений на три етапи:
1. Виникнення органічних речовин.
2. Освіта з простіших органічних речовин біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів та ін.)
3. Виникнення примітивних самовідтворюються організмів.
Теорія біохімічної еволюції має найбільшу кількість прихильників серед сучасних вчених. Земля виникла близько п'яти мільярдів років тому; спочатку температура на поверхні була дуже високою (4000 - 80000С). У міру її остигання утворилися тверда поверхня (земна кора - літосфера). Атмосфера, спочатку складалася з легких газів (водень, гелій), не могла ефективно утримуватися недостатньо щільної Землею, і ці гази замінювалися важкими: водяною парою, вуглекислим газом, аміаком і метаном. Коли температура Землі опустилася нижче 1000C, водяна пара почала конденсуватися, утворюючи світовий океан. У цей час, відповідно до уявлень А. І. Опаріна, відбувся абіогенний синтез, тобто в початкових земних океанах, насичених різними простими хімічними сполуками, "в первинному бульйоні" під впливом вулканічного тепла, розрядів блискавок, інтенсивної ультрафіолетової радіації та інших факторів середовища почався синтез більш складних органічних сполук, а потім і біополімерів. Утворенню органічних речовин сприяла відсутність живих організмів - споживачів органіки - і головного ... окислювача ... - ... кисню. Складні молекули амінокислот випадково об'єднувалися в пептиди, які, у свою чергу, створили початкові білки. З цих білків синтезувалися первинні живі істоти мікроскопічних розмірів.
Система поглядів А. І. Опаріна отримала назву "коацерватная гіпотеза".
Теорія була обгрунтована, крім однієї проблеми, на яку довго закривали очі майже всі фахівці в області походження життя. Якщо спонтанно, шляхом випадкових безматрічних синтезів в коацервати виникали поодинокі вдалі конструкції білкових молекул (наприклад, ефективні каталізатори, що забезпечують перевагу даному коацервати в рості і розмноженні), то як вони могли копіюватись для поширення всередині коацервата, а тим більше для передачі коацерватам-нащадкам? Теорія виявилася нездатною запропонувати вирішення проблеми точного відтворення - всередині коацервата і в поколіннях - одиничних, випадково з'явилися ефективних білкових структур.
ВИСНОВОК
Чи маємо ми логічне право на визнання корінного відмінності між живим і неживим? Чи є в навколишньому нас природі такі факти, які переконують нас у тому, що життя існує вічно і має так мало спільного з неживою природою, що ні за яких умов, ніколи не могла з неї утворитися, виділитися? Чи можемо ми визнати організми утвореннями абсолютно, принципово відмінними від решти світу?
Біологія XX ст. поглибила розуміння істотних рис живої, розкривши молекулярні основи життя. В основі сучасної біологічної картини світу лежить уявлення про те, що світ живого - це грандіозна Система високоорганізованих систем.
Безсумнівно, в моделі походження життя будуть включатися нові знання, і вони будуть все більш обгрунтованими. Але чим більш якісно нове відрізняється від старого, тим важче пояснити його виникнення.
Після огляду основних теорій походження життя на Землі найбільш вірогідною здалася теорія створення. У Біблії стверджується, що Бог створив все з нічого. Як це не дивно, сучасна наука припускає, що все могло створиться з нічого. "Нічого" у науковій термінології називається вакуумом. Вакуум, який фізика Х1Х ст. вважала порожнечею, за сучасними науковими уявленнями є своєрідною формою матерії, здатної за певних умов "народжувати" речові частинки. Сучасна квантова механіка допускає, що вакуум може приходити в "збуджений стан", внаслідок чого в ньому може утворитися полі, а з нього - речовина.
ЛІТЕРАТУРА
1. Бернал Д. "Виникнення життя" Додаток № 1: Опарін А.І. "Походження життя". - М.: "Мир", 1969.
2. Вернадський В.І. Жива речовина. - М., 1978.
3. Найдиш В. М. Концепції сучасного природознавства. - М., 1999.
4. Загальна біологія. / За ред. М. Д. Лісова. - Мн., 1999.
5. Поннамперума С. "Походження життя". - М.: "Мир", 1977.
6. Смирнов І.М., Тітов В.Ф. Філософія. Підручник для студентів вищих навчальних закладів. - М.: Російська економічна академія ім. Плеханова, 1998.