Современные представления о возникновении жизни на Земле Современные представлени

Гипотеза  Опарина способствовала конкретному  изучению происхождения простейших форм жизни. Она положила начало физико-химическому  моделированию процессов образования  молекул аминокислот, нуклеиновых  оснований, углеводородов в условиях предполагаемой первичной атмосферы  Земли.

2.2.Современные концепции происхождения жизни

Сегодня проблема происхождения жизни исследуется  широким фронтом различных наук. В зависимости от того, какое наиболее фундаментальное свойство живого исследуется  и преобладает в данном изучении (вещество, информация, энергия), все  современные концепции происхождения  жизни можно разделить условно  на:

Концепцию субстратного происхождения жизни (ее придерживаются биохимики во главе  с А.И. Опариным).

Концепцию энергетического происхождения. Она  разрабатывается ведущими учеными-синергетиками И. Пригожиным, М. Эйгеном.

Концепцию информационного происхождения. Ее развивали А.Н. Колмогоров, А.А. Ляпунов, Д.С. Чернавский.

Концепция генного происхождения.

Автором этой концепции является американский генетик Г. Меллер. Он допускает, что живая молекула, способная размножаться, могла возникнуть вдруг, случайно в результате взаимодействия простейших веществ. Он считает, что элементарная единица наследственности – ген – является и основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем случайного сочетания атомных группировок и молекул, существовавших в водах первичного океана. Но математические расчеты этой концепции показывают полную невероятность такого события.

Ф. Энгельс  одним из первых высказал мысль о  том, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе длительного  пути эволюционного развития материи. Эволюционная идея положена в основу гипотезы сложного, многоступенчатого  пути развития материи, предшествовавшего  зарождению жизни на Земле.

Современные биологи доказывают, что универсальной  формулы жизни (т.е. такой, которая  бы полностью отображала бы ее сущность) нет и быть не может. Такое понимание  предполагает исторический подход к  биологическому познанию как постижению сущности жизни, в ходе чего менялись и сами концепции происхождения  жизни и представления о тех  формах, в которых такое познание возможно.

Биоэнергоинформационный обмен как  основа возникновения жизни.

Одной из новейших концепций происхождения  жизни на Земле является концепция о биоэнергоинформационном обмене. Понятие биоэнергоинформационного обмена возникло в сфере биофизики, биоэнергетики и экологии в связи с последними достижениями в этих областях науки. Термин биоэнергоинформатика был введен доктором технических наук, профессором МГТУ им. Н.Э. Баумана В.Н. Волченко в 1989 году, когда им  его единомышленниками была проведена первая Всесоюзная конференция по биоэнергоинформатике в Москве¹⁰.

Изучение  биоэнергоинформационного обмена дало основание высказать предположение  об информационном единстве Вселенной, о наличии в ней такой субстанции, как «Информация – Сознание», а не только известных форм материи  и энергии.

Одним из элементов этой концепции выступает  наличие во Вселенной общего замысла, плана. Эта гипотеза подтверждается современной астрофизикой, согласно которой фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже формы физических закономерностей тесно связаны  со структурой Вселенной во всех ее масштабах и с возможностью Жизни.

Отсюда  следует второй элемент концепции  биоэнергоинформатики – Вселенную нужно рассматривать как живую систему. А в живых системах фактор Сознания (информации) наряду с материей и энергией, должен занимать весьма существенное место. Таким образом, можно говорить о необходимости триединства Вселенной: материи, энергии и информации.

 

Современная концепция возникновения  жизни на Земле является результатом  широкого синтеза естественных наук, многих теорий и гипотез, выдвинутых исследователями разных специальностей¹¹.

3.Что мы знаем о возникновении  жизни на Земле

Для возникновения жизни  на Земле важна первичная атмосфера (планеты). Первичная атмосфера Земли  содержала метан, аммиак, водяной  пар и водород. Именно воздействуя  на смесь этих газов электрическими зарядами и ультрафиолетовым излучением, ученым удалось получить сложные  органические вещества, входящие в  состав живых белков. Элементарными  «кирпичиками» живого являются такие  химические элементы как углерод, кислород, азот и водород. В живой клетке по весу содержится 70%кислорода, 17  % углерода, 10 % водорода, 3 % азота. Затем идут фосфор, калий, хлор, сера, кальций, натрий, магний, железо. Итак, первый шаг на пути к возникновению жизни заключается в образовании органических веществ из неорганических. Он связан с наличием химического «сырья», синтез которого может произойти при определенном излучении, давлении, температуре, влажности. Возникновению простейших живых организмов предшествовала длительная химическая эволюция. Из сравнительно небольшого числа соединений (в результате естественного отбора) возникли вещества со свойствами, пригодными для жизни. Соединения, возникшие на основе углерода, образовали «первичный бульон» гидросферы. По мнению ученых, содержащие азот и углерод вещества возникли в расплавленных глубинах Земли и выносились на поверхность при вулканической деятельности. Второй шаг в возникновении соединений связан с возникновением в первичном океане Земли упорядоченных сложных веществ – биополимеров: нуклеиновых кислот, белков. Как осуществлялось формирование биополимеров?

Если предположить, что  в этот период все органические соединения находились в первичном океане Земли, то более сложные органические соединения могли образоваться на поверхности океана в виде тонкой пленки и на прогреваемом солнцем мелководье. Бескислородная среда облегчала синтез полимеров из неорганических соединений. Кислород как сильнейший окислитель разрушал бы возникающие молекулы. Сравнительно несложные органические соединения начали объединяться в крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые вещества-катализаторы, которые способствуют возникновению или распаду молекул. В результате активности ферментов возникли важнейшие «первоэлементы жизни» - нуклеиновые кислоты, сложные полимерные вещества (состоящие из мономеров). Мономеры в нуклеиновых клетках расположены таким образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся в том, что каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех нуклеотидов, так называемый триплет нуклеиновой кислоты. На основе  нуклеиновых кислот уже могут строиться белки и происходить обмен с внешней средой веществом и энергией. Симбиоз нуклеиновых кислот образовал «молекулярно-генетические системы управления»¹².

Эта стадия, по-видимому, была отправной, переломной в возникновении  жизни на Земле. Молекулы нуклеиновых  кислот приобрели свойства самовоспроизведения  себе подобных, стали управлять процессом  образования белковых веществ. У  истоков всего живого стояли ревертаза  и матричный синтез с ДНК на РНК, эволюция РНК молекулярной системы в ДНК. Так возник «геном биосферы».

Жара и холод, молнии, ультрафиолетовая реакция, атмосферные электрические  заряды, порывы ветра и водяные  струи – все это обеспечивало начало или затухание биохимических  реакций, характер их протекания, генные «всплески». К концу биохимической  стадии появились такие структурные  образования, как мембраны, отграничивающие  смесь органических веществ от внешней  среды.

Мембраны сыграли главную  роль в построении всех живых клеток. Тела всех растений и животных состоят  из основных единиц жизни – клеток. Живое содержание клетки – протоплазма. Современные ученые пришли к выводу, что первые организмы на Земле  были одноклеточными прокариотами –  организмами, лишенными ядра («карио» —в переводе с греческого «ядро»). По своему строению они напоминают ныне бактерии или сине-зеленые водоросли.

Для существования первых «живых» молекул, прокариотов необходим, как для всего живого, приток энергии  извне. Каждая клетка – маленькая  «энергетическая станция». Непосредственным источником энергии для клеток служит аденозинтрифосфорная кислота и  другие соединения, содержащие фосфор. Энергию клетки получают с пищей, они способны не только тратить, но и запасать энергию¹³.

Предметом дискуссии является вопрос о том, возник ли на Земле  сначала какой-то один вид организма  или появилось их великое множество. Предполагают, что возникло множество  первых комочков живой протоплазмы.

Приблизительно 2 млрд. лет тому назад  в живых клетках появилось  ядро. Из прокариотов возникли эукариоты  – одноклеточные организмы с  ядром. Их на Земле насчитывается 25-30 видов. Самые простые из них –  амебы. У эукариотов существует в  клетке оформленное ядро с веществом, содержащим код синтеза белка. Приблизительно к этому времени наметился  «выбор» растительного или животного  образа жизни. Основное различие этих образов жизни связано со способом питания, с возникновением такого важного  для жизни на Земле процесса, как фотосинтез. Фотосинтез заключается в создании органических веществ, например, сахаров, из углекислоты и воды при использовании энергии света. Благодаря фотосинтезу растения вырабатывают органические вещества, за счет которого происходит наращивание массы растений.

Заключение.

История развития жизни на планете, в целом, и человечества, в частности, не знала столь грозной эпохи для своего существования, чем конец 20-го начало 21 века, эпохи глобального кризиса мировой системы. Опираясь на огромный и бесценный опыт всего человечества, можно надеяться с высокой степенью вероятности, что модель устойчивого развития человечества без катастроф будет воплощена  в жизнь благодаря огромным его усилиям, что угроза апокалипсиса будет снята и человеческий Разум, как часть всего Живого, сохранится.

Конечно, то, что происходило на Земле, могло  иметь место и в других областях Вселенной. На этом основана уверенность  в том, что жизнь существует не только на нашей планете. Однако достоверные  признаки жизни ещё не обнаружены ни на ближайших к нам планетах Солнечной системы, ни в мировом  пространстве. А так хочется верить, что мы все-таки не одиноки в необозримом космическом пространстве, и может быть, где-то во Вселенной, за сотни миллионов световых лет от нашей хрупкой Земли, на какой-нибудь планете— все только начинается…

Список литературы

1. Агапова О. В., Агапов В. И. Лекции по концепциям современного естествознания. Вузовский курс. – Рязань, 2000.
2. Вернадский В. И. Начало и вечность жизни. – М.: Республика, 1989.
3. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. – М.: Мысль,  2000.
4. Дубнищева Г. Д. Концепции современного естествознания: Учеб. для студ. вузов   под ред. М. Ф. Жукова. – Новосибирск: ЮКЭА,  1999.
5. Концепции современного естествознания. Серия «Учебники и учебные пособия». – Ростов н/Д, 2000.
6. Николов Т. «Долгий путь жизни», М., Мир, 1999 г. Селье Г. От мечты к открытию. – М., 2001.
7. Поннамперума С. «Происхождение жизни», М., Мир, 1999 г.
8. Советский энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 2002.
9. Яблоков А. В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение (Дарвинизм): Учеб. для биол. спец. вузов. – 3-е изд. – М.: Высш. шк., 1989.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¹ Вернадский В. И. Начало и вечность жизни. – М.: Республика, 1989. С. 141.

² Яблоков А. В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение (Дарвинизм): Учеб. для биол. спец. вузов. – 3-е изд. – М.: Высш. шк., 2001.С. 32.

³ Селье Г. От мечты к открытию. – М., 2000. С. 32.

⁴ Советский энциклопедический словарь.

⁵ Там же.

⁶ Селье Г. От мечты к открытию. – М., 2000. С. 32.

⁷ Агапова О. В., Агапов В. И. Лекции по концепциям современного естествознания. Вузовский курс. – Рязань, 2000. С. 87.

⁸ Горелов А. А. Концепции современного естествознания. – М.: Мысль,  2000. С. 119.

⁹ Дубнищева Г. Д. Концепции современного естествознания: Учеб. для студ. вузов / Под ред. М. Ф. Жукова. – Новосибирск: ЮКЭА,  1999. С. 284.

¹⁰ Концепции современного естествознания. Серия «Учебники и учебные пособия». – Ростов н/Д, 2000. С. 233.

¹¹ Николов Т. «Долгий путь жизни», М., Мир, 1999 г. С. 319.

¹² Поннамперума С. «Происхождение жизни», М., Мир, 1999 г. С. 205.

¹³ Горелов А. А. Концепции современного естествознания. – М.: Мысль,  2000. С. 129.