Гипотезы возникновения жизни на земле

Содержание. 

Введение…………………………………………………………………………………………………2

Гипотеза креационизма…………………………………………………………………………………………2

Гипотеза  спонтанного зарождения жизни………………………………………………………………………………………………………2

Гипотеза  стационарного состояния………………………………………………………………………………………………..3

Гипотеза панспермии…………………………………………………………………………………………….3

Гипотеза  биологической эволюции………………………………………………………………………………………………..4

Современная концепция  самоорганизации живого на молекулярном уровне………………………………………………………………………………………………………4

Возможно ли возникновение жизни на Земле сейчас………………………….7 

                                          Введение.

             Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремление разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе. Происхождение жизни  - одна из трех важнейших мировоззренческих проблем происхождения нашей Вселенной и проблемой происхождения человека.

Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили шесть основных гипотез (концепций) возникновения жизни:

1.креационизм  – божественное сотворение живого;                              2.гипотеза многократного самопроизвольного зарождения  жизни из неживого  вещества;                                                                                                          3.гипотеза стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;                                                                                               4.панспермия – внезапное происхождение жизни, которая была занесена на Землю из Космоса;                                                                                                           5.гипотеза возникновения жизни в результате биохимической эволюции;        6.современная концепция самоорганизации живого на молекулярном уровне.

                           Гипотеза креационизма.                                                                              Согласно одной из версий креационизма (лат.creatio – «сотворение»), рассчитанной в 1650 г. Архиепископом Ашером из И рландии, Бог сотворил мир в октябре 1404г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября создал и человека. Эту дату Ашер получил из анализа родственных связей и сложения возрастов всех упоминаемых в Библии лиц. Несмотря на хронологическую неувязку с историей древних цивилизаций, концепция креационизма лежит в основе всех религий, занявших прочное место в современной мировой культуре, но к науке отношения не имеет.

                               Гипотеза спонтанного зарождения жизни.                                                    Гипотеза  самопроизвольного спонтанного зарождения жизни из неживого вещества имела распространение в Древнем Китае, Вавилоне и Египте. Этой гипотезы придерживался Аристотель (384-322 гг.до н.э.), считавший, что «активное начало» жизни содержится в оплодотворенном яйце, солнечном свете, тине и гниющем мясе. В 1860 г. проблемой происхождения жизни занялся Луи Пастер, показавший, что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом.

                                   Гипотеза стационарного состояния.                                                      Гипотеза стационарного состояния полагает, что жизнь на Земле существовала всегда, а это находится в противоречии с современными научными  данными о том, что на ранних  этапах истории геологического развития ( вплоть до 3,8 млрд лет) поверхность планеты была нагрета до 600  градусов, а давление превышало 220 атм.

                                    Гипотеза панспермии.                                                                                       Гипотеза панспермии – внезапного происхождения жизни, получившая научное обоснование  в 19 в., постоянно подтверждается фактами, поступающими с переднего края науки.

           Уже более 100 лет известно, что  в некоторых метеоритах – углистых  хондритах – есть органическое  вещество. Углерод в них представлен не графитом или алмазом, не карбидами и не карбонатами , а настоящим органическим веществом , тем самым, с которым имеют дело химики-органики и нефтяники. Содержание  такого органического углерода в углистых хондритах разных типов колеблется от десятых людей процента до нескольких процентов. В водной вытяжке углистых хондритах обнаруживаются аминокислоты – структурные единицы всего живого. Органическими растворителями удается извлечь из углистых хондритов до 1% органических соединений. В этом растворимом органическом веществе, или битумоиде, содержатся те же компоненты (масла, смолы, асфальтены), что и в битумоиде  земных осадочных пород, которые сформировались в биосфере. Из 55аминокислот, идентифицированных в углистом хондрите Murchison, 36 в природных   образованиях вообще не были  известны.

     В 1963-1964гг. Г. П. Вдовыкиным, а в 1997 г. группой исследователей из космического центра им. Джонсона НАСА в Хьюстоне  в метеоритах углисто-хондритового состава с возрастом 4,5 млрд лет описаны микрообразования, морфологически сходные с примитивными  организмами, в химическом составе которых были обнаружены полициклические ароматические гидроуглеводороды.

     Экспериментальным путем получены данные о выживаемости спор в условиях межзвездного пространства, согласно которым в условиях космического вакуума при температуре 10 К за время порядка 100 лет выживает 10 % спор, а в условиях плотных гигантских молекулярных облаков предполагается  более значительный процент выживаемости  в течение миллионов лет.

Благодаря указанным фактам  в совокупности с данными  о природном и  лабораторном синтезе добиологических органических  соединений  гипотеза панспермии сохраняет за собой право на жизнь.

                              Гипотеза биологической эволюции.                                                            Гипотеза  возникновения жизни на Земле в результате биологической  эволюции, предложенная А. И. Опариным (1923), учитывает первичный состав атмосферы (вода, аммиак,  диоксид углерода, метан) и ее восстановительный характер. Возникновение органики гипотеза связывает с образованием ее из более простых соединений в первых водоемах Земли. Необходимую энергию процессам давало Солнце, ультрафиолетовая часть излучения которого не поглощалось озоновым слоем, поскольку его еще не существовало. С формированием океанов с большими водными массами, разнообразием простых соединений, обилием солнечной энергии, образовался, по Опарину, тот «первичный бульон», в котором стали возникать органические соединения ,подвергшиеся дальнейшему эволюционному отбору. Особую роль в возникновении жизни Опарин отводит коагулянтам, гелям, коацерватам – в момент выпадения геля или образования «первородного студня», а также развитию способности к фотосинтезу у предков растительных организмов.

                          Современная концепция самоорганизации живого на молекулярном уровне.                                                                                                                     Современная концепция самоорганизации живого на молекулярном уровне, развиваемая Е. М. Поповым на основе достижения синергетики, констатирует, что  к середине 20 века биология подошла к самому универсальному и простейшему уровню организации биосистем – своему молекулярному «дну». Приступив к физико-химическому изучению молекулярного строения белков, нуклеиновых кислот и других природных веществ, их взаимодействий и превращений в живых организмах, биология уравнялась на том же элементарном уровне с физико-химическими исследованиями явлений неорганического мира, и возможности естественнонаучной методологии оказались адекватными сложности проблемы. Получив единую для всех своих областей атомно-молекулярную основу, естествознание предстало как цельная, обобщенная наука, изучающая с общих естественно-научных позиций органический и неорганический мир и их взаимоотношения. Благодаря этому проблема специфики живого и неживого может быть теперь отнесена к строго научной проблеме, решаемой на едином для всех объектов и явлений атомно-молекулярном уровне. Методологической основой решения указанной проблемы стала созданная И. Пригожиным теория нелинейной неравновесной термодинамики. Среди биосистем молекулярного уровня исключительная роль в процессах жизнедеятельности, безусловно, принадлежит белкам – классу макромолекул, представляющих собой полипептидные последовательности 20 стандартных аминокислот. Активно участвуя почти во всех процессах, протекающих в клетках и организме, они наделены  поистине универсальными биохимическими свойствами. Белки обладают способностью  к взаимному превращению всех необходимых для жизни видов энергии: тепловой, механической, химической, электрической, световой, «умею» делать все, и именно поэтому назначение генетического аппарата любого живого организма сведено к хранению информации только о белках и к синтезу. Количество различных белков, участвующих в работе организма, определяет его морфологическую и физиологическую сложность, а следовательно, и положение в иерархической организации живой природы. Белки представляют собой фактически единственный класс соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Поведение белков всецело определяется исключительной, присуще только им, структурной организацией. За очень редким исключением лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная  динамика которых полностью определяется в физиологических (нативных)  условиях составом и порядком  аминокислотных остатков в цепи.

     Синтезированные же человеком полимеры находятся  в растворе в состоянии статистического  клубка и значительно реже – в  виде линейных регулярных форм. Ни при  каких условиях они не образуют стабильных, идентичных для всех макромолекул трехмерных структур.

      Физические  и химические свойства белков во многих отношениях также несопоставимы  со свойствами жиров, углеродов и  нуклеиновых кислот – других  молекулярных компонентов биосистем. Химическое  поведение  последних  подчиняется классической теории Бутлерова, по сравнению с белками оно крайне просто и, как и соединения неживой природы, определяется в основном локальными участками цепи. Жиры, высокомолекулярные углеводы, полидезоксирибонуклеиновые и матричные полирибонуклеиновые кислоты не образуют в растворе фиксированных трехмерных структур. Из огромнейшего класса полинуклеиновых кислот только транспортные  рибосомные  РНК, то есть очень ограниченный набор последовательностей, могут спонтанно обретать детерминированные пространственные структуры.

      Причина исключительной роли белков в процессах  жизнедеятельности заключается  в особой структурной организации  их макромолекул.  Иными  словами , белки – это активное начало живой материи (в той же мере, в какой ДНК – ее потенциальное начало), и делает их таковыми присущая лишь им способность к структурной самоорганизации.

     В зависимости  от внешней среды белковые цепи могут  находиться, по крайней мере, в двух равновесных состояниях: в виде флуктуирующего статистического клубка и в форме  компактной трехмерной структуры. Первое состояние лишено каких-либо специфических  черт живого и своим поведением мало отличается от синтетических полимеров  в растворе. Аминокислотные последовательности обретают свои исключительные свойства – становятся белками – лишь  во втором, равновесном, состоянии, когда цепи свертываются и принимают фиксированные  формы, обладающие биологической активностью.

     Неизбежность  появления особых необратимых флуктуаций, вызывающих зарождение порядка из хаоса, - это уникальное свойство белковых молекул, обусловленное  их химическим строением. Гетерогенность природной аминокислотной последовательности порождает термодинамическую неоднородность флуктуаций, дифференцируя их на обратимые и необратимые.

     Это ведет к специфической конформационной гетерогенности - чередованию вдоль цепи конформационно жестких и лабильных (неустойчивых, изменчивых, нестойких) участков, которое в конечном счете обеспечивает свертывание белковой молекулы, делает этот процесс быстрым и безошибочным.

Возможно  ли возникновение жизни на Земле сейчас?

Из того, что мы знаем о происхождение  жизни на Земле, ясно, что процесс  возникновения органических организмов из простых органических соединений был крайне длительным. Чтобы на Земле зародилась жизнь, понадобился длившийся много миллионов лет эволюционный процесс, в течение которого сложные молекулярные структуры, прежде всего нуклеиновые кислоты и белки, прошли отбор на устойчивость, на способность к воспроизведению себе подобных. Если сейчас на Земле где-нибудь в районах интенсивной вулканической деятельности  и могут возникнуть достаточно сложные органические соединения, то вероятность сколько-нибудь продолжительного существования этих соединений ничтожна. Они немедленно будут окислены или использованы гетеротрофными организмами. Это прекрасно понимал еще Ч. Дарвин: в 1871 г. он писал: « Но если бы сейчас … в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п., химически образовался белок, способный к дальнейшим, все более сложным превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено, что было невозможно в период до возникновения живых существ».

           Жизнь возникла на Земле абиогенным  путем. В настоящее  время  живое происходит  только  от  живого ( биогенное происхождение ). Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена. Теперь живые существа появляются только  вследствие  размножения. 

                      Список используемой литературы.

1. Макаров В. Н.  Концепции современного  естествознания.- Москва – Воронеж, 2006 г. – 91 с.                                                                                              2.Найдыш В. М.  Концепции современного  естествознания. – М.: Гардарики,  1999 г.-476с.                                                                                                                3.Ресурсы сайтов: www.medbiol.ru 

живые существа появляются только вследствие размножения.