Проблема сущности жизни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема сущности жизни

Жизнь, с одной стороны, является неотъемлемой частью вселенной, с другой - имеет свои специфические законы функционирования и развития.

Жизнь - это биологическая форма существования материи, имеющая свои специфические законы самоорганизации и развития.

Основой жизни являются нуклеиновые кислоты и белки. Основная функция нуклеиновых кислот - хранение, реализация и передача генетической информации. Нуклеиновые кислоты бывают двух типов - ДНК и РНК. Оба они входят в состав клеточных организмов, а вирусы содержат только один какой-либо тип.

Белки - важнейшая и необходимая составная часть клетки, обеспечивают протекание в организме самых различных химических реакций, связанных с обменом веществ. Обеспечивают усвоение пищи, образование новых клеток, передачу импульса от одного органа к другому, сокращение мышц и т.д.

В организме постоянно идет разрушение старых структур и образование новых, основой воспроизводства новых структур являются белки. жизнь биологический нуклеиновый

Выделяют следующие типы белков: каталитические (ферменты), транспортные (гемоглобин), регуляторные (гормоны-инсулин), защитные (иммуноглобулины крови), сократительные (актин) и др.

Биологическая активность белков обусловлена их необычно гибкой, пластичной и в то же время строго упорядоченной структурой.

Т.о., азбука жизни сравнительно проста: 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и один фосфат в любом существе, живущем на Земле. Этим набором обеспечивается все разнообразие жизни.

Клетки живой материи на Земле состоят примерно на 70% из кислорода, 17% углерода, 10% водорода и 3% азота. В малых количествах присутствуют фосфор и сера. Кроме того, в органическом веществе содержатся одноатомные ионы некоторых других элементов (натрий, калий, кальций, магний и др.)

Главенствующая роль принадлежит углероду, который является основой существования молекул нуклеиновых кислот и белков.

В принципе можно предположить и существование жизни на кремниевой основе (возможно, где-то во Вселенной и существует "кремниевая цивилизация"), поскольку свойства углерода и кремния довольно схожи, и кремний распространен на Земле гораздо шире углерода (его в 135 раз больше). Но углерод обладает некоторыми "преимуществами": гораздо быстрее и прочнее связывается с другими элементами и поэтому представляет основу жизни.

Мы убеждаемся, что вся живая природа едина, а потому должна иметь такое же единое происхождение.

Отличие живого от неживого:

В состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения (биополимеры) - нуклеиновые кислоты и белки.

В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением.

Для живых тел характерно самовоспроизводство самих себя (размножение) - связано с передачей генетической информации и является самым характерным признаком живого.

У живого в наличии специфически упорядоченный обмен веществ и энергии (совокупность процессов дыхания, питания, выделения).

Раздражимость - ответная реакция организма на изменения окружающей среды, помогающая ему адаптироваться и выживать в изменяющихся условиях.

Рост и развитие (благодаря поступлению питательных веществ).

Движение - активная деятельность.

Живое обладает способностью к саморазвитию и саморегуляции: одно из наиболее характерных свойств живого - постоянство внутренней среды при изменяющихся внешних условиях. Связаны с такими свойствами, как наследственность и изменчивость.

Наследственность - способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.

Изменчивость - способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.

Наследственность и изменчивость позволяют организмам приспосабливаться (адаптироваться) к внешним условиям, что позволяет им выжить и оставить потомство.

Строгонаучное разграничение живого и неживого встречает трудности: вирусы вне клеток живых организмов не обладают ни одним из свойств живого (есть наследственный аппарат, но нет основных необходимых для обмена веществ ферментов). Они могут расти и размножаться, только проникая в клетки организма-хозяина и используя его ферментные системы.

Уровни организации живой материи:

Молекулярный - клеточный - тканевой - органный - организменный - популяционно-видовой - биоценотический - биосферный.

Проблема происхождения жизни.

Эта проблема, также как происхождение Вселенной и разума - одна из фундаментальных проблем науки. В настоящий момент существуют следующие концепции происхождения жизни:

1) жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм);

2)жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение);

3)жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния);

4) жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия);

5) жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция).

1. Креационизм.

Это религиозная концепция и к науке отношения не имеет. В её основе лежит идея: жизнь по своей природе нематериальна, она есть акт божественного творения, какого-то сверхъестественного события в прошлом.

Традиционное христианское представление о сотворении мира продолжает вызывать споры: одни считают, что мир и его "население" были созданы Творцом за обычные (по 24 часа) 6 дней, отвергают все другие точки зрения и целиком полагаются на "божественное откровение"; другие не относятся к Библии как к книге научной и считают, что в ней в доступной для людей форме говорится о том, почему, а не каким образом были сотворены все живые существа.

В 1650 г. ирландский архиепископ Ашер вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э. и закончил свой труд 23 октября в 9 часов утра, сотворив человека. Эту дату ашер получил, сложив возраст всех людей, упоминающихся в Библейской генеалогии ("кто кого родил"), от Адама до Христа. Но при этом получилось, что адам жил в то время, когда (как показывают археологические находки) на Ближнем Востоке существовала хорошо развитая городская цивилизация.

Если наука в постижении истины использует гипотезы, наблюдения и эксперименты, то богословие - божественное откровение и веру. Вера признает вещи, которым нет доказательства в научном смысле. Т.о. концепция божественного сотворения выносит проблему возникновения жизни за рамки научного исследования.

Концепция самопроизвольного (спонтанного) зарождения.

Была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте как альтернатива креационизму. Её придерживался Аристотель (384-322 гг. до н.э.), которого часто провозглашают основателем биологии. Он считал, что определенные "частицы" вещества содержат некое "активное начало", которое при подходящих условиях может создать живой организм такое начало, по его мнению, содержалось в оплодотворенном яйце (тут он не ошибался), а также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.

"Таковы факты - живое может возникать не только путем спаривания животных, но и разложением почвы. Так же обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием всей природы, возникая из разлагающейся земли или отдельных частей растений" (Аристотель).

С распространением христианства эту теорию продолжали признавать лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но все же она продолжала существовать.

Весьма знаменитый в свое время и удачливый ученый Ван Гельмонт (1577-1644) описал эксперимент, в котором он за 3 недели якобы создал мышей. Для этого ему потребовались грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши он считал человеческий пот.

Этой теории придерживались многие видные ученые, и среди них Ньютон и Декарт.

В 1688 г. итальянский ученый и врач Франческо Реди доказал, что червячки, появляющиеся в гниющем мясе - это личинки мух, которыми это мясо было заражено, и если перекрыть доступ мухам к мясу, никаких червячков в нем не заведется. Т.о. были получены данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).

В 1860 г. эту теорию подтвердил Луи Пастер (стерилизация - "пастеризация").

Теория биогенеза породило другую проблему: если для возникновения живого организма нужен другой живой организм, то откуда взялся самый первый организм? Было ли первичное самозарождение?

Теория стационарного состояния.

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды живых существ также существовали всегда.

Этой теории способствует то, что по постоянно уточняющимся данным даются все более высокие оценки возраста Земли.

Сторонники не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания определенного вида, и ссылаются при этом на представителя кистеперых рыб - латимерию. Считалось, что кистеперые рыбы вымерли в конце мелового периода 70 млн. лет назад, но в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых.

Сторонники этой теории находят свои доводы в её пользу, но и тех и других не очень много.

Концепция панспермии.

Основоположник - шведский химик Сван Аррениус (1859-1927).

Согласно этой гипотезе, "зародыши жизни" (споры и вирусы) под действием электромагнитных сил блуждают в космическом пространстве до тех пор, пока не попадут на благоприятную планету. Там они дают начало биологической эволюции. Из этого делается вывод, что все живые существа во Вселенной должны быть химическими родственниками.

В конце ХХ века был предложен обновленный вариант этой теории: жизнь на Землю занесена не случайно, а "доставлена" на межпланетном космическом корабле около 4 млрд. лет назад для обоснования этой идеи используются сообщения о появлениях НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и космонавтов, а также сообщения о встречах с инопланетянами.

В пользу концепции: при изучении материала метеоритов и комет в них были обнаружены многие "предшественники живого": цианогены, синильная кислота, органические соединения; они могли сыграть роль "семян", падавших на голую землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напоминающих примитивную форму жизни, но доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся ученым убедительными.

Против концепции: современные теории свидетельствуют, что "зародыши жизни" не могут выдержать подобного космического путешествия из-за губительного воздействия ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, а также космического "ветра".

Концепция панспермии не предлагает никакого объяснения первичного зарождения жизни, а переносит проблему её возникновения в какое-то другое место Вселенной.

Концепция биохимической эволюции.

В 1924 г. молодой русский биохимик А.И. Опарин на собрании Русского ботанического общества заявил:

"...мы не имеем никакого логического права считать жизнь чем-то совершенно принципиально отличным от всего остального мира... Жизнь характеризуется не какими-либо определенными свойствами, а особенной, специфической комбинацией этих свойств".

После этого он стал общепризнанным отцом современного учения о происхождении жизни.

Опарин полагал, что органические вещества могли формироваться в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакций доставляла интенсивная солнечная радиация. Из органических веществ формировались коллоидные комплексы, которые притягивали к себе молекулы воды и создавали вокруг себя оболочку. Эти комплексы, объединяясь, формировали эмульсию. В океане образовался "первичный бульон", в котором шел процесс отделения коллоидных комплексов от водной среды - коацервация. Коацерваты приобретали способность обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и избирательно накапливать различные соединения. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов (сложные углеводы), что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам большую стабильность. Так постепенно формировалась примитивная клетка, а вместе с ней и способность к самовоспроизведению и внутренней перестройке.

Идеи Опарина вдохновили ученых к физико-химическому моделированию процессов образования органических соединений в условиях предполагаемой первичной атмосферы Земли.

Немецкий исследователь Мюллер показал, что при воздействии физических излучений могут образовываться биоорганические молекулы, в которых содержится водород, азот, аммиак, углекислый газ, метан, синильная кислота и др. в самых различных сочетаниях.

Первоначально на молекулярном уровне могли возникнуть белково- и нуклеино-подобные полимеры; где-то на этой стадии возникает естественный отбор, способствующий сохранению наиболее совершенных структур. При объединении полимеров в многомолекулярные системы могли возникнуть биологические системы.

Исходный материал для биологических систем в избытке имеется в космическом пространстве (формальдегид, ацетальдегид и др. органические соединения); сенсацией явилось открытие космических облаков этилового спирта с концентрацией 1012-1013 молекул в 1 см 3 и с температурой 200 К. Такие соединения близки к органическим молекулам или легко могут превращаться в них.

В древних отложениях Земли были обнаружены вещества, подобные тем, которые обнаружились при изучении вещества метеоритов и лунных пород: предшественники нуклеиновых кислот и хлорофилла, углеводороды.

Первые достоверные следы жизни, оставленные синезелеными водорослями, обнаружены в отложениях, возраст которых около 3 млрд. лет.но им предшествовали более древние и примитивные формы жизни.

Хотя эту гипотезу признают очень многие ученые, астроном Чандра Викрамасингх не так давно высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул "столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над местносной свалкой, может привести к сборке Боинга-747".

Существенный недостаток старых теорий о происхождении жизни, и в т.ч. теории Опарина, в том, что они не опираются на современную молекулярную биологию и не могут объяснить появление способности живых организмов к самовоспроизведению.

Существует гипотеза о роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем: не белок и не ДНК/РНК, вероятно, положили начало доклеточным предшественникам современной жизни ("пробиотам"); жизнь эволюционировала на базе динамической игры малых молекул (железа, цинка, меди и др.), соединений серы, фосфора, а также углеводов, небольших органических молекул (типа аминов) и т.д. И даже функция наследственной передачи признаков первоначально зависела от "неорганических генов" - матриц для синтеза молекул, построенных на основе силикатов глины. Первые биополимеры могли быть результатом автокаталитических реакций малых молекул.

Сценарий "возникновения жизни в облаках": мельчайшие дождевые капли поглощали частицы металлов и неметаллов и под действием ультрафиолета первобытного Солнца синтезировали до более сложных, органических молекул, поступавших с дождевыми потоками в океан, где жизнь "дозревала" уже по сценарию опаринского "первичного бульона" и "коацерватных капель".

Гипотеза о занесении жизни из Космоса разумными существами либо намеренно, либо в связи с недостаточной стерильностью аппаратуры.

Многие научные дисциплины - космология, астрофизика, космохимия, планетология, биофизика и др. - дают основания для вывода о том, что жизнь представляет собой результат естественной эволюции Вселенной, что живые структуры многочисленными нитями связаны с ближайшим и дальним космосом, что нет необходимости прибегать к помощи сверхъестественного разума в объяснении происхождения жизни.

Размещено на Allbest.ru