Основы биологии

Сторонники теории панспермиипредполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно, что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль «семян» при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (литосфера). Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100° C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время из первичных соединений и образовывалась сложные органические вещества; энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация. Накоплению веществ способствовало отсутствие живых организмов - потребителей органики - и главного окислителя - кислорода.

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом и средой выстраивались молекулы липидов - примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определённые вещества. Образовывавшиеся параллельно нуклеиновые кислоты научились «запоминать» последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. В случае случайного разрушения они могли достаточно быстро восстановить белок. Впоследствии это обеспечило способность к самовоспроизведению протоорганизмов.

Некоторые учёные считают, что первыми организмами были не гетеротрофы, а хемолитотрофы, обеспечивающие свою жизнедеятельность за счёт оксилительно-восстановительных химических реакций. Выделение молекулярного кислорода в таких реакциях охлаждало протоорганизмы, что способствовало их сохранению (температура Земли на ранних стадиях эволюции была очень высока); образовывавшиеся в результате этого процесса углеводороды использовались для роста протоорганизмов. В результате повышения содержания кислорода в атмосфере появились организмы и с другими типами питания.

Возможно, именно так выглядел первый протоорганизм. Впрочем, ряд учёных весьма скептически настроены по отношению к этой гипотезе. «Мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул так же нелепа, - говорят они, - как и утверждение о том, что торнадо, пронёсшееся над кучей мусора, способно собрать из неё «Боинг-747».

Большинство учёных считает, что первыми живыми организмами на Земле были одноклеточные прокариотические организмы, похожие на современных архебактерий. В вопросе о происхождении эукариот есть тоже много неясного. Одни (их большинство) придерживаются симбиотической гипотезы, согласно которой эукариотическая клетка появилась путём симбиоза нескольких прокариотических клеток (прообразов современных митохондрий и протопластов), внедрившихся в клетку-хозяина. Сторонники другой, аутогенной гипотезы считают, что одноклеточные эукариоты образовались путём усложнения и дифференциации прокариот.

29. Место биологии в системе наук

Биология -- наука о жизни и живых объектах -- традиционно относится к комплексу естественных наук и обычно рассматривается в ряду с главными из них -- физикой и химией. Но даже при самом поверхностном сопоставлении этой триады обращают на себя внимание некоторые особенности биологии, выделяющие ее из ряда естественнонаучных дисциплин. Главная -- неимоверная сложность объекта изучения -- живой природы -- по сравнению с природой косной, изучаемой другими естественными науками. Более того, понимание природы жизни предполагает в качестве негласного, но очевидного условия предварительное понимание природы неживой материи. Разумеется, это утверждение не следует понимать в том смысле, что сначала должны быть полностью вскрыты законы неживой материи, а затем можно обращаться к изучению жизни.

Скорее здесь уместна аналогия с медициной. Действительно, вмешательство в живой организм с целью излечения болезней предполагает понимание законов, лежащих в основе жизнедеятельности, а также знание природы заболевания. Но если бы этот принцип выполнялся буквально, медицина как род деятельности не появилась бы до сих пор. На самом деле, подобно тому, как медицина следует на почтительном расстоянии за развитием биологии, биология развивается с некоторым интервалом вслед за физикой и химией. Эта «вторичность» биологии по отношению к физике и химии проявляется не только в сфере знания и понимания законов живой природы, базирующихся на более общих законах материи (но не следующих из них автоматически) . Методическая база биологии, инструментарий этой науки происходят из техники, являющейся детищем физики и химии. Достаточно вспомнить о том, что дали биологии создание микроскопа, разработка методов аналитической химии и т. д. Еще одна существенная особенность биологии состоит в том, что ее субъекты (биологи) , будучи живыми существами, оказываются одновременно и ее объектами. Это придает биологии дополнительную привлекательность по сравнению с другими естественными науками и служит залогом общественного интереса к ней во все времена. Кроме того, биология -- фундамент медицины, которая представляет собой прикладную ветвь биологии и, будучи важным стимулом для финансирования, существенно влияет на структуру биологических исследований, благоприятствуя развитию прежде всего тех направлений, которые в наибольшей степени связаны с медициной. Итак, можно утверждать, что в связи с неимоверной сложностью объекта изучения биология в своем прогрессе следует за физикой и химией, основываясь на методах и содержании этих наук. В то же время для живого объекта -- человека -- биология обладает особой привлекательностью не только как источник знаний о нем самом, но и как основ.

Размещено на Allbest.ru