Основні етапи виникнення життя

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Вступ

Передумови виникнення життя на Землі

Гіпотези виникнення життя на Землі

Основні етапи виникнення життя

Список використаної літератури

Вступ

У наші часи ми дуже зайняті своїми повсякденними справами, та варто вирватися абикуди в ліс, в гори, до річки, озирнутися і відразу в голові виникає безліч питань: як це все з'явилося, яке місце в природі займає людина. життя земля виникнення гіпотеза

Питання як і з чого зародилось життя було одним з перших питань з яким первісна людина звернулась до себе.

Старогрецькі філософи Мілетськой школи (VIII-VI вв. до н. э.) приймали ідею виникнення живих істот з води або з різних вологих або гниючих матеріалів, що було результатом безпосереднього впливу вавилонської культури. Але ще Фалес (624-547 рр. до н. э.) оспорював міфологічні уявлення і створив стихійно-матеріалістичний світогляд з елементами діалектики. Яскравий матеріалістичний розвиток ідеї самозародження живих істот здійснюється пізнішим в працях Демокріта (460-370 рр. до н. э.) і Епікура (341-270 рр. до н. э.). На думку цих філософів, виникнення живих істот - природній процес, результат природних сил, а не «акту творіння» зовнішніх сил. Ідеї Платона (427-347 рр. до н. э.) про подвійність миру - первинний світ ідей і вторинному, матеріальному, світі - відіграли негативну роль в розвитку поглядів на виникнення життя. Навіть такий різносторонній і самобутній філософ, як Аристотель (384--322 рр. до н. э.), який коливався між ідеалізмом і матеріалізмом, визнавав бога за вищу форму і першодвигун.

Дарвін в своїй геніальній книзі «Походження видів» наніс нищівний удар креаційно-метафізичному вченню про живу природу, давши неперевершений по своїй переконливості доказ факту органічної еволюції, -- факту не тільки «текучості» органічних видів, але і їх нерозривного наступного зв'язку.

Багато науковців у подальшому намагалися пояснити як саме виникло все живе на нашій планеті і до сих пір створюється безліч теорій виникнення життя.

Повсякденно ми спостерігаємо, що всі живі істоти виникають шляхом народження від собі подібних: людина народиться від людини, теля -- від корови, курча вилуплюється з того яйця, яке знесла курка, риби розвиваються з відкладеної такими ж рибами ікри, рослини зростають з насіння, яке дозріло на таких же рослинах. Але так не могло бути завжди, одвічно. Наша планета Земля має свій початок, вона колись виникла. Звідки ж з'явилися на ній прародителі всіх тварин і рослин?

Передумови виникнення життя на Землі

Більшість сучасних фахівців переконана, що виникнення життя в умовах первинної Землі є природний результат еволюції матерії. Це переконання засноване на доведеній єдності хімічної основи життя, побудованого з декількох простих і найпоширеніших у Всесвіту атомів.

Виняткова морфологічна різноманітність життя (мікроорганізми, рослини, тварини) здійснюється на достатньо одноманітній біохімічній основі: нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, жири і декілька рідкісніших з'єднань типу фосфатів.

Основні хімічні елементи, з яких побудовано життя, - це вуглець, водень, кисень, азот, сіра і фосфор. Очевидно, організми використовують для своєї будови прості і найбільш поширені у Всесвіту елементи, що обумовлене самою природою цих елементів. Наприклад, атоми водню, вуглецю, «кисню і азоту мають невеликі розміри і здатні утворювати стійкі з'єднання з двох- і триразовими зв'язками, що підвищує їх реакційну здатність. Утворення складних полімерів, без яких виникнення і розвиток життя взагалі неможливі, пов'язане із специфічними. Інші два біогенні елементи - сірка і фосфор - присутні в щодо малих кількостях, але їх роль для життя особливо важлива. Хімічні властивості цих елементів також дають можливість утворення кратних хімічних зв'язків. Сірка входить до складу білків, а фосфор - складова частина нуклеїнових кислот. Окрім цих шести основних хімічних елементів в побудові організмів в малих кількостях беруть участь натрій, калій, магній, кальцій, хлор, а також мікроелементи: залізо, марганець, кобальт, мідь, цинк і невеликі сліди алюмінію, бору, ванадію, йоду і молібдену; слід зазначити і деякі виключно рідкісні атоми, які зустрічаються випадково і в нікчемних кількостях.

Отже, хімічна основа життя різноманіття ще 15 хімічними елементами, які разом з шістьма основними біогенними елементами беруть участь в різних співвідношеннях в будові і здійсненні функцій живих організмів. Цей факт особливо показовий в двох відносинах: 1) як доказ єдності походження життя і 2) у тому, що саме життя, що є результатом самоорганізації матерії, включило в еволюцію біологічних макромолекул не тільки всі найпоширеніші елементи, але і всі атоми, які особливо придатні для здійснення життєвих функцій (наприклад, фосфор, залізо, йод і ін.). Як відзначає радянський вчений М. Камшилов, «для здійснення функцій життя важливі хімічні властивості її атомів, до яких, зокрема, відносяться квантові особливості». Не тільки структура, обмін речовин, але навіть і механічні дії живих організмів залежать від складових їх молекул. Це, проте, не означає, що життя може бути зведена просто до хімічних закономірностей.

Життя - одне з складних, якщо не найскладніше явище природи. Для неї особливо характерні обмін речовин і відтворення, а особливості вищих рівнів її організації обумовлені будовою нижчих рівнів.

Сучасна теорія походження життя заснована на ідеї про те, що біологічні молекули могли виникнути в далекому геологічному минулому неорганічним шляхом. Складну хімічну еволюцію зазвичай виражають наступною узагальненою схемою: атоми р прості з'єднання р прості біоорганічні з'єднання р макромолекули р організовані системи. Початок цієї еволюції покладений нуклеосинтезом в Сонячній системі, коли утворилися основні елементи, у тому числі і біогенні. Початковий стан - нуклеосинтез - швидко переходить в процес утворення хімічних сполук. Цей процес протікає в умовах первинної Землі зі все наростаючою складністю, обумовленою загальнокосмічними і конкретними планетарними передумовами.

Першу необхідну умову має загальнокосмічний характер. Воно пов'язане з єдиною хімічною основою Всесвіту. Життя розвивається на цій єдиній основі, що відображає як кількісні, так і якісні особливості окремих хімічних елементів. Це допущення приводить до висновку, що на будь-якій планеті у Всесвітом, який схожий на нашу по масі і розташуванню щодо центральної зірки, може виникнути життя. Згідно представленням видного американського астронома X. Шеплі, у Всесвіті є 108 космічних тіл (планет або зірок-ліліпутів), на яких може виникнути і існувати життя.

Головна умова виникнення життя має планетарну причину і визначається масою планети. Таке твердження, мабуть, має декілька геоцентричний і антропоцентричний характер, але життя, подібне земний, могло виникнути і розвинутися на планеті, маса якої має строго певну величину. Якщо маса планети більш ніж 1/20 мас Сонця, на ній починаються інтенсивні ядерні реакції, що підвищує її температуру і вона світиться, як зірка. Такі планети Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Планети з малою масою (Меркурій) мають слабке гравітаційне поле і не можуть тривалий час утримувати атмосферу, яка необхідна для розвитку життя. Тут цікаво відзначити, що по ряду підрахунків Земля придбала 80% своєї маси в перших 100 млн. років свого існування.

З планет Сонячної системи окрім Землі відповідну масу мають Венера і Марс, але там відсутні інші умови. На думку радянського астрофізика В. Р. Фесенкова, у Всесвіту 1% планет має відповідну масу.

Особливо важливою передумовою виникнення і розвитку життя є відносно постійна і оптимальна радіація, що отримується планетою від центральної зірки. Зазвичай оптимальну радіацію отримують планети що мають орбіту, близьку до круга, і що піддаються тому відносно постійному опромінюванню. Обов'язковою умовою виникнення життя є наявність води. Парадоксально, що, хоча вода - мало не найпоширеніша молекула у Всесвіту, вражаючі мало планет мають гідросферу: у наший Сонячній системі тільки Земля має гідросферу, а на Марсі є лише незначна кількість води.

Значення води для життя виключно. Це обумовлено її специфічними термічними особливостями: величезною теплоємністю, слабкою теплопровідністю, розширенням при замерзанні, хорошими властивостями як розчинника і ін. Ці особливості обумовлюють круговорот води в природі, який грає виняткову роль в геологічній історії Землі.

З сказаного вище можна зробити наступний вивід: виникнення життя на Землі є частина загальної еволюції матерії у Всесвіту, а не якийсь надприродний акт. У наявності були початкові органічні сполуки, оптимальна маса Землі, оптимальна сонячна радіація, наявність гідросфери. У цих умовах еволюція матерії з високим ступенем вірогідності здійснюється по шляху виникнення життя.

За останніх 20 років були отримані цікаві відомості про наявність органічних сполук у Всесвіту. Джерела цих відомостей природні посланці космосу на Землю, метеорити.

Всі теорії ідеалістів, прихильників релігійних течій і навіть матеріалістів, що раніше народжувалися, були неспроможними і до кінця необґрунтованими із-за браку знань тодішніх учених. І лише з настанням капіталізму, який відрізнявся прогресом в науці і техніці, коли був накопичений великий науковий потенціал, почали зароджуватися науково обґрунтовані теорії про походження життя на землі.

Гіпотези виникнення життя на Землі

Виразником стихійного діалектичного погляду на природу був Гераклід, ефеський мислитель (близько 530-470 рр.. до н. э.) його вислову про те, що в природі все тече все змінюється в результаті взаємоперетворень першоелементів космосу - вогню, води, повітря, землі, містили у зародку ідею загального, такого, що не має початку і кінця розвитку матерії.

Найбільші представники іонійської школи філософів - Фалес з Мілета вважав, що все виникло з первинного матеріалу - води в ході природного розвитку. Анаксимандр виходив з того, що життя виникло з води і землі під дією тепла. Згідно Анаксимену основним елементом є повітря, здатне розріджуватися і ущільнюватися, і цим процесом Анаксимен пояснював причину відмінностей речовин. Він стверджував, що людина і тварина відбулися із земного слизу.

Представниками механістичного матеріалізму були філософи пізнішого періоду (460-370 рр. До н.е.). По Демокріту світ складався з незліченної безлічі неподільних атомів, розташованих в нескінченному просторі. Атоми знаходяться в постійному процесі випадкового з'єднання і роз'єднання. Атоми знаходяться у випадковому русі і різні по величині, масі і формі, то тіла, що з'явилися унаслідок скупчення атомів, можуть бути також різними. Більш легені з них піднялися вгору і утворили вогонь і небо, важчі, опустившись, утворили воду і землю, в яких і зародилися різні живі істоти: риби, наземні тварини, птахи.

Механізм походження живих істот першим намагався тлумачити старогрецький філософ Емпедокл (490-430 рр. до н. э.). Розвиваючи думку Геракліда про первинні елементи, він стверджував, що їх змішення створює безліч комбінацій, одні з яких - найменш вдалі - руйнуються, а інші - гармонуючі поєднання - зберігаються. Комбінації цих елементів і створюють органи тварин. З'єднання органів один з одним породжує цілісні організми. Примітною була думка, що збереглися в природі тільки життєздатні варіанти з безлічі невдалих комбінацій.

Зародження біології як науки пов'язано з діяльністю великого мислителя з Греції Аристотеля (387-322 рр. до н. э.). У своїх капітальних працях він виклав принципи класифікації тварин, провів порівняння різних тварин по їх будові, заклав основи античної ембріології.

У роботі «Про частини тварин» приводиться думка про взаємозв'язок (кореляції) органів, про те, що зміна одного органу спричиняє за собою зміну іншого, пов'язаного з ним функціональними відносинами.

У праці «Виникнення тварин» Аристотель розробив порівняно анатомічний метод і застосував його в ембріологічних дослідженнях. Він звернув увагу на те, що у різних організмів ембріогенез (розвиток ембріона) проходить через послідовний ряд: на початку закладаються найбільш загальні ознаки, потім видові і, нарешті, індивідуальні. Виявивши велику схожість початкових стадій в ембріогенезі представників різних груп тварин, Аристотель прийшов до думки про можливість єдності їх походження. Цим виводом Аристотель передбачив ідеї зародкової схожості і епігенезу (ембріональних новоутворень), висунуті і експериментально обґрунтовані в середині XVIII в.

Таким чином, переконання античних філософів містили ряд важливих елементів еволюціонізму: по-перше, думка про природне виникнення живих істот і їх зміну в результаті боротьби протилежностей і виживання вдалих варіантів, по-друге, ідею ступінчастого ускладнення організації живої природи; по-третє, уявлення про цілісність організму (принцип кореляції) і про ембріогенез як процес новоутворення.

Відзначаючи значення античних мислителів в розвитку філософії, Ф. Енгельс писав: «... у багатообразних формах грецької філософії вже є у зародку, і процесі виникнення майже всі пізніші типи світоглядів».

Подальший період, аж до XVI в., для розвитку еволюційної думки майже нічого не дав. У епоху Відродження різко посилюється інтерес до античної науки і починається накопичення знань, що зіграли значну роль в становленні еволюційної ідеї.

Винятковою заслугою учення Дарвіна з'явилося те, що воно дало наукове, матеріалістичне пояснення виникненню вищих тварин і рослин шляхом послідовного розвитку живого світу, що воно привернуло для дозволу біологічних проблем історичний метод дослідження. Проте до самої проблеми походження життя у багатьох природодослідників і після Дарвіна зберігся колишній метафізичний підхід. Широко поширений в наукових кругах Америки і Західної Європи менделізм-морганізм висунув положення, згідно якому спадковістю і всіма іншими властивостями життя володіють частинки особливої генної речовини, сконцентрованої в хромосомах клітинного ядра. Ці частинки ніби то колись раптово виникли на Землі і зберегли свою будову в основному незмінним протягом всього розвитку життя. Таким чином, проблема походження життя, з погляду менделістів-морганізму, зводиться до питання, як могла відразу раптово виникнути наділена всіма властивостями життя частинка генної речовини.

Більшість зарубіжних авторів (наприклад, Девілье у Франції або Александер в Америці), що висловлюються з цього питання, підходять до нього вельми спрощено. На їх думку, генна молекула виникає чисто випадково, завдяки «щасливому» поєднанню атомів вуглецю, водню, кисню, азоту і фосфору, які «самі собою» склалися в надзвичайно складно побудовану молекулу генної речовини, що відразу ж отримала всі атрибути життя. Але такого роду «щасливий випадок» настільки винятковий і незвичайний, що він міг нібито здійснитися усього лише раз за час існування Землі. Надалі йшло тільки постійне розмноження цієї одного разу виниклої, вічної і незмінної генної субстанції. Це «пояснення», звичайно, нічого по суті не пояснює. Характерною особливістю всіх без виключення живих істот є те, що їх внутрішня організація надзвичайно добре, абсолютно пристосована до здійснення певних життєвих явищ: живлення, дихання, зростання і розмноження в даних умовах існування. Як же в результаті чистої випадковості могла виникнути ця внутрішня пристосованість, яка така характерна для всіх, навіть найпростіших живих форм?

Антинауково заперечуючи закономірність процесу походження життя, розглядаючи це найважливіше в житті наший планети подія як випадкове, прихильники вказаних поглядів нічого не можуть відповісти на це питання і неминуче скачуються до самих ідеалістичних, містичних уявлень про первинну творчу волю божества і про певний план створення життя.

Так в книжці Шредінгера, що недавно вийшла, «Що таке життя з погляду фізики», в книзі американського біолога Александера «Життя, її природа і походження» і у ряді інших творів буржуазних авторів ми знаходимо пряме твердження того, що життя могло виникнути тільки в результаті творчої волі божества. Менделізм-морганізм намагається ідеологічно роззброїти вчених біологів в їх боротьбі з ідеалізмом. Він прагне довести, що питання про походження життя -- це найважливіша світоглядна проблема -- нерозв'язний з матеріалістичних позицій. Проте такого роду твердження наскрізь помилково. Воно легко спростовується, якщо ми підійдемо до питання, що цікавить нас, з позицій єдино правильній, достовірно науковій філософії -- з позицій діалектичного матеріалізму.

Життя як особлива форма існування матерії характеризується двома відмітними властивостями -- самовідтворенням і обміном речовин з навколишнім середовищем. На властивостях саморепродукції і обміну речовин будуються всі сучасні гіпотези виникнення життя. Найбільш широко визнані гіпотези коацерватна і генетична.

Коацерватна гіпотеза. У 1924 р. А. І. Опарін вперше сформулював основні положення концепції передбіологічної еволюції і потім, спираючись на експерименти Бунгенберга де Йонга, розвинув ці положення в коацерватній гіпотезі походження життя. Основу гіпотези складає твердження, що початкові етапи біогенезу були пов'язані з формуванням білкових структур.

Перші білкові структури (протобіонти, по термінології Опаріна) з'явилися в період, коли молекули білків відмежовувалися від навколишнього середовища мембраною. Ці структури могли виникнути з первинного «бульйону» завдяки коацервації -- мимовільному розділенню водного розчину полімерів на фази з різною їх концентрацією. Процес коацервації приводив до утворення мікроскопічних крапельок з високою концентрацією полімерів. Частину цих крапельок поглинали з середовища низькомолекулярні з'єднання: амінокислоти, глюкозу, примітивні каталізатори. Взаємодія молекулярного субстрату і каталізаторів вже означала виникнення простого метаболізму усередині протобіонтіов.

Крапельки, що володіли метаболізмом, включали з навколишнього середовища нові з'єднання і збільшувалися в об'ємі. Коли коацервати досягали розміру, максимально допустимого в даних фізичних умовах, вони розпадалися на дрібніші крапельки, наприклад, під дією хвиль, як це відбувається при струшуванні судини з емульсією масла у воді. Дрібні крапельки знов продовжували рости і потім утворювати нові покоління коацерватів.

Поступове ускладнення протобіонтів здійснювалося відбором таких коацерватних крапель, які володіли перевагою в кращому використанні речовини і енергії середовища. Відбір як основна причина вдосконалення коацерватів до первинних живих істот -- центральне положення в гіпотезі Опаріна.

Генетична гіпотеза. Згідно цій гіпотезі, спочатку виникли нуклеїнові кислоти як матрична основа синтезу білків. Вперше її висунув в 1929 р. Р. Меллер.

Експериментально доведено, що нескладні нуклеїнові кислоти можуть репліцуватися і без ферментів. Синтез білків на рибосомах йде за участю транспортної (Т-РНК) і рибосомній РНК (Р-РНК). Вони здатні будувати не просто випадкові поєднання амінокислот, а впорядковані полімери білків. Можливо, первинні рибосоми складалися тільки з РНК. Такі безбілкові рибосоми могли синтезувати впорядковані пептиди за участю молекул Т-РНК, які зв'язувалися з Р-РНК через спаровування підстав.

На наступній стадії хімічної еволюції з'явилися матриці, що визначали послідовність молекул Т-РНК, а тим самим і послідовність амінокислот, які зв'язуються молекулами Т-РНК. Здатність нуклеїнових кислот служити матрицями при утворенні комплементарних ланцюгів (наприклад, синтез І-РНК на ДНК) -- найбільш переконливий аргумент на користь уявлень про провідне значення в процесі біогенезу спадкового апарату і, отже, на користь генетичної гіпотези походження життя.

Основні етапи біогенезу. Процес біогенезу включав три основні етапи: виникнення органічних речовин, поява складних полімерів (нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів), утворення первинних живих організмів.

Перший етап -- виникнення органічних речовин. Вже в період формування Землі утворився значний запас абіогенних органічних сполук. Початковими для їх синтезу були газоподібні продукти докислородної атмосфери і гідросфери (Сн4, Со2, H2О, Н2, NH3, NО2). Саме ці продукти використовуються і в штучному синтезі органічних сполук, складових біохімічну основу життя. Експериментальний синтез білкових компонентів -- амінокислот в спробах створити живе «в пробірці» почався з робіт С. Міллера (1951--1957). С. Міллер провів серію дослідів по дії іскровими електричними розрядами на суміш газів Сн4, NH3, H2 і пари води, внаслідок чого виявив амінокислоти аспарагин, гліцин, глутамін. Отримані Міллером дані підтвердили радянські і зарубіжні учені.

Разом з синтезом білкових компонентів експериментально синтезовані нуклеїнові компоненти -- пуринові та піримідинові підстави і цукру. При помірному нагріванні суміші ціаністого водню, аміаку і води Д. Оро отримав аденін. Він же синтезував урацил при взаємодії аміачного розчину сечовини із з'єднаннями, що виникають з простих газів під впливом електричних розрядів. З суміші метану, аміаку і води під дією іонізуючої радіації утворювалися вуглеводні компоненти нуклеотидів -- рибоза і дезоксирибоза. Досліди із застосуванням ультрафіолетового опромінювання показали можливість синтезу нуклеотидів з суміші пуринових підстав, рибози або дезоксирибози і поліфосфатів. Нуклеотіди, як відомо, є мономерами нуклеїнових кислот.

Другий етап -- утворення складних полімерів. Цей етап виникнення життя характеризувався абіогенним синтезом полімерів, подібних до нуклеїнових кислот і білок.

С. Акабюрі вперше синтезував полімери протобілків з випадковим розташуванням амінокислотних залишків. Потім на шматку вулканічної лави при нагріванні суміші амінокислот до 100°С С. Фоке отримав полімер з молекулярною масою до 10000, що містить всі включені в досвід типові для білків амінокислоти. Цей полімер Фоку назвав протеіноїдом.

Штучно створеними протеіноїдам були характерні властивості, властиві білкам сучасних організмів: послідовність амінокислотних залишків в первинній структурі, що повторюється, і помітна ферментативна активність.

Полімери з нуклеотидів, подібні до нуклеїнових кислот організмів, були синтезовані в лабораторних умовах, не відтворних в природі. Г. Корнберг показав можливість синтезу нуклеїнових кислот in vitro; для цього були потрібні специфічні ферменти, які не могли бути присутніми в умовах примітивної Землі.

У початкових процесах біогенезу велике значення має хімічний відбір, який є чинником синтезу простих і складних з'єднань. Однією з передумов хімічного синтезу виступає здібність атомів і молекул до вибірковості при їх взаємодіях в реакціях. Наприклад, галоген хлор або неорганічні кислоти вважають за краще з'єднуватися з легкими металами. Властивість вибірковості визначає здібність молекул до самозбірки, що було показане С. Фоксом в складних макромолекул характеризується строгою впорядкованістю, як по числу мономерів, так і по їх просторовому розташуванню.

Здібність макромолекул до самосборке А. І. Опарін розглядав як доказ висунутого ним положення, що білкові молекули коацерватів могли синтезуватися і без матричної коди.

Третій етап -- поява первинних живих організмів. Від простих вуглецевих з'єднань хімічна еволюція привела до високополімерних молекул, які склали основу формування примітивних живих істот. Перехід від хімічної еволюції до біологічної характеризувався появою нових якостей, відсутніх на хімічному рівні розвитку матерії. Головними з них були внутрішня організація протобіонтів, пристосована до навколишнього середовища завдяки стійкому обміну речовин і енергії, спадкоємство цієї організації на основі реплікації генетичного апарату (матричної коди).

А. І. Опарін із співробітниками показав, що стійким обміном речовин з навколишнім середовищем володіють коацервати. За певних умов концентровані водні розчини поліпептидів, полісахаридів і РНК утворюють коацерватні крапельки об'ємом від 10-7 до 10-6 см3, які мають межу розділу з водним середовищем. Ці крапельки володіють здатністю асимілювати з навколишнього середовища речовини і синтезувати з них нові з'єднання.

Так, коацервати, що містять фермент гликогенфосфорилазу, вбирали з розчину глюкозо-1-фосфат і синтезували полімер, схожий з крохмалем.

Подібні до коацерватів структури, що самоорганізуться, описав С. Фоке і назвав їх мікросферами. При охолоджуванні нагрітих концентрованих розчинів протеиноидів мимоволі виникали сферичні крапельки діаметром близько 2 мкм. При певних значеннях рН середовища мікросфери утворювали двошарову оболонку, що нагадує мембрани звичайних кліток. Вони володіли також здатністю ділитися брунькуванням.

Хоча мікросфери не містять нуклеїнових кислот і в них відсутній яскраво виражений метаболізм, вони розглядаються як можлива модель перших структур, що самоорганізуються, нагадують примітивні клітини.

Клітини -- основна елементарна одиниця життя, здібна до розмноження, в ній протікають всі головні обмінні процеси (біосинтез, енергетичний обмін і ін.). Тому виникнення клітинної організації означала поява справжнього життя і початок біологічної еволюції.

Гіпотеза панспермії

Панспермія - гіпотеза про повсюдність поширення в Всесвіті зародків живих істот. Згідно панспермії в світовому просторі розсіяні зародки життя (наприклад спори мікроорганізмів) які рухаються під тиском світових променів а потрапивши в сферу притягання планети осідають на її поверхні і закладають на цій планеті початок живого. Ця гіпотеза була видвинута шведським вченим Ареніусом в 1907 р.

Основні етапи виникнення життя

Ознаки діяльності живих організмів виявлені багатократно в докембрійських породах розсіяних по всій земній кулі. В Пд. Африці (м. Фіг-три) знайдені породи зі слідами діяльності мікроорганізмів вік яких більше 35 млрд. років.

Процеси які передували виникненню життя на Землі безперечно здійснювались на основі тих же фізичних і хімічних законів які діють на Землі і досі. Фізичні і хімічні властивості різних атомів і молекул робили обов'язковим взаємодію між ними. Говорячи про виникнення життя шляхом складних хімічних перетворень молекул важливо мати на увазі що ці процеси не мали єдиного і неповторюваного характеру а могли протікати і очевидно протікали в неоднакових умовах і на різних ділянках поверхні Землі.

Передбачена історія виникнення життя викладена в трьох основних частинах:

від атома до молекули;

від молекули до полімера;

від полімера до організму.

Хімічна еволюція живого

Із Водню Азоту і Вуглецю при наявності вільної енергії на Землі повині були виникати спочатку прості молекули: аміак метан і подібні з'єднання. Далі ці нескладні молекули в первинному океані могли вступати в нові зв'язки між собою і з іншими речовинами.

З особливим успіхом очевидно протікали процеси росту молекул при наявності групи -N=C=N - . Ця група приховує в собі великі хімічні можливості до росту як за рахунок приєднання до атому Вуглецю атома Водню так і шляхом реагування з азотистою основою.

З визначеного етапу хімічної еволюції участь кисню в цьому процесі стала необхідною. В атмосфері Землі кисень міг накопичуватись в результаті розкладу води і водяної пари під впливом ультрафіолетових променів Сонця( існують припущення про наявність кисню до зародження життя). Для перетворення відновленої атмосфери первинної Землі в окислену витратилось не менше 1-12 млрд. р. З накопиченням в атмосфері кисню відновлені з'єднання почали окислюватись а саме: NH? - до NO? CH? - до CO? H?S - до SO?. В ряді випадків при окислені CH? утворились метиловий спирт формальдегід мурашинна кислота і т.д. які разом з дощевою попадали в первинний океан. Ці речовини вступаючи в реакції з аміаком і ціанистим воднем дали початок амінокислотам і з'єднанням типу аденіну.

В ході таких і аналогічних їм реакцій води первинного океана насичувались різноманітними речовинами утворюючи первинний бульйон. Шляхом реакції полімерилізації з простих молекул могли бути утворені і більш складні молекули - білки ліпіди нуклеїнові кислоти і їх спричинені. Однією з найбільш важливих ланок початкової стадії хімічної еволюції слідує визнати з'єднані здібності до самовідтворення полінуклеотидів з каталітичною активністю поліпептидів. При виникненні життя необхідна була участь як полінуклеотидів так і поліпептидів.

Надалі ускладнення обміну речовин в таких системах значну роль повинні були відіграти каталізатори (різні органічні і неорганічні речовини) і просторово-часові роззносини (тобто закінчити зв'язок) початкових і кінцевих продуктів реакції. Все це не могло з'явитись до появи мембран. Утворення мембранної структури вважається самим важким етапом хімічної еволюції життя. Біологічні мембрани як відомо складають агрегати білків і ліпідів здатні розмежувати речовини від середовища і надати упаковці молекул міцності.

Початкові етапи біологічного обміну

Вважають що в початкових етапах передбіологічної еволюції коацервати в яких виникла концентрація певного набору металів і простих органічних речовин стали основою для переходу до біогенних синтезів. Навіть перші живі організми могли получити АТФ із оточуваного середовища.

З іншого боку каталітична активність коацерватов могла бути підсилина і при виникненні комплексів між металами і органічними з'єднаннями.

До виникнення дійсної живої істоти здібність до самовідтворення не обов'язково могла бути зв'язана з точною редуплікацією нуклеїнових кислот так як вона здійснювалась дуже повільно. Самоподвоєння їх могло б бути результатом постійності співвідношення швидкостей різних реакцій обміну речовин йдучих із участю коферментов - каталізаторов небілкової природи. Надалі очевидно шов передбіологічний відбір коацерватов і по здібності накопичення спеціальних білковоподібних полімерів відповідальних за прискорення хімічних реакцій. Всі ці зміни привели до виникнення циклічного обміну речовин характерного для живих створінь.

В системі коацерватов не виключен і відбір самих нуклеїнових кислот тобто відбір по генам. Система з успішною працюючою послідовністю нуклеотидів в нуклеїновій кислоті має право називатись живою.

Хіральна чистота живого

В питанні про походження життя одним із загадкових залишається факт наявності абсолютної хіральної чистоти (від греч. cheir - рука ): у живих істот - зміст в молекулах білків тільки “лівих” амінокислот а в нуклеїнових кислотах - “правих” цукрів. Подібне явище могло виникнути тільки внаслідок утрати передбіологічного середовища первинної зеркальної симетрії (однаковий зміст правих і лівих ізомерів амінокислот і цукрів). Неживій природі присутня тенденція установлення зеркальної симетрії(рацемації).

Досвіди останніх років показали що тільки в хірально чистих розчинах практично могло виникнути біологічно вагоме видовження ланцюга полінуклеотидів і процес самореплікації. Живі системи організовані так що тРНК із правих цукрів приєднує до себе тільки ліві амінокислоти. Ось чому виникнення життя очевидно виключалось до руйнування зеркальної симетрії передбіологічного середовища і появи саморепліцируючих систем.

Усі живі організми піддтримують свою хіральну чистоту і еволюція не надала їм засобів для мешкання в рацимічному середовищі.

Всі викладені - не більш як правдоподібні гіпотези можливих шляхів виникнення життя і тут можна очікувати нових цікавих відкриттів. Так за останні роки показано що давно відомі бактерії проживаючі в гарячих джерелах на дні океанів в шлунку деяких жуйних тваринах поглинаючи вуглекислий газ водень і виділяючі метан (метаноутворюючі бактерії) мало відрізняються від організмів які жили на Землі першими.

В проблемі виникнення біологічного обміну на Землі ще є багато нез'ясованого. Занесене життя на землю чи воно тут виникло? Прошов біологічний обмін через коацерватний стан чи первісно виникає генетичний код? Але научно вірогідною залишається можливість виникнення життя з неорганічних речовин за допомогою діяння фізичних факторів середовища і діяння передбіологічного відбору.

Прискорення еволюції

Прискорення (акселірація) - відміна риса еволюції: вперше це підкреслив академік Опарін. Після виникнення життя на Землі її еволюція характеризується тенденцією до поступового прискорення. Від виникнення перших живих істот (біля 35 млрд.р.назад) до першого масового розвитку багатоклітинних в вендську епоху пройшло більш 25 млрд.р. Для досягнення величезного різноманіття тварин і рослин було необхідно біля 400 млн.р. для розвитку ссавців і птах - біля 100 млн.р. приматів - біля 60 млн.р. гомінід - біля 16 млн. р. для роду чоловіка - 6 млн. р. для Homo sapiens - 60 тис.р.

Древній кам'яний вік (палеоліт) продовжувався стільки ж скільки слідуючі неоліт бронзовий і залізний віки. Сучасна наука зародилась біля 300 р. назад. Увесь хід розвитку свідчить про прискорення.

Швейцарський інженер і філософ Ейхельберг досить образно описує темпи прогресу людства:“ Припускається що вік людства 600 тис. р. Уявляємо собі рух людства як марафонський біг на 60 км. Більша частина 60-кілометрової відстані проходить по дуже складному шляху - через незаймані ліси. Ми мало знаємо цю частину так як лише в кінці на 58-59-м кілометрі бігу зустрічаємо разом з первісною зброєю малюнки печерних людей як перші ознаки культури і ледве лише на останньому кілометрі шляху з'являється все більше ознак землеробства. За 200 м до фінішу дорога вже покрита кам'яними плитами ми проминаємо римські фортеці. За 100 м до фінішу наш бігун пробігає через середньовікові міста. До фінішу залишається ще 50 метрів; там стоїть людина яка розумними очами слідкує за бігуном - це Леонардо да Вінчі. Залишається тільки 10 метрів! Вони починаються при світлі факелів і при світлі масляних світильників.

Але при стрімкому пориві на останніх 5 метрах трапляється диво: світло заливає нічну дорогу машини шумлять на землі і в повітрі і здивований бігун осліплений прожекторами фото- і телекореспондентів”.

Ейхельберга турбує цей стрімкий біг. Він питає - невже стрімкий рух людства до научно-технічного прогресу може виявитись рухом до його загибелі? Безперечно що розвиток людства визначається іншими законами відмінними від законів біологічної еволюції. Але еволюція життя і неживої природи в геологічному минулому - процес діалектичний котрому теперішнє зобов'язане своїм існуванням. На довгому шляху життя крізь глибини часу можно виявити вражаючий зв'язок між мешканцями Землі і спадкоємністю розвитку клімату і ландшафту періодами небувалого розквіту і епохами згубних випробувань. Сучасне середовище в якому ми живемо змінюється з дивовижною швидкістю; зараз за десятиріччя проходять зміни які в минулому проходили за мільйони років.

Прискорення є спільною закономірністю в розвитку. Але з ним зв'язана і цефалізація сучасним досягненням якої є людський мозок. Прискорення веде не до загибелі а до прогресу. В цьому закономірність еволюції.

Список використаної літератури

1. Яблоков Юсуфов “Еволюційне вчення”

2. Т.Ніколов “Довгий шлях життя”

3. М.Р. Івахненко В.А. Корабельников “ Живе минуле Землі”

4. Джон Бернал “Виникнення життя”

5. Р.Д. Ален “Наука про життя”

6. О.Томілін “Як люди відкривали свою Землю”

Размещено на Allbest.ru