Життя - одне з найскладніших явищ природи. З глибокої давнини вона сприймалася як таємнича і непізнавана - ось чому з питань її походження завжди йшла гостра боротьба між матеріалістами та ідеалістами. Деякі прихильники ідеалістичних поглядів вважають життя духовним, нематеріальних початком, які виникли в результаті божественного творіння. Матеріалісти ж, навпаки, вважають, що життя на Землі виникло з неживої матерії шляхом самозародження (абіогенез) або була занесена з інших світів, тобто є породженням інших живих організмів (біогенез).
За сучасними науковими уявленнями, життя - це процес існування складних систем, що складаються з великих органічних молекул і неорганічних речовин і здатних самовідтворюватися, саморозвиватися і підтримувати своє існування в результаті обміну енергією і речовиною з навколишнім середовищем. Таким чином, біологічна наука стоїть на матеріалістичних позиціях. Однак питання про походження життя ще остаточно не вирішене.
У різний час і в різних культурах розглядалися наступні ідеї:
- креаціонізм (життя було створене Творцем);
- мимовільне зародження (самозарожденіе- життя виникало неодноразово з неживої речовини);
- гіпотеза стаціонарного стану (життя існувало завжди);
- гіпотеза панспермії (життя занесене на Землю з інших планет);
- біохімічні гіпотези (життя виникло в земних умовах в ході процесів, що підкоряються фізичним і хімічним законам, тобто в результаті біохімічної еволюції).
На сьогодні біологи визнають як науковий тільки останній варіант. Пансперімія також не суперечить, в принципі, основам наук, проте не є самостійною гіпотезою, оскільки просто переносить процес біохімічного виникнення життя в інші, позаземні умови.
Креаціонізм
Відповідно до цієї релігійної концепції, яка має давнє коріння, все існуюче у Всесвіті, в тому числі життя, було створено єдиної Силою - Творцем в результаті однієї або декількох актів надприродного творіння в минулому. Організми, що населяють сьогодні Землю, походять від створених окремо основних типів живих істот. Створені види були з самого початку чудово організовані і наділені здатністю до деякої мінливості в певних межах (мікроеволюція). Подібних поглядів дотримуються сьогодні послідовники фундаменталістських течій в авраамічних і деяких інших релігійних навчаннях.
Традиційне іудео-християнське уявлення про створення світу, викладене в Книзі Буття, викликало і продовжує викликати суперечки. Однак виявляються в текстах протиріччя не роблять концепцію творіння менш популярною. Релігія, розглядаючи питання про походження життя, шукає відповідь головним чином на питання «з якою метою?», А не на питання «яким чином?». Якщо наука в пошуках істини широко використовує спостереження і експеримент, то богослов'я прагне до осягнення істини через надприродне прозріння і віру. Тому креаціонізм у принципі ненауковий, а спроби зіставляти його з науковими гіпотезами є методологічно некоректними.
Процес божественного створення світу представляється як мав місце лише один раз і тому недоступний для спостереження. У зв'язку з цим концепція творіння не може бути однозначно ні доведена, ні спростована і існує поряд з науковими гіпотезами походження життя. Разом з тим буквалістськи прочитання релігійних міфів про Творіння змушує залишати без пояснення величезну кількість спостережуваних в біології взаємозв'язків і закономірностей. Тому навіть серед віруючих вчених абсолютна більшість вважає, що Книгу Буття слід сприймати алегорично.
Алегоричний креаціонізм не стверджує, що події, викладені у Священному Писанні, мали місце у фізичному світі. Замість цього пропонується вважати Книгу Буття поетичним виразом співвідношення духовних сутностей. При такому розумінні релігійні ідеї не вступають в протиріччя з науковими даними, оскільки алегоричний креаціонізм не претендує на статус наукової гіпотези і тому в принципі не перетинається з наукою.
Алегорична трактування явно визнається Римською католицькою церквою. Неявно її допускає Російська православна церква. Однак у Православ'ї є течії, які противляться алегоричному тлумаченню Біблії і прагнуть протиставляти християнське віровчення світській науці. Подібний фундаменталізм також властивий багатьом протестантських деномінацій.
В ісламі немає однозначного ставлення до креаціонізму. Фундаменталістські ісламські центри наполягають на буквальному розумінні легенди про Творіння, більш помірні ісламські духовні лідери воліють обходити гострі кути і знаходять трактування священних текстів, не приводять до зіткнення з даними об'єктивної науки.
Фактично сьогодні ставлення до креаціонізму є непоганим маркером релігійного фундаменталізму. Релігійні лідери, які наполягають на прийнятті креаціонізму в якості наукової гіпотези, фактично ведуть боротьбу за визнання релігійних догматів безумовно головними над якими даними об'єктивних наукових досліджень. Це боротьба не має нічого спільного з науковою полемікою і є в чистому вигляді політичною діяльністю, спрямованою на посилення впливу релігійного мислення і проти секуляризації суспільства.
Гіпотези самозародження
Протягом тисячоліть люди вірили в мимовільне зародження життя, вважаючи його звичайним способом появи живих істот з неживої матерії. Вважали, що джерелом спонтанного зародження служать або неорганічні сполуки, або гниють органічні залишки (Концепція абиогенеза). Ця гіпотеза була поширена в Стародавньому Китаї, Вавілоні і Єгипті як альтернатива креаціонізму, з яким вона співіснувала. Ідея самозародження висловлювалася також філософами Давньої Греції і навіть більш ранніми мислителями, тобто вона, мабуть, так само стара, як і саме людство. Протягом такої тривалої історії ця гіпотеза видозмінювалася, але як і раніше залишалася помилковою. Аристотель, якого часто проголошують засновником біології, писав, що жаби і комахи заводяться в сирому ґрунті. У Середні століття багатьом «вдавалося» спостерігати зародження різноманітних живих істот, таких як комахи, черв'яки, вугри, миші, в розкладаються або гниючих залишках організмів.
Ці «факти» вважалися досить переконливими, до тих пір поки італійський лікар Франческо Реді (1626-1697) не підійшов до проблеми виникнення життя більш суворо і не піддав сумніву теорію спонтанного зародження. У 1668 р Реді виконав наступний досвід. Він помістив мертвих змій у різні посудини, причому одні посудини накрив серпанком, а інші залишив відкритими. Налетів мухи відклали яйця на мертвих зміях у відкритих сосудах- незабаром з яєць вивелися личинки. У накритих судинах личинок не виявилося. Таким чином Реді довів, що білі черв'яки, що з'являються в м'ясі змій, - личинки флорентійської мухи і що якщо м'ясо закрити і запобігти доступу мух, то воно не «справить» черв'яків. Спростувавши концепцію самозародження, Реді висловив думку про те, що життя може виникнути тільки з попереднього життя (Концепція біогенезу).
Подібних поглядів дотримувався і голландський вчений Антоні ван Левенгук (1632-1723), який, використовуючи мікроскоп, відкрив мікроорганізми, невидимі неозброєним оком. Це були бактерії і Найпростіші. Левенгук висловив думку, що ці крихітні організми, або «анімалькулей», як він їх називав, походять від собі подібних.
Думка Левенгука поділяв італійський вчений Ладзаро Спалланцани (1729-1799), який вирішив довести дослідним шляхом, що мікроорганізми, часто виявляються в м'ясному бульйоні, мимовільно в ньому не зароджуються. З цією метою він поміщав рідину, багату органічними речовинами (м'ясний бульйон), в посудини, що кипить цю рідину на вогні, після чого судини герметично запаюють. У підсумку бульйон в судинах залишався чистим і вільним від мікроорганізмів. Своїми дослідами Спалланцани довів неможливість самовільного зародження мікроорганізмів.
Противники цієї точки зору стверджували, що життя в колбах не з'являлася з тієї причини, що повітря в них під час кип'ятіння псується, тому раніше визнавали гіпотезу самозародження.
Нищівний удар по цій гіпотезі було завдано в XIX в. французьким мікробіологом Луї Пастером (1822-1895) і англійським біологом Джоном Тіндалем (1820-1893). Вони показали, що бактерії поширюються по повітрю і що якщо в повітрі, що попадає в колби з простерилізованою бульйоном, їх немає, то і в самому бульйоні вони не виникнуть. Пастер користувався для цього колбами із зігнутим S-подібним горлом, яке служило для бактерій пасткою, тоді як повітря вільно проникав в колбу і виходив з неї.
Тіндаль стерилізував повітря, що надходить в колби, пропускаючи його крізь полум'я або через вату. До кінця 70-х рр. XIX в. практично всі вчені визнали, що живі організми походять лише від інших живих організмів, що означало повернення до первісного питання: звідки ж узялися перші організми?
Гіпотеза стаціонарного стану
Відповідно до цієї гіпотези Земля ніколи не виникала, а існувала вечно- вона завжди була здатна підтримувати життя, а якщо і змінювалася, то дуже мало види також існували завжди. Цю гіпотезу називають іноді гіпотезою етернізма (Від лат. eternus - вічний). Це уявлення відповідає концепції вічного Нестворений Всесвіту, характерної для східних релігій, таких як індуїзм і буддизм. У контексті сучасних астрономічних знань ця гіпотеза не розглядається як наукова.
Гіпотеза панспермії
Гіпотеза про появу життя на Землі в результаті перенесення з інших планет якихось зародків життя отримала назву панспермії (Від грец. pan - весь, всякий і sperma - насіння). Ця гіпотеза примикає до гіпотези стаціонарного стану. Її прихильники підтримують думку про вічне існування життя і висувають ідею про неземне її походження. Одним з перших ідею про космічне (неземне) походження життя висловив німецький вчений Г. Ріхтер в 1865 р Згідно Ріхтером життя на Землі не виникла з неорганічних речовин, а була занесена з інших планет. У зв'язку з цим виникали питання, наскільки можливо таке перенесення з однієї планети на іншу і як це могло бути здійснено. Відповіді шукали в першу чергу у фізиці, і не дивно, що першими захисниками цих поглядів виступили представники цієї науки, видатні вчені Г. Гельмгольц, С. Арреніус, Дж. Томсон, П.П. Лазарєв та ін.
Згідно з уявленнями Томсона і Гельмгольца, спори бактерій та інших організмів могли бути занесені на Землю з метеоритами. Лабораторні дослідження підтверджують високу стійкість живих організмів до несприятливих впливів, зокрема до низьких температур. Наприклад, спори і насіння рослин не гинули навіть при тривалому витримуванні в рідкому кисні або азоті.
Сучасні прихильники концепції панспермії (в числі яких - лауреат Нобелівської премії англійський біофізик Ф. Крик) вважають, що життя на Землю занесена випадково або навмисно космічними прибульцями. До гіпотези панспермії примикає точка зору астрономів Ч. Вікрамасінгха (Шрі-Ланка) і Ф. Хойл (Великобританія). Вони вважають, що в космічному просторі, в основному в газових і пилових хмарах, у великій кількості присутні мікроорганізми, де вони, на думку вчених, і утворюються. Далі ці мікроорганізми захоплюються кометами, які потім, проходячи поблизу планет, «сіють зародки життя».
Біохімічна теорія
Першу наукову теорію щодо походження живих організмів на Землі створив радянський біохімік А.І. Опарін (1894-1980). У 1924 р він опублікував роботи, в яких виклав уявлення про те, як могло виникнути життя на Землі. Згідно з цією теорією, життя виникло в специфічних умовах стародавньої Землі і розглядається Опаріним як закономірний результат хімічної еволюції сполук вуглецю у Всесвіті.
За Опаріну, процес, який призвів до виникнення життя на Землі, може бути розділений на три етапи:
- виникнення органічних речовин;
- освіту з простіших органічних речовин біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів та ін.);
- виникнення примітивних самовідтворюються організмів.
Теорія біохімічної еволюції має найбільшу кількість прихильників серед сучасних вчених. Земля виникла близько п'яти мільярдів років назад спочатку температура її поверхні була дуже високою (до декількох тисяч градусів). У міру її остигання утворилися тверда поверхня (земна кора - літосфера).
Атмосфера, спочатку складалася з легких газів (водень, гелій), не могла ефективно утримуватися недостатньо щільною Землею, і ці гази замінювалися важкими: водяною парою, вуглекислим газом, аміаком і метаном. Коли температура Землі опустилася нижче 100ordm-С, водяна пара почала конденсуватися, утворюючи світовий океан. В цей час, відповідно до уявлень А.І. Опаріна, відбувся абіогенний синтез, тобто в первинних земних океанах, насичених різними простими хімічними сполуками, «в первинному бульйоні» під впливом вулканічного тепла, розрядів блискавок, інтенсивної ультрафіолетової радіації та інших факторів середовища почався синтез більш складних органічних сполук, а потім і біополімерів . Утворенню органічних речовин сприяла відсутність живих організмів - споживачів органіки - і головного окислювача - кисню. Складні молекули амінокислот випадково об'єднувалися в пептиди, які, в свою чергу, створили початкові білки. З цих білків синтезувалися первинні живі істоти мікроскопічних розмірів.
Найбільш складною проблемою в сучасній теорії еволюції є перетворення складних органічних речовин на прості живі організми. Опарін вважав, що вирішальна роль в перетворенні неживого в живе належить білкам. Мабуть, білкові молекули, притягаючи молекули води, утворювали колоїдні гідрофільні комплекси. Подальше злиття таких комплексів один з одним призводило до відділення колоїдів від водного середовища (коацервація). На кордоні між коацерватах (від лат. coacervus - згусток, купа) і середовищем шикувалися молекули ліпідів - примітивна клітинна мембрана. Передбачається, що колоїди могли обмінюватися молекулами з навколишнім середовищем (прообраз гетеротрофного харчування) і накопичувати певні речовини. Ще один тип молекул забезпечував здатність до самовідтворення. Система поглядів А.І. Опаріна отримала назву «коацерватная гіпотеза».
Гіпотеза Опаріна була лише першим кроком у розвитку біохімічних уявлень про виникнення життя. Наступним кроком стали експерименти Л.С. Міллера, який в 1953 році показав, як з неорганічних складових первинної земної атмосфери під впливом електричних розрядів і ультрафіолетового випромінювання можуть утворюватися амінокислоти та інші органічні молекули.
Академік РАН В.Н. Пармон і ряд інших учених пропонують різні моделі, що дозволяють пояснити, як в середовищі насиченої органічними молекулами можуть протікати автокаталітіческіе процеси, реплікує деякі з цих молекул. Одні молекули реплицируются успішніше, інші - гірше. Так запускається процес хімічної еволюції, яка передує еволюції біологічній.
На сьогоднішній день серед біологів переважає гіпотеза РНК-світу, яка каже, що між хімічною еволюцією, в якій розмножувалися і конкурували окремі молекули і повноцінним життям, заснованої на моделі ДНК-РНК-білок, був проміжний етап, на якому розмножувалися і конкурували між собою окремі молекули РНК. Вже є дослідження, що показують, що деякі молекули РНК володіють автокаталитически властивостями і можуть забезпечувати самовідтворення без участі складних білкових молекул.
Сучасна наука ще далека від вичерпного пояснення, як конкретно неорганічна речовина досягла високого рівня організації, характерного для процесів життєдіяльності. Тим не менш, ясно, що це був багато ступінчастий процес, в ході якого рівень організації речовини крок за кроком підвищувався. Відновити конкретні механізми цього ступеневого ускладнення - завдання майбутніх наукових досліджень. Ці дослідження йдуть по два основних напрямках:
- зверху вниз: аналіз біооб'єктів та вивчення можливих механізмів утворення їх окремих елементів,
- знизу вгору: ускладнення «хімії» - вивчення все більш складних хімічних сполук.
Поки домогтися повноцінного з'єднання цих двох підходів не вдалося. Тим не менш, біоінженери вже зуміли «по кресленнях», тобто, за відомим генетичним кодом і структурою білкової оболонки зібрати з біологічних молекул найпростіший живий організм - вірус. Тим самим доведено, що для створення живого організму з неживої матерії не потрібно надприродного впливу. Так що необхідно лише відповісти на питання, як цей процес міг пройти без участі людини, у природному середовищі.
Широкого поширене «статистичне» заперечення проти абіогенного механізму виникнення життя. Наприклад, в 1966 р німецький біохімік Шрамм підрахував, що ймовірність випадкового поєднання 6000 нуклеотидів в РНК-вірус тютюнової мозаїки: 1 шанс із 102000. Це надзвичайно низька ймовірність, яка вказує на повну неможливість випадкового утворення подібної РНК. Проте насправді це заперечення побудовано некоректно. Воно виходить з припущення, що вірусна молекула РНК повинна утворитися «з нуля» з розрізнених амінокислот. У разі ступінчастого ускладнення хімічних і біохімічних систем ймовірність розраховується зовсім інакше. Крім того, немає ніякої необхідності отримати саме такий вірус, а не якийсь інший. З урахуванням цих заперечень виходить, що оцінки ймовірність виникнення вірусної РНК занижені до повної неадекватності і не можуть розглядатися як переконливе заперечення проти абіогенної теорії виникнення життя.
Джерела:
- - В.Н. Пармон. Нове в теорії появи життя, «Хімія і життя» №5, 2005.
- - В.Н. Снитніков. Астрокаталіз як стартовий етап геобиологической процесів. Життя створює планети? // В кн .: Еволюція біосфери та біорізноманіття. До 70-річчя А.Ю. Розанова. М .: КМК, 2006. С. 49-59.
- - Олександр Марков. Таємниця походження життя скоро буде розгадана? - 12.01.2009;
- - розвиток уявлень про виникнення життя. Гіпотези походження життя на Землі;
- - реферат на тему: «Основні гіпотези про виникнення життя на Землі»;
- - Вікіпедія: Виникнення життя;
- - основні теорії виникнення життя на Землі;
- - виникнення життя на Землі, як виглядала первісна Земля, еволюція життя на Землі: від простого до складного;
- - походження життя.
Додатково: