Реферат: Происхождение жизни

, этапы и закономерности

Введение.

Происхождение жизни – это проблема, которой большезанимается не наука, а философия. Поэтому ученые, которые рассматривают даннуюпроблему, выходят за пределы научной работы. Они касаются этих вопросов, но ихисследуют не как ученые, а как философы.

Настоящая работа ставит своей целью показать как возможнопроисходило зарождение и развитие жизни на нашей планете, каковы основныегипотезы происхождения жизни на Земле. Большая часть реферата создана сиспользованием работ В. И. Вернадского. В последней части работы показанывозможные условия, при которых происходило зарождение жизни.

Понятие “жизнь” и гипотезы ее происхождения на Земле.

Для перехода к проблеме происхождения жизни на Земле сначалаопределим, что такое жизнь. Вспомним определения понятия “жизнь”. “Жизнь естьспособ существования белковых тел, и этот способ существования состоит посвоему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этихтел” — Ф. Энгельс. Жизнь — это высшая по сравнению с физической и химическойформа существования материи. Живые объекты отличаются от неживых обменомвеществ — непрерывным условием жизни, способностью к размножению, росту,активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения,раздражимостью, приспособляемостью к среде и т. д.

Окончательного и строгого определения понятия “жизнь” нет досих пор. Так, например, неясно, можно ли вирусы считать формой жизни, т. к. внеклеток хозяина они не проявляют никаких признаков жизни, например, они не могутразмножаться.

Живые системы характеризуются очень высоким уровнемструктурной и функциональной организации на молекулярном уровне, высочайшейинформационной

плотностью, самоорганизацией, способностью ксамовосстановлению и т. п.

Существуют следующие пять основных групп теорий опроисхождении жизни.

Креационизм, утверждающий, что жизнь была созданасверхъестественным

существом (Богом, космическим разумом и т.п.), к этомунаправлению примыкают теологи и философы-идеалисты. Этот процесс был произведенодин раз, больше он не повторится и поэтому не доступен экспериментальнойпроверке. Поэтому эта теория выходит за рамки научного исследования.

Остальные направления материалистичны.

Теория самопроизвольного зарождения — жизнь самозарождаетсяпри создании для этого подходящих условий, и это на протяжении всей историиЗемли на ней происходило неоднократно, однако попытки создания жизни вискусственных лабораторных условиях (в “пробирке”) химическим путем пока неудались.

Теория стационарного состояния. Жизнь существовала всегда, итолько изменялись ее формы.

Теория панспермии. Жизнь на Землю была занесена из космоса,поскольку в нем зародыши жизни и белковые элементы непрерывно переносятся спланеты на планету (подтверждено исследованиями).

Теория биохимической революции — жизнь произошлаестественным путем в результате саморазвития химических и физических процессов(примыкает ко второй группе теорий).

В настоящее время общепринято считать следующие эры развитияжизни на Земле:

Архейская эра (начало жизни; считается, что жизнь возникла3,5 млрд. лет назад);

Протерозойская эра (одноклеточные, беспозвоночные,водоросли);

Палеозойская эра (растения (псилофит), кистеперые рыбы,земноводные, насекомые);

Мезозойская эра (пресмыкающиеся, млекопитающие);

Кайнозойская эра (млекопитающие, птицы, человек).

 Начало жизни.

Жизнь находится в самой тесной, совершенно неразрывной связис организованностью нашей планеты, в частности биосферой. В биосфере жизньисполняет совершенно определенные геологические функции, которые не будутсуществовать, если жизнь на планете исчезнет. Также следует признать, что жизньявлялась неизменной, такой же как теперь, являлась частью организованностибиосферы за все нам известное течение геологического времени, т. е. впродолжении 3×109 — 2×109 лет. В древнейшемархеозое она составляла такую же часть в общем единого строения биосферы, какуюи теперь составляет.

И наконец, нельзя сомневаться, что жизнь может существоватьна нашей планете и на ней существует только благодаря непрерывному и,по-видимому, неизменному в течение геологического времени притоку космическойэнергии, главным образом лучистой энергии Солнца. Если жизнь поддерживается идругими источниками энергии (например, атомной благодаря радиоактивным распадамхимических элементов), то все же представляется научно установленным, чтоглавным источником жизни является энергия Солнца.

Не только жизнь – в ее современном масштабе и, по существу,в современной структуре – существовала с археозоя, т. е. с начала нам известнойгеологической летописи, но она имела основой одно и то же – с колебаниями в туи в другую сторону – количество земного вещества одного и того же химическогоэлементарного состава.

Эти положения, как будто отвечающие всем нам известнымнаучным фактам и научно им равноценным эмпирическим обобщениям, должны бытьприняты во внимание при размышлении о начале жизни на Земле.

Проблема о начале жизни связана с проблемой создания самойжизненной среды, в пределах которой идет эволюционный процесс, т. е. этапроблема логически выходит за пределы среды.

Жизненная среда – монолит жизни, живая природа – явнымобразом не представляет случайное, незакономерное явление. Она явным образомимеет определенную структуру, представляет форму организованности, неизменносуществующую в геологическом времени и неизменно связанную с организованностью,биосферы.

Все живые организмы тесно связаны между собой в своемсуществовании и этим путем представляют единое целое, непрерывно существующеекак единое целое в течение всего геологического времени, двух-трех миллиардовлет по крайней мере.

Аналогично современному отражалась жизнь в течение всего геологическоговремени. Для кембрия (меньше миллиарда лет назад) мы имеем уже ясноепредставление о сложности монолита жизни. Мы можем утверждать, что в это времядолжна была существовать наземная растительная жизнь, остатки которой  несуществуют, так как без нее не мог жить тот сложный мир гетеротрофных существ,который открывается в древнейших фаунах, пока изученных. Никаких сомнений вэтом не может быть и для альгонкской эры. Дальше нет точных палеонтологическихзнаний, но изучение отражения жизни в земной среде – тех глубокого измененныхосадочных и органогенных породах, которые доступны непосредственномуисследованию, — показывает, что строение монолита жизни было в основныхбиогеохимических чертах неизменным.

Можно сделать следующие утверждения:

Жизненная среда не может быть сведена к морфологическиединому организму, когда-то населявшему планету, живая среда не может бытьморфологически однородна, и единая основа живых организмов, протоплазма, неохватывает всех геохимических функций жизни на нашей планете.

Уже в связи с этим живая среда не могла произойти из единогоодноклеточного организма принесенного из космической среды, или из таких жеразнородных неделимых. Нельзя, однако, отрицать, что проникновение в жизненнуюсреду биосферы космических жизненных элементов весьма вероятно, ибо веществобиосферы, несомненно, постоянно принимает в себя космические тела. Но началаземной жизни оно не объясняет.

Неизбежно допустить, что, может быть, и менее сложная восновных чертах, чем теперешняя, но все же очень сложная жизненная среда сразусоздалась на нашей планете как нечто целое в догеологический ее период.Создался целый монолит жизни (жизненная среда), а не отдельный вид живыхорганизмов, к какому нас ложно приводит экстраполяция, исходящая изсуществования эволюционного процесса.

Последний вывод, наверное, затрудняет возможность допущениякогда-то происшедшего на нашей планете абиогенеза (возникновение живого изнеживого) или, вернее, археогенеза организмов в масштабе, необходимом длясоздания на ней жизни.

 Условия происхождения жизни.

Проблема первого появления жизни на нашей планете сейчаснаукой не ставиться. Это область философской или религиозной мысли, и ученые,которые ее касаются, обычно выходят за пределы научной работы. Они касаютсяэтих вопросов, но их исследуют не как ученые, а как философы.

Рассматривая проблему появления жизни на Земле как проблемупоявления биосферы, мы не только приближаемся к реальности – мы получаем новуюпрочную базу для научной работы, опирающуюся на огромный эмпирический материалгеологии и геохимии.

Геология позволяет сейчас научно ставить вопрос о началебиосферы, а геохимия научно точно определяет условия, каким должнаудовлетворять жизнь для того, чтобы могла создаться биосфера.

Необходимо иметь в виду, что говоря о появлении жизни наЗемле с образованием биосферы, должно считать незыблемым принцип Реди – товеликое эмпирическое обобщение, которое было установлено в XVIIв. и которое неизменно подтверждается научным опытом и наблюдением. Еговыражают: “Все живое происходит от живого”. Принцип Реди безусловно верен, ноэто не философский принцип, а научное обобщение. В связи с этим его можновыразить так: “Все живое происходит из живого в биосфере, комплексфизико-химических явлений в которой точно ограничен и определен”. Абиогенеза,согласно принципу Реди, нет и не было в биосфере в пределах геологическоговремени, т. е. в пределах времени, когда жизнь входила в организованность этойгеосферы.

Как уже ранее говорилось в научной литературе высказывалисьразные представления о начале жизни на Земле. Вот два из них. Оба не связаны сгеологическим строением Земли и с ее историей. Согласно одному, жизнь прониклана нашу планету извне, из космического пространства, может быть, проникает внее постоянно и непрерывно и сейчас. Согласно другому взгляду, жизньобразовалась на Земле из мертвой (косной) материи каким-то неизвестным путем водин из геологических древних периодов ее бытия или, может быть, незаметно длянас непрерывно и постоянно на ней этим путем, путем “самопроизвольногозарождения”, абиогенеза, образуется, но нами этот процесс не замечается. Этивзгляды, высказанные в такой неопределенной форме, противоречат нашему точномузнанию.

Исходя из сведения проблемы о начале жизни к проблеме оначале биосферы, попытаемся установить условия появления биосферы и проявленияв ней жизни, обязательные для всякого представления о ее начале на нашейпланете.

Здесь мы должны считаться с успехами геологии, определяющимивозраст биосферы, и сданными геохимии, исключающими некоторые из ходячихпредставлений об эволюции форм жизни в пределах биосферы.

Следующие данные геологии должны быть учтены как эмпирическиустановленные.

Поле жизни, т. е. температура и давление, связанный с этимклимат и химический характер среды, существует непрерывно, в общем неизменно современи архейской эры. В течение более чем полутора миллиардов лет поле жизнибыло аналогично современному.

Огромная часть архейской эры, может быть вся, была ужеохвачена жизнью, в основных чертах аналогичной современной, с ней генетическисвязанной. Биосфера существовала все это время неизменно. На это указывают нетолько остатки жизни, но и неизменность в течении всего этого времени процессавыветривания, характер и парагенезис тех минералов, которые образуют биосферу икоторые теснейшим образом в своем образовании связаны с жизнью.

Жизнь и все живые организмы являются неразрывнойзакономерной частью биосферы. Сама биосфера не является случайным образованием– она отвечает определенной форме организованности. Это устойчивая динамическаясистема, равновесие, установившееся в основных чертах своих с самого своегоначала, т. е. с начала или с середины архейской эры, с археозоя, неизменнодействующее в течение 1,5 млрд. лет.

В биосфере можно отличить два типа составляющего еевещества: с одной стороны, косное вещество, а с другой живое. Косное вещество,состоящее в конце концов из минералов, остается в своих морфологическихпроявлениях, т. е. по своему химическому составу и физическому состоянию,неизменным. Одни и те же минералы строили его в альгонской эре и раньше, строяти теперь. Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течениегеологического времени, если не считать ими созданий человеческой техники.

Иное явление представляет другая составная часть биосферы –живое вещество, вечно, в целом и отдельных своих формах меняющееся вэволюционном процессе. Это живое вещество является носителем свободной энергиив геохимических процессах биосферы, ее активной составной частью. Егонеизменные формы, как некоторые виды (однородные живые вещества) радиолярий,неизменные с альгонкской эры, или Lingula – скембрийской, являются исключением. Они существуют в неизменном строении околомиллиарда лет. Все остальные за это время коренным образом изменились,эволюционировали. Живой мир биосферы палеозоя и живой мир биосферы нашеговремени резко различны, мир косной материи один и тот же.

Как уже говорилось, жизнь для нас научно известна только какзакономерная часть биосферы: жизнь вне биосферы не существует – есть нереальнаяабстракция.

Говоря о появлении на нашей планете жизни, мы вдействительности говорим только об образовании на ней биосферы.

С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна былабыть уже сложным телом, а не однородным веществом, так как без жизни не моглабы создаться кора выветривания (неразрывная часть механизма биосферы), асвязанные с этим проявлением жизни ее биогеохимические функции по разнообразиюи сложности не могут быть одной какой-нибудь видовой формой жизни. Они на всемпротяжении геологической истории и посейчас в окружающей нас природе неизменнораспределены между разными формами жизни.

При рассмотрении биогеохимических функций можно сделатьследующий утверждения:

Все без исключения геохимические функции живого вещества вбиосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами

Невозможен организм, который мог бы один исполнять все этигеохимические функции

В ходе геологического времени происходила смена разныхорганизмов, замещавших друг друга в исполнении данной функции без изменениясамой функции.

Вывод о необходимости одновременной чрезвычайноразнообразной геохимической функции в биосфере представителей жизни являетсяосновным условием, определяющим характер ее появления.

В настоящее время считается, что жизнь образовалась на Землев результате закономерного процесса эволюции углеродистых соединений. При этомуглеродистые соединения в межзвездной среде возникли еще до формирования нашейпланеты и, следовательно, заносились на планету всегда. На ранней стадиисуществования Земли на ней протекали различные химические процессы,способствовавшие формированию более сложных соединений, — химическая эволюция,положившая начало биологической эволюции.

Начало серии работ по абиогенному (не биологическому)синтезу было положено американским ученым С. Миллером (1953), пропускавшимэлектрический разряд через смесь газов. Советские ученые А. Г. Пасынский и Т.Е. Павловская (1956) показали возможность образования аминокислот приультрафиолетовом облучении газовой смеси формальдегида и солей аммония.Испанский ученый Х. Оро (196О) осуществил синтез компонентов нуклеиновыхкислот. В 197О г. американский ученый С. Поннамперума синтезироваладенозинтрифосфорную кислоту (АТФ) — основную форму накопления энергии в живыхорганизмах, а также аминокислоты, полипептиды и белково-подобные вещества. Этимбыло доказано, что абиогенное происхождение жизни во Вселенной могло произойтив результате воздействия тепловой энергии, ионизирующего излучения,электрических разрядов.

Недостатком таких попыток следует считать создание статических,химически завершенных биоэлементов (фактически — элементов трупов). Между темжизнь — это непрерывный процесс, что требует и соответствующей методологии.

Заключение.

В свете современных данных, химические различия между живымвеществом и его абиогенными аналогами стерлись. В одинаковых по химическомусоставу биогенных и абиогенных веществах количество право- и левовращающихмолекул всегда неодинаково, всегда резко преобладает одна их группа, чащелевовращающая.

Ученые, занимавшиеся проблемой происхождения жизни на Земле(А. И. Опарин, Дж. Бернал, М. Руттен, Дж. Холдейн, Р. С. Юнг и др.), недопускали заноса каких-либо элементов жизни на Землю с других планет или изКосмоса. Все признавали абиогенез на самой Земле. По общему мнению абиогенезпроисходил в условиях, отличных от ныне существующих на Земле, а именно припервичной бескислородной атмосфере.

В настоящее время вопрос о появлении жизни на Земле сводитсяк выяснению времени и биогеохимических условий той древней эпохи, когдасоздалась благоприятная обстановка для превращения абиогенных органическихсоединений в биогенные, а также к выяснению причины возникновения стольхарактерной для органического мира хиральности молекулярного состава и, вчастности, появления резко диссимметричной молекулы ДНК в веществе биогенногопроисхождения.