Реферат: Возникновение жизни на Земле

1.Модель большого взрыва и расширяющейся Вселенной

Если, любопытствуя, мывозьмем в руки справочник или какое-нибудь научно-популярное пособие, то непременнонаткнемся в них на одну из версий теории происхождения Вселенной – такназываемой теории «большого взрыва». В кратком виде эту теорию можно изложитьтак: первоначально вся материя была сжата в одну «точку», имевшую необычайновысокую температуру, а затем эта «точка» взорвалась с огромной силой. Врезультате взрыва из постепенно расширявшегося во все стороны супергорячего облакасубатомных частиц постепенно образовывались атомы, вещества, планеты, звезды,галактики и, наконец, жизнь. При этом расширение Вселенной продолжается, инеизвестно, как долго будет продолжаться: возможно, когда-нибудь оно достигнетсвоих границ.

Одна из самых большихпроблем, стоящих перед сторонниками теории «большого взрыва», как раз состоит втом, что ни один из предлагаемых ими сценариев возникновения Вселеннойневозможно описать математически или физически. Согласно базовым теориям«большого взрыва», первоначальным состоянием Вселенной была точка бесконечномалых размеров с бесконечно большой плотностью и бесконечно высокойтемпературой. Однако такое состояние выходит за пределы математической логики ине поддается формальному описанию. Так что в действительности о первоначальномсостоянии Вселенной ничего определенного сказать нельзя, и расчеты тутподводят. Поэтому это состояние получило в среде ученых название «феномена».

Так как этот барьер досих пор не преодолен, то в научно-популярных изданиях для широкой публики тема«феномена» обычно опускается вообще, а в специализированных научных публикацияхи изданиях, авторы которых пытаются как-то справиться с этой математическойпроблемой, о «феномене» говорят как о вещи, недопустимой с научной точкизрения, Стивен Хоукинг, профессор математики из Кембриджского университета, иДж.Ф.Р. Эллис, профессор математики университета в Кейптауне, в своейкниге «Длинная шкала структуры пространство-время» указывают: «Достигнутые намирезультаты подтверждают концепцию, что Вселенная возникла конечное число летназад. Однако отправной пункт теории возникновения Вселенной – так называемый«феномен» – находится за гранью известных законов физики». Тогда приходитсяпризнать, что во имя обоснования «феномена», этого краеугольного камня теории«большого взрыва», необходимо допустить возможность использования методовисследований, выходящих за рамки современной физики.

«Феномен», как и любойдругой отправной пункт «начала Вселенной», включающий в себя что-то, что невозможноописать научными категориями, остается открытым вопросом. Однако возникаетследующий вопрос: откуда появился сам «феномен», как он образовался? Ведьпроблема «феномена» – это только часть гораздо большей проблемы, проблемысамого источника начального состояния Вселенной. Иными словами – еслипервоначально Вселенная была сжата в точку, то что привело ее в это состояние?И если мы даже откажемся от вызывающего теоретические трудности «феномена», товсе равно останется вопрос: как образовалась Вселенная?

В попытках обойти этутрудность, некоторые ученые предлагают так называемую теорию «пульсирующейВселенной». По их мнению, Вселенная бесконечно, раз за разом, то сжимается вточку, то расширяется до каких-то границ. Такая Вселенная не имеет ни начала,ни конца, существуют только цикл расширения и цикл сжатия. При этом авторыгипотезы утверждают, что Вселенная существовала всегда, тем самым вроде быполностью снимая вопрос о «начале мира».

Но дело в том, что никто досих пор не представил удовлетворительного объяснения механизма пульсации.Почему происходит пульсация Вселенной? Какими причинами она вызвана? ФизикСтивен Вайнберг в своей книге «Первые три минуты» указывает, что при каждойочередной пульсации во Вселенной неизбежно должна возрастать величина соотношенияколичества фотонов к количеству нуклеонов, что ведет к угасанию новыхпульсаций. Вайнберг делает вывод, что таким образом количество циклов пульсацииВселенной конечно, а значит, в какой-то момент они должны прекратиться.Следовательно, «пульсирующая Вселенная» имеет конец, а значит, имеет и начало.

2. Историяразвития проблемы происхождения жизни

 

Жизнь является одним изудивительных и загадочных явлений природы, поэтому она издавна привлекала ксебе внимание человечества, которое безуспешно на протяжении многих вековстремилось разгадать ее сущность и тайну происхождения. Отсутствие необходимыхзнаний не позволяло подойти к решению этой проблемы с научных позиций, поэтомувсе попытки оставались на уровне догадок.

Быстрое развитие науки вдевятнадцатом и начале двадцатого столетия создало предпосылки для формированиянаучно обоснованных представлений о происхождении жизни на Земле.

Первые представления,определившие главные направления в решении этой проблемы, были высказаны А.И. Опаринымв 1924 г. и Дж. Холдейном и Г. Мёллером в 1929 г.

Идея гипотезы А.И. Опарина,заключается в том, что жизнь на Земле возникла благодаря естественному развитиюпроцессов последовательного химического усложнения углеродистых соединений,которые, попадая в первородный океан, образовывали коллоидные растворы в воде.Рано или поздно из коллоидного раствора выпадали кусочки геля, в результатечего бесструктурное вещество обрело структуру, совершился переход органическогосоединения в организованное тело. Эти кусочки геля и послужили затемпредшественниками первичных организмов. Но прежде чем кусочки геля сталипримитивными организмами, им понадобилось пройти сложный и длительныйэволюционный путь, в результате которого у них должны были развиватьсясвойства, присущие живым организмам.

Опарин возникновениежизни связывал непосредственно с возникновением организмов, имеющих четкуюграницу раздела с окружающей средой. Основанием для такого подхода служилообщепризнанное в биологии мнение, что минимальным уровнем живого, в которомпроявляются все признаки жизни, является клетка.

В основу модели,происхождения жизни на Земле, выдвинутой М.Д. Нусиновым и К.Б. Серебровской,положена каталитическая функция реголитного зерна, которая в сочетании с капельножидкойводой может приводить к возникновению сначала «обращенной» мицеллы, а затем иструктуры, окруженной двухслойной мембраной, – «липосомы», с включенной внутрькаталитически активной реголитной частицей.

К. Симионеску и Ф. Денетсчитают, что макромолекулярные предшественники живой материи появились путемаккумулирования и рекомбинации активных частиц, возникших под влиянием плазмы вгазообразной фазе (первичной атмосфере) на холодных поверхностях суши или ватмосфере.

Л. Лозина-Лозинскийсчитает, что жизнь возникла в наземных условиях, среди частиц грунта или впещерах, в горных породах, где присутствовали минералы-катализаторы, ускорявшиесинтез органических соединений.

Представления опроисхождении жизни, высказанные Дж. Холдейном, существенно отличаются отпредставлений А.И. Опарина. Дж. Холдейн допускал существование жизнидо возникновения первых живых клеток. Он считал, что первые живые или полуживыеобъекты представляли собой, вероятно, большие молекулы, синтезировавшиеся поддействием солнечных лучей и способные размножаться лишь в той исключительноблагоприятной среде, в которой они возникли. Дж. Холдейн так представлялвозникновение первой клетки; «Клетка состоит из многочисленных полуживыххимических молекул, взвешенных в воде и заключенных в маслянистую пленку. В тевремена, когда весь океан представляя собой огромную химическую лабораторию,условия для образования таких пленок были относительно благоприятными, и тем неменее, жизнь, возможно,находилась на «вирусной» стадии на протяжении многих миллионов лет, прежде чемподходящий набор элементарных единиц оказался собранным в первой клетке.

Спустя почти 30 лет Дж. Холдейннесколько конкретизировал механизм добиологических процессов возникновенияпростейшего живого организма, однако взгляды его принципиально не изменились.

В 1929 г. Г. Мёллервыдвинул аналогичную гипотезу, в которой начало жизни связывал с особымимолекулами, способными к саморазмножению – генами, т.е. в основе появленияжизни лежало возникновение «голого» гена.

Дж. Прингл также предполагал,что жизнь первоначально существовала как некая начальная химическая активностьи не имела четких границ в морском «бульоне». Эта активность была сходна спроцессами, происходящими в живых клетках. Затем постепенно жизньлокализовалась в ограниченных объемах и сформировалась в виде отдельныхорганизмов.

А. Игнатов в своейработе развивает идеи о первоначальном зарождении жизни на доклеточном уровне: «Капельки,пленки и целые протоплазматические слои, существовавшие благодаря обменувеществ белковых тел, и явились первыми живыми телами, появившимися на Земле.Они обладали самой наипростейшей биологической организацией, какая тольковозможна при осуществлении жизненных процессов, живое тело развивалось, прежде всего, в направлении созданиянаиболее благоприятных условий для обмена веществ белковых тел.

Таким образом, выдвинутыеОпариным и Холдейном представления послужили базой для формирования двухнаправлений в решении проблемы происхождения жизни. Свидетельством этого служатпоследующие работы, в которых основное внимание уделялось развитию конкретныхмеханизмов происхождения жизни по той или иной схеме.

Необходимо отметить, чтопоявление большого количества работ, посвященных происхождению жизни на Земле,привлекло внимание ученых различных специальностей, которые, с позициинакопленных в своей области знаний подвергли основные положения выдвигаемыхгипотез критическому анализу. Это позволило выявить сильные и слабые стороныхимической эволюции органических веществ, а также всесторонне оценитьеероль в решении проблемы происхождения жизни на Земле.

Привлечение вниманияширокого круга исследователей к столь сложной проблеме позволило отчетливоосознать, что точка зрения на происхождение жизни совершенно недостаточна: «…вкаких бы количествах ни образовывались органические продукты от каких-либопланетарных катаклизмов и атмосферных разрядов, – указывает П.К. Анохин, –только на этой основе никогда не смогла бы создаться даже самая примитивнаяжизнь.

Жизнь – этосамоорганизующееся образование, пусть на первых порах примитивное, новключающее в себя все необходимые узловые механизмы, свойственныефункциональной системе». Здесь же Анохин пишет, что формирование системы,обладающей динамической самоорганизацией, было критическим моментомвозникновения живого на нашей планете.

К.С. Тринчерпридерживается аналогичного мнения; «Химические синтезы сложных соединений,какими бы путями они не совершались, не представляют собой биологическогоразвития материи, на основании которого можно былобы объяснитьфизическую суть живой системы».

У.Р. Эшби наосновании теории информации отмечает: «Ученые пытались доказать, что имеетсякакой-то путь перехода от двуокиси углерода к аминокислоте, от нее – к белку, азатем, через естественный отбор и эволюцию, – к разумным существам. Яутверждаю, что такие поиски специфических условий совершенно ошибочны.Справедливо как раз обратное – каждая динамическая система дает начало своейсобственной форме разумной жизни и является в этом смысле самоорганизующейся».

А.П. Руденко такжесчитает, что самоорганизоваться могут не молекулы вещества сами по себе, атолько сложные целостные многомолекулярные каталитические системы.

Н.П. Дубининотмечает,что современные теории происхождения жизни, имеющие большое значение длявыяснения условий, в которых могла возникнуть жизнь, исходят изредукционистских идей, уделяя главное внимание нарастанию физико-химическойусложненности неорганического вещества. «Исходным актом происхождения жизни каккачественно нового явления не могло служить исходное появление только белковили только нуклеиновых кислот, необходимо было появление структурированнойсистемы, функционирующей при взаимодействии специфических веществ, энергии игенетической информации».

А.М. Уголев,анализируя современное состояние проблемы происхождения жизни, указывает, чтоодна из ошибок, допускаемых структуралистами, заключается в том, что свойстваструктур, появляющихся на предбиологической стадии, они стремились приблизить косновным характеристикам жизни.

Дж. Кеосиан в своей работе «Кризисв проблеме происхождения жизни» отмечает, что «химическая эволюция нашла свойконец в самой себе. Во многих случаях она представляет собой надуманный илиискусственный лабораторный синтез».

Таким образом,субстратные гипотезы, основанные на химической эволюции, оказались неспособнымидаже наметить правильный путь в решении проблемы происхождения жизни.

В последние годывыяснилось, что решение проблемы происхождения жизни связано не столько срешением вопроса возникновения материального субстрата жизни, сколько срешением вопроса возникновения упорядоченности структуры и процессов как вовремени, так и в пространстве.

Н.П. Дубининотмечает: «…центральными при анализе природы скачка от неживого к живому наЗемле являются две проблемы. Первая – разъяснение тех путей, которые обеспечиливозможность синтеза молекул ДНК в естественных условиях первобытной Земли.Вторая – анализ того, как белковые соединения стали обязательной средой дляразмножения молекул нуклеиновых кислот и приняли на себя (под управлением генетическогокода ДНК) роль субъекта всех главных проявлений жизнедеятельности организмов».

В.И. Гольданский ссоавторами показывают, что возникновение жизни, и как главного еесвойства самовоспроизведения, непосредственно связано с возникновением чистойсреды, т.е. в «первобытном бульоне» в течение нескольких миллионов лет должнопроизойти нарушение зеркальной симметрии и формирование чистоты органическойсреды, в которой остались только левые аминокислоты и правые сахара,использованные затем в процессе формирования коротких цепочек блоков будущихДНК и РНК и цепочек для будущих белков.

Познание механизмавозникновения генетического кода и упорядоченной структуры ДНК или ДНК-подобныхмакромолекул признается многими исследователями решающим моментом, понимании того, какпроизошла жизнь.

Ф. Крик и Л. Оргел,не находя возможности представить механизм возникновения ДНК, вновьвозвращаются к мысли о занесении на Землю примитивной формы жизни с другихпланет Вселенной. Однако, как неоднократно отмечалось в литературе, такойподход к решению вопроса только переносит проблему зарождения жизни на другуюпланету.

За последние двадцать-тридцать лет быланакоплена вполне достаточная научная информация в различных областях знания, аформирование метода подхода к решению поставленной проблемы было начатозначительно раньше.

Еще в 1931 г. В.И. Вернадскимбыла опубликована статья «Об условиях появления жизни на Земле», в которой оннаучно обосновал, что вопрос о происхождении жизни на Земле сводится к вопросуо происхождении на ней биосферы: что жизнь вне биосферы не существует – естьнереальная абстракция; что морфологический состав живой природы в биосфереизначала должен был быть сложным и жизнь всегда исполняла одновременноразнородные биогеохимическке функции (газовая, кислородная, окислительная,восстановительная, кальциевая, концентрационная, функция сгорания органическихсоединений и др.), поэтому должен был одновременно появиться сложный комплексживых форм, развернувшийся затем в современную живую природу; что живые организмы,обладая преимущественно свойством правого вращения плоскости поляризации света,могли создаться в такой дисимметричной правой среде, отличной от обычной средыбиосферы. В.И. Вернадский считал, что жизнь при возникновении биосферыдолжна появиться не в виде одного какого-либо организма, а в виде ихсовокупности, отвечающей геохимическим функциям жизни, или она появилась содной простейшей формы, которая затем так быстро раздробилась на формы, имеющиеразные геохимические функции что этот период не оставил никаких следов в земнойкоре.

С сожалением приходитсяотметить, что эти фундаментальные положения не были использованыисследователями при разработке различных гипотез о происхождении жизни.

Подытоживая приведенныйкраткий обзор, можно сказать, что в настоящее время непрерывно расширяютсяисследования как в направлении создания целостной достоверной картинывозникновения жизни, так и в направлении разработки отдельных конкретныхмеханизмов, которые могли происходить на предбиологической стадии. Однако,несмотря на предпринимающиеся попытки, проблема происхождения жизни еще далекаот своего разрешения и представляет пока большую сложность.

3.Человек и космос

Истинное место космоса вжизни человечества определяется не только политическими и экономическимипонятиями, хотя, конечно, без них и не обойтись. Самое главное предназначениевыхода человека в космическое пространство – сплочение людей в единуючеловеческую семью. Подобно тому как Геллеспонт объединял древних греков, служавосточной границей их расселения, точно так же черный круг космоса виллюминаторе космического корабля служит символом единства нишей 1-земнойцивилизации.

Связи и взаимодействиямежду новым политическим /мышлением и космонавтикой многообразны и динамичны.

Во-первых, космонавтикапомогает осознать и усвоить тот непреложный факт, что Земля и окружающее ееблизлежащее космическое пространство – это общий дом человечества.

Во-вторых, выход в космоссимволизирует достижение такого уровня развития науки и техники, на которомматериальное изобилие из красивой сказки всех времен и народов становитсявполне реальным.

В-третьих, раздвигаяпространственные и связанные с ними временные пределы познания, выход в космоссоздает основы и для духовного изобилия современного человека, наполняя егосмысл бесконечным содержанием познания окружающего мира.

В-четвертых, выход вкосмос означает качественный рубеж в совершенствовании самого человека,являющегося высшим уровнем организации материи в известной нам части мироздания.

И, наконец, космическиесредства связи сближают континенты и народы, способствуют взаимообогащениюкультур, росту взаимопонимания, вытравливанию ложных стереотипов старогополитического мышления.

На наш взгляд,непревзойденное до сих пор по глубине и целостности толкование космоса ичеловека в нем дано выдающимися отечественными учеными – представителями, поопределению академика Н.Н. Моисеева, «умонастроения», «течения мысли»,получившего в 'мировой науке определение «русского космизма». К этому течениюотносятся ученые с мировым именем – основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский(1857–1935), основоположник геохимии В.И. Вернадский (1863–1945),основоположник гелиобиологии А.Л. Чижевский (1897–1964) имыслитель-энциклопедист Н.Ф. Федоров (1829–1903).

Космисты с самого началаисходили из чисто человеческих потребностей освоения космоса. Более того, внекотором смысле познание космоса считалось ими необходимым только лишь каксредство познания человеком самого себя, «улучшения условий его самовыражениякак личности». «Надо идти в космос, чтобы понять нашу Землю» – эти слова В.И. Вернадскогоявляют собой главный исходный пункт космизма деленном этапе должен бытьнеизбежным следствием увеличения численности человечества. Экспансия воколосолнечное пространство, а затем и в дальний космос должна была, по мысли К.Э. Циолковского,открыты перед человеком «горы хлеба и бездну могущества».

У Н.Ф. Федоровакосмическое пространство служит местом расселения отцов и детей, т.е.практически всего человечества, победившего смерть и овладевшего методами«патрофикации», т.е. рукотворного воскрешения предшествовавших поколений.Осуществление такого проекта означало бы увеличение численности «всеобщегобратства», как именовал Н.Ф. Федоров человечество. до 60–70 млрд. человек.Выход в космос представлялся Н.Ф. Федорову единственным средством спасенияот перенаселения. К.Э. Циолковский считал при этом, что жизнь будетпопеременно принимать лучистые и корпускулярные формы, образуя впространстве-времени вереницу «великих космических эр и великий рост разума».

Идеи русских космистов окосмическом предназначении человека находят подтверждение в практикекосмических полетов, в международном сотрудничестве ученых в освоенииоколоземного пространства и планет Солнечной системы.

И в более поздниеисторические эпохи глубокое осмысление космоса неизменно вело к осмыслениюгармонии между телом и душой. Не случайно, видимо, в одном из переводов сдревнегреческого космос означает «лад», «порядок», «чин». Тема гармонии духа и телапривлекала и Вернадского, и Циолковского, и в особенности близких к ним впонимании задач научного познания представителей талантливой семьи Рерихов.

В представленияхкосмистов проникновение за пределы околоземного пространства объективносопряжено с совершенствованием самого человека как нравственным, так ибиологическим. Циолковский, например, исходил из того, что «высшие животные»(человек) очень несовершенны. Например, невелика продолжительность жизни, мал иплохо устроен мозг и т.д. «У людей, – писал великий русский ученый, – нет ниодного порядочного или безукоризненного органа». Проблему человека, понимаемуюныне зачастую исключительно как проблему «защиты человека» от негативныхпоследствий научно-технического прогресса, К.Э. Циолковский понимал, нанаш взгляд, глубже и реалистичнее – как проблему активного воздействия начеловеческий организм, использования достижении научно-технического прогрессадля совершенствования его природы. «Разве человек не имеет бездну физических,умственных и социальных недостатков, чтобы оставаться с тем, что имеет!» – восклицалон, предвосхищая наступление того времени, «когда человек, примется запреобразование своего тела».

Истины ради следуетзаметить, что ни сам Циолковский, ни другие космисты не собирались сразу жерадикальным образом менять природу человека, относя эту задачу к весьмаотдаленным «космическим эрам».

Спрашивая себя о том,каким должен быть человек космической эры, корифеи русского космизмазадумывались над феноменом человека вообще, над его внутренней сутью каксредства материи познать самое себя.

Одним из главныхнаправлений совершенствования человека им представлялось увеличениепродолжительности жизни. Н.Ф. Федоров считал это моральным императивом,движущим прогресс. К.Э. Циолковский полагал, что только человек, живущийсверхдолго, сможет отважиться на сверхдлительное пребывание в космосе.

Оригинальна и заслуживаетотдельного рассмотрения точка зрения В.И. Вернадского. Но в принципе космистыбыли едины. Они считали познание тайн старения живых организмов (человека впервую очередь) и овладение механизмом воздействия на эти процессы возможным,желательным и даже необходимым с точки зрения прогресса человечества.

Своеобразную концепциюсмысла бытия на основе осмысления космоса и места человека в нем выдвинулНиколай Федорович Федоров – мыслитель, незаслуженно, на наш взгляд, забытый.Наряду с искусственным увеличением видовой продолжительности жизни людей онсчитал необходимым развивать науку и технику в направлении моделированияличности, создать для этого центры, которые изучали бы научно-техническиеприемы управления всеми молекулами и атомами внешнего мира, так чтобырассеянное собрать, разложенное соединить, т.е., сложить в тела отцов.


Списокиспользованной литературы

 

1. ВойткевичГ. Возникновение и развитие жизни на Земле. – М., 1988.

2. ИгнатовИ. Проблема происхождения жизни. – М., 1962.

3. Низовский А.,Непомнящий Н. 100 великих тайн. – М., 1999.

4. Рудник В.,Соботович Э. Ранняя история Земли. – М., 1984

5. СавенковВ. Новые представления о возникновении жизни на Земле. – К., 1991.

6. СоботовичЭ. Космохимическая модель происхождения Земли // Геологический журнал. –1984. – Т. 44. – №2. – С. 112 – 123.

еще рефераты
Еще работы по биологии