Зародження життя на Землі: теорії, гіпотези, концепції

Життя – найбільше диво, яке тільки існує на нашій планеті. Проблеми її вивчення в даний час займають не лише біологів, але також фізиків, математиків, філософів та інших вчених. Звичайно ж, найбільш складна загадка – саме зародження життя на Землі. Досі дослідники сперечаються про те, як же це сталося. Як не дивно, але чималий внесок у вивчення даного феномена внесла філософія: ця наука дозволяє робити правильні висновки, узагальнюючи величезні обсяги інформації. Якими версіями сьогодні керуються вчені в усьому світі? Ось які в даний час існують теорії зародження життя на Землі:

Концепція мимовільного зародження.

Креаціонізм, або теорія божественного творіння.

Принцип стаціонарного стану.

Панспермия, прихильники якої стверджують про природну «продуктивності» будь планети, де існують відповідні умови. Зокрема, цю ідею свого часу розвивав відомий академік Вернадський.

Біохімічна еволюція по А. В. Опаріну.

Розглянемо всі ці теорії зародження життя на Землі кілька більш докладно.

Матеріалізм і ідеалізм

Ще в Середні Століття і раніше, в арабському світі, деякі вчені, нехай навіть з ризиком для власного життя, припускали, що світ міг бути створено в результаті якихось природних процесів, без участі божественної сутності. Це були перші матеріалісти. Відповідно, всі інші точки зору, які передбачали Божественне втручання у створення всього сущого, ставилися до ідеалістичним. Відповідно, і зародження життя на Землі цілком можливо розглядати з двох позицій.




Креаціоністи стверджують, що життя могла бути створена тільки Богом, в той час як матеріалісти просувають теорію появи перших органічних з'єднань і життя з неорганічних речовин. Версія базується на складності або неможливості розуміння тих процесів, результатом яких стало життя в сучасному її вигляді. Цікаво, але сучасна Церква цю гіпотезу підтримує лише частково. З точки зору найбільш дружніх до вчених діячів, основний Задум Творця зрозуміти і правда неможливо, зате ми можемо визначити явища і процеси, завдяки яким виникла життя. Втім, від істинно наукового підходу це все одно дуже далеко. В даний час переважає точка зору матеріалістів. Втім, вони далеко не завжди висували сучасні теорії походження життя. Так, спочатку була популярна гіпотеза про те, що зародження та еволюція життя на Землі відбулися спонтанно, причому прихильники цього феномену зустрічалися ще в початку 19-го століття.




Прихильники цієї концепції стверджували, що існують якісь закони природної природи, які обумовлюють можливість довільного переходу неорганічних сполук органічні з подальшим довільним ж формуванням життя. Сюди ж відноситься і теорія про створення «гомункула», штучної людини. Взагалі мимовільне зародження життя на Землі досі розглядається деякими «фахівцями» всерйоз Добре хоч, що говорять вони про бактеріях і вірусах. Звичайно, згодом була доведена помилковість такого підходу, але він зіграв важливу роль, давши величезний обсяг цінного емпіричного матеріалу. Зауважимо, що остаточний відмова від версії самостійного зародження життя стався лише в середині XIX століття. В принципі, неможливість такого процесу була доведена ще Луї Пастером. За цей учений навіть отримав чималу премію Французької Академії наук. Незабаром на передній план висуваються основні теорії зародження життя на Землі, які ми опишемо нижче.

Теорія академіка Опаріна

Сучасні уявлення про зародження життя на Землі базуються на теорії, яка була висунута вітчизняним дослідником, академіком Опаріним, ще в 1924 році. Він спростував принцип Реді, який говорив про можливість лише біогенного синтезу органічних речовин, вказавши, що ця концепція справедлива тільки для сучасного стану справ. Вчений вказав на те, що на самому початку свого існування наша планета являла собою гігантський кам'янистий куля, на якому в принципі не було органіки. Гіпотеза Опаріна полягала в тому, що зародження життя на планеті Земля – тривалий біохімічний процес, сировиною для якого служать звичайні сполуки, які можуть зустрічатися на будь-якій планеті. Академік припустив, що перехід цих речовин у більш складні виявився можливий під впливом екстремально сильних фізичних і хімічних факторів. Опарін вперше висунув гіпотезу про безперервному перетворенні і взаємодії органічних і неорганічних сполук. Він назвав його «біохімічної еволюцією». Нижче наведені основні етапи зародження життя на Землі за Опаріну.

Етап хімічної еволюції

Близько чотирьох мільярдів років тому, коли наша планета являла собою величезний і неживий камінь в глибинах космосу, на її поверхні вже йшов процес небіологічного синтезу вуглецевих сполук. У цей період вулкани викидали титанічні кількість лави і розпечених газів. Остигаючи в первинній атмосфері, гази перетворювалися в хмари, з яких безупинно йшли дощі. Всі ці процеси протікали протягом мільйонів років. Але, дозвольте, коли ж почалося зародження життя на Землі? У той же самий час зливи дали початок величезним первинним океанах, води яких були надзвичайно насичені солями. Туди ж потрапляли перші органічні сполуки, утворення яких йшло в атмосфері під дією сильних електричних розрядів та УФ-опромінення. Поступово їх концентрація збільшувалася, поки моря не перетворилися на такий собі «бульйон», насичений пептидами. А ось що сталося далі і як із цього «супу» виникли перші клітини?

Освіта білкових сполук, жирів та вуглеводів

І тільки на другому етапі в «бульйоні» з'являються справжні білки та інші сполуки, з яких побудована життя. Умови на Землі пом'якшувалися, з'являлися вуглеводи, білки і жири, перші біополімери, нуклеотиди. Так йшло освіту коацерватних крапель, які були прообразом цих клітин. Грубо кажучи, так називалися краплі з білків, жирів, вуглеводів (як в супі). Ці утворення могли всотувати, поглинати ті речовини, які були розчинені у водах первинних океанів. У той же час йшла своєрідна еволюція, підсумком якої стали краплі, що володіють підвищеною стійкістю та стабільністю до впливів зовнішнього середовища.

Поява перших клітин

Власне, на третьому етапі це аморфне утворення перетворювалося в щось більш осмислене». Тобто в живу клітину, здатну до процесу самовідтворення. Природний відбір крапель, про який ми вже говорили вище, ставав все більш жорстким. Перші «просунуті» коацервати вже мали нехай примітивний, але метаболізм. Вчені припускають, що крапля, досягнувши певного розміру, розпадалася на більш дрібні освіти, які володіли всіма рисами материнської клітки«. Поступово навколо ядра коацервата виникало шар ліпідів, що дав початок повноцінної клітинній мембрані. Так утворилися первинні клітини, археклетки. Саме цей момент з повним на те правом можна розглядати як зародження життя на Землі.

Реальний небиологический синтез органіки?

Що стосується гіпотези зародження життя на Землі від Опаріна У багатьох відразу виникає питання: «Наскільки взагалі реально освіта в природних умовах органіки з неорганіки?» Такі думки відвідували багатьох дослідників! У 1953 році американський вчений Міллер змоделював первинну атмосферу Землі, з її неймовірними температурами і електричними розрядами. В цю середу були поміщені прості неорганічні сполуки. В результаті там утворилася оцтова і мурашина кислоти, інші органічні сполуки. Ось так відбувалося зародження життя на Землі. Коротко цей процес може охарактеризувати філософський закон Переходу кількості в якість». Простіше кажучи, при накопиченні певної кількості білків і інших речовин в первинному океані ці сполуки набувають інші властивості і здатність до самоорганізації.

Сильні і слабкі сторони теорії Опаріна

У розглянутій нами концепції є не тільки сильні, але і слабкі моменти. Сильною стороною теорії є її логіка і експериментальне підтвердження абіотичного синтезу органічних сполук. В принципі, так могло статися зародження і розвиток життя на Землі. Величезною ж слабкістю є той факт, що поки ніхто не може пояснити, як же коацервати змогли переродитися в складну біологічну структуру. Навіть прихильники теорії визнають, що перехід від білково-жирової краплі до повноцінної клітці вельми сумнівний. Ймовірно, ми щось втрачаємо, не беручи до уваги невідомі нам чинники. В даний час всі вчені визнають, що мав місце якийсь різкий стрибок, в результаті якого стала можливою самоорганізація речовини. Як взагалі таке могло статися? Поки неясно Які ще існують основні теорії зародження життя на Землі?

Теорія панспермії і стаціонарного стану

Як ми вже говорили, у свій час цю версію гаряче підтримував і «просував» знаменитий академік Вернадський. Загалом-то, теорію панспермії не можна обговорювати у відриві від концепції стаціонарного стану, так як вони розглядають принцип зародження життя з однієї і тієї ж точки зору. Слід знати, що вперше дану концепцію запропонував ще німець Ріхтер в кінці 19 століття. У 1907 році його підтримав шведський дослідник Арреніус. Вчені, які дотримуються цієї концепції вважають, що у Всесвіті життя просто існувала і буде існувати завжди. З планети на планету вона переноситься за допомогою комет і метеоритів, які грають роль своєрідних «насіння». Недолік такої теорії в тому, що сама Всесвіт, як припускають, утворилася приблизно 15-25 мільярдів років тому. На «Вічність» це ніяк не схоже. Враховуючи ж те, що потенційно придатних для утворення життя планет у багато разів менше звичайних кам'янистих планетоидов, цілком закономірним можна вважати виникнення питання: «Коли і де утворилася життя і як вона з такою швидкістю поширилася по Всесвіту, враховуючи нереальні відстані?» Слід пам'ятати, що вік нашої планети – не більше 5 мільярдів років. Комети і астероїди летять набагато повільніше швидкості світла, так що їм могло б просто не вистачити часу для занесення «насіння» життя на Землю. Прихильники панспермії припускають, що якісь насіння (спори мікроорганізмів, до наприклад) переносяться «на світлових променях» з відповідною швидкістю От тільки десятиліття роботи космічних апаратів дозволили довести, що в космосі досить-таки мало вільних частинок. Надто мала ймовірність такого способу поширення живих організмів. Деякі дослідники сьогодні припускають, що на будь-якій планеті, яка підходить для життя, врешті-решт можуть утворитися білкові тіла, але механізм цього процесу нам невідомий. Інші вчені кажуть, що у Всесвіті, можливо, існують якісь «колиски», планети, на яких може утворюватися життя. Звучить, звичайно, як якась наукова фантастика Втім, як знати. В останні роки у нас і за кордоном поступово стала оформлятися теорія, положення якої свідчать про спершу закодованої в атомах речовин інформації Нібито ці дані дають той самий поштовх, який призводить до перетворення найпростіших коацерватов в археклетки. Якщо міркувати логічно, то це – та ж теорія мимовільного зародження життя на Землі! Взагалі, концепцію панспермії складно вважати завершеним науковим тезою. Її прихильники лише можуть сказати, що на Землю життя була занесена з інших планет. Але як вона утворилася там? На це відповіді немає.

«Подарунок» з Марса?

Сьогодні достеменно відомо, що на Червоній планеті справді була вода і були всі умови, що сприяють розвитку білкової життя. Дані, які це підтверджують, були отримані завдяки роботі на поверхні відразу двох апаратів, що спускаються: Spirit і Curiosity. Але до цих пір вчені з жаром сперечаються: а чи була там життя? Справа в тому, що інформація, отримана з тих же марсоходів, говорить про короткочасному (у геологічному аспекті) існування води на цій планеті. Наскільки висока ймовірність того, що там в принципі встигли розвинутися повноцінні білкові організми? Знову-таки, відповіді на це питання немає. Знову-таки, навіть якщо життя потрапила на нашу планету з Марса, це ніяк не пояснює процес її розвитку там (про що ми вже писали). Отже, ми розглянули основні концепції зародження життя на Землі. Які з них абсолютно вірні, невідомо. Проблема ще й у тому, що поки немає ні одного експериментально підтвердженого тесту, який би міг підтвердити або спростувати хоча б концепцію Опаріна, не кажучи вже про інші тези. Так, ми можемо без особливих проблем синтезувати білок, але білкову життя отримати не можемо. Так що роботи вченим припасено ще на довгі десятиліття вперед. Є й інша проблема. Справа в тому, що ми посилено шукаємо життя, засновану на вуглеці, і намагаємося зрозуміти, як саме вона виникла. А що, якщо поняття життя набагато ширше? Що, якщо вона заснована може бути на кремнії? В принципі, така точка зору не суперечить положенням хімії та біології. Так що на шляху пошуку відповідей нас зустрічають все нові і нові питання. В даний час вчені висунули кілька основних тез, керуючись якими, люди шукають потенційно населені планети. Ось вони:

Планета повинна звертатися в так званій «зоні комфорту» навколо зірки: на її поверхні не повинно бути ні занадто жарко, ні занадто холодно. В принципі, хоча б одна-дві планети в кожній зоряній системі цій вимозі відповідають (Земля і Марс, зокрема).

Маса такого тіла повинна бути середньої (в межах півтора розмірів Землі). Занадто великі планети або мають нереально високу силу тяжіння, або являють собою газові гіганти.

Більш-менш високоорганізоване життя може існувати тільки поблизу досить старих зірок (не менше трьох-чотирьох мільярдів років).

Зірка не повинна серйозно змінювати своїх параметрів. Шукати життя близько білих карликів або червоних гігантів марно: якщо вона там і була, то вже давно загинула з-за вкрай несприятливих умов середовища.

Бажано, щоб зоряна система була одинарною. В принципі, сучасні дослідники заперечують проти цієї тези. Цілком можливо, що подвійна система з двома зірками, розташованими на протилежних кінцях, може містити навіть більше потенційно жилих планет. Більше того, сьогодні все більше говорять про те, що десь на околицях Сонячної системи є газово-пилову хмару, предтеча так і не народженої другого Сонця.

Підсумкові висновки

Отже, що можна сказати на закінчення? По-перше, нам негайно не вистачає даних про точні умовах середовища на тільки що виникла Землі. Щоб отримати ці відомості, в ідеалі слід поспостерігати за розвитком планети, яка аналогічна нашій по іншим показникам. Крім того, дослідники досі не можуть сказати, які саме чинники стимулюють перехід архекапель коацерватов в повноцінні клітини. Бути може, подальші поглиблені дослідження генома живих істот дадуть якісь відповіді.