Опишете хипотезата за произхода на живота. Произход и начални етапи от развитието на живота на земята

Произходът на живота на Земята е един от най-важните проблеми на естествената наука. Дори в древни времена хората са си задавали въпроси откъде идва дивата природа, как се е появил животът на Земята, къде е линията на прехода от неодушевено към живот и т.н. В течение на десетки векове възгледите за проблема с живота са се променили са изказани различни идеи, хипотези и концепции. Този въпрос тревожи човечеството и до днес.

Някои идеи и хипотези за произхода на живота са получили широко разпространение в различни периоди от историята на развитието на естествените науки. В момента има пет хипотези за произхода на живота:

1. Креационизъм – хипотезата, че животът е създаден свръхестествено съществов резултат на акта на сътворението, тоест от Бога.

2. Хипотезата за стационарно състояние, според която живот винаги е съществувал.

3. Хипотезата за спонтанно генериране на живот, която се основава на идеята за многократното възникване на живот от нежива материя.

4. Хипотезата за панспермията, според която животът е пренесен на Земята от космоса.

5. Хипотезата за историческия произход на живота чрез биохимична еволюция.

Според креационистка хипотеза,който има най-дълга история, създаването на живот е акт на божествено сътворение. Доказателство за това е наличието в живите организми на специална сила, „душата“, която контролира всички жизнени процеси. Хипотезата за креационизма е вдъхновена от религиозни вярвания и няма нищо общо с науката.

Според хипотеза за стационарно състояние,животът никога не е възниквал, но е съществувал вечно заедно със Земята, отличавайки се с голямо разнообразие от живи същества. С промяната в условията на живот на Земята настъпи и промяна във видовете: някои изчезнаха, други се появиха. Тази хипотеза се основава главно на палеонтологични изследвания. По своята същност тази хипотеза не се отнася до концепциите за произхода на живота, тъй като по същество не засяга въпроса за произхода на живота.

Хипотеза за спонтанно възникване на животбеше представен в древен Китайи Индия като алтернатива на креационизма. Идеите на тази хипотеза бяха подкрепени от мислители Древна Гърция(Платон, Аристотел), както и учени от съвременния период (Галилей, Декарт, Ламарк). Според тази хипотеза живите организми (нисшите) могат да се появят чрез спонтанно генериране от нежива материя, съдържаща някакъв вид „активен принцип“. Така например, според Аристотел, насекомите и жабите при определени условия могат да започнат в тиня, влажна почва; червеи и водорасли в застояла вода, но ларви на мухи в гнило месо, когато то изгние.

Въпреки това, от началото на XVII век. това разбиране за произхода на живота започва да се поставя под въпрос. Осезаем удар на тази хипотеза нанася италианският натуралист и лекар Ф. Реди (1626–1698), който през 1688 г. разкрива същността на появата на живот в гниещото месо. Ф. Реди формулира своя принцип: „Всичко живо е от живи същества“ и става основател на концепцията за биогенезата, според която животът може да възникне само от предишен живот.

Френският микробиолог Л. Пастьор (1822–1895) окончателно доказва несъстоятелността на идеята с експериментите си с вируси спонтанен спонтанно генериранеживот. Въпреки това, след като опроверга тази хипотеза, той не предложи своя собствена, не хвърли светлина върху въпроса за произхода на живота.

Въпреки това експериментите на Л. Пастьор имаха голямо значениев получаването на богат емпиричен материал в областта на микробиологията на своето време.

Хипотеза за панспермия- за неземния произход на живота чрез пренасяне на "зародишите на живота" от космоса на Земята - за първи път е изразено от немския биолог и лекар Г. Рихтер в края на 19 век. Концепцията за панспермия (от гръцки. тиган- всичко, сперма- семена) позволява възможността за произхода на живота в различно времев различни частиВселената и пренасянето й на Земята по различни начини (метеорити, астероиди, космически прах).

Всъщност вече са получени някои доказателства, които показват възможността за образуването органична материяхимически в космоса. Така през 1975 г. в лунната почва са открити прекурсори на аминокиселини. Най-простите въглеродни съединения, включително тези, близки до аминокиселините, са открити в междузвездните облаци. В състава на метеоритите са открити алдехиди, вода, алкохоли, циановодородна киселина и др.

Концепцията за панспермия беше споделена от най-големите учени от края на 19-ти и началото на 20-ти век: немският химик и агроном J. Liebig, английският физик W. Thomson, немският натуралист G. Helmholtz и шведският физикохимик S. Arrhenius . С. Арениус през 1907 г. дори описва в своите писания как живи спори на организми напускат с прахови частици в космоса от други планети. Скитайки се в необятните пространства на космоса под натиска на звездната светлина, те паднаха на планетите и там, където имаше благоприятни условия (включително на Земята), започнаха нов живот. Идеите за панспермията бяха подкрепени и от някои руски учени: геофизикът П. Лазарев, биологът Л. Берг, почвеният биолог С. Костичев.

Има идея за произхода на живота на Земята почти от момента на неговото формиране. Както знаете, Земята се е образувала преди около 5 милиарда години. Това означава, че животът може да е възникнал по време на образуването слънчева систематоест в космоса. Тъй като продължителността на еволюцията на Земята и живота на нея се различава леко, има версия, че животът на Земята е продължение на нейното вечно съществуване. Тази позиция е близка до теорията за вечното съществуване на живота във Вселената. В мащаба на глобалния еволюционен процес може да се предположи, че появата на живот на Земята може очевидно да съвпадне с образуването и съществуването на материята. Академик В. Вернадски споделя идеята за вечността на живота не в контекста на преразпределението му в пространството, а в смисъла на непрекъснатостта и взаимосвързаността на материята и живота. Той пише, че „животът и материята са неразделни, взаимосвързани и между тях няма времева последователност“. Руският биолог и генетик Тимофеев-Ресовски (1900-1982) изтъква същата идея. В неговия кратко есетеория на еволюцията (1977), той остроумно отбеляза: „Всички ние сме такива материалисти, че всички сме лудо загрижени за това как е възникнал животът. В същото време почти не ни интересува как е възникнала материята. Тук всичко е просто. Материята е вечна, в крайна сметка винаги е била и няма нужда от въпроси. Винаги беше. Но животът, разбирате ли, непременно трябва да възникне. Или може би винаги е била. И няма нужда от въпроси, просто винаги е било и това е.

За да се обоснове панспермията в научно-популярната литература се дават „факти“ за неидентифицирани летящи обекти, пристигането на извънземни на Земята, скални топологични рисунки.

Тази концепция обаче няма сериозни доказателства и много аргументи се противопоставят. Известно е, че диапазонът от жизнени условия за съществуване на живи същества е доста тесен. Следователно е малко вероятно живите организми да оцелеят в космоса под въздействието на ултравиолетовите лъчи, рентгеновите лъчи и космическата радиация. Но не се изключва възможността за донасяне на определени предпоставки за живот на нашата планета от космоса. Трябва да се отбележи, че това няма фундаментално значение, тъй като концепцията за панспермия не решава фундаментално проблема за произхода на живота, а само го пренася извън Земята, без да разкрива самия механизъм на неговото формиране.

Следователно нито една от тези четири хипотези досега не е потвърдена от надеждни експериментални изследвания.

Най-убедителна от гледна точка на съвременната наука е петата хипотеза – хипотезата за произхода на живота в историческото минало в резултат на биохимичната еволюция.Нейни автори са руският биохимик акад. А. Опарин (1923) и английският физиолог С. Халдейн (1929). Ще обсъдим тази хипотеза подробно в следващия раздел.

Хипотеза за произхода на живота в историческото минало в резултат на биохимичната еволюция А. И. Опарина

От гледна точка на хипотезата на А. Опарин, както и от гледна точка на съвременната наука, възникването на живота от неживата материя е станало в резултат на естествени процеси във Вселената по време на дългата еволюция на материята. Животът е свойство на материята, появило се на Земята в определен момент от нейната история. Това е резултат от процеси, протичащи първо в продължение на много милиарди години в мащаба на Вселената, а след това в продължение на стотици милиони години на Земята.

А. Опарин идентифицира няколко етапа на биохимичната еволюция, чиято крайна цел е примитивна жива клетка. Еволюцията вървеше по схемата:

1. Геохимичната еволюция на планетата Земя, синтезът на най-простите съединения, като CO 2,1 h [H 3, H 2 0 и др., Преходът на водата от пара към течно състояние в резултат на постепенно охлаждане на Земята. Еволюция на атмосферата и хидросферата.

2. Образуване от неорганични съединения на органични вещества - аминокиселини - и натрупването им в първичния океан в резултат на електромагнитното въздействие на Слънцето, космическата радиация и електрическите разряди.

3. Постепенно усложняване на органичните съединения и образуването на белтъчни структури.

4. Изолиране на протеинови структури от средата, образуване на водни комплекси и създаване на водна обвивка около протеините.

5. Сливането на такива комплекси и образуването на коацервати (от лат. коацервус- съсирек, купчина, натрупване), способни да обменят материя и енергия с околен свят.

6. Абсорбция на метали от коацервати, което води до образуването на ензими, които ускоряват биохимичните процеси.

7. Образуването на хидрофобни липидни граници между коацерватите и външната среда, което доведе до образуването на полупропускливи мембрани, което гарантира стабилността на функционирането на коацервата.

8. Развитие в хода на еволюцията в тези образувания на процесите на саморегулация и самовъзпроизвеждане.

И така, според хипотезата на А. Опарин, се появи примитивна форма на жива материя. Такава според него е предбиологичната еволюция на материята.

Академик В. Вернадски свързва появата на живота с мощен скок, който прекъсва безжизнената еволюция на земната кора. Този скок (бифуркация) въведе толкова много противоречия в еволюцията, че създадоха условия за възникване на живота.

Известно е, че научните списания се опитват да не приемат за публикуване статии, посветени на проблеми, които привличат вниманието на всички, но нямат ясно решение - сериозно издание по физика няма да публикува проект за вечен двигател. Тази тема беше произходът на живота на Земята. Въпросът за произхода на живата природа, появата на човека тревожи мислещите хора от много хилядолетия и само креационистите, привържениците на божествения произход на всички неща, са намерили недвусмислен отговор за себе си, но тази теория не е научна, тъй като не подлежи на проверка.

Възгледи на древните

Древните китайски и индийски ръкописи разказват за появата на живи същества от вода и гниещи останки, раждането на земноводни същества в калните отлагания на големи реки е написано с древноегипетски йероглифи и клинопис на древен Вавилон. Хипотезите за произхода на живота на Земята чрез спонтанно зараждане са били очевидни за мъдреците от далечното минало.

Древните философи също дават примери за появата на животни от неживата материя, но техните теоретични обосновки са от различен характер: материалистични и идеалистични. Демокрит (460-370 г. пр. н. е.) намира причината за възникването на живота в особеното взаимодействие на най-малките, вечни и неделими частици – атомите. Платон (428-347 г. пр. н. е.) и Аристотел (384-322 г. пр. н. е.) обясняват произхода на живота на Земята с чудодейното въздействие върху безжизнената материя на по-висш принцип, който внушава душата в обектите на природата.

Идеята за съществуването на a жизнена сила”, допринасящ за появата на живи същества, се оказа много упорит. Той формира възгледите за произхода на живота на Земята сред много учени, живели през Средновековието и по-късно, до края на 19 век.

Теория на спонтанното зараждане

Антъни ван Льовенхук (1632-1723) с изобретяването на микроскопа превръща откритите от него най-малки микроорганизми в основен предмет на спор между учени, които споделят две основни теории за произхода на живота на Земята – биогенезата и абиогенезата. Първият вярваше, че всички живи същества могат да бъдат продукт само на живи същества, вторият вярваше, че е възможно спонтанно генериране на органична материя в разтвори, поставени при специални условия. Същността на този спор не се е променила досега.

Експериментите на някои натуралисти доказаха възможността за спонтанно възникване на най-простите микроорганизми, привържениците на биогенезата напълно отрекоха такава възможност. Луи Пастьор (1822-1895) строго научни методи, с високата коректност на своите експерименти, доказа липсата на митична жизнена сила, предавана по въздуха и генерираща живи бактерии. Въпреки това, в своите трудове той допуска възможността за спонтанно зараждане при някои специални условия, които учените от бъдещите поколения трябваше да открият.

Теория на еволюцията

Трудовете на великия Чарлз Дарвин (1809-1882) разклащат основите на много природни науки. Появата на огромно разнообразие от биологични видове от един общ прародител, провъзгласена от него, отново превърна произхода на живота на Земята в най-важния въпрос на науката. Теорията за естествения подбор първоначално трудно намираше своите поддръжници и сега е подложена на критични атаки, които изглеждат доста разумни, но дарвинизмът е този, който е в основата на съвременните естествени науки.

След Дарвин биологията не може да разглежда произхода на живота на Земята от същите позиции. Учени от много клонове на биологичната наука бяха убедени в истинността на еволюционния път на развитие на организмите. Въпреки че съвременните възгледи за общия прародител, поставен от Дарвин в основата на Дървото на живота, са се променили в много отношения, истината на общата концепция е непоклатима.

Теория на стационарното състояние

Лабораторното опровергаване на спонтанното спонтанно генериране на бактерии и други микроорганизми, осъзнаването на сложната биохимична структура на клетката, заедно с идеите на дарвинизма, оказаха особено влияние върху появата на алтернативни версии на теорията за произхода на живота на Земята. През 1880 г. едно от новите решения е предложено от Уилям Прейер (1841-1897). Той вярваше, че няма нужда да се говори за раждането на живота на нашата планета, тъй като той съществува вечно и няма начало като такъв, той е непроменлив и постоянно готов за прераждане при всякакви подходящи условия.

Идеите на Прейер и неговите последователи са само от чисто исторически и философски интерес, тъй като в бъдеще астрономите и физиците изчислиха условията за крайното съществуване на планетарните системи, фиксираха постоянно, но стабилно разширяване на Вселената, т.е. никога не е било вечен или постоянен.

Желанието да се разглежда светът като единно глобално живо същество отразява възгледите на великия учен и философ от Русия - Владимир Иванович Вернадски (1863-1945), който също има своя собствена представа за произхода на живота на Земята. Тя се основава на разбирането за живота като неразделна характеристика на Вселената, Космоса. Според Вернадски фактът, че науката не може да открие слоеве, които не съдържат следи от органични вещества, говори за геологичната вечност на живота. Един от начините, по които животът се появява на млада планета, Вернадски нарича контактите й с космически обекти - комети, астероиди и метеорити. Тук неговата теория се слива с друга версия, която обяснява произхода на живота на Земята по метода на панспермията.

Люлката на живота е космосът

Панспермията (на гръцки - "смес от семена", "семена навсякъде") счита живота за основно свойство на материята и не обяснява начините на неговото възникване, но нарича пространството източник на жизнени зародиши, които попадат върху небесните тела с условия, подходящи за тяхното " покълване".

Първото споменаване на основните понятия за панспермия може да се намери в писанията древногръцки философАнаксагор (500-428 г. пр. н. е.), а през 18 век френският дипломат и геолог Беноа дьо Майе (1656-1738 г.) говори за нея. Тези идеи са съживени от Сванте Август Арениус (1859-1927), лорд Келвин Уилям Томсън (1824-1907) и Херман фон Хелмхолц (1821-1894).

Изследването на жестокото влияние върху живите организми на космическата радиация и температурните условия на междупланетното пространство направи подобни хипотези за произхода на живота на Земята не особено уместни, но с началото космическа ераинтересът към панспермията се засилва.

През 1973 г. Нобеловият лауреат Франсис Крик (1916-2004) предполага извънземното производство на молекулярни живи системи и тяхното навлизане на Земята с метеорити и комети. В същото време той оцени шансовете за абиогенеза на нашата планета като много ниски. Възникването и развитието на живота на Земята чрез метода на самосглобяване на органична материя високо нивовиден учен не се съобразява с реалността.

Фосилизирани биологични структури са открити в метеорити по цялата планета, подобни следи са открити в проби от почва, донесени от Луната и Марс. От друга страна, многобройни експерименти се извършват върху обработката на биоструктури чрез въздействия, които са възможни, когато са в открития космос и когато преминават през атмосфера, подобна на земната.

Важен експеримент беше проведен през 2006 г. като част от мисията Deep Impact. Кометата Темпел беше ударена от специална сонда-импактор, пусната от автоматично устройство. Анализът на кометното вещество, което се отделя в резултат на удара, показва наличието на вода и различни органични съединения в него.

Заключение: От създаването си теорията за панспермията се е променила значително. Съвременната наука интерпретира по различен начин тези първични елементи на живота, които могат да бъдат доставени на нашата млада планета от космически обекти. Изследванията и експериментите доказват жизнеспособността на живите клетки в условията на междупланетно пътуване. Всичко това прави идеята за извънземен произход на земния живот актуална. Основните концепции за произхода на живота на Земята са теории, в които панспермията е включена или като основна част, или като метод за доставяне на компоненти на Земята за създаване на жива материя.

Теорията на Опарин-Халдейн за биохимичната еволюция

Идеята за спонтанно генериране на живи организми от неорганични вещества винаги е оставала почти единствената алтернатива на креационизма, а през 1924 г. е публикувана монография от 70 страници, която придава на тази идея силата на добре развита и обоснована теория. Тази работа се нарича "Произходът на живота", нейният автор е руски учен - Александър Иванович Опарин (1894-1980). През 1929 г., когато произведенията на Опарин все още не са преведени на английски, подобни концепции за произхода на живота на Земята са изразени от английския биолог Джон Халдейн (1860-1936).

Опарин предположи, че ако примитивната атмосфера на младата планета Земя се редуцира (т.е. не съдържа кислород), мощен изблик на енергия (като светкавица или ултравиолетова радиация) може да насърчи синтеза на органични съединения от неорганична материя. В бъдеще такива молекули могат да образуват съсиреци и клъстери - коацерватни капки, които са протоорганизми, около които се образуват водни ризи - зачатъци на мембрана-обвивка, настъпва стратификация, генерирайки разлика в заряда, което означава, че движението е началото на обмяната на веществата, зачатъците на обмяната на веществата и т.н. Коацерватите се считат за основа за започване на еволюционните процеси, довели до създаването на първите форми на живот.

Халдейн въведе концепцията за "първоначалната супа" - първоначалният земен океан, който се превърна в огромен химическа лабораториясвързан към мощен източник на енергия - слънчева светлина. Комбинацията от въглероден диоксид, амоняк и ултравиолетова радиация доведе до концентрирана популация от органични мономери и полимери. Впоследствие такива образувания се свързват с появата на липидна мембрана около тях и тяхното развитие води до образуването на жива клетка.

Основните етапи от възникването на живота на Земята (според Опарин-Халдейн)

Според теорията за възникването на Вселената от куп енергия, Големият взрив е настъпил преди около 14 милиарда години, а преди около 4,6 милиарда години е завършено създаването на планетите от Слънчевата система.

Младата Земя, постепенно охлаждаща се, придоби твърда обвивка, около която се образуваше атмосферата. Първичната атмосфера съдържаше водни пари и газове, които по-късно послужиха като суровини за органичен синтез: въглероден оксид и диоксид, сероводород, метан, амоняк и цианидни съединения.

Бомбардирането от космически обекти, съдържащи замръзнала вода и кондензация на водни пари в атмосферата, доведе до образуването на Световния океан, в който различни химични съединения. Мощни гръмотевични бури съпътстваха образуването на атмосфера, през която проникна силно ултравиолетово лъчение. При такива условия протича синтезът на аминокиселини, захари и други прости органични вещества.

В края на първия милиард години от съществуването на Земята започва процесът на полимеризация във водата на най-простите мономери в протеини (полипептиди) и нуклеинови киселини (полинуклеотиди). Те започнаха да образуват предбиологични съединения - коацервати (с рудимента на ядрото, метаболизма и мембраната).

3,5-3 милиарда години пр. н. е. - етапът на образуване на протобионти със самовъзпроизвеждане, регулиран метаболизъм, мембрана с променлива пропускливост.

3 милиарда години пр.н.е д. - появата на клетъчни организми, нуклеинови киселини, първични бактерии, началото на биологичната еволюция.

Експериментални доказателства за хипотезата на Опарин-Халдейн

Много учени оцениха положително основните концепции за произхода на живота на Земята, основани на абиогенезата, въпреки че от самото начало откриха тесни места и несъответствия в теорията на Опарин-Халдейн. AT различни странизапочва работа по провеждане на тестови изследвания на хипотезата, от които най-известният е класическият експеримент, проведен през 1953 г. от американски учени Стенли Милър (1930-2007) и Харолд Юри (1893-1981).

Същността на експеримента беше да се симулират в лабораторията условията на ранната Земя, в които може да се случи синтезът на най-простите органични съединения. Газова смес, циркулираща в инструмента, беше подобна по състав на първичната земна атмосфера. Дизайнът на устройството осигуряваше имитация на вулканична дейност, а електрическите разряди, преминаващи през сместа, създаваха ефекта на мълния.

След една седмица циркулация на сместа през системата беше отбелязан преходът на една десета от въглерода към органични съединения, открити бяха аминокиселини, захари, липиди и съединения, предхождащи аминокиселините. Повтарящите се и модифицирани експерименти напълно потвърждават възможността за абиогенеза при симулирани условия на ранната Земя. През следващите години бяха проведени повторни експерименти в други лаборатории. В състава на газовата смес беше добавен сероводород като възможен компонент на вулканични изхвърляния и бяха направени други недрастични промени. В повечето случаи експериментът за синтез на органични съединения беше успешен, въпреки че опитите да се отиде по-далеч и да се получат по-сложни елементи, доближаващи се до състава на жива клетка, бяха неуспешни.

свят на РНК

До края на 20-ти век много учени, които никога не са преставали да се интересуват от проблема за произхода на живота на Земята, става ясно, че въпреки цялата хармония на теоретичните конструкции и ясното експериментално потвърждение, теорията на Опарин-Халдейн има очевидно , може би непреодолими недостатъци. Основната от тях беше невъзможността да се обясни появата в протобионтите на свойствата, определящи живия организъм - да се размножава със запазване на наследствените черти. С откриването на генетичните клетъчни структури, с дефинирането на функцията и структурата на ДНК, с развитието на микробиологията се появи нов кандидат за ролята на молекулата на първия живот.

Те се превърнаха в молекула рибонуклеинова киселина - РНК. Тази макромолекула, която е част от всички живи клетки, е верига от нуклеотиди - най-простите органични връзки, състоящи се от азотни атоми, монозахарид - рибоза и фосфатна група. Именно последователността от нуклеотиди е кодът за наследствената информация, а при вирусите например РНК играе ролята, която играе ДНК в сложните клетъчни структури.

Освен това учените са открили уникалната способност на някои РНК молекули да разкъсват други вериги или лепило отделни елементиРНК, а някои играят ролята на автокатализатори – тоест допринасят за бързото самовъзпроизвеждане. Сравнително малкият размер на макромолекулата на РНК и нейната опростена в сравнение с ДНК структура (в една верига) направиха рибонуклеиновата киселина основният кандидат за ролята на основния елемент на пребиологичните системи.

Последната нова теория за произхода на живата материя на планетата е формулирана през 1986 г. от Уолтър Гилбърт (р. 1932 г.) - американски физик, микробиолог и биохимик. Не всички експерти са съгласни с тази гледна точка за произхода на живота на Земята. Наречена накратко "Светът на РНК", теорията за структурата на предбиологичния свят на нашата планета не може да отговори на простия въпрос как се е появила първата молекула РНК с желани свойства, дори ако е имало огромно количество " строителен материал» под формата на нуклеотиди и др.

PAH свят

Саймън Никълъс Платс се опита да намери отговора през май 2004 г., а през 2006 г. група учени, ръководени от Паскал Еренфройнд. Полиароматните въглеводороди са предложени като изходен материал за РНК с каталитични свойства.

Светът на PAH се основава на голямото изобилие на тези съединения във видимото пространство (те вероятно са присъствали в "първоначалната супа" на младата Земя) и характеристиките на тяхната пръстеновидна структура, която допринася за бързото свързване с азота бази - ключови компоненти на РНК. Теорията на PAH отново говори за актуалността на някои разпоредби на панспермията.

Уникален живот на уникална планета

Докато учените нямат възможност да се върнат 3 милиарда години назад, мистерията за произхода на живота на нашата планета няма да бъде разкрита - до този извод стигат много от тези, които са се занимавали с този проблем. Основните концепции за произхода на живота на Земята са: теорията за абиогенезата и теорията за панспермията. Те могат да се припокриват по много начини, но най-вероятно няма да могат да отговорят: как изненадващо точно балансирана система от Земята и нейния спътник Луната се е появила в необятния космос, как е възникнал животът в нея ...

CCE въпрос 42

Хипотези за произхода на живота на земята

1. Креационизъм

2. Спонтанно (спонтанно) поколение

3. Хипотеза за панспермия

4. Хипотеза за биохимичната еволюция

5. Стационарно състояние

1. креационизъм. Според тази концепция животът и всички видове живи същества, обитаващи Земята, са резултат от творчески акт на висше същество в определено време. Основните разпоредби на креационизма са изложени в Библията, в Книгата Битие. Процесът на божественото създаване на света се схваща като осъществен само веднъж и следователно недостъпен за наблюдение. Това е достатъчно, за да извади цялата концепция за божественото творение извън обхвата на научните изследвания. Науката се занимава само с наблюдавани явления и следователно никога няма да може нито да докаже, нито да отхвърли тази концепция.

2. Спонтанно (спонтанно) поколение. Идеите за произхода на живите същества от неживата материя са били широко разпространени в Древен Китай, Вавилон и Египет. Най-големият философ на древна Гърция, Аристотел, предполага, че определени "частици" материя съдържат някакъв вид "активен принцип", който при подходящи условия може да създаде жив организъм.

Ван Хелмонт (1579-1644), холандски лекар и натурален философ, описва експеримент, в който се твърди, че е създал мишки за три седмици. За това са били нужни мръсна риза, тъмен килер и шепа жито. Ван Хелмонт смята човешката пот за активен принцип в процеса на раждане на мишката. И до появата в средата на десети век на работата на основателя на микробиологията Луи Пастьор тази доктрина продължава да намира привърженици.

Развитието на идеята за спонтанното поколение се отнася по същество до ерата, когато религиозните идеи доминират в общественото съзнание. Онези философи и естествоизпитатели, които не искаха да приемат учението на Църквата за „сътворяването на живота“, при тогавашното ниво на познанието лесно стигнаха до идеята за неговото спонтанно пораждане. Доколкото, за разлика от вярата в сътворението, беше подчертана идеята за естествения произход на организмите, идеята за спонтанното поколение беше на определен етап от прогресивно значение. Затова тази идея често се противопоставяше на Църквата и теолозите.

3. Хипотеза за панспермия.Според тази хипотеза, предложена през 1865г. от немския учен Г. Рихтер и окончателно формулиран от шведския учен Арениус през 1895 г., животът може да бъде донесен на Земята от космоса. Най-вероятният удар на живи организми от извънземен произход с метеорити и космически прах. Това предположение се основава на данни за високата устойчивост на някои организми и техните спори към радиация, висок вакуум, ниски температури и други влияния. Все още обаче няма надеждни факти, потвърждаващи извънземния произход на микроорганизмите, открити в метеорити. Но дори да стигнат до Земята и да създадат живот на нашата планета, въпросът за първоначалния произход на живота ще остане без отговор.

4. Хипотеза за биохимичната еволюция. През 1924 г. биохимикът А. И. Опарин, а по-късно и английският учен Дж. Халдейн (1929 г.) формулират хипотеза, която разглежда живота като резултат от продължителна еволюция на въглеродните съединения.

Понастоящем в процеса на формиране на живота условно се разграничават четири етапа:

1. Синтез на нискомолекулни органични съединения (биологични мономери) от газове на първичната атмосфера.

2. Образуване на биологични полимери.

3. Образуване на фазово разделени системи от органични вещества, отделени от външната среда чрез мембрани (протобионти).

4. Появата на най-простите клетки, които имат свойствата на живо същество, включително репродуктивния апарат, който осигурява прехвърлянето на свойствата на родителските клетки към дъщерните клетки.

"PRIMARY SOFT" (по избор)

През 1923 г. руският учен Александър Иванович Опарин предполага, че в условията на първобитната Земя органичните вещества са възникнали от най-простите съединения - амоняк, метан, водород и вода. Енергията, необходима за такива трансформации, може да се получи или от ултравиолетово лъчение, или от чести светкавични електрически разряди - мълнии. Може би тези органични вещества постепенно са се натрупали в древния океан, образувайки първичната супа, в която е възникнал животът.

Според хипотезата на А. И. Опарин в първичния бульон дългите нишковидни протеинови молекули могат да се сгънат на топки, да се „залепят“ една за друга, да стават по-големи. Благодарение на това те станаха устойчиви на разрушителното действие на прибоя и ултравиолетовото лъчение. Случи се нещо подобно на това, което може да се наблюдава при изливане на живак от счупен термометър върху чинийка: живакът, разпадайки се на много малки капчици, постепенно се събира в малко по-големи капки, а след това в една голяма топка. Протеиновите "топки" в "първичния бульон" привличат към себе си, свързани водни молекули, както и мазнини. Мазнините се утаяват на повърхността на протеиновите тела, обгръщайки ги със слой, чиято структура отдалечено наподобява клетъчна мембрана. Опарин нарече този процес коацервация (от латински coacervus - „съсирек“), а получените тела бяха наречени коацерватни капки или просто коацервати. С течение на времето коацерватите абсорбират все повече и повече части от веществото от заобикалящия ги разтвор, структурата им става по-сложна, докато се превърнат в много примитивни, но вече живи клетки.

5. Стационарно състояние

Според теорията за стационарното състояние Земята никога не е възниквала, а е съществувала вечно; то винаги е било в състояние да поддържа живота и ако се е променило, то се е променило много малко. Според тази версия видовете също никога не са възниквали, те винаги са съществували и всеки вид има само две възможности - или промяна в числеността, или изчезване.

Креационизмът е хипотезата, че животът е създаден от свръхестествено същество в резултат на акт на сътворение, тоест Бог.

Хипотезата за стабилно състояние, според която живот винаги е съществувал.

Хипотезата за спонтанния произход на живота, която се основава на идеята за многократното възникване на живот от нежива материя.

Хипотезата за панспермията, според която животът е пренесен на Земята от космоса.

Хипотезата за историческия произход на живота чрез биохимична еволюция.

Хипотеза за спонтанно възникване на животе представен в древен Китай и Индия като алтернатива на креационизма. Идеите на тази хипотеза бяха подкрепени от мислителите на древна Гърция (Платон, Аристотел), както и учените от съвременния период (Галилео, Декарт, Ламарк). Според тази хипотеза живите организми (нисшите) могат да се появят чрез спонтанно генериране от нежива материя, съдържаща някакъв вид „активен принцип“. Така например, според Аристотел, насекомите и жабите при определени условия могат да започнат в тиня, влажна почва; червеи и водорасли в застояла вода, но ларви на мухи в гнило месо, когато то изгние.

Френският микробиолог Л. Пастьор (1822–1895) чрез своите експерименти с вируси най-накрая доказва несъстоятелността на идеята за спонтанно спонтанно генериране на живот. Въпреки това, след като опроверга тази хипотеза, той не предложи своя собствена, не хвърли светлина върху въпроса за произхода на живота.

Въпреки това експериментите на Л. Пастьор са от голямо значение за получаване на богат емпиричен материал в областта на микробиологията на неговото време.

Хипотеза за панспермия- за неземния произход на живота чрез пренасяне на "зародишите на живота" от космоса на Земята - за първи път е изразено от немския биолог и лекар Г. Рихтер в края на 19 век. Концепцията за панспермия (от гръцки. тиган- всичко, сперма- семена) допуска възможността за възникване на живот по различно време в различни части на Вселената и пренасянето му по различни начини на Земята (метеорити, астероиди, космически прах).

Наистина, в момента са получени някои данни, показващи възможността за образуване на органични вещества по химичен път в космически условия. Така през 1975 г. в лунната почва са открити прекурсори на аминокиселини. Най-простите въглеродни съединения, включително тези, близки до аминокиселините, са открити в междузвездните облаци. В състава на метеоритите са открити алдехиди, вода, алкохоли, циановодородна киселина и др.

Концепцията за панспермия беше споделена от най-големите учени от края на 19-ти и началото на 20-ти век: немският химик и агроном J. Liebig, английският физик W. Thomson, немският натуралист G. Helmholtz и шведският физикохимик S. Arrhenius . С. Арениус през 1907 г. дори описва в своите писания как живи спори на организми напускат с прахови частици в космоса от други планети. Скитайки се в необятните пространства на космоса под натиска на звездната светлина, те паднаха на планетите и там, където имаше благоприятни условия (включително на Земята), започна нов живот. Идеите за панспермията бяха подкрепени и от някои руски учени: геофизикът П. Лазарев, биологът Л. Берг, почвеният биолог С. Костичев.

Има идея за произхода на живота на Земята почти от момента на неговото формиране. Както знаете, Земята се е образувала преди около 5 милиарда години. Това означава, че животът може да е възникнал по време на формирането на Слънчевата система, тоест в космоса. Тъй като продължителността на еволюцията на Земята и живота на нея се различава леко, има версия, че животът на Земята е продължение на нейното вечно съществуване. Тази позиция е близка до теорията за вечното съществуване на живота във Вселената. В мащаба на глобалния еволюционен процес може да се предположи, че появата на живот на Земята може очевидно да съвпадне с образуването и съществуването на материята. Академик В. Вернадски споделя идеята за вечността на живота не в контекста на преразпределението му в пространството, а в смисъла на непрекъснатостта и взаимосвързаността на материята и живота. Той пише, че „животът и материята са неразделни, взаимосвързани и между тях няма времева последователност“. Руският биолог и генетик Тимофеев-Ресовски (1900-1982) изтъква същата идея. В краткото си есе върху теорията на еволюцията (1977) той остроумно отбелязва: „Всички ние сме такива материалисти, че всички сме лудо разтревожени как е започнал животът. В същото време почти не ни интересува как е възникнала материята. Тук всичко е просто. Материята е вечна, в крайна сметка винаги е била и няма нужда от въпроси. Винаги беше. Но животът, разбирате ли, непременно трябва да възникне. Или може би винаги е била. И няма нужда от въпроси, просто винаги е било и това е.

Хипотеза за произхода на живота в историческото минало в резултат на биохимичната еволюция А. И. Опарина

Геохимична еволюция на планетата Земя, синтез на най-простите съединения, като CO 2,1 h [H 3, H 2 0 и др., Преходът на водата от пара към течно състояние в резултат на постепенното охлаждане на Земята. Еволюция на атмосферата и хидросферата.

Образуване от неорганични съединения на органични вещества - аминокиселини - и тяхното натрупване в първичния океан в резултат на електромагнитното въздействие на Слънцето, космическата радиация и електрическите разряди.

Постепенното усложняване на органичните съединения и образуването на протеинови структури.

Изолиране на протеинови структури от средата, образуване на водни комплекси и създаване на водна обвивка около протеините.

Сливането на такива комплекси и образуването на коацервати (от лат. коацервус- съсирек, купчина, натрупване), способни да обменят материя и енергия с околната среда.

Абсорбция на метали от коацервати, което води до образуването на ензими, които ускоряват биохимичните процеси.

Образуването на хидрофобни липидни граници между коацерватите и външната среда, което доведе до образуването на полупропускливи мембрани, което гарантира стабилността на функционирането на коацервата.

Развитие в хода на еволюцията в тези образувания на процесите на саморегулация и самовъзпроизвеждане.

От древни времена до наши дни са изказвани безброй хипотези за произхода на живота на Земята.

В момента има 5 научни концепции за произхода на живота:

1. Възникването на живото от неживото, подчинявайки се на определени физични и химични закони (абиотична концепция);

2. Хипотеза "холобиоза"- концепцията за протобионт или биод, вид предклетъчен предшественик, първоначални "жизнеспособни" структури;

3. Хипотезата за генобиозатат.е. търсенето на генома като реликтов прародител на всички живи клетъчни структури, като се има предвид, че

това беше РНК, която изигра основна роля в произхода на живота;

4. Концепцията за стационарно състояние на живот -животът винаги е съществувал, няма начало на живота;

5. Извънземен произход на живота – животът е пренесен на Земята от космоса (концепцията за панспермия).

В развитието на ученията за произхода на живота важно място заема теорията, че всичко живо произлиза само от живите същества – теорията за биогенезата.

През 1688 г. италианският биолог Ф. Реди чрез серия от експерименти с отворени и затворени съдове доказва, че белите малки червеи, които се появяват в месото, са ларви на мухи и формулира принципа: всички живи същества са от живи същества.

През 1860 г. Пастьор показва, че бактериите могат да бъдат навсякъде и да заразяват неживата материя. За да се отървете от тях, е необходима стерилизация, наречена пастьоризация.

Въпреки това, като теория за произхода на живота, биогенезата е несъстоятелна, тъй като противопоставя живото на неживото и утвърждава идеята за вечността на живота, отхвърлена от науката.

Абиотична концепция.

Абиогенеза -идеята за произхода на живите от неживите е първоначалната хипотеза на съвременната теория за произхода на живота.

През 1924 г. известният биохимик А. И. Опарин предполага, че с мощни електрически разряди в земната атмосфера, която преди 4 - 4,5 милиарда години се състои от амоняк, метан, въглероден диоксид и водни пари, могат да възникнат най-простите органични съединения, необходими за възникването на живота .

Предсказанията на акад. Опарин се сбъднаха. През 1955 г. американският изследовател С. Милър, преминавайки електрически заряди през смес от газове и пари, получава най-простите мастни киселини, урея, оцетна и мравчена киселина и няколко аминокиселини.

Така в средата на 20-ти век експериментално се извършва абиогенетичен синтез на белтъчноподобни и други органични вещества в условия, възпроизвеждащи условията на първобитната Земя.

Хипотезата на Опарин за произхода на живота на Земята се основава на идеята за постепенно усложняване на химичната структура и морфологичния облик на предшествениците на живота (пробионтите) по пътя към живите организми. На кръстовището на морето, сушата и въздуха са създадени благоприятни условия за образуване на сложни органични съединения. В концентрирани разтвори на протеини, нуклеинови киселини, съсиреци могат да се образуват като водни разтвори на желатин. А. И. Опарин нарича тези съсиреци коацерватни капкиили коацервати.

Коацерватите са органични многомолекулни структури, изолирани в разтвор. Те все още не са живи същества. Възникването им се разглежда като етап от развитието на предживот. Най-важният етап от произхода на живота беше появата на механизъм за възпроизвеждане на собствен вид и наследяване на свойствата на предишните поколения. Това стана възможно благодарение на образуването на сложни комплекси от нуклеинови киселини и протеини. Нуклеиновите киселини, способни на самовъзпроизвеждане, започнаха да контролират синтеза на протеини, определяйки реда на аминокиселините в тях. И протеини - ензими извършват процеса на създаване на нови копия на нуклеинови киселини. Така възниква основното свойство, характерно за живота - способността да възпроизвежда подобни на себе си молекули.

Силата на абиогенетичната хипотеза е нейният еволюционен характер, животът е естествен етап от еволюцията на материята. Възможността за експериментална проверка на основните положения на хипотезата.

На коацерватни капки е възможно да се симулират предклетъчните фази на произхода на живота.

Слабата страна на хипотезата на Опарин позволява възпроизвеждането на прото-живи структури в отсъствието на молекулярни структури. генетичен код. Хипотезата на Опарин налага специални изисквания към експерименталното възпроизвеждане на коацерватни структури: "първична супа" с химически сложна структура, елементи от биогенен произход (ензими и коензими).

Абиогенната хипотеза включва решителен отпор от учени - поддръжници на идеята за вечността и безначалността на биологичния живот.

Руският биохимик С. П. Костичев в своята брошура „За появата на живота на Земята“ отбелязва, че най-простите организми са по-сложни от всички фабрики и фабрики и случайното възникване на живот е малко вероятно, животът никога не се създава върху мъртва материя.

По отношение на спонтанното генериране на организми трябва да се отбележи, че Френската академия на науките през 1859 г. назначава специална награда за опит да се изясни по нов начин въпросът за спонтанно генериранеживот. Тази награда е присъдена през 1862 г. на известния френски учен Луи Пастьор, който чрез своите експерименти доказва невъзможността за спонтанно генериране на микроорганизми.

В момента животът на Земята не може да възникне абиогенно. Дори Дарвин пише през 1871 г.: „Но ако сега ... в някакъв топъл резервоар, съдържащ всички необходими амониеви и фосфорни соли и достъпен за светлина, топлина, електричество, е бил химически образуван протеин, способен на по-нататъшни все по-сложни трансформации, тогава тази материя веднага ще бъде унищожена и погълната, което е било невъзможно през периода на произхода на живите същества. Животът се е зародил на Земята по абиогенен път. Понастоящем живите произлизат само от живите (биогенен произход). Възможността за повторна поява на живот на Земята е изключена.

Теорията на панспермията.

През 1865 г. немският лекар Г. Рихтер предлага космозойска хипотеза

(космически зародиши), според които животът е вечен и зародишите, които обитават световното пространство, могат да се пренасят от една планета на друга.

Подобна хипотеза е изложена от шведския натуралист С. Арениус през 1907 г., като приема, че зародиши на живот винаги съществуват във Вселената - хипотезата за панспермия.Той описва как частици материя, прахови частици и живи спори на микроорганизми напускат планетите, обитавани от други същества, в световното пространство. Те поддържат жизнеспособността си, като летят в пространството на Вселената благодарение на светлинния натиск. Веднъж попаднали на планета с подходящи условия за живот, те започват нов живот на тази планета. Тази хипотеза беше подкрепена от много, включително руски учени С. П. Костичев, Л. С. Берг и П. П. Лазарев.

Тази хипотеза не предлага никакъв механизъм за обяснение на първичния произход на живота и прехвърля проблема на друго място във Вселената. Либих смята, че „атмосферата небесни тела, както и въртящите се космически мъглявини, могат да се разглеждат като вековни хранилища на оживена форма, като вечни насаждения от органични зародиши, откъдето животът се разпръсква под формата на тези зародиши във Вселената.

За оправдаване на панспермията се използват скални рисунки, изобразяващи обекти, подобни на ракети или астронавти, или появата на НЛО. Полетите на космически кораби унищожиха вярата в съществуването на разумен живот на планетите от Слънчевата система, която се появи след откриването на канали на Марс от Шипарели през 1877 г.

Ловел преброи 700 канала на Марс. Мрежата от канали обхващаше всички континенти. През 1924 г. каналите са заснети и повечето учени ги виждат като доказателство за съществуването на разумен живот. Снимки на 500 заснети канала и сезонни променицветове, които потвърждават идеите на съветския астроном Г. А. Тихов за растителността на Марс, тъй като езерата и каналите са зелени.

Ценна информация за физическите условия на Марс е получена от съветския космически кораб "Марс" и американските станции за кацане "Викинг - 1" и "Викинг - 2". По този начин полярните шапки, които претърпяват сезонни промени, се оказаха съставени от водна пара с примес на минерален прах и твърд въглероден диоксид от сух лед). Но досега не са открити следи от живот на Марс.

Изследването на повърхността от борда на изкуствени спътници предполага, че каналите и реките на Марс могат да възникнат в резултат на топенето под повърхностния воден лед в зони с повишена активност или вътрешна топлина на планетата или по време на периодични промени в климата.

В края на шейсетте години на ХХ век интересът към хипотезите за панспермията отново нараства. При изследване на веществото на метеоритите и кометите са открити "предшественици на живите" - органични съединения, циановодородна киселина, вода, формалдехид, цианогени.

Формалдехидът е открит в 60% от случаите в 22 изследвани области, неговите облаци са с концентрация приблизително 1000 молекули/cm. куб запълват големи пространства.

През 1975 г. прекурсори на аминокиселини са открити в лунна почва и метеорити.

Концепцията за стационарно състояние на живот.

Според В. И. Вернадски е необходимо да се говори за вечността на живота и проявите на неговите организми, както говорим за вечността на материалния субстрат на небесните тела, тяхната топлинна електрическа, магнитни свойстваи техните прояви. Всички живи същества са произлезли от живи същества (принцип на Реди).

Примитивните едноклетъчни организми могат да възникнат само в биосферата на Земята, както и в биосферата на Вселената. Според Вернадски, природни наукиизградена върху предположението, че животът със своите специални качестване взема никакво участие в живота на Вселената. Но биосферата трябва да се разглежда като едно цяло, като единен жив космически организъм (тогава отпада въпросът за началото на живото, за скока от неживото към живото).

Хипотеза« холобиоза».

Става въпрос за прототипа на предклетъчния предшественик и неговите способности.

Има различни формипредклетъчен прародител - "биоид", "биомонада", "микросфера".

Според биохимика П. Деккер структурната основа на "биоида" се състои от жизнеспособни неравновесни дисипативни структури, тоест откриването на микросистема с ензимен апарат, който катализира метаболизма на "биоида".

Тази хипотеза интерпретира активността до клетъчния прародител в обменно-метаболитен дух.

В рамките на хипотезата за холобиозата биохимиците С. Фокс и К. Дозе моделираха своите биополимери, способни на метаболизъм - сложен протеинов синтез.

Основният недостатък на тази хипотеза е липсата на генетична система в такъв синтез. Оттук и предпочитанието към "молекулярния прародител" на всяко живо същество, а не към първичната протоклетъчна структура.

Хипотезата за генобиозата.

Американският учен Халдейн смята, че първичното не е структура, способна да обменя вещества с околната среда, а мокра молекулярна система, подобна на ген и способна да се възпроизвежда, и затова го нарича "гол ген". Тази хипотеза получи всеобщо признание след откриването на РНК и ДНК и техните феноменални свойства.

Според тази генетична хипотеза нуклеиновите киселини са възникнали първо като матрична основа за синтеза на протеини. За първи път е предложен през 1929 г. от G. Möller.

Експериментално е доказано, че простите нуклеинови киселини могат да се репликират без ензими. Синтезът на протеини върху рибозомите се осъществява с участието на t-RNA и r-RNA. Те са в състояние да изградят не просто произволни комбинации от аминокиселини, но подредени полимери с протеин. Може би първичните рибозоми се състоят само от РНК. Такива свободни от протеин рибозоми могат да синтезират подредени пептиди с участието на t-RNA молекули, които се свързват с r-RNA чрез сдвояване на бази.

На следващия етап от химическата еволюция се появиха матрици, които определят последователността на t-RNA молекулите и по този начин последователността на аминокиселините, които са свързани с t-RNA молекулите. Способността на нуклеиновите киселини да служат като матрици при образуването на комплементарни вериги (например синтеза на i-RNA върху ДНК) е най-убедителният аргумент в полза на идеята за водещата роля в процеса на биогенезата на наследствения апарат и следователно в полза на генетичната хипотеза за произхода на живота.