Происхождение жизни

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее трудных и в  то же время интересных и актуальных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что когда наука подходит к проблемам развития как создания качественного нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Вопрос о происхождении жизни  интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой  отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни. В чем сущность живого? Как и насколько механизмы эволюции действовали при зарождении жизни?¹

Целью реферативной работы является изучение происхождения жизни.

Достижение указанной цели требует решения следующих задач:

• Проанализировать различные исторические концепции происхождения жизни;
• Сформулировать предпосылки и этапы возникновения жизни;
• Сравнить методологические подходы в вопросе происхождения жизни.

Объектом реферативной работы является происхождение жизни.

Предметом реферативной работы является ее исторические концепции, предпосылки, этапы и методологические подходы.

При написании реферативной работы использовалась литература различного характера: от различных интернет - энциклопедий и словарей до учебников и учебных пособий по Концепциям современного естествознания. Мне очень помогли такие книги, как «Концепции современного естествознания. Материалы к семинарским занятиям. Ч. 2: Учебное пособие» Р. А. Браже и «Концепции современного естествознания. Курс лекций» С. Г. Хорошавиной.

Еще в глубокой древности люди задавали себе вопросы: откуда произошла живая  природа? Как появилась жизнь? Где  та грань, через которую природа  перешагнула при переходе от неживого к живому? Почему живые системы  для своего построения выбрали молекулы лишь с определенной пространственной организацией?

Проблема происхождения живого решалась довольно просто, пока ученые находились в счастливом неведении  относительно сущности живого, как, впрочем, и того, что представляла собой Земля во младенчестве².

Глава 1. ИСТОРИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

Проблема возникновения  жизни на Земле и возможность  существования ее внеземных форм является фундаментальной не только для биологии, но и для естествознания в целом. Среди основных гипотез, пытающихся как-то объяснить возникновение жизни, наиболее известны следующие:

• жизнь была сотворена неким сверхъестественным существом - Богом (креационизм);
• жизнь возникла спонтанно и продолжает возникать из неживой материи (самопроизвольное зарождение жизни);
• жизнь существовала всегда (стационарное состояние живого мира);
• жизнь была занесена на Землю извне (панспермия);
• жизнь возникла в ходе закономерного, самоусложняющегося развития природы (биохимическая эволюция)³.

1.1. Креационизм

Креационизм (от лат. creatio — творение, создание) исходит из убеждения, что жизнь на Земле была сотворена неким сверхъестественным существом —Богом. Эта идея лежит в основе почти всех религий. Ее поддерживает и ряд богословствующих ученых, стремящихся доказать, что достижения науки лишь подтверждают написанное в Библии, Коране и других священных книгах. В 1650 г. ирландский архиепископ Ашер Арисский пришел к выводу, что Бог сотворил мир в 4004 г. до Рождества Христова и завершил свой труд сотворением человека в 9 часов утра 23 октября. Столь «точный» результат Ашер получил, анализируя генеалогическое древо библейского Адама, складывая возрасты его потомков вплоть до Христа. Однако сегодня эту дату мы можем рассматривать лишь как исторический курьез, ибо получается, что Адам жил в то время, когда в междуречье Тигра и Евфрата уже существовали крупные города-государства⁴.

Креационизм имеет два источника. С одной стороны, своим становлением он обязан священным текстам христианской религии, утверждающим генезис  бытия через творческий акт Создателя, сотворившего Вселенную из небытия (ничего), а затем все виды (роды) живого в земной биосфере и человека из различных форм неживой природы (шестидневное творение). С другой стороны, своим становлением он обязан целой серии научных фактов, объяснить которые невозможно с точки зрения эволюционизма.

К таким фактам относится, например, невозможность естественного объяснения появления духовной жизни человека, отделяющей его от мира животных, лишенных самосознания, абстрактного мышления, грамматически структурированного языка, всех форм духовной творческой активности – науки, искусства, религии. К таким фактам также относится отсутствие бесспорных научных данных в пользу доктрины прогрессивной биологической макроэволюции, к тому же противоречащей росту энтропии согласно второму закону термодинамики; невозможность редуцировать биологические явления к физическим, совершенная нерешенность проблемы физико-химического объяснения происхождения биологической жизни, что ставит под сомнение идею естественного самозарождения биологической жизни; невозможность для современной физики отказаться от антропного принципа, утверждающего, что значения всех физических и космологических величин обусловлены требованием возможности существование на Земле человека; противоречивость модели «вечно существующей вселенной», не согласованной со вторым законом термодинамики и наблюдаемому космическому микроволновому фону; научная обоснованность теории «Большого взрыва» и «расширяющейся вселенной», в контексте которой утверждается существование начала вселенной во времени, под которым понимается начало расширения и т. д.

Достоинством данной теории является ее универсальность. Все события  в мире (не только зарождение жизни) трактуются, как Воля Бога, и человеку нет нужды задумываться над причинами, порождающими тот или иной процесс⁵.

Тем не менее, креационизм не канул  в небытие, а успешно продолжает существовать под вывеской так называемого  «научного креационизма». Это направление  в христианской, главным образом, протестантской теологии сформировалось в 70-х гг. XX в. Его идеологи Г. Моррис, Дж. Уиткомб, Д. Гиш, Х. Кларк, Дж. Паркер, Н. Сегрейвз (США), А. Пикок (Великобритания), В Пирс, П. Оверхаге, У. Гербер, Э. Фер (ФРГ) и другие ставят своей целью подвести научную базу под библейскую картину мироздания. Центры и институты креационных исследований в Анн-Арборе, Сан-Диего (США) и другие проводят активную работу в рамках издания и распространения литературы креационистского толка, подготовки преподавателей научного креационизма для школ и колледжей, учебных пособий, кино- и видеофильмов по предмету «Научный креационизм», который включен в учебные планы ряда учебных заведений США, Западной Европы и Австралии.

Естественно, что подобного рода «предмет» конкурирует с курсом «Концепции современного естествознания» в вопросах формирования мировоззрения и понимания природы, поэтому мы не можем быть безучастными наблюдателями проникновения выдвигаемых в нем идей в умы учащейся молодежи. Целью данного семинара является системный анализ «Научного креационизма», выявления содержащихся в нем позитивных и негативных положений и обоснование с позиций современной науки тех факторов, которые креационизм считает противоречащими наблюдаемой реальности⁶.

1.2. Самопроизвольное зарождение жизни

На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой  материи. Полагали, что источником спонтанного  зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки (концепция абиогенеза). Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции и даже более ранними мыслителями, т.е. она, по-видимому, так же стара, как и само человечество. На протяжении столь длительной истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной. Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. В средние века многим «удавалось» наблюдать зарождение разнообразных живых существ, таких как насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или гниющих остатках организмов. Эти «факты» считались весьма убедительными до тех пор, пока итальянский врач Франческо Реди (1626—1697) не подошел к проблеме возникновения жизни более строго и не подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. В 1668 году Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось.

Таким образом, Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской мухи и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).

Подобных взглядов придерживался  и голландский ученый Антони ван  Левенгук (1632—1723), который, используя  микроскоп, открыл мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом. Это были бактерии и протисты. Левенгук высказал мысль, что эти крошечные организмы, или «анималькулы», как он их называл, происходят от себе подобных.

Мнение Левенгука разделял итальянский ученый Ладзаро Спалланцани (1729—1799), который решил доказать опытным путем, что микроорганизмы, часто обнаруживаемые в мясном бульоне, самопроизвольно в нем не зарождаются. С этой целью он помещал жидкость, богатую органическими веществами (мясной бульон), в сосуды, кипятил эту жидкость на огне, после чего сосуды герметично запаивал. В итоге бульон в сосудах оставался чистым и свободным от микроорганизмов. Своими опытами Спалланцани доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов.

Противники этой точки  зрения утверждали, что жизнь в  колбах не возникала по той причине, что воздух в них во время кипячения портится, поэтому по-прежнему признавали гипотезу самозарождения.

Сокрушительный удар по этой гипотезе был нанесен в 19 веке Французским ученым-микробиологом  Луи Пастером (1822—1895) и английским биологом Джоном Тиндалем (1820—1893). Они  показали, что бактерии распространяются по воздуху и что если в воздухе, попадающем в колбы с простерилизованным бульоном, их нет, то и в самом бульоне они не возникнут. Пастер пользовался для этого колбами с изогнутым S-образным горлышком, которое служило для бактерий ловушкой, тогда как воздух свободно проникал в колбу и выходил из нее.

Тиндаль стерилизовал воздух, поступающий в колбы, пропуская  его сквозь пламя или через  вату. К концу 70-х годов 19 века практически  все ученые признали, что живые  организмы происходят только от других живых организмов, что означало возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?

Отрицание возможности  самозарождения жизни в настоящее  время не противоречит представлениям о принципиальной возможности развития органической природы и жизни в прошлом из неорганической материи. На определенной стадии развития материи жизнь может возникнуть как результат естественных процессов, совершающихся в самой материи. Кроме того, элементарные химические процессы на начальных этапах возникновения и развития жизни могли происходить не только на Земле, но и в других частях Вселенной и в различное время. Поэтому не исключается возможность занесения определенных предпосылочных факторов жизни на Землю из Космоса. Однако в изученной пока человеком части Вселенной только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни⁷.

1.3. Стационарное состояние живого  мира

Согласно этой теории, Земля никогда  не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Однако гипотеза стационарного  состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать  на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.

1.4. Гипотеза панспермии

Примерно в тот же период, когда  Пастер продемонстрировал свои опыты, немецкий ученый Г. Рихтер (1865 г.) разработал гипотезу занесения живых существ на Землю из космоса. Зародыши могли попасть на землю вместе с метеоритами и космической пылью и положить начало эволюции живого, которая породила все многообразие земной жизни. Эта концепция называлась концепцией панспермии⁸.

Панспермия (от греч. pan — все и sperma — семя) – это гипотеза о повсеместном распространении во Вселенной зародышей живых организмов. В существование таких зародышей (спор микроорганизмов) верили многие ученые конца XIX — начала XX в.: английский физик лорд Кельвин, немецкий химик Ю. Либих, шведский физико–химик С. Аррениус, российский академик Л. С. Берг. Уверенность им придавало обнаружение в метеоритах некоторых органических соединений — «предшественников живого»⁹.