Теории происхождения жизни на Земле

Эта стадия, по-видимому, была отправной, или переломной в возникновении жизни на Земле. Молекулы нуклеиновых кислот приобрели свойства самовоспроизведения себе подобных, стали управлять процессом образования белковых веществ. У истоков всего живого стояли ревертаза и матричный синтез с ДНК на РНК, эволюция РНК-овой молекулярной системы в ДНК-овую. Так возник «геном биосферы» (Вернадский, 1989).

Жара и холод, молнии, ультрафиолетовая реакция, атмосферные электрические  заряды, порывы ветра и водяные  струи – все это обеспечивало начало или затухание биохимических  реакций, характер их протекания, генные «всплески». К концу биохимической  стадии появились такие структурные  образования, как мембраны, отграничивающие  смесь органических веществ от внешней  среды (Галимов, 2006).

Мембраны сыграли главную  роль в построении всех живых клеток. Тела всех растений и животных состоят  из основных единиц жизни – клеток. Живое содержание клетки – протоплазма. Современные ученые пришли к выводу, что первые организмы на Земле были одноклеточными прокариотами. По своему строению они напоминали бактерии или сине-зеленые водоросли (Поннамперума, 1977).

Для существования первых «живых» молекул, прокариотов необходим, как для всего живого, приток энергии  извне. Каждая клетка – маленькая  «энергетическая станция». Непосредственным источником энергии для клеток служит аденозинтрифосфорная кислота и  другие соединения, содержащие фосфор. Энергию клетки получают с пищей, они способны не только тратить, но и запасать энергию (Шрёдингер, 2002).

Приблизительно 2 млрд. лет  тому назад в живых клетках  появилось ядро. Из прокариотов возникли эукариоты – одноклеточные организмы  с ядром. Их на Земле насчитывается 25-30 видов. Самые простые из них  – амебы. У эукариотов существует в клетке оформленное ядро с веществом, содержащим код синтеза белка. Приблизительно к этому времени наметился  «выбор» растительного или животного  образа жизни. Основное различие этих образов жизни связано со способом питания, с возникновением такого важного  для жизни на Земле процесса, как  фотосинтез. Фотосинтез заключается  в создании органических веществ, например, сахаров, из углекислоты и воды при  использовании энергии света. Благодаря  фотосинтезу растения вырабатывают органические вещества, за счет которого происходит наращивание массы растений (Войткевич, 1988).

На основании вышеизложенного  можно сделать вывод, что для  возникновения жизни на Земле  необходимыми условиями являются наличие воды, метана, кислорода и рада других химических элементов. Но немаловажное значение имеют и солнечный свет, несущий излучения разных длин волн, разряды молний в атмосфере и т. д.

Ведущей на сегодняшний день теорией возникновения жизни  на Земле является коацерватная теория, не смотря на то, что она имеет большое количество неточностей и случайностей. Самое трудное для этой теории это неспособность объяснить появление у живых систем способности к самовоспроизведению. Выдвигаемые гипотезы по этому вопросу пока не могут объяснить этот феномен.

ГЛАВА 4. ПОИСК ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ

В последние годы, следствием гигантского скачка в развитии наблюдательной астрономии проблема поиска внеземной  жизни, или хотя бы мест, где она  могла существовать, перестала быть чисто теоретической. Начался поиск  «землеподобных» планет. Их поиск связан с рядом проблем. Так, например физико-химические параметры (температура, состав атмосферы и др.) делают нашу биосферу практически уникальной, и найти планету с такими же параметрами становится проблематично, для этого необходимо разработать методики и специальные установки для поиска (Топунов, 2007).

Вопрос о том, есть ли жизнь  за пределами Земли, волновал людей  с самых древнейших времен. В европейской  науке нового времени он был поставлен  Джордано Бруно (Гиндилис, 2004). Менее известно, что этой проблеме уделяли внимание и такие ученые как Гюйгенс и Ньютон. Так, последний, писал, что "небеса над нами могут быть наполнены существами, чья природа для нас непонятна... Могут быть существа, обладающие способностью передвижения в любом направлении по желанию или остановки в любой области небес, чтобы наслаждаться обществом себе подобных ..." (Теерикопи, 2010).

Следует отметить, что задача связи с внеземными цивилизациями была четко сформулирована как строго научная проблема российским ученым Э. Неовиусом. В 1876 г. в Гельсингфорсе (Хельсинки) вышла (сначала на шведском, а потом на русском языке) его книга "Величайшая задача нашего времени", в которой предлагался совершенно конкретный и реальный проект связи с обитателями планет Солнечной системы с помощью световых сигналов. Неовиус не только показал техническую возможность осуществления такой связи, но и рассмотрел семантические проблемы контакта. Он построил язык для космической связи на принципах математической логики. Он также рассмотрел экономические аспекты проекта и, ясно сознавая, что затраты на его осуществление могут быть не под силу одной стране, предложил международное сотрудничество в этой области. Но его идея не была замечена научной общественностью. И в те времена не было достаточной научной базы для ее реализации (Голдсмит, 1983).

Только в последнее время у человечества появились достаточные технические ресурсы для начала поисков жизни за пределами нашей планеты. Всерьез о поиске внеземных цивилизаций и контакте с ними заговорили в конце 50-ых – начале 60-ых годов прошлого века. Тогда же стали появляться статьи и книги, посвященные этой теме, а затем начались первые наблюдения. Тогда же было указано на принципиальную возможность использования микроволнового излучения для передачи сообщений в космическом пространстве. Это стало началом в истории научного подхода к проблеме поиска внеземных цивилизаций, ведь для излучения этого диапазона можно было использовать существующие уже радиотелескопы (Топунов, 2007).

Проблема поиска внеземной  жизни сложна и многогранна. Для  реализации ее надо иметь развитую техническую базу (телескопы и  радиотелескопы, сложное радиоэлектронное оборудование), развитую научную базу и подготовленных специалистов. Только в середине ХХ века земная цивилизация стала обладать всем необходимым для этого.

Тогда и была создана программа SETI (Search for еxtraterrestrial intelligence – поиск внеземного разума) (Зайцев, 2006).

Программа SETI основывается на предположении, что систематический  поиск в космосе может выявить  искусственные сигналы, испускаемые  либо намеренно, либо в качестве случайного электромагнитного шума, подобно  тому, как Земля испускает шум  радиосигналов в различном диапазоне.

Но, получив такой сигнал надо его еще и расшифровать, пока что неясно, как расшифровывать информацию, которую могут принести с собой  искусственные сигналы. Ученые считают, что искусственные сигналы, направленные в сторону Земли, будут нести математическую, физическую, биологическую информацию научного характера. По мнению ученых, если инопланетяне достаточно разумны, чтобы построить радиотелескопы для установления межзвездные связи, они должны быть знакомы с теми же принципами математики, физики и химии, которые известны на Земле (Теерикопи, 2010).

Началом поиска и анализа  сигналов на их искусственность стал американский проект под названием "Озма". В начале 1960 года американский радиоастроном Фрэнк Дрейк провел поиск радиосигналов искусственного происхождения от звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана. Обе звезды похожи на наше Солнце и удалены  от нас на небольшое расстояние –  около 11 световых лет. С апреля по июль 1960 года 25-метровый радиотелескоп регистрировал  сигналы на длине волны 21 см (примерно 1420 МГц), соответствующей излучению  нейтрального атомарного водорода. Выбор  именно этой частоты считается наиболее логичным с астрономической точки  зрения. Записи потом анализировали  в надежде найти повторяющиеся  серии однородных импульсов, которые  могли бы указывать на осмысленное  сообщение. Но результатов получено не было (Гиндилис, 2004).

В 1962 году, после выхода книги  известного советского астронома, академика  И.С. Шкловского "Вселенная, жизнь, разум", поисками внеземного разума активно  занялись в Советском Союзе. Для  этого использовали новый и достаточно мощный радиотелескоп РАТАН-70 (Голдсмит, 1983).

Попытки установить контакт  с внеземными цивилизациями не ограничивались «прослушиванием» космоса. Так в 1974 году было проведено первую радиопередачу послания, адресованного другим мирам. Послание содержало 1679 бит информации. В послании было закодировано рисунок, схематически изображающий человека, спираль ДНК, Солнечную систему и телескоп Арресибо. С тех пор космические послания отправлялись неоднократно. Но ответов на послания человечество пока что не дождалось. При посылке таких посланий надо учитывать астрономические расстояния до объектов, скорость распространения радиоволн. Ведь даже к ближайшим звездам оно может двигаться 10 – 15 лет. А к дальним еще больше. Поэтому в вопросе поиска внеземной жизни надо запастись большим терпением (Гиндилис, 2004).

В 1950 году физик Энрико Ферми  сформулировал вопрос о том, что  если Вселенная заполнена существами, подобными нам, то мы их уже давно  встретили бы. "Где же все?" –  вот наиболее краткая и полная формулировка парадокса Ферми. Достаточно длительные, по нашим меркам, и целенаправленные поиски прямых сигналов внеземных цивилизаций  или каких-то следов их жизнедеятельности не привели к положительному результату (Теерикопи, 2010). Кроме того, если добавить к этому весь комплекс астрономических и астрофизических наблюдений за последние 100 – 200 лет, то получится внушительный объем информации, который не дает ни одной зацепки в пользу существования разума, точнее мощных технических цивилизаций, за пределами Земли. Или же указывает, что мы не там и не то ищем. Что также возможно. Возможно, какие-то астрономические явления и являются искусственными, но мы не знаем этого (Гиндилис, 2004).

Многие направления астрономии, математики, радиоастрономии прямо  или косвенно связаны с проблемой  поиска внеземной жизни. В первую очередь это изучение экзопланет, которых на данное время открыто  несколько десятков (Теерикопи, 2010). Получено первое фотоизображение экзопланеты, получены данные о составе атмосферы экзопланет-гигантов. Развитие техники достигло такого уровня, что астрономы теперь могут найти земноподобные планеты. Можно также провести анализ отражаемого планетой света и определить, есть ли на ней подходящая для жизни атмосфера.

В 2007 году ученые объявили об открытии похожей на Землю планеты, обращающейся вокруг звезды Gliese 581. Эту планету объявили «кандидатом номер один» в соревнованиях на обитаемость. Открывшая ёё группа астронома Удри из Женевы воспользовалась методом гравитационных отклонений. Согласно проведённым расчётам температура должна колебаться в пределах от 0 до 40 градусов. А поверхность вероятно твёрдая или покрыта водой. Таким образом, эта планета вполне может быть пригодна для возникновения жизни (Стариков, 2010).

Создаются и реализовываются  также и новые проекты по поиску планет возле ближайших звезд. Так  по сообщения прессы в 2015 году Европейское  Космическое Агентство в сотрудничестве с НАСА и агентством «Роскосмос»  запустит проект «Дарвин».

В проект включено четыре орбитальных  телескопа, которые будут исследовать  космос в поиске пригодных для  жизни планет. В течение пяти лет  телескопы изучат 500 звезд и проведут спектральный анализ 50 самых многообещающих по характеристикам из обнаруженных планет (Рудницкий, 2007).

На основе полученных данных развивается теоретическая экзобиология, которая рассматривает физические, химические и биологические условия  возникновения и поддержания  жизни, также развивается та часть  астрономии, которая связана с  формированием и эволюцией планет, с возможностью жизни на них. При  изучении планет основное внимание уделяют  поиску воды на поверхности планет, поскольку считается, что именно в воде начинается возникновение  жизни (Теерикопи, 2010).

Как видно из приведенных  выше материалов поиск внеземной  жизни не занимает в современной  астрономии особо важного места. Не получив каких то результатов  проект SETI постепенно замирает. Поиск внеземной жизни проходит в виде поиска планет у ближайших звезд и выявления их параметров и наличия воды. Проект SETI был очень популярен в 60 – 80 годы, сейчас происходит уменьшение его популярности и что самое главное переосмысление целей и методов самого проекта. Из безрезультативности его в предыдущие годы должны быть извлечены выводы, надо поменять саму методику исследований, больше внимания уделять исследованию периодических явлений в космосе (Зайцев, 2006).

Затрагивая вопрос поиска жизни надо помнить, что космос состоит  не только из звезд. Есть еще и Солнечная  система и жизнь, в разных ее формах, возможна на ее планетах. Поэтому многие ученые предлагают больше внимания уделить  исследованию Луны, Марса и планет-гигантов, например, Юпитера, на которых могли  развиться разные формы жизни. В этом направлении ведутся исследования учёных разных стран, запускаются различные объекты для сбора образцов и информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы рассмотрели ведущие, на сегодняшний день, теории происхождения  жизни на Земле. Все они способны объяснить появление жизни на основании определённых критериев, но не могут доказать некоторые особенности  живых организмов. Так, например, в теории креационистов в основе лежит действие высшей силы, посредством которой была создана жизнь. Но проверить и, тем более повторить это невозможно. В последнее время наметилась тенденция синтеза креационизма с идеями эволюции.

Для теории спонтанного самозарождения существенной проблемой является проблема объяснить, откуда взялся самый первый организм. Эта теория лежит в основе коацерватной теории. Опытным путём были получены органические соединения из неорганических. Но при этом возникает проблема появления способности к самовоспроизведению. По этому поводу существует ряд гипотез, но они пока малоубедительны.

Теория панспермии начинает привлекать всё большее внимание. Появились данные о нахождении в метеоритах и кометах различных органических соединений. Но это направление требует дальнейшего изучения.

Тем более, что в конце  XX века началась программа SETI. Человечество начало поиск в космическом пространстве землеподобных планет и возможно разумных существ.

Большинство учёных необходимыми условиями появления жизни на планете считают наличие атмосферы, твёрдого субстрата, воды, возможно метана. Так же необходимо нахождение планеты  в, так называемом поясе обитаемости. Но пока все эти условия на других планетах изучаются с помощью  телескопов и соответствующих расчётов. Выдвигаются предположения о возникновении жизни отличной от земной. Тогда все эти условия теряют актуальность. Всё эти гипотезы требуют подтверждения.