Возникновение жизни на Земле

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление

1. Введение……………………………………………………...…3

 

2. Концепции зарождения жизни на Земле……………...……….3

 

3. Происхождение жизни………………………………………….6

 

4. Возникновение простейших форм живого…………………….9

 

5. Заключение…………………………………………………...…13

 

6. Список  использованной литературы…………………………..14

  

                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Вопросы о происхождении  природы и сущности жизни издавна  стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться  в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе. Происхождение жизни – одна из трех важнейших мировоззренческих  проблем наряду с проблемой происхождения  нашей Вселенной и проблемой  происхождения человека.

Многовековые  исследования и попытки решения  этих вопросов породили разные концепции  возникновения жизни.          

1. Концепции зарождения  жизни на Земле       

  Креационизм –  божественное сотворение  живого.

Согласно креационизму, возникновение жизни на Земле  не могло осуществиться естественным, объективным, закономерным образом; жизнь  является следствием божественного  творческого акта. Возникновение  жизни относится к определенному  событию в прошлом, которое можно  вычислить. В 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября и человека. Это число он получил из анализа  возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на ближнем Востоке  уже была развитая цивилизация, что  доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.      

  Концепция многократного  самопроизвольного  (спонтанного) зарождения  жизни из неживого  вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы). Теория спонтанного зарождения жизни возникла в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. В ее основе лежит понятие о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое из неорганического. Она восходит к Аристотелю: определенные «частицы» вещества содержат некое «альтернативное начало», которое при определенных условиях может создать живой организм. Аристотель считал, что активное начало есть в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе. У Демокрита  начало жизни было в иле, у Фалеса – в воде, у Анаксагора – в воздухе. Аристотель на основе сведений о животных, которые поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформировал идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице природы» применительно к животному миру. Он несомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

Идея самозарождения получила широкое распространение  в средневековье и эпоху Возрождения, когда допускалась возможность  самозарождения не только простых, но и довольно  высокоорганизованных существ, даже млекопитающих 
(например, мышей из тряпок). Известны попытки Парацельса разработать рецепты искусственного  человека (гомункулуса).

Гельмонт придумал рецепт получения мышей из пшеницы  и грязного белья.  Бэкон тоже считал, что гниение – зачаток нового рождения. Идеи самозарождения жизни поддерживали Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель.

Против теории самозарождения в XVII в. выступил флорентийский  врач Франческо Реди. Положив мясо в закрытый горшок, Ф. Реди показал, что в гнилом мясе личинки мясной мухи не самозарождаются. Сторонники теории самозарождения не сдавались, они утверждали, что самозарождение личинок не произошло  по той лишь причине, что в закрытый горшок не поступал воздух. Тогда Ф. Реди поместил кусочки мяса в несколько  глубоких сосудов. Часть из них он оставил открытыми, а часть прикрыл  кисеей. Через некоторое время  в открытых сосудах мясо кишело личинками  мух, тогда как в сосудах, прикрытых  кисеей, в гнилом мясе никаких личинок  не было.

В XVIII в. теорию самозарождения жизни продолжал защищать немецкий математик и философ Лейбниц. Он и его сторонники утверждали, что в живых организмах существует особая «жизненная сила». По мнению виталистов (от лат. «вита» — жизнь), «жизненная сила» присутствует всюду. Достаточно лишь вдохнуть ее, и неживое станет живым ».

Микроскоп открыл людям микромир. Наблюдения показывали, что в плотно закрытой колбе с  мясным бульоном или сенным настоем  через некоторое время обнаруживаются микроорганизмы. Но стоило прокипятить  мясной бульон в течение часа и  запаять горлышко, как в запаянной  колбе ничего не возникало. Виталисты  выдвинули предположение» что длительное кипячение убивает «жизненную силу», которая не может проникнуть в  запаянную колбу.

В XIX в. Даже Ламарк в 1809 г. писал о возможности самозарождения грибков.

С появлением книги  Дарвина «Происхождение видов» вновь  встал вопрос о том, как же все-таки возникла жизнь на Земле. Французская  Академия наук в 1859 г. назначила специальную  премию за попытку осветить по новому вопрос о самопроизвольном зарождении. Эту премию в 1862 г. Получил знаменитый французский ученый Луи Пастер. Который  провел эксперимент, соперничавший  по простоте со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные  питательные среды, в которых  могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня об утверждении виталистов, что мифическая «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер присоединил к ней S-образную трубку со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на поверхности тонкой изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождения микроорганизмов, хотя доступ воздуха (а с ним и пресловутой «жизненной силы») был обеспечен.

Так было доказано то, что в наше время какой бы то ни было организм может появиться  только из другого живого организма.      

  Концепция стационарного  состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда. Сторонники теории вечного существования жизни считают, что на вечносуществующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить численность в тех или иных местах планеты из-за изменения внешних условий. Четкой концепции на этом пути не выработано, Поскольку в палеонтологической летописи Земли есть некоторые разрывы и неясности. С идеей вечного существования жизни во Вселенной связана и следующая группа гипотез.      

  Концепция панспермии – внеземного происхождения жизни. Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса Жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной.

В 1865 г. немецкий врач Г. Рихтер выдвинул гипотезу космозоев (космических зачатков), в соответствии с которой жизнь является вечной и зачатки, населяющие мировое пространство, могут переноситься с одной планеты  на другую. Эта гипотеза была поддержана многими  выдающимися учеными. Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. в начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населенных другими существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счет светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете.

Для обоснования  панспермии обычно используют наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО. Полеты космических  аппаратов разрушили веру в существование разумной жизни на планетах солнечной системы, которая появилась после открытия Скиапарелли каналов на Марсе.      

  Концепция происхождения  жизни на Земле  в историческом  прошлом в результате  процессов, подчиняющихся  физическим и химическим  законам.  

 В настоящее  время наиболее, широкое признание  получила гипотеза о происхождении  жизни на Земле, сформулированная  советским ученым акад. А. И.  Опариным и английским ученым  Дж. Холдейном. Эта гипотеза исходит  из предположения о постепенном  возникновении жизни на Земле  из не органических веществ  путем длительной абиогенной (небиологической)  молекулярной эволюции. Теория А.  И. Опарина представляет собой  обобщение убедительных доказательств  возникновения жизни на Земле  в результате закономерного процесса  перехода химической формы движения  материи в биологическую.                       

2.Происхождение  жизни.

Это геологическое  время началось с момента происхождения  Земли 4,6 млрд.лет назад, включает период формирования земной коры и протоокеана  и заканчивается с широким  распространением высокоорганизованных организмов с хорошо развитым наружным скелетом. Криптозой принято подразделять на архей, или археозой, длившийся  приблизительно 2 млрд. лет, и протерозой, продолжительность которого также  близка к 2 млрд. лет. Когда-то в криптозое, не позже чем 3,5 млрд. лет назад, появилась  на Земле жизнь.  Жизнь могла появиться только тогда, когда в архее сложились для этого благоприятные условия и, в первую очередь, благоприятная температура. 
        Живая материя, помимо других веществ, построена из белков. Поэтому к моменту происхождения жизни температура на земной поверхности должна была упасть настолько, чтобы белки не разрушались. Известно, что ныне температурная граница существования живой материи лежит у 90 С, в горячих источниках при этой температуре живут некоторые бактерии. При этой высокой температуре уже могут образовываться определенные органические соединения, необходимые для образования живой материи, прежде всего белки. Трудно сказать, сколько времени понадобилось для того, чтобы земная поверхность остыла для соответствующей температуры. 
Многие исследователи, изучающие проблему происхождения жизни на Земле, полагают, что жизнь зародилась на морском мелководье в результате обычных физико-химических процессов, присущих неорганической материи. Определенные химические соединения образуются в определенных условиях и химические элементы соединяются друг с другом в определенных весовых соотношениях. 
Вероятность возникновения сложных органических соединений особенно высока для атомов углерода вследствие их специфических особенностей. Именно поэтому углерод стал тем строительным материалом, из которого по законам физики и химии относительно легко и быстро возникли самые сложные органические соединения. 
Молекулы отнюдь не сразу достигли той степени сложности, которая необходима для построения «живой материи. Мы можем говорить о химической эволюции, предшествовавшей биологической и завершившейся появлением живых существ. Процесс химической эволюции был довольно медленным. Начало этого процесса удалено от современности на 4,5 млрд. лет и практически совпадает со временем формирования самой Земли.      

 На начальных  этапах своей истории Земля  представляла собой раскаленную  планету. Вследствие вращения  при постепенном снижении температуры  атомы тяжелых элементов перемещались  к центру, а в поверхностных  слоях концентрировались атомы  легких элементов (водорода, углерода, кислорода, азота), из которых  и состоят тела живых организмов. При дальнейшем охлаждении Земли  появились химические соединения: вода, метан, углекислый газ, аммиак, цианистый водород, а также  молекулярный водород, кислород, азот. Физические и химические  свойства воды (высокий дипольный  момент, вязкость, теплоемкость и  т. д.) и углерода (трудность образования  окислов, способность к восстановлению  и образованию линейных соединений) определили то, что именно они  оказались у колыбели жизни.        

 На этих  начальных этапах сложилась первичная  атмосфера Земли, которая носила  не окислительный, как сейчас, а  восстановительный характер. Кроме того, она была богата  инертными газами (гелием, неоном, аргоном). Эта первичная атмосфера уже утрачена. На ее месте образовалась вторая атмосфера Земли, состоящая на 20% из кислорода — одного из наиболее химически активных газов. Эта вторая атмосфера — продукт развития жизни на Земле, одно из его глобальных следствий.

Дальнейшее снижение температуры обусловило переход  ряда газообразных соединений в жидкое и твердое состояние, а также  образование земной коры. Когда температура  поверхности Земли опустилась ниже 100°С произошло сгущение водяных  паров. 

     Длительные ливни с частыми грозами привели к образованию больших водоемов. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли на поверхность выносилось много раскаленной массы, в том числе карбидов — соединений металлов с углеродом. При взаимодействии карбидов с водой выделялись углеводородные соединения. Горячая дождевая вода как хороший растворитель имела в своем составе растворенные углеводороды, а также газы (аммиак, углекислый газ, цианистый водород), соли и другие соединения, которые могли вступать в химические реакции. Вполне логично предположить, что Земля уже на начальных этапах своего существования обладала определенным количеством углеводородов. Второй этап биогенеза характеризовался возникновением более сложных  органических соединений, в частности белковых веществ в водах первичного океана. Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрафиолетовому излучению относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись и образовывались углеводы, жиры, аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты.     

 С определенного  этапа в процессе химической  эволюции на Земле активное  участие стал принимать кислород. Он мог накапливаться в атмосфере  Земли в результате разложения  воды и водяного пара под  действием ультрафиолетовых лучей  Солнца. (Для превращения восстановленной  атмосферы первичной Земли в  окисленную потребовалось не  менее 1—1,2 млрд. лет.) С накоплением  в атмосфере кислорода восстановленные  соединения начали окисляться. Так,  при окислении метана образовались  метиловый спирт, формальдегид, муравьиная  кислота и т.д. Образующиеся  соединения не разрушались вследствие  их летучести. Покидая верхние  слои земной коры, они попадали  во влажную холодную атмосферу,  что предохраняло их от разрушения. В дальнейшем эти вещества  вместе с дождем выпадали в  моря, океаны и другие водные  бассейны. Накапливаясь здесь, они  вновь вступали в реакции, в  результате чего возникали более  сложные вещества (аминокислоты  и соединения типа аденита). Для  того чтобы те или иные растворенные  вещества вступали между собой  во взаимодействие, нужна достаточная  концентрация их в растворе. В  таком «бульоне» мог вполне  успешно развиваться процесс  образования более сложных органических  молекул. Таким образом, воды  первичного океана постепенно  насыщались разнообразными органическими  веществами, образуя «первичный  бульон». Насыщению такого «органического  бульона» в немалой степени  способствовала и деятельность  подземных вулканов.