Гипотезы возникновения жизни на Земле

К гипотезе панспермии примыкает точка  зрения астрономов Ч. Викрамасингха (Шри-Ланка) и Ф. Хойла (Великобритания). Они считают, что в космическом пространстве, в основном в газовых и пылевых облаках, в большом количестве присутствуют микроорганизмы. Далее эти микроорганизмы захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи планет, «сеют зародыши жизни».

Советские и американские исследования в космосе  позволяют считать, что вероятность  обнаружить жизнь в пределах нашей  Солнечной системы ничтожна, —  однако они не дают никаких сведений о возможной жизни вне этой системы. При изучении материала  метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого»  — такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напоминающих примитивные формы жизни, однако доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся ученым убедительными.

В общем, интерес к теории панспермии не угасает до сего времени.

 

 

Биохимическая эволюция

XX век привел к созданию  первых научных моделей происхождения  жизни. В 1924 году в книге  Александра Ивановича Опарина  «Происхождение жизни» была впервые  сформулирована естественнонаучная  концепция, согласно которой возникновение  жизни — результат длительной  эволюции на Земле — сначала  химической, затем биохимической.  Эта концепция получила наибольшее  признание в научной среде. Позднее, по теории  русского учёного А. И. Опарина и английского учёного Дж. Холдейна  (независимо от Опарина к таким же выводам пришел английский ученый Дж. Холдейн.1929г.), была  сформулирована гипотеза, изложенная в 1924 году, которая рассматривала жизнь,  как результат длительной эволюции углеродных соединений.

Согласно его теории Опарина процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

• Возникновение органических веществ
• Возникновение белков
• Возникновение белковых тел

Гипотеза Опарина состоит в том, что при формировании планеты, миллиарды лет назад, на ней появились первые простейшие органические вещества - углеводороды. Со временем они изменялись и усложнялись, вступая, в химическое соединение с атмосферным азотом, превращались в новые вещества - более сложные, органические вещества возникали из простейших соединений - аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов  - молний. Возможно, эти органические вещества постепенно накапливались в Древнем океане, образуя "первичный бульон ", в котором и зародилась жизнь.

По гипотезе А. И. Опарина, в первичном бульоне длинные  нитеобразные молекулы белков могли  сворачиваться в шарики, «склеиваться»  друг с другом, укрупняясь. Благодаря  этому они становились устойчивыми  к разрушающему действию прибоя и  ультрафиолетового излучения. На основе углеводородов возникли вещества, близкие  по составу к белкам и другим органическим соединениям, из которых состоят  живые организмы. Однако все эти  органические вещества не имели главного признака жизни - они не были способны к обмену веществ.  В основе обмена веществ лежат химические реакции, которые обеспечивают постоянное обновление живого вещества и дают живому организму необходимую энергию. При взаимодействии белковоподобных веществ, находящихся в первобытных морях и океанах, возникли полужидкие, студенистые "капельки " - коацерваты (от латинского слова "коацервату-с"- " собранный, " сгусток ") Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдалённо напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией, а получившиеся тела  коацерватными каплями, или просто коацерватами. С течением времени коацерваты поглощали из окружавшего их раствора всё новые порции вещества, их структура усложнялась до тех пор, пока они не превратились в очень примитивные, но уже живые клетки. Эти белковые образования были способны взаимодействовать с другими веществами. В коацерватах уже происходили химические превращения, что давало им возможность расти, видоизменяться. Их внутреннее строение становилось всё более сложным и совершенным - коацерваты приближались к живому веществу, способному к обмену веществ и к размножению. Благодаря тому, что концентрация веществ в коацерватных каплях была в десятки раз больше, чем в окружающем растворе, возможность взаимодействия между отдельными молекулами значительно возрастала. Известно, что молекулы многих веществ, в частности полипептидов и жиров, состоят из частей, обладающих разным отношением к воде. Гидрофильные части молекул, расположенные на границе между коацерватами и раствором, поворачиваются в сторону раствора, где содержание воды больше. Гидрофобные части ориентируются внутрь коацерватов, где концентрация воды меньше. В результате поверхность коацерватов приобретает определенную структуру и в связи с этим свойство пропускать в определенном направлении одни вещества и не пропускать другие. Благодаря этому свойству концентрация некоторых веществ внутри коацерватов еще больше возрастает, концентрация других уменьшается, и реакции между компонентами коацерватов приобретают определенную направленность. Коацерватные капли становятся системами, обособленными от среды. Возникают протоклетки, или протобионты.

Важным этапом химической эволюции явилось образование мембранной структуры. Параллельно с появлением мембраны шло упорядочение и усовершенствование метаболизма. В дальнейшем усложнении обмена веществ в таких системах существенную роль должны были играть катализаторы.

В 1953 году американский исследователь  Стэнли Миллер в ряде экспериментов  моделировал условия, существовавшие на Земле приблизительно 4 млрд. лет  назад. Миллеру удалось получить  ряд аминокислот, альдегидов, молочную, уксусную и другие органические кислоты. Американский биохимик  Серил Поннаперума добился образования нуклеотидов и АТФ. В ходе таких и аналогичных опытов моделируя предположительные условия первичного океана.

Второй этап состоял в  дальнейших превращениях органических веществ и образовании абиогенным путем более сложных органических соединений, в том числе и биологических  полимеров.

Американский химик С. Фокс экспериментировал со смесями  аминокислот, подвергал их нагреванию и получал протеиноподобные вещества. На первобытной земле синтез белка мог проходить таким же образом на поверхности земной коры. В небольших углублениях в застывающей лаве возникали водоемы, содержащие растворенные в воде малые молекулы, в том числе и аминокислоты. Когда вода испарялась или выплескивалась на горячие камни, аминокислоты вступали в реакцию, образуя протеиноиды.

Теория Опарина завоевала  широкое признание, но она, оставляет  нерешенными многие  проблемы, связанные  с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Как и другие теории происхождения жизни в теории биохимической эволюции есть много вопросов без ответов. Самое трудное для этой теории - объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.

Возможно ли возникновение  жизни на Земле сейчас?

Из того, что мы знаем  о происхождении жизни на Земле, ясно, что процесс возникновения  живых организмов из простых органических соединений был крайне длительным. Чтобы на Земле зародилась жизнь, понадобился длившийся много миллионов лет эволюционный процесс, в течение которого сложные молекулярные структуры, прежде всего нуклеиновые кислоты и белки, прошли отбор на устойчивость, на способность к воспроизведению себе подобных.

          Если сейчас на Земле где-нибудь  в районах интенсивной вулканической деятельности и могут возникнуть достаточно сложные органические соединения, то вероятность сколько-нибудь продолжительного существования этих соединений ничтожна. Они немедленно будут окислены или использованы гетеротрофными организмами. Это прекрасно понимал еще Ч. Дарвин: в 1871 г. он писал: «Но если бы сейчас... в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п., химически образовался белок, способный к дальнейшим, все более сложным превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено или поглощено, что было невозможно в период до возникновения живых существ».

        Жизнь  возникла на земле абиогенным  путем. В настоящее время живое  происходит только от живого (биогенное  происхождение). Возможность повторного  возникновения жизни на Земле  исключена. Теперь живые существа появляются только вследствие размножения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

С момента возникновения  жизни природа находится в  непрерывном развитии. Процесс эволюции длится уже сотни миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое  во многом до конца еще не описано  и не классифицировано. Жизнь заполняет  все уголки нашей планеты. Миллиарды  лет жизнь существует на Земле  как уникальная самоорганизующаяся система. Она знала периоды расцвета, исторических испытаний и тяжелых  кризисов, прежде чем достигла в  наши дни своего великолепного богатства. Сегодня науке известно около 4,5 миллиардов видов животных и растений, которые существовали за всю историю  жизни. Человек и сейчас живет  в среде, в которой за десятилетия  происходят изменения, в прошлом  происходившие за миллионы лет.

Вопрос о происхождении  жизни до сих пор остается открытым. Наука гигантскими темпами движется вперед. Ученые узнают все больше полезной информации и делают потрясающие  открытия, позволяющие выдвигать  новые гипотезы, доказывать или опровергать  их.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. http://revolution.allbest.ru - реферат на тему «Гипотеза стационарного состояния»
2. http://biologiya-uroki.ru - гипотезы возникновения жизни
3. http://www.referats.5-ka.ru -  реферат на тему «Концепции зарождения жизни на Земле»
4. ru.wikipedia.org - Википедия: Возникновение жизни
5. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. Москва: Центр, 1997
6. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Москва: Академия, 2008