Возникновение жизни на Земле

Возникновение жизни.

Предпосылки возникновения жизни  на земле.

      Большинство современных специалистов  убеждены, что возникновение жизни  в условиях первичной Земли  есть естественный результат  эволюции материи. Это убеждение  основано на доказанном единстве химической основы жизни, построенной из нескольких простых и самых распространенных во Вселенной атомов.

      Исключительное морфологическое  разнообразие жизни (микроорганизмы, растения, животные) осуществляется  на достаточно единообразной биохимической основе: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, жиры и несколько более редких соединений типа фосфатов.

     Основные химические элементы, из  которых построена жизнь, - это  углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Очевидно, организмы используют для своего строения простейшие и наиболее распространенные во Вселенной элементы, что обусловлено самой природой этих элементов. Например, атомы водорода, углерода, "кислорода и азота имеют небольшие размеры и способны образовывать устойчивые соединения с двух- и трехкратными связями, что повышает их реакционную способность. Образование сложных полимеров, без которых возникновение и развитие жизни вообще невозможны, связано со специфическими.

     Другие два биогенных элемента -сера и фосфор - присутствуют в относительно малых количествах, но их роль для жизни особенно важна. Химические свойства этих элементов также дают возможность образования кратных химических связей. Сера входит в состав белков, а фосфор - составная часть нуклеиновых кислот.

     Кроме этих шести основных  химических элементов в построении  организмов в малых количествах  участвуют натрий, калий, магний, кальций, хлор, а также микроэлементы:  железо, марганец, кобальт, медь, цинк  и небольшие следы алюминия, бора, ванадия, йода и молибдена; следует отметить и некоторые исключительно редкие атомы, которые встречаются случайно и в ничтожных количествах.

     Следовательно, химическая основа  жизни разнообразится еще 15 химическими  элементами, которые вместе с  шестью основными биогенными элементами участвуют в различных соотношениях в строении и осуществлении функций живых организмов. Этот факт особенно показателен в двух отношениях: 1) как доказательство единства происхождения жизни и 2) в том, что сама жизнь, являющаяся результатом самоорганизации материи, включила в эволюцию биологических макромолекул не только все самые распространенные элементы, но и все атомы, которые особенно пригодны для осуществления жизненных функций (например, фосфор, железо, йод и др.). Как отмечает советский ученый М. Камшилов, "для осуществления функций жизни важны химические свойства ее атомов, к которым, в частности, относятся квантовые особенности". Не только структура, обмен веществ, но даже и механические действия живых организмов зависят от составляющих их молекул. Это, однако, не означает, что жизнь может быть сведена просто к химическим закономерностям.

     Жизнь - одно из сложнейших, если  не самое сложное явление природы.  Для нее особенно характерны  обмен веществ и воспроизведение,  а особенности более высоких уровней ее организации обусловлены строением более низких уровней.

     Современная теория происхождения  жизни основана на идее о  том, что биологические молекулы  могли возникнуть в далеком  геологическом прошлом неорганическим  путем. Сложную химическую эволюцию обычно выражают следующей обобщенной схемой: атомы ? простые соединения ? простые биоорганические соединения ? макромолекулы ? организованные системы. Начало этой эволюции положено нуклеосинтезом в Солнечной системе, когда образовались основные элементы, в том числе и биогенные. Начальное состояние -нуклеосинтез -быстро переходит в процесс образования химических соединений. Этот процесс протекает в условиях первичной Земли со все нарастающей сложностью, обусловленной общекосмическими и конкретными планетарными предпосылками.

     Первое необходимое условие имеет  общекосмический характер. Оно связано  с единой химической основой  Вселенной. Жизнь развивается  на этой единой основе, отражающей  как количественные, так и качественные  особенности отдельных химических элементов. Это допущение приводит к заключению, что на любой планете во Вселенной, которая похожа на нашу по массе и расположению относительно центральной звезды, может возникнуть жизнь. Согласно представлениям видного американского астронома X. Шепли, во Вселенной имеется 108 космических тел (планет или звезд-лилипутов), на которых может возникнуть и существовать жизнь.

     Главное условие возникновения  жизни имеет планетарную причину  и определяется массой планеты.  Такое утверждение, быть может, имеет несколько геоцентрический и антропоцентрический характер, но жизнь, подобная земной, могла возникнуть и развиться на планете, масса которой имеет строго определенную величину. Если масса планеты больше чем 1/20 массы Солнца, на ней начинаются интенсивные ядерные реакции, что повышает ее температуру и она светится, как звезда. Таковы планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Планеты с малой массой (Меркурий) имеют слабое гравитационное поле и не могут продолжительное время удерживать атмосферу, которая необходима для развития жизни. Здесь интересно отметить, что по ряду подсчетов Земля приобрела 80% своей массы в первые 100 млн. лет своего существования.

     Из планет Солнечной системы  кроме Земли подходящую массу  имеют Венера и Марс, но там  отсутствуют другие условия. По мнению советского астрофизика В. Г. Фесенкова, во Вселенной 1% планет имеет подходящую массу.

     Особенно важной предпосылкой  возникновения и развития жизни  является относительно постоянная  и оптимальная радиация, получаемая планетой от центральной звезды. Обычно оптимальную радиацию получают планеты имеющие орбиту, близкую к круговой, и подвергающиеся поэтому относительно постоянному облучению.

     Обязательным условием возникновения  жизни является наличие воды. Парадоксально, что, хотя вода - чуть ли не самая распространенная молекула во Вселенной, поразительно мало планет имеют гидросферу: в нашей Солнечной системе только Земля имеет гидросферу, а на Марсе имеется лишь незначительное количество воды.

     Значение воды для жизни исключительно. Это обусловлено ее специфическими термическими особенностями: огромной теплоемкостью, слабой теплопроводностью, расширением при замерзании, хорошими свойствами как растворителя и др. Эти особенности обусловливают круговорот воды в природе, который играет исключительную роль в геологической истории Земли.

     Из сказанного выше можно сделать  следующий вывод: возникновение  жизни на Земле есть часть  общей эволюции материи во  Вселенной, а не некий сверхъестественный  акт. Налицо были исходные органические соединения, оптимальная масса Земли, оптимальная солнечная радиация, наличие гидросферы. В этих условиях эволюция материи с высокой степенью вероятности осуществляется по пути возникновения жизни.

     За последние 20 лет были получены  интересные сведения о наличии органических соединений во Вселенной. Источники этих сведений естественные посланцы космоса на Землю, метеориты.

      Все ранее рождавшиеся теории  идеалистов, сторонников религиозных  течений и даже материалистов были несостоятельными и до конца необоснованными из-за нехватки знаний тогдашних ученых.

     И только с наступлением капитализма,  который отличался прогрессом  в науке и технике, когда  был накоплен большой научный  потенциал, стали зарождаться научно обоснованные теории о происхождении жизни на земле.

Зарождение  и развитие эволюционной идеи. 

          Первые проблески эволюционной  мысли зарождаются в недрах  диалектической натурфилософии  античного времени, рассматривавшей  мир в бесконечном движении, постоянном самообновлении на основе всеобщей связи и взаимодействия явлений и борьбы противоположностей.

         Выразителем стихийного диалектического  взгляда на природу был Гераклид, эфесский мыслитель (около 530-470 гг.. до н. э.) его высказывания о том, что в природе все течет все изменяется в результате взаимопревращений первоэлементов космоса - огня, воды, воздуха, земли, содержали в зародыше идею всеобщего, не имеющего начала и конца развития материи.

        Крупнейшие представители ионийской школы философов - Фалес из Милета считал, что все возникло из первичного материала - воды в ходе естественного развития. Анаксимандр исходил из того, что жизнь возникла из воды и земли под действием тепла. Согласно Анаксимену основным элементом является воздух, способный разрежаться и уплотняться, и этим процессом Анаксимен объяснял причину различий веществ. Он утверждал, что человек и животное произошли из земной слизи.

        Представителями механистического  материализма были философы более позднего периода (460-370 гг. До н. э. ). По Демокриту мир состоял из бесчисленного множества неделимых атомов, расположенных в бесконечном пространстве. Атомы находятся в постоянном процессе случайного соединения и разъединения. Атомы находятся в случайном движении и различны по величине, массе и форме, то тела, появившиеся вследствие скопления атомов, могут быть также различными. Более легкие из них поднялись вверх и образовали огонь и небо, более тяжелые, опустившись, образовали воду и землю, в которых и зародились различные живые существа: рыбы, наземные животные, птицы.

       Механизм происхождения живых  существ первым пытался истолковать  древнегреческий философ Эмпедокл (490-430 гг. до н. э.). Развивая мысль  Гераклида о первичных элементах,  он утверждал, что их смешение создает множество комбинаций, одни из которых - наименее удачные- разрушаются, а другие - гармонирующие сочетания -сохраняются. Комбинации этих элементов и создают органы животных. Соединение органов друг с другом порождает целостные организмы. Примечательной была мысль, что сохранились в природе только жизнеспособные варианты из множества неудачных комбинаций.

      Зарождение биологии как науки  связано с деятельностью великого  мыслителя из Греции Аристотеля (387-322 гг. до н. э.). В своих капитальных трудах он изложил принципы классификации животных, провел сравнение различных животных по их строению, заложил основы античной эмбриологии.

      В работе "О частях животных" приводится мысль о взаимосвязи  (корреляции ) органов, о том, что изменение одного органа влечет за собой изменение другого, связанного с ним функциональными отношениями.

      В труде "Возникновение животных" Аристотель разработал сравнительно  анатомический метод и применил  его в эмбриологических исследованиях.  Он обратил внимание на то, что у разных организмов эмбриогенез (развитие эмбриона ) проходит через последовательный ряд: в начале закладываются наиболее общие признаки, затем видовые и, наконец, индивидуальные. Обнаружив большое сходство начальных стадий в эмбриогенезе представителей разных групп животных, Аристотель пришел к мысли о возможности единства их происхождения. Этим выводом Аристотель предвосхитил идеи зародышевого сходства и эпигенеза (эмбриональных новообразований ), выдвинутые и экспериментально обоснованные в середине XVIII в.

 Таким  образом, воззрения античных философов  содержали ряд важных элементов  эволюционизма: во-первых, мысль  о естественном возникновении  живых существ и их изменении  в результате борьбы противоположностей  и выживании удачных вариантов, во-вторых, идею ступенчатого усложнения организации живой природы; в-третьих, представление о целостности организма (принцип корреляции) и об эмбриогенезе как процессе новообразования.

Отмечая значение античных мыслителей в развитии философии, Ф. Энгельс писал: "... в многообразных формах греческой философии уже имеются в зародыше, и процессе возникновения почти все позднейшие типы мировоззрений".

Последующий период, вплоть до XVI в., для развития эволюционной мысли почти ничего не дал. В эпоху Возрождения резко усиливается интерес к античной науке и начинается накопление знаний, сыгравших значительную роль в становлении эволюционной идеи.

Исключительной  заслугой учения Дарвина явилось  то, что оно дало научное, материалистическое объяснение возникновению высших животных и растений путем последовательного развития живого мира, что оно привлекло для разрешения биологических проблем исторический метод исследования. Однако к самой проблеме происхождения жизни у многих естествоиспытателей и после Дарвина сохранился прежний метафизический подход. Широко распространенный в научных кругах Америки и Западной Европы менделизм- морганизм выдвинул положение, согласно которому наследственностью и всеми другими свойствами жизни обладают частицы особенного генного вещества, сконцентрированного в хромосомах клеточного ядра. Эти частицы будто бы когда-то внезапно возникли на Земле и сохранили свое жизнеопределяющее строение в основном неизменным в течение всего развития жизни. Таким образом, проблема происхождения жизни, с точки зрения менделистов-морганистов, сводится к вопросу, как могла сразу внезапно возникнуть наделенная всеми свойствами жизни частица генного вещества.