Естественнонаучные гипотезы происхождения жизни и человека на Земле

• Возникновение органических веществ
• Возникновение белков
• Возникновение белковых тел

     Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их окислами в нём содержались водород, аммиак, вода и простейший углеводород — метан.

     Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента  появления первичного океана. В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

     Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие биохимические вещества. Большой победой современной биохимии является первый полный синтез молекулы белков: синтезирован гормон инсулин, управляющий углеводным обменом.

     Согласно  теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел  могло явиться образование коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

     Коацерватные  капли также могли возникать  при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

     Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении  в коацерватные капли различных катализаторов (в том числе и ферментов) в них происходили различные реакции, в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ.

     Далее коацерватные капли подвергались естественному  отбору, что обеспечило их эволюцию.

     Теория  была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза  почти все специалисты в области  происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные  удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул  РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом.

     Хотя  эту гипотезу происхождения признают очень многие ученые, астроном Фред Хойл недавно высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над местной свалкой, может привести к сборке Боинга-747». Самое трудное для этой теории— объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.

     Существенным  недостатком старых гипотез о  возникновении жизни на Земле, и в частности гипотезы академика А. И. Опарина, является то, что они не опираются на современную молекулярную биологию. Впрочем, это вполне естественно, так как механизм передачи наследственных признаков, и в частности роль ДНК, стал в известной степени ясным только сравнительно недавно.

        Как произошел качественный скачок от неживого к живому, гипотеза А. И. Опарина совершенно не объясняет. Только привлечение основных представлений современной молекулярной биологии, а также кибернетики, может помочь решению этой важнейшей, основной проблемы. Некоторые пути ее решения уже намечаются. Важным вопросом является возможность синтеза ДНК в естественных условиях «первобытной» Земли.

     Хорошо  известен факт, что для саморепродукции  нуклеиновых кислот (основы генетического  кода) необходимы ферментные белки, а  для синтеза белков - нуклеиновые  кислоты. Отсюда следуют два вопроса: что было первичным - белки или нуклеиновые кислоты? Если предположить, что эти классы полимеров возникли не одновременно, то как и когда произошло их объединение в единую систему передачи генетической информации?

     Белки в организме служат катализаторами протекающих биохимических реакций  и являются клеточными структурными элементами. Они представляют собой  цепочки аминокислот, удерживающихся пептидными связями. Из огромного арсенала аминокислот для образования  животных и растительных белков природа  использовала 20 типов. Разнообразие белков определяется различными аминокислотами и последовательностью их расположения в белковых цепях. Даже при полной идентичности состава и последовательности расположения аминокислот различия в пространственной структуре белков приводят к разнице в их физико-химических свойствах. Белки живого происхождения  имеют одинаковую изомерию, тогда  как абиогенно полученные белки  содержат равное количество возможных  пространственных структур.

     Существует  одно важное и пока не нашедшее объяснения различие в свойствах живого и  неживого веществ. В неживом веществе того же химического состава, что и живое, не происходит поворот плоскости поляризации проходящего через него света. А все белковые молекулы живых организмов поворачивают плоскость поляризации проходящего света влево, что указывает на их левую пространственную конфигурацию (L-конфигурация). Молекулы ДНК и РНК поворачивают луч света вправо, то есть обладают правой или Р-конфигурацией. Молекулярная стереоизомерия, или молекулярная хиральность, присуща только живой природе и является ее неотъемлемым свойством.

     По  отношению к первичности образования  белков или нуклеиновых кислот все  существующие теории зарождения жизни  делятся на две большие группы — голобиоза и генобиоза.

     Концепция А. И. Опарина относится к группе голобиоза, поскольку исходит из идеи первичности структур типа клеточной, наделенной способностью к элементарному  обмену веществ при участии ферментного  механизма. Нуклеиновые кислоты при таком механизме появляются на завершающем этапе.

     Примером  иной точки зрения служит концепция  Дж. Холдейна, согласно которой первичной  была не структура, способная к обмену веществ с окружающей средой, а  макромолекулярная система, подобная гену и способная к саморепродукции, и потому названная им «голым геном». Подобную группу концепций называют генобиозом или информационной гипотезой.

     Позиции гипотезы генобиоза заметно укрепились к 1970-м годам, а в 1980-е годы в  представлениях о доклеточном предке она стала доминирующей. Общее  признание в рамках этой гипотезы получила идея, согласно которой хирально чистыми молекулярными «блоками», составившими основу для зарождения живого, были макромолекулы ДНК или  РНК. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Естественнонаучные гипотезы о  происхождении человека

        Каждого человека, как только он начинал осознавать себя личностью, посещал вопрос «откуда мы взялись». Несмотря на то, что вопрос звучит весьма просто, единого ответа на него не существует. Тем не менее, этой проблемой - проблемой возникновения и развития человека - занимается целый ряд наук. В частности в науке антропологии выделено даже такое понятие, как антропогенез, то есть процесс выделения человека из мира животных. Другие аспекты происхождения человека изучаются философией, теологией, историей, палеонтологией. В связи с этим существует целый ряд различных теорий, объясняющих возникновения человека на Земле, но основные из них следующие:

• Эволюционная теория;
• Теория творения;
• Теория внешнего вмешательства;
• Теория пространственных аномалий.

        2.1Эволюционная теория

     Эволюционная  теория предполагает, что человек  произошел от высших приматов - человекообразных обезьян путем постепенного видоизменения  под влиянием внешних факторов и  естественного отбора.

     Эволюционная  теория антропогенеза имеет обширный набор разнообразных доказательств - палеонтологических, археологических, биологических, генетических, культурных, психологических и других. Однако многие из этих доказательств могут  трактоваться неоднозначно, что позволяет  противникам эволюционной теории оспаривать ее.

     Согласно  этой теории имеют место следующие  основные стадии эволюции человека:

• время последовательного существования антропоидных предков человека (австралопитек);
• существование древнейших людей: питекантропа (древнейшего человека, или протерантропа или архантропа);
• стадия неандертальца, то есть древнего человека или палеоантропа.
• развитие современных людей (неоантропов).

     Австралопитек

     Австралопитеков или «южных обезьян» - высокоорганизованных, прямоходящих приматов, принято считать  исходными формами в родословной  человека. Австралопитеки получили в  наследство от своих древесных предков  многие свойства, причем наиболее важными  из них были способность и стремление к разнообразному обращению с  предметами при помощи рук (манипулированию) и высокое развитие стадных отношений. Они были вполне наземными существами, сравнительно небольших размеров - в среднем длина тела 120-130 см, вес 30-40 кг. Их характерной особенностью, как я уже отметил выше, была двуногая походка и выпрямленное положение тела, о чем свидетельствует  строение таза, скелета конечностей  и черепа. Свободные верхние конечности давали возможность использовать палки, камни и т.д. Мозговой отдел черепа имел относительно крупные размеры, а лицевая часть была укорочена. Зубы небольшие, располагались плотно, без диастем, с рисунком зубов, характерным  для человека. Обитали на открытых равнинах типа саванн. Если судить по находке Луиса Лики, то возраст австралопитеков 1,75 млн. лет.

      Питекантроп

     Впервые ископаемые остатки древнейших людей, получивших название архантропов, были обнаружены голландцем Е.Дюбуа на о.Ява  в 1890 году. Но лишь в 1949 году, благодаря  находке близ Пекина, сорока индивидуумов древнейших людей вместе с их каменными  орудиями (получивших название синантропов) ученые согласились с тем, что  именно древнейшие люди являлись промежуточным  «недостающим звеном» в родословной  человека. Архантропы уже умели пользоваться огнем, тем самым встав на ступеньку  выше своих предшественников. Питекантропы - существа прямоходящие, среднего роста  и плотного телосложения, сохранившие, однако, много обезьяньих черт как  в форме черепа, так и в строении лицевого скелета. У синантропов уже отмечена начальная стадия развития подбородка. Судя по находкам, возраст древнейших людей от 50 тыс. до 1 млн. лет…

     Палеоантроп (неандерталец)

     О культуре палеоантропа мы имеем возможность судить по многочисленным мустьерским стоянкам. Мустьерская культура по отношению к предыдущей была более совершенной как по технике обработки и использованию орудий, так и по разнообразию их формы, тщательности обработки и производственному назначению. Неандертальцы были людьми среднего роста, крепкого, массивного сложения, по общему строению скелета стоящие ближе к современному человеку. Объем мозговой коробки колебался от 1200 см³ до 1800 см³, хотя по форме их череп отличался от черепа современного человека. На мой взгляд, самой большой нестыковкой в эволюционной теории является именно период неандертальцев. Как объяснить столь резкую несхожесть облика неандертальца и человека разумного? И что могло послужить причиной внезапного исчезновения палеоантропов? Как могло случиться, что древние люди, творцы уже достаточно высокой материальной культуры, в какой-то мере близкие к нам в проявлении своего интеллекта, эмоций - вдруг так быстро и «таинственно» исчезли с лица Земли, уступив место неантропам-кроманьонцам?