Эволюция теорий происхождения жизни

   Он  считает, что элементарная единица наследственности — ген — является и основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем случайного сочетания атомных группировок и молекул, существовавших в водах первичного океана.

   Диалектическая  точка зрения на происхождение жизни  была сформулирована Энгельсом в «Диалектике природы». Она исходит из основного положения, что жизнь представляет особую форму движения материи.

   Материя никогда не остается в покое, она  постоянно движется, развивается. В своем развитии она переходит во все новые и новые, более сложные формы. Такой особо сложной формой движения материи является жизнь. Живое вещество возникло как определенный этап в историческом развитии материи. Процесс возникновения живого из неживого был историческим процессом, прошедшим ряд этапов.

Эволюционная  теория Ч. Дарвина

   Эволюционная  теория Дарвина представляет собой  целостное учение об историческом развитии органического мира. Она охватывает широкий круг проблем, важнейшими из которых являются доказательства эволюции, выявление движущих сил эволюции, определение путей и закономерностей эволюционного процесса и др.

   Сущность  эволюционного учения заключается в следующих основных положениях:

   1. Все виды живых существ, населяющих  Землю, никогда не были кем-то  созданы;

   2. Возникнув естественным путем,  органические формы медленно  и постепенно преобразовывались  и совершенствовались в соответствии  с окружающими условиями;

   3. В основе преобразования видов  в природе лежат такие свойства  организмов, как изменчивость и  наследственность, а также постоянно  происходящий в природе естественный  отбор. Естественный отбор осуществляется  через сложное взаимодействие  организмов друг с другом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой за существование;

   4. Результатом эволюции является  приспособленность организмов к  условиям их обитания и многообразие  видов в природе.

   Движущими силами эволюции, по Дарвину, являются наследственная изменчивость и естественный отбор. Изменчивость служит основой образования новых признаков в строении и функциях организмов, а наследственность закрепляет эти признаки. В результате борьбы за существование происходит преимущественно выживание и участие в размножении наиболее приспособленных особей, т. е. естественный отбор, следствием которого является возникновение новых видов. При этом существенно, что приспособленность организмов к окружающей среде носит относительный характер.

   Главным результатом эволюции является совершенствование  приспособленности организмов к  условиям обитания, что влечет за собой  совершенствование их организации. В результате действия естественного  отбора сохраняются особи с полезными  для их процветания признаками.

   Дарвин  приводит множество доказательств  повышения приспособленности организмов, обусловленной естественным отбором. Это, например, широкое распространение  среди животных покровной окраски (под цвет местности, в которой  обитают животные, или под цвет отдельных предметов). Многие животные, имеющие специальные защитные приспособления от поедания их другими животными, имеют, кроме того, предупреждающую окраску (например, ядовитые или несъедобные животные). У некоторых животных распространена угрожающая окраска в виде ярких отпугивающих пятен. Многие животные, не имеющие специальных средств защиты, по форме тела и окраске подражают защищенным (мимикрия). У многих из животных имеются иглы, колючки, хитиновый покров, панцирь, раковина, чешуя и т. п. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, обеспечивая существование вида в определенных условиях. Среди растений широко распространены самые разнообразные приспособления к перекрестному опылению, распространению плодов и семян. У животных большую роль в качестве приспособлений играют различного рода инстинкты (инстинкт заботы о потомстве, инстинкты, связанные с добыванием пищи, и т. д.).

   Вместе  с тем Дарвин отмечает, что приспособленность  организмов к среде обитания (их целесообразность), наряду с совершенством, носит относительный характер. При резком изменении условий полезные признаки могут оказаться бесполезными или даже вредными. Например, у водных растений, поглощающих воду и растворенные в ней вещества, всей поверхностью тела, слабо развита корневая система, но хорошо развиты поверхность побега и воздухоносная ткань – аэренхима, образованная системой межклетников, пронизывающих все тело растения. Это увеличивает поверхность соприкосновения с окружающей средой, обеспечивая лучший газообмен, и позволяет растениям полнее использовать свет и поглощать углекислый газ. Но при пересыхании водоема такие растения очень быстро погибнут. Все их приспособительные признаки, обеспечивающие их процветание в водной среде, оказываются бесполезными вне ее.

   Другой  важный результат эволюции – нарастание многообразия видов естественных групп, т. е. систематическая дифференцировка  видов. Общее нарастание многообразия органических форм весьма усложняет  те взаимоотношения, которые возникают  между организмами в природе. Поэтому в ходе исторического развития наибольшее преимущество получают, как правило, наиболее высокоорганизованные формы. Тем самым осуществляется поступательное развитие органического мира на Земле от низших к высшим. Вместе с тем, констатируя факт прогрессивной эволюции, Дарвин не отрицает морфофизиологического регресса (т. е. эволюции форм, приспособления которых к условиям среды идут через упрощение организации), а также такого направления эволюции, которое не приводит ни к усложнению, ни к упрощению организации живых форм. Сочетание различных направлений эволюции приводит к одновременному существованию форм, различающихся по уровню организации.

   Дарвин  вскрыл движущие силы эволюции живой  природы. Он попытался понять и объяснить  действительную природу внутренних противоречий органического мира. Его теория не только объясняет характер этих противоречий, но и указывает пути, по которым они разрешаются в мире животных и растений.

Теория  происхождения жизни  на Земле А. И. Опарина

   Среди современных теорий происхождения жизни на Земле, наиболее обоснованной является теория академика А. И. Опарина. Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

1. Возникновение органических веществ;
2. Возникновение белков;
3. Возникновение белковых тел.

   Астрономические исследования показывают, что как  звезды, так и планетные системы  возникли из газопылевого вещества. В  некоторых случаях эта газопылевая материя объединяется в плотный, которые можно видеть невооруженным глазом. Химические исследования находящегося в галактике газопылевого вещества показали, что в нем наряду с металлами и их окислами обнаружено:  водород, аммиак, вода и простейший углеводород – метан.

   Второй  этап – возникновение белков. Условия  для начала процесса формирования белковых структур создались с момента создания первичного океана. Прежде всего 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.

   Известно, что белковая молекула состоит из отдельных звеньев – аминокислот, которые соединены между собой  при помощи полипептидных связей. Показано, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие биохимические вещества.

   Согласно  теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель, т. е. капель микроскопического размера, выпадающих при смешении двух белковых растворов. Отсюда возникла новая закономерность уже биологического характера – естественный отбор коацерватных капель. Под влиянием естественного отбора качество организации белкового вещества все время менялось. В результате возникла та согласованность процессов синтеза и распада, которая привела к возникновению первых живых организмов.

   Коацерваты — это комплексы коллоидных частиц. Они могут возникать, например, из комплексных солей кобальта, кремнекислого натрия и нашатырного спирта, в растворе ацетилцеллюлозы, в хлороформе или бензоле, при смешивании растворов различных белков. Такой раствор, как правило, разделяется на два слоя — слой, богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них.

   В некоторых случаях коацерваты образуются в виде отдельных капель, видимых под микроскопом. Для их образования необходимо присутствие в растворе нескольких (хотя бы двух) разноименно заряженных высокомолекулярных веществ. Поскольку в водах первичного океана это условие было соблюдено, образование в нем коацерватов могло быть реальным.

   А.И. Опарин предположил, что в массе  коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в существовавших условиях. Многие миллионы лет шел процесс естественного отбора коацерватных капель. Сохранялась лишь ничтожная их часть.

   Способность к избирательной адсорбции постепенно преобразовалась в устойчивый обмен веществ. Вместе с этим в процессе отбора оставались лишь те капли, которые при распаде на дочерние сохраняли особенности своей структуры, т.е. приобретали свойство самовоспроизведения — важнейшего признака жизни.

   По  достижении этой стадии коацерватная капля превратилась в простейший живой организм.    Коацерватные капли были местом встречи и взаимодействия до этого независимо возникавших простых белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов.

   Отдельная молекула, даже очень сложная, не может  быть живой. Ученые считают, что первоначально  на молекулярном уровне могли возникать  лишь белково- и нуклеино-подобные полимеры, лишенные какой-либо биологической целесообразности своего строения. Только при объединении этих полимеров в многомолекулярные фазовообособленные системы могло возникнуть взаимосогласование их структур и биологическое функционирование новых целостных систем.

   Это значит, что не разрозненные части  определяют собой организацию целого, а целое, продолжая эволюционировать, обусловливает целесообразность строения частей.

Этапы химической и предбиологической  эволюции на пути к  жизни

   Гипотеза  А.И. Опарина способствовала конкретному  изучению происхождения простейших форм жизни. Она положила начало физико-химическому моделированию процессов образования молекул аминокислот, нуклеиновых оснований, углеводородов в условиях предполагаемой первичной атмосферы Земли.

   После работ немецкого исследователя  С. Мюллера и других стало известно, что под воздействием физических излучений эти биоорганические молекулы могут образовываться в самых различных смесях, содержащих водород, азот, аммиак, воду, углекислый газ, метан, синильную кислоту и т.п.

   Сенсацией явилось открытие космических облаков этилового спирта с температурой 200 К  и с концентрацией молекул 10¹² в 1 см³. Подобные соединения близки к биоорганическим молекулам или легко могут превратиться в них. Таким образом, достоверно установлено, что в космосе имеются необходимые компоненты для синтеза более сложных соединений, важных для формирования белков, углеводов, нуклеиновых полимеров и липидов.

   Следующие, более сложные звенья эволюционной цепочки обнаружены при изучении вещественного состава метеоритов и лунных пород, доставленных космическим аппаратом. В них обнаружены аминокислоты, алифатические и ароматические углеводороды, предшественники нуклеиновых кислот -аденин и гуанин, порфирин — простейший химический предшественник хлорофилла. И на земле, в древних отложениях с возрастом порядка сотен миллионов и нескольких миллиардов лет, обнаружено множество органических соединений, которые подсказывают возможные пути возникновения жизни.

   Обращает  на себя внимание следующий факт. В  нашей галактике наиболее распространены водород, углерод, азот, кислород, составляющие основу живого. В земной же коре, в лунных породах и метеоритах их очень мало, а преобладают здесь кремний, алюминий, железо. Для первой, космической группы элементов характерна молекулярная форма существования и склонность к флюидному, текучему состоянию (жидкость, газ). Для планетарной группы элементов типично твердое агрегатное состояние в виде бесконечных кристаллических структур, в которых невозможно выделить отдельные молекулы.

   Мертвые, застывшие, окаменевшие пространства Луны, Меркурия, Марса — результат  утраты ими подвижных флюидных элементов, осуществляющих транспортировку вещества и энергии.

   На  Земле же до сих пор продолжаются более активные химические процессы. И это благодаря остаткам флюидной группы элементов: наличию значительного количества воды, метана, аммиака, других газов и жидкостей в атмосфере, гидросфере, в твердой коре и глубинных породах, откуда легкие соединения выделяются в форме вулканических газов или в виде общего газового обмена планеты и окружающей части космоса.