Проблема возникновения жизни на Земле и варианты её решения

В результате жизнедеятельности фотосинтезирующих цианобактерий в океане появился кислород, а примерно через 1 млрд. лет после этого он начал накапливаться в атмосфере. Сначала образовавшийся кислород взаимодействовал с растворенным в воде железом, что привело к появлению окислов железа, которые постепенно осаждались на дне. Так в течение миллионов лет с участием микроорганизмов возникли огромные залежи железной руды, из которой сегодня выплавляется сталь.

Затем, когда основное количество железа в океанах подверглось окислению и уже не могло связывать кислород, он в газообразном виде ушел в атмосферу. После того как фотосинтезирующие цианобактерии создали из углекислого газа определенный запас богатого энергией органического вещества и обогатили земную атмосферу кислородом, возникли новые бактерии – аэробы, которые могут существовать только в присутствии кислорода. Кислород им необходим для окисления (сжигания) органических соединений, а значительная часть получаемой при этом энергии превращается в биологически доступную форму – аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс энергетически очень выгоден: анаэробные бактерии при разложении одной молекулы глюкозы получают только 2 молекулы АТФ, а аэробные бактерии, использующие кислород, – 36 молекул АТФ.

С появлением достаточного для аэробного образа жизни количества кислорода дебютировали и эукариотные клетки, имеющие в отличие от бактерий ядро и такие органеллы, как митохондрии, лизосомы, а у водорослей и высших растений – хлоропласты, где совершаются фотосинтетические реакции. По поводу возникновения и развития эукариот существует интересная и вполне обоснованная гипотеза, высказанная почти 30 лет назад американским исследователем Л.Маргулисом. Согласно этой гипотезе митохондрии, выполняющие функции фабрик энергии в эукариотной клетке, – это аэробные бактерии, а хлоропласты растительных клеток, в которых происходит фотосинтез, – цианобактерии, поглощенные, вероятно, около 2 млрд. лет назад примитивными амебами. В результате взаимовыгодных взаимодействий поглощенные бактерии стали внутренними симбионтами и образовали с поглотившей их клеткой устойчивую систему – эукариотную клетку.

Исследования ископаемых останков организмов в породах разного геологического возраста показали, что на протяжении сотен миллионов лет после возникновения эукариотные формы жизни были представлены микроскопическими шаровидными одноклеточными организмами, такими как дрожжи, а их эволюционное развитие протекало очень медленными темпами. Но немногим более 1 млрд лет назад возникло множество новых видов эукариот, что обозначило резкий скачок в эволюции жизни.

Прежде всего это было связано с появлением полового размножения. И если бактерии и одноклеточные эукариоты размножались, производя генетически идентичные копии самих себя и не нуждаясь в половом партнере, то половое размножение у более высокоорганизованных эукариотных организмов происходит следующим образом. Две гаплоидные, имеющие одинарный набор хромосом половые клетки родителей, сливаясь, образуют зиготу, имеющую двойной набор хромосом с генами обоих партнеров, что создает возможности для новых генных комбинаций. Возникновение полового размножения привело к появлению новых организмов, которые и вышли на арену эволюции.

Три четверти всего времени существования жизни на Земле она была представлена исключительно микроорганизмами, пока не произошел качественный скачок эволюции, приведший к появлению высокоорганизованных организмов, включая человека. Проследим основные вехи в истории жизни на Земле по нисходящей линии.

1,2 млрд. лет назад произошел взрыв эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся появлением высокоорганизованных форм жизни – растений и животных.

Образование новых вариаций в смешанном генотипе, возникающем при половом размножении, проявилось в виде биоразнообразия новых форм жизни.

2 млрд. лет назад появились сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одноклеточные организмы усложнили свое строение за счет поглощения других прокариотных клеток. Одни из них – аэробные бактерии – превратились в митохондрии – энергетические станции кислородного дыхания. Другие – фотосинтетические бактерии – начали осуществлять фотосинтез внутри клетки-хозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и растений. Эукариотные клетки, имеющие эти органеллы и четко обособленное ядро, включающее генетический материал, составляют все современные сложные формы жизни – от плесневых грибов до человека.

3,9 млрд. лет назад появились одноклеточные организмы, которые, вероятно, выглядели, как современные бактерии, и архебактерии. Как древние, так и современные прокариотные клетки устроены относительно просто: они не имеют оформленного ядра и специализированных органелл, в их желеподобной цитоплазме располагаются макромолекулы ДНК – носители генетической информации, и рибосомы, на которых происходит синтез белка, а энергия производится на цитоплазматической мембране, окружающей клетку.

4 млрд. лет назад загадочным образом возникла РНК. Возможно, что она образовалась из появившихся на первобытной земле более простых органических молекул. Полагают, что древние молекулы РНК имели функции носителей генетической информации и белков-катализаторов, они были способны к репликации (самоудвоению), мутировали и подвергались естественному отбору. В современных клетках РНК не имеют или не проявляют этих свойств, но играют очень важную роль посредника в передаче генетической информации с ДНК на рибосомы, в которых происходит синтез белков.

5. Современные глобальные проблемы

5.1 Проблемы предотвращения термоядерной войны

К числу наиболее острых глобальных проблем современности относится проблема, порожденная развитием и совершенствованием оружия массового поражения. «В арсеналах ядерных держав находится более            50 тысяч ядерных и термоядерных боеприпасов общей мощностью более      13000 мегатонн, что примерно в миллион раз превышает мощность ядерной бомбы, уничтожившей Хиросиму».

При глобальном ядерном конфликте, цивилизация погибнет не только от непосредственного воздействия радиации, но и из-за ее экологических и климатических последствий. Разрушение озонного слоя, «ядерная зима», сделают Землю непригодной для существования человека. Нельзя так же забывать, что кроме ядерного существуют и другие виды оружия массового уничтожения (химическое, бактериологическое и др.), а совершенствование военной техники позволяет приблизить поражающее воздействие обычного оружия к характеристикам термоядерного.

Помимо того, что гонка вооружений может привести к гибели человечества, она требует очень больших экономических затрат, оттягивая на себя более ценные материалы и человеческие ресурсы. «Ежеминутно на совершенствование вооружений тратится 1,8 млн. долларов». Испокон веков назначение любого действительного оружия было физическое уничтожение людей и материальных ценностей и преград к достижению тех или иных целей, индивидуумами, группами их или государствами.

Ушло в прошлое противостояние двух блоков, заключены крупномасштабные соглашения, осуществление которых ведет к сокращению накопленных арсеналов ядерного и обычного оружия у ряда наиболее крупных в военном отношении стран, но проблемы военного характера не уменьшились. По прогнозам экспертов, к 2020 году примерно 15-20 государств «третьего мира» будут способны создать баллистическую ракету, а некоторые из них будут обладать потенциалом для производства ядерного оружия.

В кругах широкой общественности по сей день существуют две точки зрения. Одна вытекает из вполне понятной обеспокоенности огромными масштабами накопленных вооружений, связанными с этим экономическим и экологическим аспектами. Из простой, в конце концов, человеческой тревоги постчернобыльского происхождения. Суть ее - в требовании скорейшего запрещения и уничтожения ядерного оружия. Однако в некотором смысле ядерный запас, после того, как он произведен “на свет” фактически неуничтожим.

Другая точка зрения сводится к тому, что «ядерное оружие следует рассматривать как средство поддержания глобальной стабильности - вне зависимости от того, противостоят ли в какой либо области межгосударственных отношений державы им обладающие». Если исторически ядерное оружие возникло и развивалось как средство обеспечения идеологического противостояния, то на сегодняшний момент смысл последнего кардинально меняется: наличие современного ядерного оружия в современных же условиях обеспечивает нужды не войны, а мира. Поскольку повышает уровень ответственности политиков, государственных деятелей, военных при принятии решений в самых острых и кризисных положениях.

Можно избежать печальных последствий, которые несет гонка вооружений, если взяться за это всем миром. Только путем переговоров, взаимодоверия, совместной разработкой мер по профилактике и недопущению гонки вооружений можно достичь существенных успехов в деле сохранения мира. Решение проблемы войны и мира приведет к снятию угрозы уничтожения всей земной цивилизации в результате термоядерной войны. Прекращение наращивания вооружений приведет к высвобождению громадных средств, которые будут направлены на решения других глобальных проблем, имеющих народнохозяйственное значение.

5.2 Экологическая проблема

Проблема взаимоотношения общества и природы - одна из самых острых среди множества проблем, волнующих человечество на пороге        XX века. Под понятием «экологическая проблема», подразумевает не только дефицит основных природных ресурсов, но и возникновение возможных климатических и геологических катаклизм, опасны последствия загрязнения природной среды для здоровья людей и живых организмов планеты.

Из общего объема природного вещества, вовлекаемого в общественное производство 98,5-99% превращаются в отходы. Это высокотоксичные отходы нефтехимического производства. В атмосферу Земли ежегодно выбрасывается 250 млн. тонн пыли, около 70 млн. кубометров газа, а также множество других вредных веществ. Итогом уже явилось  разрушение озонного слоя, защищающего Землю от губительной части спектра солнечного излучения, которое влияет не столько на климат, сколько непосредственно на клетки растений и животных. Ультрафиолетовое облучение разрушает ДНК, увеличивает частоту мутаций.

Меняется химический состав атмосферы - за последние 30 лет содержание в ней углекислоты возросло на 25%. Растущая концентрация углекислоты в атмосфере может привести к «парниковому эффекту».

Другое свидетельство напряженной экологической ситуации: это кислотные дожди, которые «заливают» индустриально развитые страны. Миллионы гектаров лесов в Европе уже погибли в результате этих дождей, около половины всех лесов повреждены и близки к гибели.

Огромное количество различного рода веществ, образующихся как побочные продукты производственной деятельности, попадает в гидросферу - океаны, моря, реки, озера, подземные воды. Гидросфера сильно загрязнена - все меньше остается чистой, пресной воды на Земле. Результатом хозяйственной деятельности человека стало также загрязнение почвы различными отходами промышленности и сельского хозяйства, а также отходами военной и ядерной промышленностей. Это отрицательно сказывается на условиях жизни, а главное здоровье населения. Поэтому борьба за чистоту гидросферы и почвы имеет огромное значение.

Наряду с загрязнением окружающей среды не менее остро стоит проблема истощения природных ресурсов, которые необходимы человечеству для поддержания его нормальной жизнедеятельности.

Острую тревогу вызывают оценки состояния невозобновимых ресурсов. Нефть, уголь, медь, железо, уран и золото на протяжении многих лет играли и играют большую роль в жизни людей. Однако в настоящее время преобладающая часть минеральных ресурсов, обнаруженных близ поверхности земного шара, исчерпана. Потому остро встал вопрос, сколько времени человечество сможет продолжать свою традиционную практику потребления невозбновимых ресурсов. По некоторым расчетам, человечество до 2500 года израсходует запасы всех металлов. Причем добыча свинца, цинка, олова, золота, серебра, платины, никеля, молибдена, вольфрама, меди рассчитана до 2100 года, марганца, кобальта, алюминия - до 2100-2200 годов. И это далеко не самый пессимистический прогноз.

Человечество стоит на пороге экологической катастрофы. Парадокс заключается в том, что главной  и единственной разрушающей силой в природе является человек. Ни одно животное, ни один простейший живой организм в природе не уничтожает среду своего обитания так безжалостно, так необдуманно, так последовательно и масштабно, как человек.

В связи с этим возникает вопрос, есть ли пути выхода из сложившегося положения?

В настоящее время однозначного ответа на этот вопрос нет. Мнения разделяются. Одни рисуют перспективы человечества в мрачных тонах, другие считают, что, несмотря на трудности, экологическую проблему решить можно. После работ «Римского клуба» широкое хождение получили идеи о необходимости прекращения научно-технического прогресса.

В противовес этим идеям выдвинута следующая точка зрения.

Хотя наступление экологического кризиса  во многом обязано развитию науки и техники выход из него немыслим без их развития. Для преодоления экологического кризиса прежде всего необходима переориентация научно-технического прогресса. Наука может подсказать много разных вариантов дальнейшего развития.

Первостепенной задачей, стоящей перед мировым сообществом, является международной стратегией выживания. Необходимо создать механизм всемирного мониторинга и контроля за состоянием окружающей среды. Следовало бы подумать об учреждении международного суда или трибунала за экологические преступления.

На основе вышеизложенного можно умозаключить, что только усилиями всего мирового сообщества можно предотвратить экологическую катастрофу, угрожающую всему живому на Земле.

5.3 Демографическая и продовольственная проблемы