Возникновение жизни на Земле

В отношении самозарождения организмов необходимо отметить, что  Французская Академия наук, ещё в 1859 году, назначила специальную премию за попытку осветить по - новому вопрос о самопроизвольном зарождении жизни. Эту премию в 1862 г. получил знаменитый французский ученый Луи Пастер, который  своими опытами доказал невозможность  самозарождения микроорганизмов.

В настоящее время  жизнь на Земле не может возникнуть абиогенным путём. Ещё Дарвин в 1871 году писал: "Но если бы сейчас... в каком - либо тёплом водоёме, содержащем все  необходимые соли аммония и фосфора  и доступном воздействию света, тепла, электричества, химически образовался  белок, способны к дальнейшим всё  более сложным превращениям, то это  вещество немедленно было бы разрушено  и поглощено, что было невозможно в период 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. 

Теория панспермии

В 1865 г. немецкий врач Г. Рихтер выдвинул гипотезу космозоев

(космических зачатков) в соответствии с которой жизнь  является вечной и зачатки,  населяющие мировое пространство, могут переноситься с одной  планеты на другую.

Сходную гипотезу в 1907 году выдвинул шведский естествоиспытатель С. Аррениус, предположив, что во Вселенной  вечно существуют зародыши жизни - гипотезу панспермии. Он описывал, как с населённых другими существами планет уходят в  мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счёт светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете. Эту гипотезу поддерживали многие, в том числе русские ученые С. П. Костычев, Л. С. Берг и П. П. Лазарев.

Данная гипотеза не предполагает никакого механизма  для объяснения первичного возникновения  жизни и переносит проблему в  другое место Вселенной. Либих считал, что "атмосферы небесных тел, а  также вращающихся космических  туманностей можно считать, как  вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органических зародышей", откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной.

Для обоснования  панспермии используют наскальные рисунки  с изображением предметов, похожих  на ракеты или космонавтов, или появления  НЛО. Полёты космических аппаратов  разрушили веру в существование  разумной жизни на планетах Солнечной  системы, которая появилась после  открытия Скипарелли каналов на Марсе  в 1877 году.

Ловелл насчитал на Марсе 700 каналов. Сеть каналов охватывала все материки. В 1924 году каналы были сфотографированы, и большинство  учёных увидели в них доказательство существования разумной жизни. Фотоснимки 500 каналов зафиксировали и сезонные изменения цвета, которые подтвердили  идеи советского астронома Г. А. Тихова о растительности на Марсе, поскольку  озера и каналы имели зеленый  цвет.

Ценная информация о физических условиях на Марсе была получена советским космическим  аппаратом "Марс" и американскими  посадочными станциями "Викинг - 1" и "Викинг - 2". Так, полярные шапки, испытывающие сезонные изменения, оказались  состоящими из водного пара с примесью минеральной пыли и из твёрдой  двуокиси углерода сухого льда). Но пока следов жизни на Марсе не найдено.

Изучение поверхности  с борта искусственных спутников  позволило предположить, что каналы и реки Марса могли возникнуть в результате растапливания под  поверхностного водяного льда в зонах  повышенной активности или внутреннего  тепла планеты, или при периодических  изменениях климата.

В конце шестидесятых годов ХХ века вновь возрос интерес  к гипотезам панспермии. При изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены "предшественники живого" - органические соединения, синильная  кислота, вода, формальдегид, цианогены.

Формальдегид обнаружен  в 60 % случаев в 22 исследованных областях, его облака с концентрацией примерно 1000 молекул/см.куб. заполняют обширные пространства.

В 1975 году предшественники  аминокислот найдены в лунном грунте и метеоритах. 

Концепция стационарного  состояния жизни

По мнению В. И. Вернадского, нужно говорить об извечности жизни  и проявлений её организмов, как  мы говорим об извечности материального  субстрата небесных тел, их тепловых электрических, магнитных свойств  и их проявлений. Всё живое произошло  от живого (принцип Реди). Отлична  от первой гипотезы но имеет одинаковую мативацию.

Примитивные одноклеточные  организмы могли возникнуть только в биосфере Земли, а также в  биосфере Вселенной. По мнению Вернадского, естественные науки построены на предположении, что жизнь с её особыми качествами не принимает  никакого участия в жизни Вселенной. Но биосферу нужно брать как целое, как единый живой космический  организм (тогда и отпадает вопрос о начале живого, о скачке от неживого к живому).

Релизиозная - подразумевает  создание всего живого во вселей, руками верховной небесной силой, но данная теория не расматривается в науке  так как противоречит всем её законам. 

3. Как появилась  жизнь на Земле (иллюстрация)

Современная концепция  возникновения жизни на Земле  является результатом широкого синтеза  естественных наук, многих теорий и  гипотез, выдвинутых исследователями  разных специальностей. (иммея огромное множество теории, науку получила одну теорию в данный момент оспариваемую только церковью. Эта теория включает в себя все научные гипотезы рассмотренные  выше).

Для возникновения  жизни на Земле важна первичная  атмосфера (планеты ).

Первичная атмосфера  Земли содержала метан, аммиак, водяной  пар и водород. Воздействую на смесь этих газов электрическими зарядами и ультрафиолетовым излучением, ученым удалось получить сложные  органические вещества, входящие в  состав живых белков. Элементарными "кирпичиками" живого являются такие  химические элементы, как углерод, кислород, азот и водород.

В живой клетке, по весу содержится 70 % кислорода, 17 % углерода, 10% водорода, 3% азота, затем идут фосфор, калий, хлор, кальций, натрий, магний, железо.

Итак, первый шаг  на пути возникновения жизни заключается  в образовании органических веществ  из неорганических. Он связан с наличием химического "сырья", синтез которого может произойти при определённом излучении, давлении, температуре и  влажности.

Возникновению простейших живых организмов предшествовала длительная химическая эволюция. Из небольшого числа  соединений (в результате естественного  отбора) возникли вещества со свойствами, пригодными для жизни. Соединения, возникшие  на основе углерода, образовали "первичный  бульон" гидросферы. Содержащие азот и углерод вещества возникли в  расплавленных глубинах Земли и  выносились на поверхность при вулканической  деятельности.

Второй шаг в  возникновении соединений связан с  возникновением в первичном океане Земли биополимеров: нуклеиновых  кислот, белков. Если предположить, что  в этот период все органические соединения находились в первичном океане Земли, то сложные органические соединения могли образоваться на поверхности  океана в виде тонкой плёнки и на прогреваемом солнцем мелководье. Анаэробная среда облегчала синтез полимеров  из неорганических соединений. Несложные  органические соединения начали объединяться в крупные биологические молекулы.

Образовались ферменты - белковые вещества - катализаторы, которые  способствуют возникновению или  распаду молекул. В результате активности ферментов возникли "первоэлементы" жизни - нуклеиновые кислоты, сложные  полимерные вещества, состоящие из мономеров.  

Мономеры в нуклеиновых  кислотах расположены таким образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся в том, что  каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определённый белок  из 3 нуклеотидов (триплет). На основе нуклеиновых  кислот могут строиться белки  и происходить обмен с внешней  средой веществом и энергией.

Симбиоз нуклеиновых  кислот образовал "молекулярно - генетические системы управления".

На этой стадии молекулы нуклеиновых кислот приобрели свойства самовоспроизведения себе подобных, стали управлять процессом образования  белковых веществ.

У истоков всего  живого стояли ревертаза и матричный  синтез с ДНК на РНК, эволюция р - РНК - овой молекулярной системы в  ДНК - овую. Так возник "геном биосферы".

Жара и холод, молний, ультрафиолетовая реакция, атмосферные  электрические заряды, порывы ветра  и водяные струи - всё это обеспечивало начало или затухание биохимических  реакций, характер их протекания, генные "всплески".

К концу биохимической  стадии появились такие структурные  образования, как мембраны, ограничивающие смесь органических веществ от внешней  среды.

Мембраны сыграли  главную роль в построении всех живых  клеток. Тела всех растений и животных состоят из клеток.

Живое содержание клетки - протоплазма.

Современные учёные пришли к выводу, что первые организмы  на Земле были одноклеточными прокариотами. По своему строению они напоминали бактерии или сине - зелёные водоросли, существующие в настоящее время.

Для существования  первых "живых молекул", прокариотов  необходим как для всего живого, приток энергии извне. Каждая клетка - маленькая "энергетическая станция". Непосредственным источником энергии  для клеток служит АТФ и другие соединения, содержащие фосфор. Энергию  клетки получают с пищей, они способны не только тратить, но и запасать энергию.

Учёные предполагают, что на Земле возникло множество  первых комочков живой протоплазмы. Около 2 млрд. лет тому назад в  живых клетках появилось ядро. Из прокариотов возникли эукариоты. Их на Земле насчитывается 25 - 30 видов. Самые простые из них - амёбы. У  эукариотов существует в клетке оформленное  ядро с веществом, содержащим код  синтеза белка.

К этому времени  наметился "выбор" растительного  или животного образа жизни. Различия этих образов жизни связано со способом питания и возникновением фотосинтеза, который заключается  в создании органических веществ (например, сахаров из углекислоты и воды при использовании энергии света).

Благодаря фотосинтезу, растения вырабатывают органические вещества, за счет которого происходит наращивание  массы растений, и вырабатывают большое  количество органических веществ.

С возникновением фотосинтеза  в атмосферу Земли стал поступать  кислород, и образовалась вторичная  атмосфера Земли с высоким  содержанием кислорода.

Появление кислорода  и интенсивное развитие наземных растений - величайший этап в развитии жизни на Земле. С этого момента  началось постепенное видоизменение  и развитие живых форм.

Жизнь со всеми её проявлениями произвела глубочайшие  изменения в развитии нашей планеты. Совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы всё шире распространялись по планете, принимая большое участие  в перераспределении энергии  и веществ в земной коре, а также  в воздушной и водной оболочках  Земли.

Возникновение и  распространение растительности привели  к коренному изменению состава  атмосферы, первоначально содержащей очень мало свободного кислорода, и  состоящей главным образом из двуокиси углерода и, вероятно, метана и аммиака.

Растения, ассимилирующие углерод из двуокиси углерода, привели  к созданию атмосферы, содержащей свободный  кислород и лишь следы углекислого  газа. Свободный кислород в составе  атмосферы служил не только активным химическим агентом, но также источником озона, преградившего путь коротким ультрафиолетовым лучам к поверхности  Земли (озоновый экран).

Одновременно углерод , веками скапливавшийся в остатках растений, образовал в земной коре энергетические запасы в виде залежи органических соединений (каменный уголь, торф).

Развитие жизни  в Мировом океане привело к  созданию осадочных пород, состоящих  из скелетов и других остатков морских  организмов.

Эти отложения, их механическое давление, химические и физические превращения изменили поверхность  земной коры. Всё это свидетельствовало  о наличии на Земле биосферы, в  которой развертывались и продолжаются поныне жизненные явления. 

4. Эволюция форм  биологической жизни на Земле  (иллюстрация)

Как же возникло то разнообразие, которое мы наблюдаем в живой  природе? Ведь когда - то 2 - 3 млрд. лет  тому назад жизнь была представлена довольно однообразными существами.

Идея эволюции живой  природы возникла в Новое время  как противопоставление креацианизму (от лат. "создание") - учению о сотворении мира богом из ничего и неизменности созданного творцом мира.