Произходът на живота на Земята: теории, хипотези, понятия

Животът е най-голямото чудо, което съществува на нашата планета. Проблемите на неговото изучаване в момента заемат не само биолози, но и физици, математици, философи и други учени. Разбира се, най-трудният пъзел е самият произход на живота на Земята.

Досега изследователите спорят за това как се е случило това. Странното е, че философията е допринесла значително за изследването на този феномен: тази наука ни позволява да направим правилните заключения, обобщавайки огромни количества информация. Какви версии на учените днес се водят по света? Ето сегашните теории за произхода на живота на Земята:

• Концепцията за спонтанното поколение.
• Креационизъм или теорията за божественото творение.
• Принципът на стационарно състояние.
• Панспермия, поддръжници на която спорят за естествената "производителност" на всяка планета, където има подходящи условия. По-конкретно, тази идея беше разработена своевременно от известния академик Вернадски.
• Биохимична еволюция според А. И. Опарин.

Нека разгледаме всички тези теории за произхода на живота на Земята малко по-подробно.

Материализъм и идеализъм

Дори през Средновековието и по-рано, в арабския свят, някои учени, дори с риск за собствения си живот, приемат, че светът може да е бил създаден в резултат на някои естествени процеси, без участието на божествената същност. Това бяха първите материалисти. Съответно всички други гледни точки, които предвиждаха Божествена намеса в създаването на всички неща, бяха идеалистични. Следователно е напълно възможно да се разгледа произхода на живота на Земята от тези две позиции.

Креационистите твърдят, че животът може да бъде създаден само от Бога, докато материалистите пропагандират теорията за появата на първите органични съединения и живота от неорганични вещества. Тяхната версия се основава на трудността или невъзможността за разбиране на тези процеси, които са довели до живот в съвременната му форма. Интересно е, но съвременната църква подкрепя тази хипотеза само частично. От гледна точка на тези, които са най-приятелски настроени към учените, основната мисъл на Твореца е наистина невъзможна за разбиране, но ние можем да определим явленията и процесите, чрез които е възникнал животът. Въпреки това все още е много далеч от истински научен подход.

В момента преобладаващата гледна точка на материалистите. Въпреки това, те не винаги предлагат модерни теории за произхода на живота. По този начин хипотезата, че раждането и еволюцията на живота на Земята възниква спонтанно, е първоначално популярна, а поддръжниците на този феномен се срещат в началото на 19 век.

Привържениците на тази концепция твърдят, че има някои закони на естествената природа, които определят възможността за произволен преход на неорганични съединения в органични с последващото произволно формиране на живота. Това включва и теорията за създаването на "хомункулус", изкуствено лице. Като цяло, спонтанното генериране на живот на Земята все още се възприема от някои "специалисти" сериозно ... Най-малкото е добре, че казват за бактерии и вируси.

Разбира се, погрешността на такъв подход по-късно беше доказана, но тя изигра важна роля, давайки огромно количество ценни емпирични материали. Имайте предвид, че окончателното отхвърляне на версията на независимото раждане на живота се е случило едва в средата на XIX век. По принцип невъзможността на такъв процес е доказана от Луи Пастьор. За това ученият получил значителна награда от Френската академия на науките. Скоро на преден план излизат основните теории за произхода на живота на Земята, които ние описваме по-долу.

Теория на академик Опарин

Съвременните идеи за произхода на живота на Земята се основават на теория, представена от местен изследовател, академик Опарин, през 1924 година. Той отхвърли принципа на Реди, който говори за възможността само за биогенния синтез органична материя , което показва, че това понятие е валидно само за настоящото състояние на нещата. Ученият посочи, че в самото начало на съществуването си нашата планета е гигантска скалиста топка, на която по принцип не е имало органична материя.

Хипотезата на Опарин е, че раждането на живота на планетата Земя е дълъг биохимичен процес, суровините за които са обичайните съединения, които могат да бъдат намерени на всяка планета. Академикът предположи, че преходът на тези вещества към по-сложни се оказва възможен под влияние на изключително силни физични и химични фактори. Опарин първо излага хипотезата за непрекъсната трансформация и взаимодействие на органични и неорганични съединения. Той го нарече "биохимична еволюция". По-долу са описани основните етапи от раждането на живота на Земята според Опарин.

Етап на химическата еволюция

Преди около четири милиарда години, когато нашата планета беше огромен и безжизнен камък в дълбочините на космоса, на нейната повърхност вече беше процес на небиологичен синтез на въглеродни съединения. През този период вулканите изхвърлиха титанично количество лава и горещи газове. Охлаждайки се в първичната атмосфера, газовете се превръщат в облаци, от които непрекъснати проливни дъждове. Всички тези процеси се осъществяват в продължение на милиони години. Но позволете ми, кога започва раждането на живота на Земята?

В същото време, душовете създадоха огромни първични океани, чиито води бяха изключително наситени със соли. Има и първото органични съединения образуването на които се осъществява в атмосферата под действието на най-силните електрически разряди и UV облъчването. Постепенно концентрацията им нараства, докато моретата се превърнат в нещо като „бульон“, наситен с пептиди. Но какво се случи след това и как първите клетки произхождат от тази „супа“?

Образуването на протеинови съединения, мазнини и въглехидрати

И само на втория етап в бульона се появяват истински протеини и други съединения, които съставляват живота. Условията на Земята се омекотяват, появяват се въглехидрати, протеини и мазнини, първите биополимери, нуклеотиди. Това е образуването на коацерватни капки, които са прототип на реални клетки. Грубо казано, капки протеини, мазнини, въглехидрати (като в супа) се наричат ​​така. Тези образувания могат да абсорбират, абсорбират онези вещества, разтворени във водите на първичните океани. В същото време се наблюдава особена еволюция, в резултат на която се наблюдава спад с повишена стабилност и устойчивост на влияния на околната среда.

Външен вид на първите клетки

Всъщност на третия етап тази аморфна формация се превърна в нещо по-смислено. Тоест, в жива клетка, способна на процеса на самостоятелно възпроизвеждане. Естествен подбор капки, които вече споменахме по-горе, станаха все по-твърди. Първите „напреднали” коацервати вече имаха примитив, но метаболизъм. Учените предполагат, че капка, достигаща определен размер, се разпаднала на по-малки образувания, притежаващи всички характеристики на майчината „клетка”.

Постепенно един слой липиди се появява около сърцевината на коацервата, което води до пълно клетъчна мембрана. Така се формират първичните клетки - архаета. Именно този момент с пълното право да се разглежда като раждане на живота на Земята.

Реалният небиологичен синтез на органична материя?

Що се отнася до хипотезата за произхода на живота на Земята от Опарин ... Мнозина веднага задават въпроса: „Колко реалистично е образуването на неорганични организми при естествени условия?” Много изследователи са посетили такива мисли!

През 1953 г. американският учен Милър моделира основната атмосфера на Земята с нейните невероятни температури и електрически разряди. На тази среда се поставят прости неорганични съединения. В резултат на това се образуват оцетна и мравчена киселини, други органични съединения. Това е произходът на живота на Земята. Накратко, този процес може да характеризира философския закон “Преходът на количеството към качеството”. Казано по-просто, с натрупването на определено количество протеини и други вещества в първичния океан, тези съединения придобиват други свойства и способност да се самоорганизират.

Силни и слаби страни на теорията на Опарин

Разглежданата концепция има не само силни, но и слаби страни. Силата на теорията е нейната логика и експериментално потвърждение на абиотичния синтез на органични съединения. По принцип това може да бъде раждането и развитието на живота на Земята. Голямата слабост е фактът, че досега никой не може да обясни как коацерватите са могли да се трансформират в сложна биологична структура. Дори поддръжниците на теорията признават, че преходът от капка протеин-мазнина към пълноценна клетка е много съмнителен. Вероятно ни липсва нещо, без да се вземат предвид неизвестни фактори. Понастоящем всички учени признават, че е настъпил остър скок, в резултат на който е станало възможно самоорганизирането на дадено вещество. Как може да се случи такова нещо? Все още не е ясно ... Какво друго са основните теории за произхода на живота на Земята?

Теория на пансермията и стационарното състояние

Както казахме, някога тази версия беше силно подкрепена и „насърчавана” от известния академик Вернадски. Като цяло, теорията за панспермията не може да се обсъжда изолирано от понятието за стационарно състояние, тъй като те разглеждат принципа на произхода на живота от една и съща гледна точка. Трябва да знаете, че за първи път тази концепция е предложена от германския Рихтер в края на 19-ти век. През 1907 г. той е подкрепен от шведския изследовател Аррениус.

Учените, които се придържат към тази концепция, вярват, че животът във Вселената просто съществува и винаги ще съществува. От планетата до планетата, тя се прехвърля с помощта на комети и метеорити, които играят ролята на един вид "семе". Недостатъкът на такава теория е, че се смята, че самата Вселена се е образувала преди около 15-25 милиарда години. Изобщо не прилича на Вечността. Имайки предвид факта, че животът на планети, които са потенциално подходящи за образование, е много по-малък от обикновените каменисти планетоиди, въпросът може да се смята за съвсем естествен: „Кога и къде е формирана живота и как се е разпространявала чрез Вселената с такава скорост, при нереалистични разстояния?”

Трябва да се помни, че възрастта на нашата планета е не повече от 5 милиарда години. Кометите и астероидите летят много по-бавно от скоростта на светлината, така че те просто не биха имали достатъчно време, за да донесат "семената" на живота на Земята. Привържениците на панспермията предполагат, че някои семена (спори на микроорганизми, например) се прехвърлят "на светлинни лъчи" със съответна скорост ... Само десетилетия на работа на космически кораби са показали, че има много свободни частици в пространството. Вероятността за такъв метод на разпространение на живите организми е твърде малка.

Някои изследователи днес предполагат, че на която и да е планета, която е подходяща за живот, протеиновите органи могат да се образуват, но механизмът на този процес е неизвестен за нас. Други учени казват, че във Вселената може да има някои „люлки“, планети, върху които може да се формира живот. Звучи, разбира се, като някаква научна фантастика ... Но кой знае? През последните години в нашата страна и в чужбина постепенно започва да се оформя теория, чиито разпоредби говорят за информация, първоначално кодирана в атоми на вещества ...

Твърди се, че тези данни и дават един и същ тласък, което води до трансформация на най-простите коацерватов в arkletokki. Логично, това е същата теория за спонтанното генериране на живот на Земята! По принцип понятието за панспермия е трудно да се разглежда като завършена научна теза. Нейните поддръжници могат само да кажат, че животът на Земята е донесен от други планети. Но как се формира там? Няма отговор на това.

"Подарък" от Марс?

Днес е сигурно, че наистина имаше вода на Червената планета и имаше всички условия, благоприятстващи развитието на протеинов живот. Данните, потвърждаващи това, са получени благодарение на работата по повърхността на две спускащи се превозни средства едновременно: Дух и Любопитство. Но досега учените твърдо спорят: има ли там живот? Факт е, че информацията, получена от същите ровери, говори за краткосрочното (в геоложки аспект) съществуването на вода на тази планета. Колко е голяма вероятността, че по принцип се развиха пълни протеинови организми? Отново на този въпрос няма отговор. Отново, дори ако животът дойде на нашата планета от Марс, това не обяснява процеса на неговото развитие там (както вече написахме).

И така, ние разгледахме основните понятия за произхода на живота на Земята. Кое от тях е абсолютно вярно е неизвестно. Проблемът се крие и в това, че досега не съществува нито един експериментално потвърден тест, който би могъл да потвърди или опроверга поне концепцията за Опарин, да не говорим за други тези. Да, можем да синтезираме протеин без никакви проблеми, но не можем да получим протеинов живот. Така че работата на учените все още се съхранява в продължение на много десетилетия.

Има и друг проблем. Факт е, че ние интензивно търсим живот, базиран на въглерод, и се опитваме да разберем точно как е възникнал. А какво, ако понятието за живот е много по-широко? Ами ако може да се основава на силиций? По принцип такава гледна точка не противоречи на разпоредбите на химията и биологията. Така че в търсенето на отговори се срещаме с нови и нови въпроси. В момента учените са представили няколко фундаментални тези, ръководени от хората, които търсят потенциално обитаеми планети. Ето ги:

• Планетата трябва да се обърне в така наречената „зона на комфорт” около звездата: на повърхността й не трябва да има нито твърде горещо, нито твърде студено. По принцип поне една или две планети във всяка звездна система отговарят на това изискване (в частност Земята и Марс).
• Масата на такова тяло трябва да бъде средна (в рамките на един и половина размери от Земята). Твърде големите планети имат или нереалистично висока гравитация, или са газови гиганти.
• Повече или по-малко добре организиран живот може да съществува само близо до доста стари звезди (поне три или четири милиарда години).
• Една звезда не трябва сериозно да променя параметрите си. Безполезно е да се търси живот около бели джуджета или червени гиганти: ако беше там, отдавна е умрял поради изключително неблагоприятните условия на околната среда.
• Желателно е звездната система да е единична. По принцип съвременните изследователи се противопоставят на тази теза. Възможно е бинарната система с две звезди, разположени в противоположните краища, да съдържа още по-потенциално обитаеми планети. Нещо повече, днес те все по-често казват, че някъде в покрайнините на Слънчевата система има облак от газ-прах, предшественик на нероденото второ слънце.

Окончателни заключения

И така, какво може да се каже в заключение? Първо, спешно ни липсват данни за точните екологични условия на нововъзникналата Земя. За да получите тази информация, в идеалния случай трябва да наблюдавате развитието на планетата, което е подобно на нашето по други показатели. Освен това, изследователите все още изпитват затруднения да кажат точно кои фактори стимулират преминаването на дъгите на коацерватите в пълноценни клетки. Може би по-задълбочени проучвания на генома на живите същества ще дадат някои отговори.