Има хипотеза за възможното въвеждане на бактерии, микроби и други малки организми чрез небесните тела. Организмите се развиват и в резултат на дългосрочни трансформации животът постепенно се появява на Земята. Хипотезата разглежда организми, които могат да функционират дори в среда без кислород и при необичайно високи или ниски температури.
Това се дължи на наличието на мигриращи бактерии върху астероиди и метеорити, които са фрагменти от сблъсък на планети или други тела. Поради наличието на устойчива на износване външна обвивка, както и поради способността да забавят всички жизнени процеси (понякога се превръщат в спора), този вид живот е способен да се движи много дълго време и много дълго разстояния.
Когато попаднат в по-гостоприемни условия, „междугалактическите пътешественици“ активират основни функции за поддържане на живота. И без да осъзнават, с времето формират живот на Земята.
Живо от неживо
Фактът за съществуването на синтетични и органични вещества днес е неоспорим. Още повече, че през деветнадесети век немският учен Фридрих Вьолер синтезира органично вещество (урея) от неорганично вещество (амониев цианат). След това са синтезирани въглеводороди. Следователно животът на планетата Земя вероятно е възникнал чрез синтез от неорганичен материал. Чрез абиогенезата се излагат теории за произхода на живота.
Тъй като основната роля в структурата на всеки органичен организъм се играе от аминокиселини. Би било логично да се предположи тяхното участие в заселването на живота на Земята. Въз основа на данните, получени от експеримента на Стенли Милър и Харолд Юри (образуването на аминокиселини чрез преминаване на електрически заряд през газове), можем да говорим за възможността за образуване на аминокиселини. В крайна сметка аминокиселините са градивните елементи, с помощта на които се изграждат сложни системи на тялото и съответно всеки живот.
Космогонична хипотеза
Може би най-популярната интерпретация от всички, която всеки ученик знае. Теорията за Големия взрив беше и остава много гореща тема за разгорещени дискусии. Големият взрив е настъпил от единична точка на натрупване на енергия, в резултат на освобождаването на която Вселената се е разширила значително. Образуваха се космически тела. Въпреки цялата си последователност, теорията за Големия взрив не обяснява образуването на самата Вселена. Както всъщност никоя съществуваща хипотеза не може да обясни.
Симбиоза на органели на ядрени организми
Тази версия за произхода на живота на Земята се нарича още ендосимбиоза. Ясните разпоредби на системата са изготвени от руския ботаник и зоолог К. С. Мережковски. Същността на тази концепция е взаимно изгодното съвместно съществуване на органела с клетка. Което от своя страна предполага ендосимбиозата като симбиоза, полезна и за двете страни с образуването на еукариотни клетки (клетки, в които има ядро). След това с помощта на трансфера на генетична информация между бактериите е извършено тяхното развитие и увеличаване на популацията. Според тази версия цялото по-нататъшно развитие на живота и формите на живот се дължи на предишния прародител на съвременните видове.
Спонтанно поколение
Подобно твърдение през деветнадесети век не може да не се възприема без капка скептицизъм. Внезапната поява на видове, а именно образуването на живот от неживи същества, изглеждала фантастична за хората от онова време. Освен това хетерогенезата (метод на размножаване, в резултат на който се раждат индивиди, които са много различни от родителите си) беше призната за разумно обяснение на живота. Един прост пример би бил образуването на сложна жизнеспособна система от разлагащи се вещества.
Например в същия Египет египетските йероглифи съобщават за появата на разнообразен живот от вода, пясък, разлагащи се и гниещи растителни останки. Тази новина изобщо не би изненадала древногръцките философи. Там вярата за произхода на живота от неживи същества се възприема като факт, който не изисква обосновка. Великият гръцки философ Аристотел говори за видимата истина: „Листните въшки се образуват от гнила храна, Крокодилът е резултат от процеси в гниещи трупи под вода.“ Загадъчно е, но въпреки всички видове гонения от църквата, убеждението, скрито в лоното на тайната, живя цял век.
Дебатът за живота на Земята не може да продължава вечно. Ето защо в края на деветнадесети век френският микробиолог и химик Луи Пастьор извършва своите анализи. Изследванията му са строго научни. Експериментът е проведен през 1860-1862 г. Благодарение на отстраняването на спорите от сънно състояние, Пастьор успя да реши въпроса за спонтанното генериране на живот. (За което е удостоен с награда от Френската академия на науките)
Създаване на неща от обикновена глина
Звучи налудничаво, но в действителност тази тема има право на живот. Не напразно шотландският учен-изследовател A.J. Cairns-Smith представи протеиновата теория за живота. Основавайки се здраво на основата на подобни изследвания, той говори за взаимодействието на молекулярно ниво между органичните компоненти и простата глина... Под негово влияние компонентите образуват стабилни системи, в които настъпват промени в структурата на двата компонента, а след това и формиране на богат живот. Ето как Кернс-Смит обяснява своята позиция по толкова уникален и оригинален начин. Глинени кристали, с биологични включвания в тях, раждат съвместен живот, след което тяхното „сътрудничество“ приключва.
Теорията на постоянните катастрофи
Според концепцията, разработена от Жорж Кювие, светът, който може да се види в момента, изобщо не е първичен. Това, което е, е просто още една брънка в една последователно прекъсваща се верига. Това означава, че живеем в свят, който в крайна сметка ще претърпи масово изчезване на живот. В същото време не всичко на Земята беше подложено на глобално унищожение (например настъпи наводнение). Някои видове, в хода на своята адаптивност, оцеляват, като по този начин населяват Земята. Структурата на видовете и живота, според Жорж Кювие, остава непроменена.
Материята като обективна реалност
Основната тема на обучението са различни области и области, които доближават разбирането на еволюцията от гледна точка на точните науки. (материализмът е мироглед във философията, който разкрива всички причинно-следствени обстоятелства, явления и фактори на действителността. Законите важат за човека, обществото и Земята). Теорията е представена от известни привърженици на материализма, които вярват, че животът на Земята е възникнал от трансформации на ниво химия. Освен това те са се случили преди почти 4 милиарда години. Обяснението на живота има пряка връзка с ДНК, (дезоксирибонуклеинова киселина) РНК (рибонуклеинова киселина), както и някои HMC (съединения с високо молекулно тегло, в този случай протеини.)
Концепцията е формирана чрез научни изследвания, които разкриват същността на молекулярната и генетична биология и генетика. Източниците са реномирани, особено като се има предвид тяхната младост. В края на краищата изследванията на хипотезата за света на РНК започват да се провеждат в края на ХХ век. Карл Ричард Вьозе има огромен принос към теорията.
Ученията на Чарлз Дарвин
Говорейки за произхода на видовете, е невъзможно да не споменем такъв наистина блестящ човек като Чарлз Дарвин. Делото на живота му, естественият подбор, бележи началото на масовите атеистични движения. От друга страна, тя даде безпрецедентен тласък на науката, неизчерпаема почва за изследвания и експерименти. Същността на учението беше оцеляването на видовете през цялата история, чрез адаптиране на организмите към местните условия, формирането на нови характеристики, които помагат в конкурентни условия.
Еволюцията се отнася до определени процеси, насочени към промяна на живота на даден организъм и самия организъм във времето. Под наследствени черти те означават предаването на поведенческа, генетична или друг вид информация (прехвърляне от майка на дъщеря).
Основните сили на еволюцията, според Дарвин, са борбата за правото на съществуване чрез подбор и променливост на видовете. Под влияние на идеите на Дарвин в началото на ХХ век активно се провеждат изследвания в областта на екологията, както и генетиката. Обучението по зоология се промени коренно.
Божие творение
Много хора от целия свят все още изповядват вяра в Бог. Креационизмът е интерпретация на формирането на живота на Земята. Тълкуването се състои от система от твърдения, базирани на Библията, и разглежда живота като създание, създадено от бог-създател. Данните са взети от „Стария завет”, „Евангелието” и други свещени писания.
Тълкуванията на създаването на живота в различните религии са донякъде сходни. Според Библията Земята е създадена за седем дни. Създаването на небето, небесните светлини, водата и други подобни отне пет дни. На шестия Бог създаде Адам от глина. Виждайки отегчен, самотен човек, Бог решил да създаде още едно чудо. Вземайки реброто на Адам, той създава Ева. Седмият ден беше признат за почивен ден.
Адам и Ева живели без проблеми, докато злонамереният дявол под формата на змия не решил да изкуши Ева. В края на краищата в средата на рая стоеше дървото за познаване на доброто и злото. Първата майка покани Адам да сподели храната, като по този начин наруши думата, дадена на Бог (той забрани докосването на забранените плодове).
Първите хора са изгонени в нашия свят, с което започва историята на цялото човечество и живота на Земята.
Основни хипотези за произхода на живота на земята.
Биохимична еволюция
Сред астрономите, геолозите и биолозите е общоприето, че възрастта на Земята е приблизително 4,5 - 5 милиарда години.
Според много биолози в миналото състоянието на нашата планета не е било много подобно на сегашното: вероятно температурата на повърхността е била много висока (4000 - 8000 ° C) и с охлаждането на Земята въглеродът и по-огнеупорните метали кондензира и формира земната кора ; повърхността на планетата вероятно е била гола и неравна, тъй като върху нея са се образували гънки и пукнатини в резултат на вулканична дейност, движения и компресия на кората, причинени от охлаждане.
Смята се, че гравитационното поле на планетата, което все още не е било достатъчно плътно, не е могло да задържи леки газове: водород, кислород, азот, хелий и аргон, и те са напуснали атмосферата. Но прости съединения, съдържащи, наред с други, тези елементи (вода, амоняк, CO2 и метан). Докато температурата на Земята не падне под 100°C, цялата вода е била в състояние на пара. Отсъствието на кислород вероятно е било необходимо условие за появата на живот; Както показват лабораторните експерименти, органичните вещества (основата на живота) се образуват много по-лесно в бедна на кислород атмосфера.
През 1923 г. A.I. Опарин, въз основа на теоретични съображения, изрази мнение, че органични вещества, вероятно въглеводороди, могат да бъдат създадени в океана от по-прости съединения. Енергията за тези процеси беше доставена от интензивна слънчева радиация, главно ултравиолетова радиация, която падна върху Земята преди образуването на озоновия слой, който започна да улавя по-голямата част от него. Според Опарин разнообразието от прости съединения, открити в океаните, площта на земната повърхност, наличието на енергия и времевите мащаби предполагат, че органичната материя постепенно се е натрупала в океаните и е образувала „първична супа“, в която може да възникне живот.
Невъзможно е да разберем произхода на човека, без да разберем произхода на живота. И можете да разберете произхода на живота само като разберете произхода на Вселената.
Първо имаше голяма експлозия. Тази експлозия на енергия се случи преди петнадесет милиарда години.
Еволюцията може да се разглежда като Айфеловата кула. В основата е енергията, отгоре е материята, планетите, след това животът. И накрая, на самия връх е човекът, най-сложното и най-късно появило се животно.
Напредък на еволюцията:
Преди 15 милиарда години: раждането на Вселената;
Преди 5 милиарда години: раждането на Слънчевата система;
Преди 4 милиарда години: раждането на Земята;
Преди 3 милиарда години: първите следи от живот на Земята;
Преди 500 милиона години: първите гръбначни животни;
Преди 200 милиона години: първите бозайници;
Преди 70 милиона години: първите примати.
Според тази хипотеза, предложена през 1865г. от немския учен Г. Рихтер и окончателно формулиран от шведския учен Арениус през 1895 г., животът би могъл да бъде донесен на Земята от космоса. Живите организми от извънземен произход най-вероятно ще навлязат с метеорити и космически прах. Това предположение се основава на данни за високата устойчивост на някои организми и техните спори на радиация, висок вакуум, ниски температури и други влияния.
През 1969 г. в Австралия е открит метеоритът Murchison. Съдържаше 70 непокътнати аминокиселини, осем от които се намират в човешкия протеин!
Много учени биха могли да твърдят, че катериците, които са се вкаменили при навлизането в атмосферата, са мъртви. Наскоро обаче беше открит прионът, протеин, който може да издържа на много високи температури. Прионът е по-силен от вируса и е способен да предава болестта много по-бързо. Според теорията за панспермията, хората по някакъв начин произхождат от вирус с извънземен произход, който е заразил маймуни, които са мутирали в резултат на това.
Теория за спонтанното зараждане на живот
Тази теория е била разпространена в древен Китай, Вавилон и Египет като алтернатива на креационизма, с който е съжителствала.
Аристотел (384 – 322 г. пр.н.е.), често приветстван като основател на биологията, се придържа към теорията за спонтанния произход на живота. Въз основа на собствените си наблюдения той доразвива тази теория, свързвайки всички организми в непрекъсната поредица - „стълбата на природата“. „Защото природата прави прехода от безжизнени обекти към животни с такава плавна последователност, поставяйки между тях същества, които живеят, без да са животни, че между съседните групи, поради тяхната близост, едва ли може да се забележи някаква разлика“ (Аристотел).
Според хипотезата на Аристотел за спонтанното зараждане определени "частици" материя съдържат определен "активен принцип", който при подходящи условия може да създаде жив организъм. Аристотел беше прав като вярваше, че този активен принцип се съдържа в оплодената яйцеклетка, но той погрешно вярваше, че той присъства и в слънчевата светлина, калта и гниещото месо.
„Това са фактите – живи същества могат да възникнат не само чрез чифтосване на животни, но и чрез разлагане на почвата. Същият е случаят с растенията: някои се развиват от семена, докато други изглежда спонтанно се пораждат под влиянието на цялата природа, възниквайки от разлагаща се земя или определени части от растения” (Аристотел).
С разпространението на християнството теорията за спонтанното зараждане на живот изпада в немилост: тя се признава само от онези, които вярват в магьосничество и се покланят на злите духове, но тази идея продължава да съществува някъде на заден план още много векове.
Теория на стационарното състояние
Според тази теория Земята никога не е възниквала, а е съществувала вечно, винаги е способна да поддържа живот и ако се е променила, то много малко. Видовете също винаги са съществували.
Оценките за възрастта на Земята варират значително - от около 6000 години според изчисленията на архиепископ Ъшер до 5000 10 на 6-та степен на годините според съвременни оценки, базирани на отчитане на скоростите на радиоактивен разпад. По-напредналите методи за датиране предоставят все по-високи оценки за възрастта на Земята, което позволява на привържениците на теорията за стационарното състояние да вярват, че Земята е съществувала вечно. Според тази теория видовете също никога не са възниквали, те винаги са съществували и всеки вид има само две алтернативи - или промяна в числеността, или изчезване.
Привържениците на тази теория не признават, че наличието или отсъствието на определени фосилни останки може да показва времето на появата или изчезването на определен вид и цитират като пример представител на рибите с лобови перки - целакант. Привържениците на теорията за стационарното състояние твърдят, че само чрез изучаване на живи видове и сравняването им с останки от вкаменелости може да се направи заключение за изчезване и дори тогава е много вероятно то да е неправилно. Използвайки палеонтологични данни, за да потвърдят теорията за стационарното състояние, нейните малко поддръжници тълкуват появата на фосилни останки в екологичен аспект (нарастване на населението, миграция към места, благоприятни за запазване на останките и др.). Голяма част от аргументите в полза на тази теория са свързани с неясни аспекти на еволюцията, като значението на прекъсванията във вкаменелостите, и в тази насока тя е най-широко развита.
Креационизъм
Креационизъм (лат. sgea - творение). Според тази концепция животът и всички видове живи същества, обитаващи Земята, са резултат от творчески акт на висше същество в определено време. Основните принципи на креационизма са изложени в Библията, в Книгата Битие. Процесът на божествено създаване на света се възприема като осъществен само веднъж и следователно недостъпен за наблюдение. Това е достатъчно, за да изведе цялата концепция за божественото творение извън обхвата на научното изследване. Науката се занимава само с тези явления, които могат да бъдат наблюдавани, и следователно никога няма да може нито да докаже, нито да опровергае концепцията.
Теория за водния произход на човека
Там се казва: човекът идва направо от водата. Тези. някога сме били нещо като морски примати или хуманоидни риби.
„Водната теория“ за човешкия произход е предложена от Алистър Харди (1960 г.) и развита от Илейн Морган. След което идеята беше разпространена от много популяризатори, например Ян Линдблад и легендарния подводничар Жак Майол. Според Харди и Морган, един от нашите предци е бил голяма миоценска маймуна от семейството на проконсулите, която, преди да стане сухоземна, е живяла във вода в продължение на много милиони години.
В полза на произхода на „водната маймуна” се цитират следните човешки характеристики:
1. Способността да задържате дъха си, апнея (включително по време на вокализация) прави човек водолаз.
2. Работата със сръчни ръце и използването на инструменти е подобно на поведението на миещата мечка и морската видра.
3. Когато газят водни басейни, приматите стоят на задните си крайници. Полуводният начин на живот допринесе за развитието на изправеното ходене.
4. Загубата на коса и образуването на подкожна мазнина (при хората тя обикновено е по-дебела, отколкото при другите примати) са характерни за водните бозайници.
5. Големите гърди помогнаха да се задържи тялото във водата и стопли сърцето.
6. Косата на главата помогна на бебето да се държи изправено.
7. Удълженото стъпало помагаше за плуване.
8. Между пръстите има кожна гънка.
9. Човек може да затвори ноздрите си, като сбръчка носа си (маймуните не могат)
10. Човешкото ухо абсорбира по-малко вода
И например, ако новороденото се постави във вода веднага след като напусне утробата на майката, то ще се почувства страхотно. Той вече знае как да плува. В края на краищата, за да премине новороденото от етапа на риба в етапа на дишащ въздух бозайник, той трябва да бъде потупан по гърба.
Произходът на живота на Земята е един от най-важните проблеми на естествената наука. Още в древността хората са си задавали въпроси откъде идва живата природа, как се е появил животът на Земята, къде е линията на прехода от безжизнено към живот и т.н. В течение на десетки векове възгледите за проблема за живота са променени, изказани са различни идеи, хипотези и концепции. Този въпрос тревожи човечеството и до днес.
Някои идеи и хипотези за произхода на живота са широко разпространени в различни периоди от историята на развитието на естествените науки. В момента има пет хипотези за произхода на живота:
Креационизмът е хипотеза, която твърди, че животът е създаден от свръхестествено същество в резултат на акт на сътворение, тоест Бог.
Хипотезата за стационарно състояние, която твърди, че живот винаги е съществувал.
Хипотезата за спонтанното генериране на живот, която се основава на идеята за многократното възникване на живот от нежива материя.
Хипотезата за панспермията, според която животът е пренесен на Земята от космоса.
Хипотеза за историческия произход на живота чрез биохимична еволюция.
Според креационистка хипотезакойто има най-дълга история, създаването на живот е акт на божествено сътворение. Доказателство за това е наличието в живите организми на специална сила, „душа“, която контролира всички жизнени процеси. Хипотезата за креационизма е вдъхновена от религиозни възгледи и няма нищо общо с науката.
Според хипотеза за стационарно състояние,животът никога не е възниквал, а е съществувал вечно заедно със Земята, отличавайки се с голямо разнообразие от живи същества. С промяната на условията на живот на Земята се промениха и видовете: някои изчезнаха, други се появиха. Тази хипотеза се основава главно на палеонтологични изследвания. По своята същност тази хипотеза не е свързана с концепциите за произхода на живота, тъй като не засяга фундаментално въпроса за произхода на живота.
Хипотеза за спонтанен произход на животае представен в древен Китай и Индия като алтернатива на креационизма. Идеите на тази хипотеза бяха подкрепени от мислители на Древна Гърция (Платон, Аристотел), както и учени от съвременния период (Галилео, Декарт, Ламарк). Според тази хипотеза живите организми (нисши) могат да се появят чрез спонтанно генериране от нежива материя, съдържаща някакъв вид „активен принцип“. Така например, според Аристотел, насекомите и жабите при определени условия могат да растат в тиня и влажна почва; червеи и водорасли в застояла вода, но ларви на мухи в гнило месо, докато то гние.
Но още от началото на 17в. Това разбиране за произхода на живота започва да се поставя под въпрос. Значителен удар на тази хипотеза нанася италианският натуралист и лекар Ф. Реди (1626–1698), който през 1688 г. разкрива същността на възникването на живота в гниещото месо. Ф. Реди формулира своя принцип: „Всички живи същества произлизат от живи същества“ и стана основател на концепцията за биогенезата, която твърди, че животът може да възникне само от предишен живот.
Френският микробиолог Л. Пастьор (1822–1895) със своите експерименти с вируси окончателно доказа несъстоятелността на идеята за спонтанното генериране на живот. Въпреки това, след като опроверга тази хипотеза, той не предложи своя собствена и не хвърли светлина върху въпроса за произхода на живота.
Въпреки това експериментите на Л. Пастьор са от голямо значение за получаване на богат емпиричен материал в областта на микробиологията на неговото време.
Хипотеза за панспермия– за неземния произход на живота чрез пренасяне на „зародишите на живота” от Космоса на Земята – за първи път е изразено от немския биолог и лекар Г. Рихтер в края на 19 век. Концепцията за панспермия (от гръцки. тиган- всички, сперма– семена) позволява възможността за възникване на живот по различно време в различни части на Вселената и пренасянето му по различни начини на Земята (метеорити, астероиди, космически прах).
Наистина, вече са получени някои данни, които показват възможността за образуване на органични вещества по химичен път в космически условия. Така през 1975 г. в лунната почва са открити прекурсори на аминокиселини. Най-простите въглеродни съединения, включително тези, близки до аминокиселините, са открити в междузвездните облаци. В метеоритите са открити алдехиди, вода, алкохоли, циановодородна киселина и др.
Концепцията за панспермията е споделена от най-големите учени от края на 19-ти и началото на 20-ти век: немският химик и агроном J. Liebig, английският физик W. Thomson, немският натуралист G. Helmholtz и шведският физикохимик S. Arrhenius . През 1907 г. С. Арениус дори описва в своите писания как живи спори на организми излизат в космоса от други планети с прахови частици. Бързайки през огромните пространства на космоса под въздействието на натиска на звездната светлина, те се озоваха на планети и там, където имаше благоприятни условия (включително на Земята), започнаха нов живот. Идеите за панспермията бяха подкрепени и от някои руски учени: геофизикът П. Лазарев, биологът Л. Берг, почвеният биолог С. Костичев.
Има идея за появата на живот на Земята почти от момента на неговото формиране. Както знаете, Земята се е образувала преди около 5 милиарда години. Това означава, че животът може да е възникнал по време на формирането на Слънчевата система, тоест в космоса. Тъй като продължителността на еволюцията на Земята и живота на нея варира леко, има версия, че животът на Земята е продължение на нейното вечно съществуване. Тази позиция е близка до теорията за вечното съществуване на живота във Вселената. В мащаба на глобалния еволюционен процес можем да вярваме, че появата на живот на Земята може очевидно да съвпадне с образуването и съществуването на материята. Академик В. Вернадски споделя идеята за вечността на живота не в контекста на преразпределението му в пространството, а в смисъла на неразделимостта и взаимосвързаността на материята и живота. Той пише, че „животът и материята са неразделни, взаимосвързани и между тях няма времева последователност“. Руският биолог и генетик Тимофеев-Ресовски (1900-1982) също изтъква същата идея. В краткото си изложение на теорията на еволюцията (1977) той остроумно отбелязва: „Всички ние сме такива материалисти, че всички сме безумно загрижени за това как е възникнал животът. В същото време едва ли ни интересува как е възникнала материята. Тук всичко е просто. Материята е вечна, винаги е била и няма нужда от въпроси. Винаги беше. Но животът, разбирате ли, непременно трябва да възникне. Или може би и тя винаги е била там. И няма нужда от въпроси, просто винаги е било там, това е всичко.
За да обоснове панспермията, научно-популярната литература предоставя „факти“ за неидентифицирани летящи обекти, пристигането на извънземни на Земята и скални топологични рисунки.
Тази концепция обаче няма сериозни доказателства и много аргументи се противопоставят. Известно е, че диапазонът от жизнени условия за съществуване на живи същества е доста тесен. Следователно е малко вероятно живите организми да оцелеят в космоса под въздействието на ултравиолетовите лъчи, рентгеновите лъчи и космическата радиация. Но не може да се изключи възможността за въвеждане на определени предпоставки за живот на нашата планета от космоса. Трябва да се отбележи, че това не е от фундаментално значение, тъй като концепцията за панспермията не решава фундаментално проблема за произхода на живота, а само го прехвърля извън Земята, без да разкрива самия механизъм на неговото формиране.
По този начин нито една от четирите изброени хипотези досега не е потвърдена от надеждни експериментални изследвания.
Петата хипотеза изглежда най-убедителна от гледна точка на съвременната наука - хипотеза за произхода на живота в историческото минало в резултат на биохимичната еволюция.Неговите автори са местният биохимик академик А. Опарин (1923) и английският физиолог С. Халдейн (1929). Ще обсъдим тази хипотеза подробно в следващия раздел.
Хипотеза за произхода на живота в историческото минало в резултат на биохимичната еволюция от А. И. Опарин
От гледна точка на хипотезата на А. Опарин, както и от гледна точка на съвременната наука, възникването на живот от неживата материя е станало в резултат на естествени процеси във Вселената по време на дългата еволюция на материята. Животът е свойство на материята, появило се на Земята в определен момент от нейната история. Това е резултат от процеси, които протичат първо в продължение на много милиарди години в мащаба на Вселената, а след това в продължение на стотици милиони години на Земята.
А. Опарин идентифицира няколко етапа на биохимичната еволюция, чиято крайна цел е примитивна жива клетка. Еволюцията протича по следната схема:
Геохимичната еволюция на планетата Земя, синтезът на най-простите съединения, като CO 2, 1 h [H 3, H 2 0 и др., Преходът на водата от пара към течно състояние в резултат на постепенното охлаждане на Земята. Еволюция на атмосферата и хидросферата.
Образуването на органични вещества - аминокиселини - от неорганични съединения и натрупването им в първичния океан в резултат на електромагнитното въздействие на Слънцето, космическата радиация и електрическите разряди.
Постепенно усложняване на органичните съединения и образуването на протеинови структури.
Изолиране на протеинови структури от средата, образуване на водни комплекси и създаване на водна обвивка около протеините.
Сливането на такива комплекси и образуването на коацервати (от лат. коацервус– съсирек, купчина, натрупване), способни да обменят материя и енергия с околната среда.
Абсорбция на метали от коацервати, което води до образуването на ензими, които ускоряват биохимичните процеси.
Образуването на хидрофобни липидни граници между коацерватите и външната среда, което доведе до образуването на полупропускливи мембрани, което гарантира стабилността на функционирането на коацервата.
Развитие в хода на еволюцията в тези образувания на процеси на саморегулация и самовъзпроизвеждане.
Така, според хипотезата на А. Опарин, се появява примитивна форма на жива материя. Това според него е предбиологичната еволюция на материята.
Академик В. Вернадски свързва появата на живота с мощен скок, който прекъсва безжизнената еволюция на земната кора. Този скок (бифуркация) въведе толкова много противоречия в еволюцията, че създадоха условия за възникване на живота.
Ако анализираме всички данни, които учените са успели да получат в хода на различни изследвания, става очевидно, че животът на Земята е удивително невероятен факт. Шансовете за появата му в нашата Вселена са нищожни. Всички етапи от възникването на живота съдържаха възможността за алтернативно развитие на събитията, в резултат на което светът би останал студена космическа бездна без намек не само за човешкия ум, но дори и за най-малкия микроб. Креационистите обясняват такова невероятно събитие като божествена намеса. Съществуването на Бог обаче не може да бъде доказано или опровергано и съвременните идеи за произхода на живота, както и цялата наука като цяло, се основават на експериментални данни и теоретични разработки, които могат да бъдат поставени под съмнение или потвърдени.
Витализъм
Човешкото познание претърпява еволюция, която е донякъде подобна в основните си точки на процеса, описан от Дарвин. Теориите отминават и оцеляват най-силните, тези, които са успели да устоят на атаката на контрааргументите или да се адаптират и променят според тях. Хипотезите за произхода на живота също са преминали през дълъг път на развитие, чието завършване все още не е посочено, тъй като всеки ден се откриват нови факти, които налагат коригирането на вече установени възгледи.
Основен крайъгълен камък по този път е витализмът - теорията за постоянното спонтанно генериране на живот. Според нейните разпоредби мишките се появяват в стари парцали, червеи - в гниещи остатъци от храна. Витализмът доминира в науката до експериментите на Луи Пастьор през 1860 г., когато той доказва невъзможността за спонтанно генериране на живи организми. Резултатите създадоха парадокс: те засилиха вярата в божественото и принудиха учените да търсят доказателства за това, което наскоро бяха опровергали. Науката се опита да обясни, че независимият произход на живота се е състоял, но много отдавна и се е случил на етапи, отнемайки милиони години.
Въглероден синтез
Ситуацията изглеждаше безнадеждна, докато през 1864 г. Бутлеров не направи важно откритие.
Той успя да получи (въглерод) от неорганичен (в неговия експеримент това беше формалдехид). Получените данни разрушиха внушителната стена, която преди това разделяше живите организми от света на мъртвата материя. С течение на времето учените успяха да получат други варианти на органична материя от неорганични вещества. От този момент нататък започват да се формират съвременните идеи за произхода на живота. Те включват данни не само от биологията, но и от космологията и физиката.
Последици от Големия взрив
Теориите за произхода на живота обхващат огромен период: учените откриват първите предпоставки за бъдещото формиране на организми в ранните етапи от възникването на Вселената. Съвременната физика датира съществуването на света от Големия взрив, когато всичко се е появило практически от нищото. В бързо разширяващата се и охлаждаща се Вселена първо се формират атоми и молекули, след което започват да се обединяват, образувайки звезди от първо поколение. Те станаха мястото на образуване на повечето от елементите, известни на науката днес. Нови атоми изпълниха пространството след звездни експлозии и станаха основа за следващото поколение обекти, включително нашето Слънце. Настоящите доказателства сочат, че първите може да са се появили в протопланетни облаци, заобикалящи нови звезди. Скоро от тях се образуваха планети. Оказва се, че първите етапи от възникването на живота на Земята са се състояли още преди неговото формиране.
Автокаталитични цикли
Процесите, протичащи на Синята планета в нейните „детски години“, се поддържат от вещества, които са били част от нейната вътрешност и идват от космоса като метеорити. Хипотезите за произхода на живота, една от важните основи за произхода на органичната материя на Земята, са катализаторите за химични реакции, дошли тук с фрагментите от тези „извънземни“. Те доведоха до факта, че най-бързите процеси започнаха да играят преобладаваща роля в образуването на нови вещества на планетата.
Следващият етап са автокаталитичните цикли. При такива процеси се образуват вещества, които спомагат за увеличаване на скоростта на реакцията, както и за обновяване на субстрата - елементите, които взаимодействат. По този начин цикълът се затваря: процесите се ускоряват и „приготвят храна“ за себе си, тоест вещества, които отново реагират, отново се катализират и отново образуват субстрат и т.н.
Съмнения
Съвременните идеи за произхода на живота отдавна съдържат противоречиви мнения. Препъникамъкът е проблемът с кокошката и яйцето. Какво е първо: протеини, които извършват всички процеси в клетката, или ДНК, която определя структурата на тези протеини и съхранява цялата наследствена информация. Първите са необходими на тялото, тъй като допринасят за самоподдържането на системата, без която животът е невъзможен. ДНК съдържа запис на структурата на клетката, който също определя жизнеспособността. Мненията на учените бяха разделени и нямаше отговор на въпроса до момента, в който се разбра, че съхранението на наследствена информация във вирусите не е ДНК, а РНК, третият клас органични съединения, на които обикновено се отреждаше второстепенна роля в теорията за произхода на живота.
свят на РНК
Постепенно започват да се натрупват факти и през 80-те години на миналия век се появяват данни, които преобръщат представите за началните етапи на образуване на живата материя. Бяха открити рибозими, РНК молекули, които имат способността на протеините, по-специално, да катализират реакции. Следователно първите форми на живот биха могли да възникнат без участието на протеини и ДНК. В тях функцията за съхраняване на информация, както и цялата вътрешна работа, се изпълняваше от РНК. Сега животът на Земята се е развил от протоорганизми, които са били автокаталитични цикли, състоящи се от самовъзпроизвеждащи се рибозими. Теорията беше наречена „светът на РНК“.
Коацервати
Днес е трудно да си представим живота от този период, тъй като той не е имал една важна характеристика - черупка или граница. По същество това беше разтвор, съдържащ автокаталитични цикли от РНК. Проблемът с липсата на граници, необходими за правилното протичане на процесите, беше решен с помощта на импровизирани методи. Протоорганизмите намират подслон в близост до зеолитни минерали, които имат мрежеста структура на кристалната решетка. Тяхната повърхност успя да катализира образуването на РНК вериги и да им придаде определена конфигурация.
По-нататък - повече: на сцената се появяват коацервати или водно-липидни капки. Хипотезите както от най-ново време, така и от съвремието до голяма степен се основават на теорията на A.I. Опарин, който изучава свойствата на такива образувания. Коацерватите са капчици разтвор, затворени в обвивка от мазнини (липиди). Техните мембрани също се характеризират със способността да извършват метаболизъм. Някои от тях очевидно се комбинират с вериги от самовъзпроизвеждаща се РНК, включително тези, които катализират синтеза на самите липиди. Така възникват нови форми на живот, преодолявайки пътя от предорганизмено ниво до действително организмово ниво. Възможността за такива образувания беше потвърдена съвсем наскоро: учените експериментално потвърдиха способността на РНК, в комбинация с калциеви йони, да се прикрепят към липидните мембрани и да регулират тяхната пропускливост.
Умели помощници
Произходът на живота на следващия етап е процес на подобряване на функциите на произтичащите организми. РНК придоби способността да катализира синтеза на полимери на аминокиселини, първоначално доста прости. Коронът на създаването на новия механизъм беше способността да се синтезират протеини. Получените образувания са няколко пъти по-ефективни при справяне с биологичните процеси от рибозимите.
Първоначално пептидният синтез не е бил поръчан. Процесът се случи „случайно“, оставяйки шанс да насочи последователността на аминокиселините в нови вериги. С течение на времето точното копиране се наложи, защото допринесе за по-голяма стабилност на цялата система. Така стана възможно да се синтезират определени протеини с необходимите функции.
Подобрение
Способността да се синтезират необходимите протеини се усъвършенства постепенно. Първият етап беше появата на специален тип РНК, която можеше да свързва аминокиселини. Следващата фаза беше придружена от изграждането на процеса на образуване на пептидни молекули с помощта на бази, подредени в определен ред. Последователността беше специфицирана от РНК шаблона. Нов тип РНК, наречена транспортна РНК, участва в корелирането на „инструкциите“ на информационната РНК и елементите на бъдещите протеини. Подобно на информацията, той все още е важна част от пептидния синтез.
ДНК
Усложняването на организмите продължи по пътя на подобряване на методите за съхранение на информация. Смята се, че първоначално ДНК е била една от фазите на жизнения цикъл на РНК колониите. Имаше по-стабилна структура. Нивото на защита на информацията беше с порядък по-високо, така че след известно време ДНК се превърна в основното хранилище на генетичния код.
Едно от свойствата на новото образувание, което навремето не позволи на ДНК да бъде поставено начело на теорията за произхода на живота, е неспособността за активни действия. Това се превърна в своеобразно плащане за подобрените функции на съхранението на информация. Цялата „работа“ беше оставена на протеините и РНК.
Симбиоза
Съвременните представи за произхода на живота не определят организъм, който е затворен и изолиран от останалите като прародител. Учените са по-склонни да вярват, че в ранните етапи е имало общности от микроскопични сходства на клетки, които са изпълнявали различни функции. Такава симбиоза днес не е трудно да се намери в природата. Най-простият пример са цианобактериалните рогозки, които са едновременно общност от микроорганизми и едно живо същество.
Биологията на настоящия етап от своето развитие вижда процес, характеризиращ се не с постоянна борба и конкуренция, а по-скоро с непрекъснато нарастващо обединяване на определени различни структури, което в крайна сметка доведе до появата на жива клетка, както си я представяме днес.
Обобщение
Обобщавайки, можем накратко да изброим всички етапи от формирането на живота, които в рамките на съвременните теории изглеждат най-вероятната версия за появата и развитието на организмите на Земята:
Образуване на първични органични съединения в протопланетни облаци.
Постепенното възникване на реакции със способността за самоускоряване и автокаталитични цикли на преден план.
Появата на автокаталитични цикли, състоящи се от РНК.
Съединение на РНК и липидни мембрани.
Придобиване на способността на РНК да синтезира протеин.
Появата на ДНК и утвърждаването й като основно хранилище на информация.
Образуване на първите едноклетъчни организми на базата на симбиоза.
Разбирането на процесите, довели до появата на живота, все още е несъвършено. Учените все още имат много въпроси. Не е известно как точно е възникнала РНК; много междинни фази остават само теоретични. Всеки ден обаче се правят нови експерименти, проверяват се факти и хипотези. Безопасно е да се каже, че нашият век ще даде на света много повече открития, свързани с праисторическата епоха.
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО НА РЕПУБЛИКА БЕЛАРУС
БДПУ ИМ. М. ТАНК
ФАКУЛТЕТ ПО СПЕЦИАЛНА ПЕДАГОГИЯ
КАТЕДРА ПО ОСНОВИ НА ДЕФЕКТОЛОГИЯТА
Резюме
по дисциплина "Природни науки"
по темата:
"Основните хипотези за произхода на живота на Земята."
Завършено:
Студент 1-ва година от група 101
кореспондентски отдел (бюджетен
форма на обучение)
………Ирина Анатолиевна
ВЪВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………..….1
1. КРЕАЦИОНИЗЪМ……………………………………………………….…….1
2. ТЕОРИЯ ЗА СТАЦИОНАРНОТО СЪСТОЯНИЕ…………..……………….….2
3. ТЕОРИЯ ЗА СПОНТАННОТО ЗАРАЖДАНЕ…………..…3
4. ТЕОРИЯТА ЗА ПАНСПЕРМИЯТА…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
5. ТЕОРИЯ НА А. И. ОПАРИН……………………………………..……10
6. СЪВРЕМЕННИ ВЪЗГЛЕДИ ЗА ПРОИЗХОДА НА ЖИВОТА НА ЗЕМЯТА………………………………………………………………………………………...12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...…..14
ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………………………...15
ВЪВЕДЕНИЕ
Проблемът за произхода на живота на Земята и възможността за съществуването му в други области на Вселената отдавна привлича вниманието както на учени и философи, така и на обикновени хора. През последните години интересът към този „вечен проблем“ се увеличи значително.
Това се дължи на две обстоятелства: първо, значителен напредък в лабораторното моделиране на някои етапи от еволюцията на материята, довели до произхода на живота, и второ, бързото развитие на космическите изследвания, което прави директното търсене на всякакви форми на живот на планетите от слънчевата система все по-реалистични, а в бъдещето и отвъд.
Произходът на живота е един от най-мистериозните въпроси, изчерпателен отговор на който едва ли някога ще бъде получен. Много хипотези и дори теории за произхода на живота, обясняващи различни аспекти на това явление, засега не са в състояние да преодолеят основното обстоятелство - експериментално да потвърдят факта на появата на живота. Съвременната наука не разполага с преки доказателства за това как и къде е възникнал животът. Има само логически конструкции и косвени доказателства, получени чрез моделни експерименти, както и данни в областта на палеонтологията, геологията, астрономията и др.
Теориите за произхода на живота на Земята са разнообразни и далеч от надеждни. Най-често срещаните теории за произхода на живота на Земята са следните:
1. Животът е създаден от свръхестествено същество (Създател) в определено време (креационизъм).
2. Живот винаги е съществувал (теория на стационарното състояние).
3. Животът възниква многократно от нежива материя (спонтанно генериране).
4. Животът е донесен на нашата планета отвън (панспермия).
5. Животът е възникнал в резултат на процеси, които се подчиняват на химични и физични закони (биохимична еволюция).
1. КРЕАЦИОНИЗЪМ.
Креационизмът (от лат. creaсio - творение) е философско-методологическа концепция, в рамките на която цялото многообразие на органичния свят, човечеството, планетата Земя, както и светът като цяло, се разглеждат като съзнателно създадени от някакво свръхсъщество. (Създател) или божество. Няма научни доказателства за тази гледна точка: в религията истината се разбира чрез божествено откровение и вяра. Процесът на създаване на света се смята за извършен само веднъж и следователно недостъпен за наблюдение.
Теорията на креационизма се придържа към последователите на почти всички най-разпространени религиозни учения (особено християни, мюсюлмани, евреи). Според тази теория произходът на живота се отнася до някакво специфично свръхестествено събитие в миналото, което може да бъде изчислено. През 1650 г. архиепископ Ашър от Арма (Ирландия) изчислява, че Бог е създал света през октомври 4004 г. пр.н.е. д. и завърши работата си на 23 октомври в 9 сутринта, създавайки човека. Ашер получава тази дата, като събира възрастта на всички хора, споменати в библейското родословие, от Адам до Христос („кой кого е родил“). От аритметична гледна точка това има смисъл, но означава, че Адам е живял във време, когато, както показват археологическите находки, в Близкия изток вече е съществувала добре развита градска цивилизация.
Традиционният юдео-християнски възглед за сътворението, както е изложен в Книгата Битие, е бил и продължава да бъде противоречив. Съществуващите противоречия обаче не опровергават концепцията за сътворението. Хипотезата за сътворението не може нито да бъде доказана, нито опровергана и винаги ще съществува заедно с научните хипотези за произхода на живота.
Креационизмът се смята за Божието творение. Но в момента някои го разглеждат като резултат от дейността на високоразвита цивилизация, създаваща различни форми на живот и наблюдавайки тяхното развитие.
2. ТЕОРИЯ ЗА СТАЦИОНАРНОТО СЪСТОЯНИЕ.
Според тази теория Земята никога не е възниквала, а е съществувала вечно; то винаги е било в състояние да поддържа живот и ако се е променяло, то е било много малко. Според тази версия видовете също никога не са възниквали, те винаги са съществували и всеки вид има само две възможности - или промяна в числеността, или изчезване.
Според съвременни оценки, базирани на скоростта на радиоактивен разпад, възрастта на Земята е 4,6 милиарда години. По-напредналите методи за датиране осигуряват все по-високи оценки за възрастта на Земята, карайки привържениците на теорията за стационарното състояние да вярват, че Земята винаги е съществувала.
Привържениците на тази теория не признават, че наличието или отсъствието на определени фосилни останки може да показва времето на появата или изчезването на определен вид и цитират като пример представител на риба с лобови перки - целакант (целакант). Смятало се, че рибата с лобови перки (целакант) е преходна форма от риба към земноводни и е изчезнала преди 60-90 милиона години (в края на периода Креда). Това заключение обаче трябваше да бъде преразгледано, когато през 1939 г. край бреговете на о. Първият жив целакант е уловен в Мадагаскар, а след това и други екземпляри. Така челакантът не е преходна форма.
Бяха открити и много други животни, които се смятаха за изчезнали, например лингулата - малко морско животно, за което се предполага, че е изчезнало преди 500 милиона години, е живо днес и подобно на други "живи вкаменелости": солендон - земеровки, туатара - гущер. В продължение на милиони години те не са претърпели никакви еволюционни промени.
Друг пример за погрешно схващане е археоптериксът - създание, което свързва птици и влечуги, преходна форма по пътя към превръщането на влечугите в птици. Но през 1977 г. в Колорадо са открити фосили на птици, чиято възраст е съизмерима и дори надвишава възрастта на останките на археоптерикса, т.е. не е преходна форма.
Привържениците на теорията за стационарното състояние твърдят, че само чрез изучаване на живи видове и сравняването им с останки от вкаменелости можем да направим заключение за изчезване и дори тогава е много вероятно то да е неправилно. Използвайки палеонтологични данни в подкрепа на теорията за стационарното състояние, нейните поддръжници интерпретират появата на вкаменелости в екологични термини.
Например, те обясняват внезапната поява на фосилен вид в определен слой с увеличаване на популацията му или преместването му на места, благоприятни за запазване на останки.
Голяма част от аргументите в полза на тази теория са свързани с неясни аспекти на еволюцията, като значението на прекъсванията във вкаменелостите, и в тази насока тя е най-широко развита.
Хипотезата за стабилно състояние понякога се нарича хипотеза за етернизъм (от лат. eternus - вечен). Хипотезата за етернизма е изложена от немския учен В. Прейер през 1880 г.
Възгледите на Прейер бяха подкрепени от академик Владимир Иванович Вернадски (1864 - 1945), автор на учението за биосферата. Вернадски вярва, че животът е същата вечна основа на космоса, която са материята и енергията. „Ние знаем и го знаем научно“, настоя той, „че Космосът не може да съществува без материя, без енергия. И има ли достатъчно материя, дори и без проявлението на живот, за да изгради Космоса, онази Вселена, която е достъпна за човешкия ум? Той отговори отрицателно на този въпрос, позовавайки се конкретно на научни факти, а не на лични симпатии, философски или религиозни убеждения. „...Можем да говорим за вечността на живота и проявите на неговите организми, така както можем да говорим за вечността на материалния субстрат на небесните тела, техните топлинни, електрически, магнитни свойства и техните проявления. От тази гледна точка въпросът за началото на живота ще бъде толкова далеч от научните изследвания, колкото въпросът за началото на материята, топлината, електричеството, магнетизма и движението.
Въз основа на идеята за биосферата като земен, но в същото време и космически механизъм, Вернадски свързва нейното формиране и еволюция с организацията на Космоса. „Става ни ясно“, пише той, „че животът е космическо явление, а не чисто земно“. Вернадски повтаря тази идея многократно: „... не е имало начало на живот в Космоса, който наблюдаваме, тъй като не е имало начало на този Космос. Животът е вечен, защото Космосът е вечен.
3. ТЕОРИЯ ЗА СПОНТАННОТО ЗАРАЖДАНЕ.
Тази теория е била разпространена в древен Китай, Вавилон и Египет като алтернатива на креационизма, с който е съжителствала. Религиозните учения на всички времена и всички народи обикновено приписват появата на живот на един или друг творчески акт на божество. Първите изследователи на природата също решават този въпрос много наивно. Аристотел (384 – 322 г. пр.н.е.), често приветстван като основател на биологията, се придържа към теорията за спонтанния произход на живота. Дори за такъв изключителен ум на древността като Аристотел не е било особено трудно да приеме идеята, че животните - червеи, насекоми и дори риби - могат да възникнат от тиня. Напротив, този философ твърди, че всяко сухо тяло, като стане мокро, и, обратно, всяко мокро тяло, като стане сухо, ще роди животни.