Современные представления о возникновении жизни

Предыстория возникновения нашей планеты такова, что около 20 млрд. лет назад в просторах Вселенной возникло большое водородное облако, которое под воздействием сил гравитации /сил тяготения/ стало сжиматься и гравитационная энергия стала переходить в тепловую. Облако разогрелось и превратилось в звезду. Когда температура внутри этой звезды достигла миллионов градусов, начались ядерные реакции превращения водорода в гелий путем объединения четырех ядер водорода в ядро гелия. Этот процесс сопровождался выделением энергии. Однако, в - силу ограниченности запасов водорода ядерные реакции в какой-то период времени приостановились, давление внутри звезды стало ослабевать и уже ничто не препятствовало силам гравитации. Звезда начала сжиматься. Это вызвало новый подъем температуры и гелий стал превращаться в углерод. Но поскольку гелий горит быстрее водорода, тепловое давление, преодолев силы гравитации, привело к тому, что звезда снова начала расширяться. На этот период она состояла из ядра, в котором горел гелий, и гигантской оболочки, состоящей преимущественно из водорода. Ядра гелия при этом объединялись с ядрами углерода, а затем неона, магния, кремния, серы и т. д. Когда в звездах догорают остатки ядерного горючего, некоторые звезды взрываются. Во время взрыва происходит синтез тяжелых химических элементов. Небольшая их часть, смешиваясь с водородом, выбрасывается в Космос. Образующиеся из этих выбросов звезды с самого начала содержат не только водород, но и тяжелые элементы. Вот из такого выброса, примерно, 5 млрд. лет назад образовалась и солнце. Оставшаяся при этом часть газово-пылевого облака удерживалась гравитационными силами, и вращалось вокруг Солнца. Его наиболее близкая к Солнцу часть сильно согревалась, поэтому из нее улетучивался газ, а из оставшейся части газово-пылевой материи образовались такие планеты, как Земля, Марс, Меркурий и Венера.

 

Таким образом, образование химических элементов в недрах. Звезд - это закономерный процесс эволюции материи. Однако, для дальнейшей эволюции в направлении возникновения и развития жизни необходимы условия, благоприятные для развития жизни. Таких требуемых условий несколько. Установлено, что жизнь может развиваться на планете, масса которой не будет превышать определенной величины. Так, если масса планеты превысит 1/20 часть Солнца, на ней начнутся интенсивные ядерные реакции, поднимется температура и она начнет светиться. В то же время планеты с малой массой, типа Луны и Меркурия, в силу слабой интенсивности тяготения не способны удерживать в течение длительного времени атмосферу, необходимую для развития жизни. Из шести планет солнечной системы этому условию отвечает только Земля и в меньшей степени Марс.

Наиболее общепризнанной в настоящее время является гипотеза А.И. Опарина, выдвинутая им в 1924 году. Сущность ее состоит в том, что жизнь на Земле явилась следствием процесса усложнения химических соединений до уровня возникновения абиогенным путем органических соединений и образования живых организмов, находящихся во взаимодействии с окружающей средой. То есть жизнь - это результат химической эволюции на нашей планете. Позже в 1929 году аналогичное предположение было выдвинуто и английским ученым Дж. Холдейном. В соответствии с гипотезой Опарина - Холдейна в происхождении жизни на Земле можно выделить шесть основных этапов:

 

1. Образование первичной атмосферы из газов, послуживших основой для синтеза органических веществ.

 

2. Абиогенное образование органических веществ (таких мономеров, как аминокислоты, мононуклеотиды, сахара).

 

3. Полимеризация мономеров в полимеры - полипептиды и полинуклеотиды.

 

4. Образование протобионтов - предбиологических форм сложного химического состава, имеющих некоторые свойства живых существ.

 

5. Возникновение примитивных клеток.

 

6. Биологическая эволюция возникших живых существ.

 

Так, в 1953 году американский ученый Стэнли Миллер и Г Юри, моделируя условия, предположительно существовавшие на первобытной Земле, показали возможность абиогенного синтеза, то есть без участия живых организмов органических веществ таких, как: аминокислоты, карбоновые кислоты азотистые основания, АТФ. В качестве источника энергии они использовалм электрические разряды. Сходные результаты были получены отечественными учеными А. Г Патынским и Т. Е. Павловской под действием ультрафиолетовых лучей, количество которых на начальных этапах существования Земли, вероятно, было значительно больше.

 

Образующиеся абиогенным путем органические вещества накапливались в водах мирового океана, образуя "первичный бульон", а также адсорбировались на поверхности глиняных отложений, что создавало условия для их полимеризации. Вторым этапом в зарождении жизни на Земле стала полимеризация низкомолекулярных органических соединений, образующих полипептиды.

 

Известно, что реакции полимеризации не идут при обычных условиях. Однако, как показали исследования, полимеризация может происходить при замораживании или при нагревании "первичного бульона".

Следующим шагом по пути возникновения жизни стало образование фазовообособленных открытых систем - коацерватов, которые можно рассматривать как предшественников клеток - протобионтов. По мнению А. И. Опарина этот процесс происходил в силу присущей всем высокомолекулярным веществам способности самопроизвольно концентрироваться не в виде осадка, а в виде отдельных капель высокомолекулярных веществ - коацерватов в присутствии электролитов. Благодаря более высокой концентрации органических веществ в коацерватах, а, следовательно, более тесному расположению их молекул, резко увеличивалась возможность их взаимодействия и расширялись возможности органического синтеза.

 

Коацерваты проявляют свойства, внешне напоминающие свойства живых систем. Они могут поглощать из окружающей среды различные вещества, что напоминает питание. В результате поглощения веществ коацерваты увеличиваются в размере, что напоминает рост организмов. При некоторых условиях вступающие в химические реакции вещества могут выделять в окружающую среду свои продукты. Крупные коацерватные капли могут распадаться на более мелкие, что напоминает размножение. Между ними происходят взаимодействия, напоминающие борьбу за существование. Таким образом, коацерваты некоторым свойствам внешне напоминают живые образования. Однако, в них отсутствует основной признак живого - это генетически закрепленная способность воспроизведения себе подобных и упорядоченный обмен с окружающей средой.

Первые организмы были гетеротрофами, поглощающими органические вещества первичного океана. Однако по мере размножения организмов запасы органических веществ иссякали, а синтез новых не поспевал за потребностями. Началась борьба за пищу, когда выживали более стойкие и более приспособленные.

 

Случайно приобретаемые в результате наследственной изменчивости особенности строения и обмена веществ привели к появлению первых клеток. При этом в условиях все уменьшающихся запасов органических веществ у некоторых организмов возникла способность к самостоятельному синтезу органических веществ из простых неорганических соединений окружающей среды. Энергию, необходимую для этого, некоторые организмы стали освобождать путем простейших химических реакций окисления и восстановления. Так возник хемосинтез. Позже на базе наследственной изменчивости и отбора возник такой важный ароморфоз, как фотосинтез. Таким образом, у части живых существ произошла переориентировка на усвоение энергии Солнца. Это были прокариоты типа сине-зеленых водорослей и бактерий. И лишь 1500 млн. лет назад возникли первые эукариоты - как гетеротрофные, так и аутотрофные организмы, давшие начало современным группам живых существ.

 

С развитием фотосинтеза в атмосфере стал накапливаться свободный кислород и возник новый путь освобождения энергии - Кислородное расщепление. Кислородный процесс в 20 раз эффективнее бескислородного, что создало предпосылки к быстрому прогрессивному развитию организмов.

Основные вехи истории жизни на Земле, знаменующиеся грандиозными геологическими событиями, обозначаются эрами и периодами. Их возраст определяется методом радиоактивных изотопов. В геологической истории граница между эрами и периодами наиболее резко разделяется кембрийским периодом палеозойной эры. Предшествующее этому периоду время называют докембрием, а оставшиеся 11 периодов от кембрия и до современности объединяется общим названием фанерозой (в переводе с греческого «эра явной жизни»).

 

Одной из особенностей развития жизни на нашей планете является все возрастающий темп эволюции живых организмов.

 

Развитие природы на протяжении последних 1,5-2 млн. лет происходило при постоянно возрастающем влиянии на нее человеческого общества. Этот период называется четвертичным или антропогеном.

 

Появлению современного человека (Homo sapiens sapiens) предшествовало несколько видов человекообразных существ – гоминоидов и первобытных людей – гоминидов. При этом биологической эволюции человека сопутствовало развитие культуры и цивилизации. http://murzim.ru/nauka/biologiya/24258-sovremennye-predstavleniya-o-vozniknovenii-zhizni-na-zemle.html