Гипотезы возникновения жизни на Земле

Существующие теории возникновения живого сводятся в пять концепций:

1.Креационизм–сотворение. Модель, предполагающая сотворение одновременно всех единиц природы: атомов, молекул, организмов, планет и т.д. Значит, что не может идти речь о эволюционизме, о происхождении одних видов растений и животных от других. Отвергается и синергетический подход к развитию систем: мир разрушается, т.е. переходит не от хаоса к порядку, а наоборот.

2.Абиогенез - самопроизвольное возникновение живого из неживого. Эта идея идёт от Аристотеля, Демокрита, Платона, предполагавших активное жизненное начало то в солнечном свете, то в иле озёр, то в воде, то в земле. Научными исследованиями концепция была отвергнута / Ф.Реди, Л.Пастер/ и сейчас к ней обращаются при анализе возможности случайного возникновения живой молекулы из неживой материи.

3.Биогенез - жизнь существовала всегда, как и материя вообще. Меняются виды, меняется их численность на Земле, жизнь перетекает между ними.

4.Разновидностью биогенеза является теория панспермии – переноса жизни на Землю из космоса посредством органических соединений / Кельвин, Гельмгольц, Л.C.Берг/. Интерес к концепции поддерживается вследствие изучения вещества комет, метеоритов, лунного грунта, в которых находятся следы воды, формальдегида, синильной кислоты и других предшественников живой материи.

5. Геохимическая концепция-зарождение жизни в результате физикохимических процессов одновременно с эволюцией планеты. А.И.Опарин и Д.С.Холдейн указали на роль органических соединений в формировании живой материи. В дополненном современными исследованиями варианте гипотезы Земля в момент образования была горячей планетой /4-8 тыс.градусов/. Остывая, металлы и углерод формировали земную кору, которая с увеличением общей массы смогла удерживать сначала воду, аммиак, метан, а затем и более лёгкие газы - водород, гелий, азот, кислород и другие. Наличие восстановительной атмосферы, воды, мощного ультрафиолетового излучения солнца из-за отсутствия в атмосфере защитного слоя озона, разнообразие простейших соединений создало условия возникновения органических структур, к которым Опарин отнёс коагулянты, гели, коацерванты. Их студенистая форма позволяла удерживать какое-то время в со-единённом состоянии множество элементов и последовательно изменять перечень элементов.

Синтез веществ, имеющих биологическое значение, периодически повторяется в лабораторных условиях. Получен ряд аминокислот, простые сахара, аденин, глицин и даже простейшие нуклеиновые кислоты.

К геохимической концепции относится теория построения сложных органических соединений на основе кристаллов и минералов. Особая роль отводится процессам кристаллизации глин. Известно, что кристаллы имеют признаки живой материи: повторение формы при стабильных внешних условиях, выборочное поглощение из окружающей среды нужных веществ, чувствительность к температуре, к химическим и даже механическим воздействиям.

В заключение анализа концепций возникновения жизни следует заметить, что для построения любого сложного органического соединения нужен небольшой набор аминокислот / до 20 / и азотистых соединений. Для живых организмов необходимо добавить глюкозу, как источник энергии, жиры, дополняющие белки как структурный материал. Картина появления жизни на Земле окончательно станет ясной, если будут синтезированы нуклеиновые кислоты, способные воспроизводить белки /свыше 10000 видов/ и, далее, клетку, как первичный живой организм.

По современным данным первые признаки жизни появились 3,8 млрд. лет назад в форме органогенных молекул, способных функционировать в атмосфере из метана, углекислого газа, молекулярного азота. Первые живые организмы, способные к фотосинтезу, безъядерные прокариоты, начали отсчёт 2 млрд. лет назад. Многоклеточные организмы с выделением растительного и животного образа жизни появились не ранее 1 млрд. лет назад.

Растительность изменила структуру и облик Земли: в атмосфере появился свободный кислород, трёхатомная структура которого – озон, прикрыла планету от поражающего живое ультрафиолетового излучения; новая атмосфера активизировала разнообразие живой природы; остатки растений, погребённые под толщами грунта, создали огромные запасы энергии в виде угля, торфа и других органических соединений; остатки водных организмов создали пласты осадочных горных пород.

В последнее десятилетие всё настойчивее внедряется в практику синергетическая парадигма биологических систем. Её преимущество в том, что вместо слабо подкреплённых экспериментом концепций появления жизни на Земле, синергетика предоставляет математический аппарат доказательств. Спонтанное возникновение упорядоченности высокого порядка, которую представляют биосистемы в виде структурных, пространственных, временных распределений из равновесного состояния просто невозможно. Биосистемы отвечают всем требованиям самоорганизации: они термодинамически открыты, так как обмениваются с внешней средой и энергией и массой, реализуя метаболизм. Например, растения поглощают солнечную радиацию, берут из земли воду и минеральные соли, из атмосферы поглощают углекислый газ, выделяют кислород и отходы /падающие листья, стебли /.

В биосистемах проходит множество микропроцессов, когерентных флуктуаций, периодических циклов. Например, у человека насчитывается несколько сот упорядоченных изменений /биение сердца, спиральные волны мозга и.т.д. /. Биосистемы подвержены резким воздействием среды и они чутко реагируют на раздражения, перестраивают свою структуру, меняют функции подсистем, изменяют временные параметры процессов. Нет необходимости доказывать сложность живых организмов, требующих при описании нелинейных математических моделей.

Перестройка характера жизни всех уровней организации живой материи /с точки зрения синергетики-бифуркации/ происходит под воздействием среды обитания /тепло, химия, вредные излучения и.т.д./ в виде мутации. Налицо и определённые выходы системы, устойчивые состояния / по понятиям синергетики-аттракторы /. Например, всё живое не может существовать вне клетки. Клетки почти одинаковы и у растений, и у животных.

Синергетический подход разрешает и философский вопрос: жизнь– это присущее материи свойство или случайное событие в пользу первого ответа. Это даёт надежду, что жизнь на Земле не уникальна.

Продолжение жизни не определяется функционированием только биосистем. Её течение детерминируется и средой. Классическая термодинамика /Кельвин, Клаузиус/ предсказывает, например, ограничение времени существования изменяющегося мира, неизбежность его тепловой смерти. Но найдены и возражения: количество энергии можно получить за счёт её качества; вселенная бесконечна и её невозможно нагреть.

Второй опасностью для жизни можно считать катастрофы. Земля циклически, примерно через 250 миллионов лет встречается с крупными космическими объектами типа комет Галилея, Бернар. Cчитается, что в данный период уже пройдено 90 миллионов лет этого цикла.

Для того, чтобы жизнь существовала длительное время, необходимо её сохранять. Каждое живое существо заботится о передаче информации о себе последующим поколениям. Более того, оно в любой момент может дать новую ветвь на эволюционном древе живой природы.