Гипотезы о зарождении Земли

Содержание

 

 

 

• Ведение
• Креационизм
• Гипотезы самозарождения
• Гипотеза стационарного состояния
• Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия)
• Жизнь возникла в результате биохимической эволюции.
• Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

 Человека всегда поражало многообразие, сложность, беспрерывное и быстрое изменение живой природы. От невидимого мира и

микроорганизмов, бесчисленных простейших, лишайников, мхов, трав, кустарников  и деревьев до мира животных — насекомых, рыб, земноводных, птиц, млекопитающих — такова цепь жизни, которая тянется к венцу природы — человеку, единственному из биологических существ, способному изучать и осмысливать закономерности природы.

 Немало столетий прошло, пока человек накопил достаточно знаний для научного понимания мира живой природы. Для этого понадобилось развитие физики и химии, познание законов строения живых организмов, деятельности их органов и тканей, умение заглянуть внутрь организмов, проникнуть в мельчайшую их структуру. Пытливая мысль и эксперименты многих и многих поколений естествоиспытателей привели к заключению о постоянном развитии всего многообразия растительных и животных видов в процессе смены бесчисленных поколений белковых тел.

   Многовековые исследования и попытки решения вопросов о происхождении природы и сущности жизни породили разные концепции

возникновения жизни  на Земле:

- Всё на земле сотворил бог. ( Креационизм)

- Жизнь возникала неоднократно и самопроизвольно из неживого вещества;

- Жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния);

- Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия);

- Жизнь возникла в результате биохимической эволюции.

 

 

 

 

 

 

 

 

Креационизм

 

Согласно этой религиозной  концепции, имеющей древние корни, всё существующее во Вселенной, в  том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворённые виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах (микроэволюция). Подобных взглядов придерживаются сегодня последователи фундаменталистских течений в авраамических и некоторых других религиозных учениях.

 Традиционное иудео-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Однако выявляемые в текстах противоречия не делают концепцию творения менее популярной. Религия, рассматривая вопрос о происхождении жизни, ищет ответ главным образом на вопросы «с какой целью?», а не на вопрос «каким образом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то богословие стремится к постижению истины через сверхъестественное откровение и веру.

  Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть однозначно ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни. Однако буквалистское прочтение религиозных мифов о Творении вынуждает обставлять без объяснения огромное количество биологических взаимосвязей. Поэтому даже среди верующих ученых абсолютное большинство считает, что Книгу Бытия следует воспринимать аллегорически.

      Аллегорический креационизм не утверждает, что события, изложенные в Священном Писании, имели место в физическом мире. Вместо этого предлагается считать Книгу Бытия поэтическим выражением соотношения духовных сущностей. При таком понимании религиозные идеи не вступают в противоречие с научными данными, поскольку аллегорический креационизм не претендует на статус научной гипотезы и потому в принципе не пересекается с наукой. Аллегорическая трактовка явно признается Римской католической церковью. Неявно ее допускает Русская православная церковь.                       Однако в Православии есть течения, которые резко противятся аллегорическому толкованию Библии и стремятся резко противопоставлять христианское вероучение светской науке. Подобный фундаментализм также свойственен многим протестантским деноминациям.

       В исламе нет однозначного отношения к креационизму. Фундаменталистские исламские центры настаивают на буквальном понимании легенды о Творении, более умеренные исламские духовные лидеры предпочитают обходить острые углы им находят трактовки священных текстов, не приводящие к столкновению с данными объективной науки.

      Фактически сегодня отношение к креационизму является неплохим маркером религиозного фундаментализма. Религиозные лидеры, настаивающие на принятии креационизма в качестве научной гипотезы, фактически ведут борьбу за признание религиозных догматов, безусловно главенствующими над любыми данным объективных научных исследований. Это борьба не имеет ничего общего с научной полемикой и является в чистом виде политической деятельностью, направленной на усиление влияния религиозного мышления и простив секуляризации общества.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гипотезы самозарождения

 

На протяжении тысячелетий  люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки (концепция абиогенеза). Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции и даже более ранними мыслителями, т.е. она, по-видимому, так же стара, как и само человечество. На протяжении столь длительной истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной. Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. В Средние века многим «удавалось» наблюдать зарождение разнообразных живых существ, таких как насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или гниющих остатках организмов.

Эти «факты» считались  весьма убедительными, до тех пор  пока итальянский врач Франческо Реди (1626–1697) не подошел к проблеме возникновения жизни более строго и не подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. В 1668 г. Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось. Таким образом Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской мухи и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведёт» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).

     Подобных взглядов придерживался и голландский ученый Антони ван Левенгук (1632–1723), который, используя микроскоп, открыл мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом. Это были бактерии и протисты. Левенгук высказал мысль, что эти крошечные организмы, или «анималькулы», как он их называл, происходят от себе подобных.

Мнение Левенгука разделял итальянский ученый Ладзаро Спалланцани (1729–1799), который решил доказать опытным путем, что микроорганизмы, часто обнаруживаемые в мясном бульоне, самопроизвольно в нем не зарождаются. С этой целью он помещал жидкость, богатую органическими веществами (мясной бульон), в сосуды, кипятил эту жидкость на огне, после чего сосуды герметично запаивал. В итоге бульон в сосудах оставался чистым и свободным от микроорганизмов. Своими опытами Спалланцани доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов.

 Противники этой точки зрения утверждали, что жизнь в колбах не возникала по той причине, что воздух в них во время кипячения портится, поэтому по-прежнему признавали гипотезу самозарождения.

Сокрушительный удар по этой гипотезе был нанесен в XIX в. французским микробиологом Луи  Пастером (1822–1895) и английским биологом Джоном Тиндалем (1820–1893). Они показали, что бактерии распространяются по воздуху  и что если в воздухе, попадающем в колбы с простерилизованным бульоном, их нет, то и в самом бульоне они не возникнут. Пастер пользовался для этого колбами с изогнутым S-образным горлышком, которое служило для бактерий ловушкой, тогда как воздух свободно проникал в колбу и выходил из нее.

 Тиндаль стерилизовал воздух, поступающий в колбы, пропуская его сквозь пламя или через вату. К концу 70-х гг. XIX в. практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других живых организмов, что означало возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гипотеза стационарного  состояния

 

Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а  существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

 Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм.

Однако гипотеза стационарного  состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые  указывают на конечное время существования  любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что, только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.

 

 

 

Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия)

 

Гипотеза о появлении  жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей  жизни получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma —  семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. Согласно Рихтеру жизнь на Земле не возникла из неорганических веществ, а была занесена с других планет. В связи с этим возникали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и неудивительно, что первыми защитниками этих взглядов выступили представители этой науки, выдающиеся ученые Г. Гельмгольц, С. Аррениус, Дж. Томсон, П.П. Лазарев и др.

       Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца, споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, в частности к низким температурам. Например, споры и семена растений не погибали даже при длительном выдерживании в жидком кислороде или азоте.

      Современные приверженцы концепции панспермии (в числе которых — лауреат Нобелевской премии английский биофизик Ф. Крик) считают, что жизнь на Землю занесена случайно или преднамеренно космическими пришельцами. К гипотезе панспермии примыкает точка зрения астрономов Ч. Викрамасингха (Шри-Ланка) и Ф. Хойла (Великобритания). Они считают, что в космическом пространстве, в основном в газовых и пылевых облаках, в большом количестве присутствуют микроорганизмы, где они, по мнению ученых, и образуются. Далее эти микроорганизмы захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи планет, «сеют зародыши жизни».

 

 

 

 

 

Жизнь возникла в результате биохимической эволюции.

 

Эволюция химических соединений

   Химические соединения  на Земле прошли четыре стадии  своего эволюционного развития:

·      неорганическую;

·      органическую;

·      биохимическую;

·      антропогенную.

   Первая стадия  связана с химическими превращениями без образования цепей из атомов углерода, который, как известно, обладает

наибольшим эволюционным потенциалом. На этой стадии образовывались наиболее простые вещества и происходили  относительно несложные процессы.

   Органическая стадия — химия соединений углерода. Здесь происходит резкое усложнение химизма и формируются все необходимые предпосылки для возникновения жизни.

   Третья стадия  — биохимия, иди химия живого. С возникновением жизни высшей  и наиболее сложной формой материи становится биологическая.

К специфике соотношения  химического и биологического можно  отнести следующие закономерности:

·      жизнь  возникает в ходе протекания химических процессов, хотя переход от неживого к живому пока воспроизвести не удается;

·      биохимические  процессы развиваются под контролем  биологических процессов и закономерностей, например естественного 

отбора. В живом организме  химический синтез направлен на поддержание  его жизнеспособности;

·      с возникновением жизни большая часть химических веществ продолжает существовать по своим собственным законам вне живых организмов. При этом неживое вещество служит внешней средой, с которой живое находится в постоянной динамичной связи

(обмен веществ между  организмом и средой);

·     некоторая часть химических веществ после возникновения живого включается в состав живых организмов. Биохимия, или химия живого, намного сложнее химических процессов, идущих вне живого организма. Одновременно биохимия — часть химической науки и в ней действуют в особых формах все химические законы. Биохимические процессы являются основой жизни, они воздействуют на биологические явления, накладывая на них определенные ограничения;

·      в живой  природе возникает новое качество — биологическое, которое имеет в своей основе сложные химические механизмы и в то же время не может быть сведено даже к самому сложному набору химических процессов.

Критерии  жизни 

   При попытке  определить сущность жизни на  научном уровне возникают значительные  трудности. Большинство ученых убеждены, что

жизнь представляет собой  особую форму существования материального  мира. До конца 1950-х годов классическим считалось определение Ф. Энгельса, которое гласило, что жизнь есть способ существования белковых тел, состоящий в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел.

   Однако уже  к началу 1960-х годов стало очевидным,  что вещественная основа жизни  сводится не только к белкам, а функциональная — не только  к присущему живым организмам  обмену веществ. Например, Э. Шредингер определял жизнь как апериодический кристалл, Г. Югай — как космическую организованность материи. Некоторые определения подчеркивают энергетический аспект жизни — противостояние энтропийным процессам, другие возникновение точной пространственной редубликации, или матричного копирования, осуществляемого посредством нуклеиновых кислот.

   Современная биология  в вопросе о сущности живого  все чаще идет по пути перечисления  основных свойств живых организмов  или критериев жизни. При этом  подчеркивается то, что только совокупность таких свойств может дать представление о специфике жизни. К числу критериев жизни обычно относят следующие:

·      живые  организмы характеризуются упорядоченной  сложной структурой, уровень их организации  значительно выше, чем в 

неживых системах;

·      живые  организмы получают энергию из окружающей среды, причем большинство из них  прямо или косвенно используют солнечную  энергию;

·      все  живые организмы, как растения, так  и животные, реагируют на изменения  в окружающей среде (раздражимость);

·      живые  организмы не только изменяются, но и усложняются;

·      все  живое размножается. Способность  к самовоспроизведению — основополагающий признак жизни, поскольку при  этом проявляется действие механизма  наследственности и изменчивости, которые определяют эволюцию всех видов живой природы;

·      живые  организмы передают по наследству заложенную в них инфор-мацию, необходимую для развития и размножения потомства.

Эта информация заложена в генах — единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал

определяет направление  развития организма. Информация в процессе передачи несколько изменяется, поэтому  потомство не только похоже на родителей, но и отличается от них;

·      живые  организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответст-вующему образу жизни.

   В упрощенном  виде можно считать, что все  живые организмы питаются, дышат,  растут, размножаются и распространяются  в природе, а неживые тела  не питаются, не дышат, не растут  и не размножаются.

Современные представления  о происхождении жизни: проблемы и решения 

   Оказалось, что  РНК наделена такой же генетической  памятью, как и ДНК, и вопреки  устоявшейся генетической догме  возможен перенос генетической  информации от РНК к ДНК  при участии фермента, открытого в начале 1970-х годов. Была установлена способность РНК к саморепродукции в отсутствии белковых ферментов, то есть автокаталитическая функция.

   Гипотеза о  механизме зарождения макромолекул, необходимых для строительства  белка, высказана Эйгеном в работе «Самоорганизация материи в ходе химической эволюции» (1971 год). Эйген распространил на процессы, которые должны были происходить при эволюционном скачке, принцип дарвиновского отбора и ввел понятие конкуренции гиперциклов, или циклов химических реакций, которые приводят к образованию белковых молекул. Циклы, работающие быстрее и эффективнее остальных, выживают и побеждают в конкурентной борьбе. Пищей служат молекулы мономеров, которые поглощаются при полимеризации или в ходе циклов

реакций. В «первичном бульоне» присутствуют и катализаторы химических реакций, которые образуются в них как промежуточные

продукты, то есть возникает  автокаталитическая самоорганизующаяся система.

   После образования  «первичного бульона» из углеродных  соединений, появилась возможность образования биополимеров —

нуклеиновых кислот и  белков, обладающих свойствами самовоспроизводства. В результате осаждения органических соединений на

минеральных телах, например на глине дна водоемов, возникла концентрация, необходимая для образования полимеров. Вода в

начальный период формирования нашей планеты непрерывно перемещала растворенные в ней вещества из мест образования в места 

накопления, где формировались  протобионты (системы органических веществ, способные расти и развиваться за счет поглощения из

окружающей среды богатых  энергией веществ).

   Затем образовались  микросферы, или коацерваты (сгустки  органических веществ), между которыми  выстраивались молекулы 

сложных углеводородов. Это приводило к образованию  примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность.

Включение в коацерват  молекулы, способной к самовоспроизведению, приводило к возникновению примитивной  клетки, которая могла 

расти. Мембраны располагались  на поверхности клетки, а также многократно прошивали ее насквозь в разных направлениях, образуя

внутреннюю сеть мембран. На мембранах концентрировались  абиогенно синтезированные ферменты, что упорядочило обмен веществ  в клетках. Он начал зависеть от свойств  и порядка расположения ферментов на мембранах. У нуклеиновых кислот, которые синтезировались абиогенно, еще не было однозначно заданных матриц, в соответствии с которыми каждая новая молекула нуклеиновых кислот копирует последовательность азотистых оснований молекулы-матрицы.

   Первые клетки через ряд последующих поколений передали строение молекул ДНК клеткам современных организмов. Таким образом, современные клетки происходят из большого количества абиогенно сформировавшихся прототипов.

   Вероятно, древнейшая  жизнь существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию от органического материала абиогенного происхождения, образовавшегося на еще более ранней стадии эволюции Земли. Исходя из этого, можно представить, что начало жизни на нашей планете отодвигается более чем на 4 млрд. лет назад, то есть жизнь на Земле существует

примерно столько же времени, сколько существует сама планета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

    Вопрос о сущности жизни – это одна из глубочайших тайн в познании мира, которая  с самых древних времен влекла, а порой и отпугивала своей недоступностью тех, кто задумывался над тайнами природы.

     На протяжении тысячелетий загадка жизни оставалась прибежищем метафизики, областью верований, а не знания. Жизнь рассматривалась как сверхъестественное и потому непознаваемое явление. Многие авторы, расходясь в мелочах, сходились в утверждении, что живые существа и жизненные процессы не могут быть объяснены в логических понятиях.

         Я думаю, что ещё долгое время будут вестись споры, откуда произошла жизнь на земле? Как говорил великий мыслитель Сократ "Чем больше я узнаю, тем больше понимаю, что ничего не знаю". Даже человек, посвятивший этому делу всю жизнь, может не найти разгадок, а только погрузиться в новые тайны нашего мира.

     Какая теория ближе мне? Это глубокий вопрос. Ведь в каждой теории можно найти часть жизни, которая тебе близка. Но я верю, что всё в жизни не случайно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

1.   Войткевич Г.  В. «Возникновение и развитие жизни на Земле» 1988.

2.   Кузнецов В. И. «Общая химия. Тенденции развития» 1989.

3.   Опарин А. И. «Жизнь, ее природа, происхождение и развитие»  1968.

4.   Эйген М., Винклер Р. «Игра жизни» 1979.

5. Богданова Т.Л.  «Биологическая  азбука» 1993