Содержание 
 

Введение

      Актуальность  исследования. Проблема происхождения жизни не только привлекает к себе пристальное внимание ученых разных стран, но и интересует людей всего мира.

      Многие  считают, что эта проблема недостойна изучения. Так думают, те, кто верит в божественные или сверхъестественные силы и соответственно в сотворение жизни. Но в течение последних десятилетий многие ученые интенсивно исследовали возможность самопроизвольного возникновения жизни. Так или иначе, любой из нас, будь он сторонником ой или иной идеи должен иметь представление о современном состоянии этой области знаний. Вопрос этот интересен не только для богословов, философов и естествоиспытателей, но и для каждого человека. Теория происхождения жизни еще резче, чем столь популярная эволюционная теория Дарвина, ставит вопрос о том, как, или почему - мы появились в этом мире.

      Для того чтобы достичь современной  степени развития, биологическим  системам понадобилось очень много  времени (сотни и тысячи млн. лет). Изучаем ли мы происхождение по таким источникам как наша Земля, другие планеты или метеоритное вещество, мы непосредственно располагаем лишь кратким мгновением настоящего. При изучении вопросов происхождения жизни необходимо попытаться прочесть и воссоздать прошлое, в частности, для того чтобы найти химические и морфологические свидетельства предшествовавших образований и определить возраст горных пород. Основу теории возникновения жизни составляют химические и биологические данные. Существенный вклад вносит также философия¹.

      По  существу, проблема возникновения жизни  есть проблема воссоздания древнейшей из всех древних историй. Чем лучше  мы уясним ситуацию, существовавшую в  первобытные времена, тем более  достоверными и надежными будут  эксперименты, в которых имитируются ранние события.

      Понятие «жизнь» очень трудно целиком  и полностью определить, с какой  бы стороны мы ни пытались к нему подойти, всегда остается ощущение, что  оно ускользает от нас. Можно последовать  феноменологическому подходу и  составить список свойств живого: живое существо движется, ему присущи функции выделения, питания и метаболизма, оно растет, воспроизводит себе подобных и так далее. Трудность, с которой сталкиваются при использовании этого подхода, состоит в том, что из подобного списка всегда найдутся исключения, ставящие под угрозу само определение. Такое определение – в виде произвольного списка свойств – вряд ли является фундаментальным. Например: в случае вируса, растущего кристалла, бактериальной споры оно оказывается неудовлетворительным.

      Для того чтобы объяснить возникновение клеточных форм жизни, был разработан целый ряд гипотетических моделей, как лабораторных, так и теоретических. Все они представляются до некоторой степени вероятными и, несомненно, были в числе других испробованы в течение 1500 млн. лет земной истории между 4500 и 3000 млн. лет назад.

      Цель  данной работы состоит в изучении основных концепций происхождения жизни.

      Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи.

      1.Рассмотреть  эволюцию представлений о происхождении жизни.

      2.Проанализировать  современные взгляды на возникновение  жизни.

      3.Исследовать  возникновение жизни в глубинах  гидротермальных систем. 
 
 
 
 

1.Эволюция  представлений о  происхождении жизни

      В разное время относительно возникновения  жизни на Земле выдвигались следующие гипотезы:

• Гипотеза биохимической эволюции;
• Гипотеза панспермии;
• Гипотеза стационарного состояния жизни;
• Гипотеза самозарождения².

      Теории  самозарождения и стационарного  состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.

      Аристотель, которого часто провозглашают основателем  биологии, придерживался теории спонтанного  зарождения жизни. Согласно этой гипотезе, определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.

      Голландский ученый Ян Баптист Ван-Гельмонт, известный  своими количественными исследованиями питания растений, был и автором  рецепта получения мышей из пшеницы  и загрязненного потом белья. Английский философ Френсис Бэкон, основоположник экспериментальной науки, выступил в своем знаменитом труде «Новый органон» с резкой критикой Аристотеля и его последователей за отвлеченный характер мышления. В то же самое время он пишет о самозарождении мелких животных в гниющем субстрате. Идея самопроизвольного зарождения живого из неживого не вызывала возражений и у таких выдающихся мыслителей как В. Гарней, Р. Декарт, Г. Галилей, Ж. Б. Ламарк, Г. Гегель.

      Перелом в представлениях начался лишь во второй половине XVII века, когда тосканский врач Франческо Реди в 1668 году доказал, что белые черви, развивающиеся в гниющем мясе, представляют собой личинки мух.

      Сто лет спустя Лазаро Спалланцани и  русский ученый Мартын Тереховский  нанесли первый удар по представлениям о самозарождении микроскопических организмов. Еще через сто лет, в 1862 году, французский ученый Луи Пастер окончательно опроверг догму самопроизвольного зарождения, утвердив положение, «все живое из живого».

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

      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 наукой³.

      Ученые, в какой-то мере, пытавшиеся ответить на вопрос о возникновении жизни, разделились на два лагеря. Представители одного лагеря развивали идею вечности жизни. Согласно этой идее жизнь на нашей планете никогда не зарождалась, а была занесена на Землю из глубин космоса, где она существует вечно. Таким образом, проблема возникновения жизни на Земле вообще снималась с повестки дня научного исследования. Представители другого лагеря, основываясь на некоторых фактических экспериментальных данных, пытались создать более или менее правдоподобные представления о возникновении живого из неживого. Наибольшей популярностью пользовались гипотезы Ф. Аллена, Г. Осборна, Э. Пфлюгера. Несмотря на несомненную ценность этих гипотез, все они имели один весьма существенный недостаток – возникновение живого из минеральных элементов трактовалось как внезапный случайный процесс.

      Согласно  теории панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и  окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь  могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание  живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа⁴.

2.Современные  взгляды на возникновение жизни

      На  сегодня очевидно, что рождение Жизни  могло произойти только в жидкой воде. Однако ни один исследователь  не обратился к этому универсальному растворителю как к возможному, и, быть может, основному участнику  кодирования белков в ДНК, а тем более как к главному дирижеру буквально всех процессов в нашем организме. Скорее всего, гипнотизирующая простота химического состава воды не давала даже повода к такой мысли. Но, исключив воду из рассмотрения возможных претендентов на матрицу синтеза предбиологической органики, исследователи за сорок лет безуспешных поисков были вынуждены обратиться к очень популярным ныне среди космобиохимиков идеям внеземного происхождения жизни и направленной панспермии. Однако при таком простом составе структура аномальной по всем свойствам воды настолько сложна, что не поддается всем самым современным методам исследования.

      В 1990 году Ю.А. Колясников предложил оригинальную политетрамерную модель структуры  воды, в которой роль молекул играют не Н₂О, а сверхсжатые водные тетрамеры Н₈О₄, соразмерные кремнекислородным тетраэдрам – элементарным «кирпичикам» литосферы⁵.

      Важным  элементом модели является обнаруженная графически рацемичность воды, то есть наличие в ней зеркально-симметричных, по распределению внутренних Н- связей, тетрамеров. А как полагали еще П. Кюри и В. И. Вернадский, правизна - левизна живого вещества есть следствие диссиметрии среды, в данном случае – воды. Кроме того, в живом веществе, вода находится в связанном состоянии, когда тетрамеры «развязываются», образуя, правые и левые спиральные цепочки, в которых в связи с дипольностью молекул может быть записана некая информация.

      Попробуем представить, что происходило на Земле 4 млрд. лет назад.

      Сейчас  наука возвращается к взглядам Р. Декарта об изначально горячей Земле. Именно с таких позиций пытались представить возникновение Жизни, или биопоэз, Дж. Холдейн, А. И. Опарин, Дж. Бернал и другие, но без конкретного сценария образования самого первородного океана. В своей теории (или сценарии), автор пытается восполнить этот пробел.

      По  мере остывания планеты ее плотный  облачный покров, подобный венерианскому, опускался все ниже и ниже. Из облаков проливались горячие  ливни, но поначалу они выкипали на лету. Наконец дождевые капли стали  достигать поверхности, но они падали и тут же вскипали. Это продолжалось достаточно долго, вплоть до того момента, когда одна из них не выкипела целиком, упав, следовательно, на максимально охлажденную точку горячей протокоры, с которой и начался стремительный рост гидросферы. В составе тонкой пленки первородного бульона имелись все нужные для синтеза предбиологической органики компоненты, хотя сама вода была тогда в дефиците. В той первой капле в подкипящем состоянии (250 – 200^оС и 50 атм.) первая тетрамерная спиральная цепочка связанной с жестким силикатным субстратом воды, совершенно случайно оказалось левовращающей (с той же вероятностью она могла быть и правовращающей). На ней была синтезирована первая аминокислота, которая уже не случайно получилась левовращающей. К первой тетрамерной цепочке присоединилась вторая, тоже левая, как и синтезированная на ней аминокислота, то есть все последующие аминокислоты становились левовращающими. И так последовательно заработал водно-матричный механизм синтеза сразу хирально-чистой аминокислотной органики. Однако одновременно с левовращающими «разворачивались» и правовращающие тетрамерные цепочки связанной воды, на которых позднее начался синтез менее термостойких сахаров – основы нуклеиновых кислот. Такой синхронный синтез полипептидов и полинуклеотидов неумолимо вел к образованию сложных нуклеопротеидных комплексов с записью в их примитивной РНК однозначного генетического кода⁶.

      Итак, главным фактором хирального очищения органики и возникновения генетического  кода живого вещества Земли могло быть лишь одно из необычайных свойств воды, а именно ее собственная рацемичность. Следует отметить также, что в принятых сейчас сценариях биопоэза синтез рацемичной предбиологической органики происходил в уже существовавшем океане, в котором позднее произошла хиральная катастрофа.

      В интерпретации же Ю. А. Колясникова  все началось с самой первой капли, и далее шла стремительная  экспансия бульонной пленки с  синтезом в ней сразу хирально-чистой органики, что исключает маловероятную  хиральную катастрофу. В результате на поверхности планеты образовался первобытный Солярис, огромная сеть бульонной пленки состоящей из предбиологического органического вещества.

      С появлением в первом вулканическом  катаклизме 4 млрд. лет назад на поверхности  планеты свободной воды, уцелевшие фрагменты первобытного Соляриса дезинтегрировались в плазмиды, прионы и наноразмерные нуклеопротеидные комплексы. Избегая прямого контакта с чуждой им объемной политетрамерной водой, последние сворачивались, формируя белковые капсулы с РНК внутри них. Следовательно, вторым этапом биопоэза можно считать образование в первичной гидросфере бесчисленного множества разнообразных протовирусов, вироидов и прочих.

      Позднее появились мембраны разного состава, а на их основе возникли первые клетки как вполне автономные истинно живые системы. Но и те, и другие продолжали использовать в своей жизнедеятельности первичную водную матрицу, обеспечивающую ускоренный синтез их биополимеров. 

3.Возникновение  жизни в глубинах  гидротермальных  систем 

     В настоящее время большинство ученых придерживается традиционных представлений о зарождении жизни в древнем теплом океане. Однако ряд открытий сделанных в последние одно-два десятилетия, главным образом крупнейшими микробиологами мира указывает на несколько иной порядок вещей. К. Везе, обобщая данные по эволюции микроорганизмов, расположил данную группу в основании бактериального филогенетического дерева. Таким образом, все прокариоты разделились на две группы - архебактерий и эубактерий. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что архебактерии и эубактерии являются параллельными ветвями, развившимися из общей гипотетичной предковой формы - Прогенота. Реконструирование главных характеристик Прогенота, проведенное К. Везе, привело к вполне определенному выводу: наш общий предок существовал при температуре кипения воды, т. е. был гипертермофилом. Однако кроме проблемы температуры среды, в которой зародилась жизнь, существует и другая, более важная проблема: проблема понимания существа и причинности процессов, приводящих к возникновению простейших форм жизни⁷.

     Путь  к решению данной проблемы на взгляд автора пролегает через комплекс идей и концепций, рассматривающих  явления самоорганизации природных  систем. В основании этого направления  лежит сформулированная в рамках неравновесной термодинамики теория диссипативных структур. К классу диссипативных структур относятся все без исключения биологические и социальные системы, а также некоторые химические и физические системы, в которых существуют незатухающие динамические явления. Фактически в рамках теории диссипативных структур сформулирован целый ряд универсальных законов появления, развития и отмирания природных систем.

     Кратким итогом сказанного выше являются три  основных требования к среде, в которой  зародилась жизнь: среда должна быть высокотемпературной; в ней должны были происходить сильные колебания термодинамических и физико-химических параметров; среда должна быть жидкой.

Заключение

     Таким образом, зарождение жизни - точка отсчета  для развития всего живого мира на Земле. Именно в этот момент начали функционировать фундаментальные законы существования живых организмов, которые с ходом поступательного развития жизни становились только более многоуровневыми и дифференцированными. Не поняв существа этих базисных законов, мы лишаем себя возможности осмыслить целый ряд важнейших аспектов в эволюционной биологии, цитологии, микробиологии, экологии, учении о биосфере и других науках, включая медицину. Можно сказать, что понимание причины и механизма возникновения первичных живых форм является тем ключом, который облегчит  проникновение в тайны существования растений, животных и человека, и поможет найти оптимальные подходы к их сосуществованию.

Список  литературы

1. Бернал  Дж. Возникновение жизни. - М., 1969. 
2. Горелов А.А.Концепции современного естествознания. - М., 2008.
3. Калвин В. Химическая эволюция. - М., 1971.
4. Камшилов М. М. Эволюция биосферы. -  М., 1974. 
5. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания.- М., 2008.
6. Колясников Ю. А. К тайнам мироздания. – М., 1997.
7. Компаниченко В. Н. Возникновение жизни в глубинах гидротермальных систем. - Хабаровск, 1996.
8. Концепции современного естествознания. // Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов-на-Дону, 2003.
9. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М., 2004.
10. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. – М., 2006.