Возникновение жизни на земле.
Абиогенез
Существовало
множество теорий о происхождении жизни на Земле. Часть ученых считала, что
жизнь была создана Творцом, другие же полагали, что существуют некие “семена
жизни”, переносимые с планеты на планету метеоритами – “теория панспермии”.
Третья группа ученых считала, что жизнь зародилась сама собой, благодаря
“жизненной силе”. По их мнению, эта “жизненная сила” существует везде. Идея
виталистов господствовала в средние века. Теория самозарождения включала в себя
то, что рыбы могли зарождаться из ила, черви из почвы, мыши из грязи, мухи из
мяса и т. д.
Против
этой теории выступил Франческо Реди, который на основе опытов доказал не
возможность существования мифической “силы жизни”. Но виталисты не сдавались,
утверждая, что в опыте Реди не было доступа кислорода, а следовательно не могла
проникнуть и “жизненная сила”.
Независимо
от Франческо Реди французский ученый Луи Постер, принимая во внимание
утверждения виталистов, проделал эксперимент : он взял две колбы с S-образными
горлышками, в которых содержалась питательная среда, после длительного
кипячения, при котором погибали не только микроорганизмы, но их споры. Колба с
целым горлом долго оставалась стерильной, а в сосуде с удаленным S-горлом
быстро появились микроорганизмы, этот опыт показал, что “живительная сила” не
существует.
Были
и такие, которые считали, что жизнь зародилась из неживого – теория абиогинеза.
Основоположником этой теории был Опарин, который в 1924г. высказал
предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере,
которая 4,5 млрд. лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и
паров воды могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для
возникновения жизни.
Это
предположение, на опытной основе, доказал американский исследователь С. Миллер.
Таким
образом, всё множество теорий и гипотез о возникновении жизни на Земле сводятся
к двум взаимоисключающим друг друга точкам зрения:
биогенез: теория возникновения живого из живого
абиогенез: возникновения живого из неживого.
Современная
наука рассматривает абиогенное возникновение жизни на Земле, считая эту теорию
наиболее вероятной.
Абиогенез
состоит из 3-х основных этапов развития жизни:
Абиогенное
возникновение биологических мономеров.
Образование
биологических полимеров.
Формирование
мембранных структур и первичных организмов (пробионтов).
Абиогенное,
или небиологическое, возникновение органических молекул из неорганических
доказывали ещё в 1924г. русский учёный академик Александр Иванович Опарин (1894
– 1980) и в 1929г. английский естествоиспытатель Джон Холдейн (1892 – 1964).
Они исходили из того, что на первых этапах формирования Земля имела очень
высокую температуру. По мере остывания планеты тяжелые металлы перемещались к
ее центру, а более легкие оставались на поверхности. Атмосфера состояла из
свободного водорода и его соединений (H2O, CH4, NH3, HCN), что служило
предпосылкой возникновению органических молекул небиологическим путем. До
начала 20в. многие ученые предполагали, что такие соединения могут возникать
только в живых организмах, их называли органическими веществами в
противоположность веществам неживой природы – минералам, названным
неорганическими соединениями.
В
1953г. американский ученый Стенли Ллойд Миллер, пропуская электрические разряды
напряжением до 60000В. через смесь H2O, CH4, NH3 , H2 под давлением в несколько
Па и температуре 80С получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную,
муравьиную кислоты и несколько аминокислот – вещества, из которых строятся
молекулы белков. Возможность абиогенного синтеза органических соединений
подтверждается также тем, что они обнаружены в космическом пространстве.
Образование
биологических полимеров. По мере смягчения условий на Земле стало возможным
образование сложных органических соединений – полимеров. Не исключено, что
синтез полимеров катализировался на поверхности минеральных глин.
Экспериментально показано, что раствор аминокислоты аланина в водной среде в
присутствии особого вида глинозема и АТФ может давать полимерные цепочки
полиаланина. Органические молекулы имеют большую молекулярную массу и сложную
пространственную конфигурацию. Такие высокомолекулярные комплексы, окруженные
водной оболочкой, могут объединяться в коацерваты. Дальнейшая прогрессивная
эволюция предбиологических структур могла происходить только при усложнении
обменных процессов и в условиях пространственного разделения различных
синтетических и энергетических процессов внутри коацерватов. Более прочную изоляцию
внутренней среды от внешних воздействий могла осуществить лишь биологическая
мембрана.
Формирование
мембранных структур и первичных организмов (пробионтов). Вокруг коацерватов,
богатых органическими соединениями, возникли слои липидов, отделивших коацерват
от окружающей водной среды. Липиды преобразовались в ходе эволюции в наружную
мембрану, существенно повысившую жизнеспособность и устойчивость организмов.
Возникновение мембраны, обладающей способностью к избирательной проницаемости,
содействовало развитию все более совершенных саморегулирующихся систем вплоть
до возникновения первых клеток. Появляются первые примитивные безъядерные
клетки – прокариоты. Первые живые организмы были гетеротрофными, они
использовали в качестве энергии (пищи) органические соединения, находящиеся в
растворенном виде в водах первичного океана.
Развитие
жизни на Земле. Биологическая эволюция на Земле длится более 3 млрд. лет. С
момента возникновения первых примитивных клеточных организмов благодаря
естественному отбору появилось бесчисленное множество форм живых организмов.
Историю Земли принято делить на промежутки времени – эры и периоды, границами
которых являются крупные геологические события, связанные с историей развития
планеты как космического тела. Геохронологическая история Земли состоит из 5
эр.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ecosoft.iatp.org.ua/