7. Теория панспермии

Существование пробелов в концепции биохимической эволюции дает основания многим исследователям в поисках истоков жизни обратиться к теории панспермии, которая отвергает возникновение жизни на Земле и выдвигает идею о ее внеземном происхождении.

Согласно теории панспермии, зародыши жизни (например, бактерии или споры микроорганизмов) переносятся в космическом пространстве частицами пыли или небесными телами (кометами и метеоритами). При попадании таких зародышей на подходящую по условиям планету они дают начало биологической эволюции.

Следует отметить, что, постулируя внеземное происхождение жизни, теория панспермии не объясняет ее возникновения в целом. Однако современные исследования в области астрофизики позволили несколько расширить идеи этой теории и некоторым образом соотнести их с теорией биохимической эволюции.

Толчком к этому послужило обнаружение в метеоритах и кометах органических веществ и организованных элементов невыясненной природы. Еще в 1834 г. шведский химик Якоб Берцелиус (1779 – 1848) при исследовании метеорита Алаис выделил в нем органические молекулы. Это заинтересовало множество других исследователей, и на сегодняшний день перечень обнаруженных в небесных телах органических соединений содержит аминокислоты, азотистые основания, карбоновые кислоты и другие сложные вещества. Это поставило вопрос о происхождении данных соединений: являются ли они продуктом жизнедеятельности организмов или же имеют абиогенную природу. Современные методы исследований позволяют ответить на этот вопрос.

Известно, что молекулы аминокислот имеют один несимметрично расположенный атом углерода, следствием чего является существование двух оптических изомеров, правого и левого, поворачивающих луч проходящего через них света. Аминокислоты, образованные биогенным путем, являются левыми изомерами (поворачивают луч света влево), а аминокислоты неорганического происхождения содержат правые и левые изомеры в одинаковых количествах, поэтому оптической активности не проявляют. Это свойство «несимметричности» живого называется хиральностью (греч. сheir – рука) и заключается в несовместимости молекул с их зеркальным отражением, подобно правой и левой руке. Оно присуще не только аминокислотам, но и, например, нуклеиновым кислотам, которые являются правыми изомерами. Поэтому хиральность – еще одна граница между живым и неживым.

Изучение аминокислот, найденных в метеоритах, не выявило в них оптической активности, т.е. правых и левых изомеров в них оказалось поровну, поэтому было признано их абиогенное происхождение.

Голландский ученый М. Гринберг в лаборатории смоделировал кометные условия: метан, окись углерода и вода при температуре –269˚С подвергались ультрафиолетовому облучению. В результате возникали сложные органические соединения.

Таким образом, простое органическое вещество характерно не только для нашей планеты, его можно считать достаточно распространенным и в условиях космического пространства.

Гипотеза панспермии предполагает первоначальное зарождение органических веществ не на Земле, а в космическом пространстве.

Кроме того, она позволяет надеяться, что существование жизни во Вселенной не ограничивается только нашей планетой.

8. Теория эволюции

Первой эволюционной теорией была теория французского ученого Жана-Батиста Ламарка (1744 – 1829). Он пришел к выводу о постепенном развитии сложных организмов из более простых.

Первоначальное происхождение примитивных форм жизни Ламарк объяснял действием Божественных сил, однако, для объяснения дальнейшего развития естественным путем он выдвинул два механизма эволюции: упражнение и неупражнение частей организма, обусловленное влиянием внешних факторов среды, и передача потомству приобретенных признаков по наследству.

Ламарк обосновал медленное изменение видов с течением времени. При изменении окружающей среды, по его мнению, у животных может возникнуть необходимость в наиболее интенсивном использовании тех или иных органов, или же наоборот, отказ от их использования. Более частое и продолжительное употребление какого бы то ни было органа укрепляет мало-помалу этот орган, развивает его. Постоянное неупотребление органа ослабляет его, приводит в упадок, и, наконец, заставляет его исчезнуть. Например, длинные ноги и шея жирафа – это результат необходимости доставать листья с деревьев, перепонки у водоплавающих птиц появились из-за постоянного раздвигания пальцев и растягивания кожи между ними в поисках пищи, плоское тело у камбалы – от лежания на боку на мелководье. Именно под такими процессами Ламарк понимал упражнение или неупражнение органов, приводившее к их изменениям. Эти изменения закреплялись, передаваясь по наследству потомству, вследствие чего один вид превращался в другой.

Такая концепция эволюции подвергалась критике со стороны других ученых. Немецкий зоолог Август Вейсман (1834 – 1914) показал, что если у многих поколений мышей отрезать хвосты, то это не повлияет на длину хвостов у потомков, хотя, с точки зрения Ламарка, вынужденное неиспользование этих органов должно привести к их укорочению. Вейсман объяснил это тем, что такие изменения не влияют на половые клетки особей и, следовательно, не могут передаваться по наследству.

Поворотным моментом в становлении теории эволюции стала книга великого английского ученого Чарльза Роберта Дарвина (1809 – 1882) «Происхождение видов путем естественного отбора», изданная в 1859 г.

Дарвин пришел к мысли, что среди животных должны действовать механизмы, ограничивающие их численность, поскольку репродуктивный потенциал каждой особи во много раз превышает действительное число ее взрослых потомков, и в среднем количество особей популяции (т.е. число организмов одного вида, населяющих одну территорию) остается постоянным. Большая часть потомства, согласно теории Дарвина, гибнет из-за ограниченности пищевых ресурсов, нападения врагов, изменений условий обитания.

Таким образом, Дарвин предложил идею о борьбе организмов за свое существование. Он отмечал, что эта борьба может принимать самые различные формы: внутривидовая, когда конкуренция за пищу и место обитания происходит между особями одного вида, межвидовая (например, между хищниками и их жертвами), и, наконец, борьба с неблагоприятными условиями.

В ходе борьбы за существование преимущество имеют те особи, которые оказываются наиболее приспособленными к данным условиям жизни. Поэтому любые благоприятные изменения организма повышают его шансы на выживание и обзаведение потомством, а неблагоприятные в рамках жесткой конкуренции приводят к гибели.

Материалом для естественного отбора служит индивидуальная изменчивость организмов. Индивидуальные особенности могут быть полезными для организма, вредными или нейтральными. Если преобладают вредные особенности, организм, вероятнее всего, погибнет в борьбе за существование. Напротив, если в совокупности полезных отклонений окажется больше, шансы на выживание значительно возрастут, и увеличится вероятность появления потомства, несущего такие же признаки.

В качестве движущих сил эволюции Ч. Дарвин выделил изменчивость, вызывающую разнообразие признаков организмов, наследственность, передающую изменения потомкам, и естественный отбор, который происходит в борьбе организмов за существование.