7

Лекция 1.

Современная научная парадигма Определение жизни на современном этапе развития науки

Довольно трудно дать полное и однозначное определение понятию жизни, учитывая то что это философская категория и это явление имеет огромное разнообразие проявлений.

В большинстве определений понятия жизни, которые давались многими учеными и мыслителями на протяжении веков, учитывались ведущие качества, отличающие живое от неживого.

Например, Аристотель говорил, что жизнь – это «питание, рост и одряхление» организма;

А. Л. Лавуазье определял жизнь как «химическую функцию»;

Г. Р. Тревиранус считал, что жизнь есть «стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний».

Ф. Энгельс в «Диалектике природы» писал: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществом и энергией с окружающей средой».

А. И. Опарин определял жизнь как «особую, очень сложную форму движения материи». Это определение отражает качественное своеобразие жизни, которое нельзя свести к простым химическим или физическим закономерностям. Однако и в этом случае определение носит общий характер и не раскрывает конкретного своеобразия этого движения.

Понятно, что такие определения не могли удовлетворить ученых, так как не отражали (и не могли отражать) всех свойств живой материи. Кроме того, наблюдения свидетельствуют, что свойства живого не исключительны и уникальны, как это казалось раньше, они по отдельности обнаруживаются и среди неживых объектов.

Для практического применения полезны те определения, в которых заложены основные свойства, в обязательном порядке присущие всем живым формам.

Вот одно из них: жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии. Согласно данному определению жизнь представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.

Жизнь существует в форме открытых систем. Это означает, что любая живая форма не замкнута только на себе, но постоянно обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.

Основные постулаты:

1 – жизнь-результат длительной, предшествующей физической и химической эволюции материи;

2 – жизнь не занесена на Землю извне, не возникла в результате самопроизвольного зарождения, а возникла эндогенно???.

Аксиомы жизни:

1. Нейман, Винер. Все живые организмы должны состоять из фенотипа и программы для его формирования – генотипа, передающихся по наследству из поколения в поколение. Наследуются не структуры, а описание структуры и инструкция по ее изготовлению. Жизнь на основе только одного генотипа или фенотипа невозможна, так как при этом нельзя обеспечить ни самовоспроизведения структуры, ни ее самоподдержания.

2. Кольцов Н.К. Генетические программы не возникают заново, а реализуются матричным способом. В качестве матрицы, на основе которой строится ген нового поколения используется ген предыдущего поколения.

3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате многих причин изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно эти изменения оказываются приспособительными.

4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипов многократно усиливаются и подвергаются отбору условиями внешней среды.

Вывод: жизнь это матричное копирование с последующей самообработкой копий.

Физический этап эволюции Земли

Физикализм Пригожина: сведение всего многообразия реальности лишь к закономерностям физического типа. Истинность положений любой науки определяется ее соответствием законам физики. В философском смысле – этот феномен квалифицируется как редукционизм, то есть сведение сложного к простому, высшего к низшему.

Большой взрыв (14-17 млрд.лет), образование элементарных частиц и атомов.

В 1922 г. советский математик и геофизик Александр Александрович Фридман нашел решение уравнений общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Оказалось, что решение является нестационарным, то есть Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. В 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил разбегание галактик, что свидетельствовало о расширении Вселенной. Обращая мысленно вспять картину расширения Вселенной, ученые пришли к выводу что примерно 20 млрд лет назад Вселенная была сжатой в точку и имела сколько угодно большую плотность. В результате Большого взрыва она начала расширяться, иначе говоря существовать. Ученые смогли восстановить картину развития Вселенной с малых долей первой секунды после Большого взрыва, но никто не знает ни причин, вызвавших взрыв, ни то, что было до него. "Теория Большого взрыва в настоящее время столь надежно установлена и верна, сколько верно то, что Земля вращается вокруг Солнца", - констатировал академик, советский физик-теоретик Зельдович в 1982 г. на международном конгрессе. Спустя 15 млрд лет после Большого взрыва, то есть примерно 5 млрд лет назад, сформировалась планета Земля как космическое тело.

«Горячая» и «Холодные» гипотезы формирования Земли.

Формирование основных параметров Вселенной (пространство, время, физические параметры).

Канализация Вселенной как необходимая предпосылка дальнейшей химической и биологической эволюции, а также антропогенеза («сильный антропогенный принцип»). Преобладание в ионной Вселенной атомов Н и Не.

Последующий термоядерный синтез более сложных элементов на их основе, а также простейших соединений.

Формирование геосфер и их особенности в структуре протопланеты и планеты. Концентрация в первичной атмосфере газов (результат взаимодействия химических соединений, газов из космоса), павров воды и простейших органических соединений (начало абиогенного синтеза).

Остывание Земли, конденсация паров воды, формирование первичной гидросферы с растворенной органикой (первичный бульон).

Химический этап предбиологической эволюции (гипотеза Опарина-Холдейна). Происхождение жизни. Условия, необходимые для происхождения жизни.

Распространено ошибочное мнение, что Пастер опроверг теорию самопроизвольного зарождения жизни. Сам Пастер высказался так, что его 20-летние безуспешные попытки выявить хотя бы один случай самопроизвольного зарождения жизни не убедили его в том, что самопроизвольное самозарождение жизни невозможно. Фактически он доказал, что жизнь в его колбах за то время что длился опыт (и в тех условиях, что для этого были выбраны: стерильная питательная среда, чистый воздух) – действительно не зарождалась.

Однако, он вовсе не доказал, что жизнь не могла возникнуть из неживой материи никогда, ни при каких условиях.

В наше время ученые предполагают, что жизнь возникла из неживой материи, но только в условиях, резко отличающихся от нынешних, и на протяжении периода, длившегося сотни миллионов лет.

Многие, вообще допускают, что появление жизни было обязательным этапом эволюции материи и могло происходить неоднократно и в разных частях Вселенной.

При каких же условиях могла возникнуть жизнь?

Вероятно таких главных условий – четыре:

- наличие определенных химических веществ;

- наличие энергии;

- отсутствие газообразного кислорода;

- и безграничный промежуток времени

1. Время.

При наличии фермента, то или иное превращение данного количества вещества завершается за несколько секунд, а в отсутствие ферментативных ускорителей реакций – на такое превращение необходимо, возможно, миллионы лет.

На этапе отсутствия ферментов химические реакции могли ускоряться в присутствии источников энергии, или других катализаторов, но все же они протекали чрезвычайно медленно.

Значит, мы должны оценить вероятность того, что после появления простых органических молекул, сколько могло потребоваться времени для появления более крупных и сложных структур.

Вероятность событий от которых зависело возникновение жизни можно приблизительно оценить в 0,001 или может быть и гораздо ниже.

Но зато времени для этого было неизмеримо больше. Земля, как полагают сформировалась 4,6 млрд. лет тому назад, а первые остатки прокариотических клеток обнаружены в горных породах возрастом 1,1 млрд лет от ее возникновения.

Таблица вероятности того, что данное явление не произойдет в течение одного года 0,999

Для 2-х лет	0,998
Для 3-х лет	0,997
Для 4-х лет	0,996
1024	0,359
2048	0,129
4096	0,017
8128	0,000276