Происхождение жизни

• Жизнь - … есть способ существования белковых тел , существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой , причём с прекращением этого обмена прекращается и жизнь , что приводит к разложению белка ( Ф. Энгельс )

• Современное определение жизни М. В. Волькенштейна , 1965 г.

Живые тела , существующие на Земле , представляют собой открытые , саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы , построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот

Свойства живой материи

1. Единство элементарного химического состава ( 98% приходится на углерод , водород , кислород и азот )

2. Единство биохимического состава – все живые организмы состоят в основном из белков , липидов , углеводов и нуклеиновых кислот

3. Единство структурной организации – элементарной единицей строения , жизнедеятельности , размножения и индивидуального развития является клетка ; вне клетки жизни нет

4. Обмен веществ и энергии ( метаболизм ) , состоящий из ассимиляции и диссимиляции , обеспечивающие относительное постоянство химического состава организма

5. Саморегуляция – способность к поддержанию гомеостаза – постоянства химического состава и физико-химических параметров организма

6. Самовоспроизведение – способность воспроизведения себе подобных организмов на основе наследственной информации , содержащейся в ДНК

7. Наследственность – общее и обязательное свойство всех организмов сохранять и передавать последующим поколениям признаки своего строения и жизнедеятельности на основе относительной стабильности молекул ДНК

8. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства на основе изменения строения молекулы ДНК

9. Раздражимость – способность избирательно реагировать на изменяющиеся условия внешней и внутренней среды

10. Рост и индивидуальное развитие ( онтогенез ) – способность к увеличению объёма цитоплазмы клеток и их дифференцировке , приводящей к формированию тканевой видоспецифичности

11. Способность к историческому развитию ( филогенез ) – приобретение структурно-функциональных адаптаций в ходе преобразований под действием элементарных эволюционных факторов

12. Живая материя – открытая система - стабильное существование любого уровня организации живой материи возможно только при условии непрерывного потока веществ и энергии через неё

13. Дискретность – обособленность каждого уровня организации живой материи , совокупность которых образует структурно-функциональное единства живых систем

• Проблема происхождения и эволюции жизни на Земле – величайшая проблема естествознания , интересующая человеческий ум с древнейших времён

• На разных ступенях развития общества , культуры и науки проблема происхождения жизни решалась по разному ( арена борьбы материализма и идеализма )

Гипотезы происхождения жизни на Земле

• Существую две альтернативные концепции о возможности происхождения жизни на Земле :

• абиогенез – возникновение живых организмов из веществ неорганической природы

• биогенез – возникновение жизни на Земле путём заноса из Космоса живых организмов ( всё живое происходит только от живого – Л. Пастер )

• Археобиоз – постепенное возникновение и развтие жизни в течение длительного периода времени

1. Креацианизм – метафизическая гипотеза , рассматривающая все явления природы и живые организмы как результат чудесного акта Бога-творца , постулирующая их неизменность , обособленность и изначальную органическую « целесообразность » - приспособленность ; последователями креацианизма являлись К. Линней , Ж. Кювье , а также все учёные , разделяющие идеалистическое направление в философии , сторонники различных религиозных учений , в том числе и в современном мире

2. Гипотеза панспермии ( вечности и всюдности жизни ) – объясняет происхождение жизни на Земле путём заноса из космического пространства спор растений , бактерий и других микроорганизмов с метеоритами и космической пылью ( на Землю выпадает около 1 т метеоритного вещества и 250 т. космической пыли в сутки , в которых обнаружены низкомолекулярные органические вещества )

• основная масса органических веществ – материала , из которого возникли живые вещества , а также простейшие формы жизни переносятся в Космосе под давлением света и случайно были занесены на Землю ( цисты некоторых бактерий способны в течение длительного времени переносить температуру близкую к абсолютному нулю , вакуум , сильнейшее ультрафиолетовое излучение , радиацию ) Жизнь вечна и насыщает Вселенную , переносясь в ней в простейших формах

• По мнению некоторых учёных Земля и другие планеты , лишённые жизни , могли быть заселены жизнью какими-то разумными существами , обитателями районов Вселенной , которые опередили в развитии нашу цивилизацию на миллиарды лет ( эти гипотезы невозможно ни подтвердить , ни опровергнуть )

• Гипотеза панспермии не разрешает вопрос о происхождении жизни , а лишь пытается объяснить её появление на Земле ( последователями гипотезы являлись С. Аррениус и В. И. Вернадский , Рихтер а также ряд современных учёных )

3. Гипотеза самозарождения жизни – донаучное средневековое представление об зарождении живых организмов на Земле из неживого органического материала в присутствии воздуха и особого жизнерождающего эфира ( гипотеза витализма ) в любой момент развития жизни на Земле ( лягушки – из тины , черви – из навоза , мухи , тараканы , клопы – из грязи и отбросов , мыши – из грязного белья ; врач-алхимик Парацельс –1485-1540 гг. – опубликовал способ искусственного приготовления человека – гомункулюса ) ; витализм проповедовали Аристотель , ван Гельмонт

• Эти взгляды ( виталистические ) опровергнуты опытами Ф. Реди (XVIIв) , М. М. Тереховским (XVIIв.) и Л. Пастером ( XIX в. )

• Ф. Реди для доказательства невозможности самозарождения личинок мух в накрыл марлей часть сосудов со свежим мясом что вызвало через несколько дней появление личинок в гниющем мясе только в непокрытых сосудах и доказало , что личинки появляются только из отложенных мухами яиц

• Невозможность самозарождения микроорганизмов была доказана М. М. Тереховским , который показал , что в прокипячённом в запаянном стеклянном сосуде мясном бульоне микробы никогда не появляются ( опыты посчитали неубедительными , т. к. полагали , что самозарождения жизни необходимо присутствие свежего воздуха , содержащего « жизненную силу»

• Невозможность самозарождения микроорганизмов окончательно была доказана в 1860 г. французским биохимиком ( основоположником микробиологии ) Л. Пастером , который прокипятил мясной бульон в стекляном сосуде с длинным узким S-образным горлышком , в который свободно проходил воздух и который в течение многих месяцев оставался стерильным пока при взбалтывании бульон не омыл S-образное колено со скопившимися там бактериями , что вскоре вызвало гниение и появление бактерий ; на основе этих работ были созданы методы стерилизации , разработано учение об асептике и антисептике , при внедрении которых в медицину резко снизилось число осложнений и смертей после операций , а также были разработаны методы консервации продуктов

Современные представления о возникновении жизни

Теория абиогенеза ( химическая, коацерватная ) ( А. И. Опарин в 1924 г. , Д. Холдейн в 1928 г. )

• Жизнь - одна из стадий эволюции Вселенной ( закономерный переход химической формы движения материи в биологическую )

• Суть теории в том , что появлению жизни на Земле предшествовал абиогеннный синтез органических соединений ( образование первых органических веществ из веществ неживой природы ) ; на базе этой теории основаны все современные представления о происхождении жизни

• Жизнь – неизбежное следствие длительной химической эволюции соединений углерода , происходившей в процессе эволюции планеты

• Жизнь на Земле возникла естественным путём , существует путь экспериментального решения проблемы

• Для перехода от химической эволюции биологической необходимые естественный отбор целостных, обособленных от среды, но взаимодействующих с ней многомолекулярных систем

Основные положения химической теории

1. Органические вещества образовались из неорганических под действием физических факторов среды

2. Низкомолекулярные органические вещества взаимодействовали ( конденсировались ), образуя всё более сложные высокомолекулярные вещества: белки нуклеиновые кислоты и полисахариды; в результате возникали ферменты и самовоспроизводящиеся системы – гены

3. Гены соединялись с белками в сложные комплексы –открытые системы - коацерваты , вокруг которых образовывались белково- липидные мембраны ( возникла клетка )

Стадии развития Земли ( химические предпосылки возникновения жизни )