Часть 7 Концепции зарождения и эволюции жизни

7.1. Какие свойства присущи живым системам? Как провести границу между живой и неживой природой?

Современная биология утверждает, что любой живой системе присущи следующие основные характеристики:

1. ЕДИНСТВО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА. 98% массы приходится на 4 элемента: углерод, кислород, азот и водород. Эти элементы участвуют в синтезе биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, ферментов и т.п.).

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОТКРЫТОСТЬ – наличие обмена веществ (метаболизма), участие в биогенном круговороте вещества и энергии.

3. Живые системы – самоуправляющиеся, саморегулирующиеся, САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ.

4. Живые системы – САМОВОСПРОИЗВОДЯЩИЕСЯ СИСТЕМЫ. Они способны сохранять жизнь вида.

5. ИЗМЕНЧИВОСТЬ.

6. СПОСОБНОСТЬ К РОСТУ И РАЗВИТИЮ.

7. РАЗДРАЖИМОСТЬ живых систем – способность реагировать на сигналы (изменения) внешней среды.

8. ЦЕЛОСТНОСТЬ и ДИСКРЕТНОСТЬ. Особь – наименьшая структурная единица биологического вида. Живой организм неделим и функционирует как единое целое.

Одно из главных затруднений науки – строгое разграничение живого и неживого. Например, долгое время считалось, что характерная особенность живых организмов – наличие в них белка, так как их метаболизм определяется свойствами белков. Однако белок можно синтезировать и без участия живых организмов.

При обобщении определение жизни таково: жизнь есть МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ СИСТЕМА с определённой иерархической организацией, способностью к самовоспроизведению, обмену веществ и перераспределению потоков энергии.

7.2. Возникновение жизни на земле и формирование биосферы – одна из основных проблем современного естествознания. С помощью каких гипотез учёные пытались решить данную проблему?

В истории естествознания известно несколько подходов к объяснению механизмов зарождения и эволюции жизни на Земле. Остановимся на четырёх наиболее значимых концепциях.

1. КРЕАЦИОНИЗМ – теория самопроизвольного зарождения жизни. Данная теория долгое время господствовала в древних Китае, Египте, Вавилоне, Греции.

2. ТЕОРИЯ БИОГЕНЕЗА (СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ) утверждала, что жизнь существовала всегда. Данная теория доминировала в Европе в эпоху позднего средневековья.

Я. Ван Гельмонт (XVI–XVII в.в.) описал эксперимент, в котором ему удалось из грязного белья и пшеницы в тёмном шкафу получить мышей. Активным началом зарождения мышей Ван Гельмонт считал человеческий пот. Ф. Реди (1688 г.) поместил в сосуды мясо, рыбу, змей. Часть сосудов была запечатана, часть оставалась открытой. Выяснилось, что в запечатанных сосудах никакого зарождения жизни не произошло, в открытых же завелись личинки мух. Л. Спалланцани (1765 г.) запечатал кипяченые мясные и овощные отвары. Через несколько дней он исследовал их и не обнаружил признаков жизни. Он заключил, что высокая температура уничтожила все живое, и ничего нового уже не могло возникнуть.

3. ПАНСПЕРМИЯ – теория занесения жизни из космоса (XIX-XX в.в.). Её выдвинул Г. Рихтер (1865 г.), а позже поддержали Г. Гельмгольц и С. Аррениус. Последний предположил, что «семена жизни» могли быть заброшены на Землю с других планет. Споры и другие законсервированные формы жизни благодаря давлению света могут переноситься в космическом пространстве, а жизнь могла возникать неоднократно в разное время и в разных местах Вселенной.

При изучении метеоритных материалов действительно удалось обнаружить некоторые вещества – предшественники живого, а также структуры, похожие на простейшие микроорганизмы.

Но при этом не предлагались механизмы возникновения жизни на других космических телах, а также не рассматривались механизмы защиты от космического УФ-излучения.

4. ТЕОРИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ (А.И. Опарин, 1924 г. – см. п. 7.3). Данная теория вплоть считалась доминирующей на протяжении всего ХХ века.