Основные концепции происхождения жизни

Существует несколько различных концепций возникновения жизни на Земле.

Концепция креационизма – жизнь была создана сверхъестественной силой (богом) в определенное время и существует в неизменном виде. Основана на религиозной вере и не относится к науке.

Концепция самопроизвольного зарождения – жизнь возникала неоднократно из неживого вещества спонтанно. Подобная идея была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. В античности Аристотель придерживался схожих взглядов и изобразил все живые организмы в виде «лестницы природы». Уже в ХIХ в. Луи Пастер окончательно опроверг идею самопроизвольного зарождения, объяснив это методикой избавления от бактерий, получившей название пастеризация.

Концепция стационарного состояния – жизнь существовала всегда, но откуда взялся первый организм ее малочисленные сторонники не рассматривают.

Концепция панспермии – жизнь занесена на нашу планету из космоса и возникла где-то во Вселенной (Гельмгольц, Кельвин, В.И. Вернадский и многие другие).

Общепринята в современной науке концепция биохимической эволюции – жизнь возникла на нашей планете естественным путем в результате процессов самоорганизации, подчиняющихся физическим, химическим и биохимическим законам. Современные трактовки биохимической эволюции базируются на синергетических идеях самоорганизации в открытых сильнонеравновесных системах, биохимического единства всей живой природы, ее системности, целостности и целенаправленности (гипотеза Геи-Земли, идея коэволюции общества и природы, живой, неживой и социальной форм движения материи).

Современные научные представления о происхождении жизни на Земле восходят к биохимическим гипотезам:

• советского академика А.И.Опарина (1923 год) – «коацерватная концепция»-(исходит из идеи голобиоза первичности клеточных структур, наделенных способностью к элементарному обмену веществ);

• английского ученого Дж. Холдейна (1929 год) – концепция генобиоза – (исходит из первичности молекулярной системы со свойствами генетического кода – ДНК или РНК).

• (См.подробнее Мотылёва Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – СПб., 2000,с. 228-237).

• Теория биохимической эволюции предлагает лишь общую схему: началом жизни на Земле принято считать появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков; между коацерватами (сгустками органических веществ) могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы ДНК(РНК), способной к самовоспроизведению-репликации, могла возникнуть примитивная клетка, способная к росту. В концепции биохимической эволюции важную роль играет эволюция самой планеты Земля.

• Переход от неживого к живому осуществился после того, как на базе биохимической эволюции предбиологических структур возникли и развились зачатки двух основополагающих систем жизни: системы обмена веществ(метаболизма) и генетической системы воспроизводства живой клетки.

• Первоисточником энергетического потока в биосфере служит энергия солнечного электромагнитного излучения в световом диапазоне.

• Вся биосфера Земли- высокоорганизованная система, упорядоченность в которой поддерживается за счет отрицательного энтропийного баланса излучений - космического и земного.

• Древнейшая жизнь, вероятно, существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию от органического материала абиогенного происхождения, образовавшегося еще раньше, на космической стадии эволюции Земли. Отсюда - начало жизни как таковой отодвигается за пределы каменной летописи земной коры, то есть более чем на 4 миллиарда лет назад. Это означает, что жизнь на Земле существует примерно столько же времени, сколько существует сама планета. Именно это имел в виду Вернадский, когда говорил о вечности жизни на Земле.

Сущность концепции структурных уровней живой материи. Все объекты живой и неживой природы можно представить в виде определенных систем, обладающих конкретными особенностями и свойствами, характеризующими уровень их организации. С учетом уровня организации можно рассматривать иерархию структур организации материальных объектов живой и неживой природы. Такая иерархия структур начинается с элементарных частиц, представляющих собой первоначальный уровень организации материи, и заканчивается живыми организациями и сообществами – высшими уровнями организации.

На разную степень организации живой материи обращали внимание ученые разных времен. Еще в ХIХ столетии немецкий ботаник М. Шлейден утверждал о различном порядке организованности живых тел. К тому времени была создана клеточная теория живой материи. Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель считал протоплазму клетки неоднородной и состоящей из частиц, названных им пластидулами. По мнению английского философа Г. Спенсера (1820-1903), пластидулы не статичны, а находятся в состоянии постоянной функциональной активности, в связи с чем они были названы физиологическими единицами. Таким образом утверждалась идея дискретности, т.е. делимости живой материи на составные части более низкой организации, которым приписывались вполне определенные функции.

Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней органической целостности живых организмов (теория систем Л. фон Берталанфи). Однако история теории систем начиналась с механистического понимания организации живой материи, в соответствии с которым все высшее сводилось к низшему: процессы жизнедеятельности – к совокупности физико-химических реакций, а организация организма – к взаимодействию ее молекул, клеток, тканей, органов и т. п. Качественные особенности живых организмов отрицались. В то время один из представителей физиологического детерминизма, французский физиолог и патолог К.Бернар (1813–1878) считал, что все структуры и процессы в многоклеточном организме определяются внутренними причинами, природа которых пока не расшифрована. Исторически сложилось так, что понятие «структурные уровни» ввели не биологи, а философы. Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах ХХ столетия. В соответствии с данной концепцией структурные уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. Кроме того, концепция включает иерархию структурных уровней, в которой каждый последующий уровень входит в предыдущий, образуя таким образом единое целое, где низший уровень содержится в самом высоком. Таким образом, понятие уровней организации сливается с органической целостностью живой природы.

Концепция структурных уровней наиболее полно отражает объективную реальность, сложившуюся в ходе исторического развития живой природы. Выделяют основные (обозначим их римскими цифрами) и не основные (обозначим их буквами) уровни организации живого:

I. Молекулярно-генетический уровень.

II. Онтогенетический: а) клеточный; б) тканевой; в) организменный.

III. Надорганизменный: а) популяционно-видовой; б) биоценотический (биоценоз); в) биосферный.

I. Молекулярно-генетический уровень (изучается молекулярной биологией, генетикой) На этом уровне происходит скачок от атомно-молекулярного (химического) уровня неживой материи к макромолекулам живого вещества. На этом уровне выделяют:

• Белки – органические соединения в составе всех живых организмов, биополимерные макромолекулы состоящие из 20 мономеров - аминокислот.

• Характерное физическое свойство аминокислот – молекулярная ассиметричность (хиральность).

• Специфика молекулярного уровня живого – наличие в ядре клетки нуклеиновых (ядерных) кислот: ДНК и РНК.

• ДНК сохраняет и передает наследственную информацию и состоит из двух мономерных цепей, закрученных в спираль, и разделена на хромосомы.

• В хромосомах расположены гены – единицы наследственности.

• Ген – участок молекулы ДНК, содержит информацию об одном из признаков.