Назовите основные стадии возникновения жизни согласно теории биопоэза кратко

Обновлено: 02.07.2024

Возникновение жизни — процесс превращения неживой природы в живую.

В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие теории:

В настоящее время теории самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.

Теория панспермии не решает принципиального вопроса о возникновении жизни, она только отдаляет его в ещё более туманное прошлое Вселенной, хотя и не может исключаться как гипотеза о начале жизни на Земле.

Содержание

Биохимическая эволюция

Генобиоз и голобиоз

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.

Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделенных способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

Белково-коацерватная теория Опарина

Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

Возникновение органических веществ
Возникновение белков
Возникновение белковых тел

Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их окислами в нём содержались водород, аммиак, вода и простейший углеводород — метан.

Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана. В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие биохимические вещества. Большой победой современной биохимии является первый полный синтез молекулы белков: синтезирован гормон инсулин, управляющий углеводным обменом.

Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов (в том числе и ферментов) в них происходили различные реакции, в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ.

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако, было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем, и они могли вступить в симбиоз с "живыми растворами" – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом [1] .

Мир РНК как предшественник современной жизни

Мир РНК — гипотетическая стадия возникновения жизни на Земле, в которую функции как хранения генетической информации, так и катализа химических реакций выполняли ансамбли молекул РНК. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь, обособленная мембраной от внешней среды.

Панспермия

Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.

Самозарождение жизни

С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести: ее признали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все продолжала существовать где-то на заднем плане в течение еще многих веков.

Известный ученый Ван Гельмот описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмот считал человеческий пот.

В 1688 году итальянский биолог и врач Франческо Реди подошел к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).

Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной версией зарождения жизни.

В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука усилили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям.

В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер. Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был обеспечен.

В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.

Теория стационарного состояния

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.

Религиозные версии возникновения жизни

Креационизм

Креационизм (от англ. creation — создание) — религиозно-философская концепция, в рамках которой всё многообразие органического мира, человечества, планеты Земля, а также мир в целом, рассматриваются как намеренно созданные неким верховным существом или божеством. Теория креационизма, отсылая ответ на вопрос о возникновении жизни к религии (сотворение жизни Богом), по критерию Поппера находится вне поля научных изысканий (так как она неопровержима: научными методами невозможно доказать, как то что Бог не сотворял жизни, так и то, что Бог ее сотворял). Кроме того, эта теория не дает удовлетворительного ответа на вопрос о причинах возникновения и существования самого верховного существа, обычно просто постулируя его безначальность. [2]

Вопрос 1. Какие космические факторы на ранних этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений?
На ранних этапах развития Земли органические соединения образовывались из неорганических абиогенным путем. Источником энергии для этих процессов служило ультрафиолетовое излучение Солнца. В атмосфере не существовало ни озона, ни кислорода, поэтому ультрафиолет ничем не задерживался и достигал поверхности планеты. Под его воздействием, а также при участии электрических грозовых разрядов из воды и газов образовывались простейшие органические вещества: формальдегид, глицерин, аминокислоты, мочевина и др.

Вопрос 3. Как образовывались, какими свойствами обладали и в каком направлении эволюционировали коацерваты?
Образование коацерватов было бы невозможно без взаимодействия органических веществ друг с другом и с неорганическими соединениями. В результате такого взаимодействия из жирных кислот и спиртов образовались липиды, из аминокислот — пептиды, из нуклеотидов — нуклеиновые кислоты. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов, а белки — растворенные в воде полимерные комплексы. Такие комплексы, сливаясь друг с другом, образовывали коацерваты — структуры, обособленные от остальной массы воды. В первичном океане коацерваты, или коацерватные капли, обладали способностью поглощать различные вещества. В результате этого внутренний состав коацервата претерпевал изменения, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, т. е. к росту и к изменению химического состава, повышающего устойчивость коацерватной капли. Судьба капли определялась преобладанием одного из указанных процессов. Академик А. И. Опарин отмечал, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в данных конкретных условиях. Достигнув определенных размеров, материнская коацерватная капля могла распадаться на дочерние. Дочерние коацерваты, структура которых мало отличалась от материнской, продолжали свой рост, а резко отличавшиеся капли распадались. Продолжали существовать только те коацерватные капли, которые, вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды не всякие вещества, а лишь такие, которые обеспечивали им устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. Постепенно увеличивались различия между химическим составом капли и окружающей средой. В процессе длительного отбора (его называют химической эволюцией) сохранились лишь капли, которые при распаде на дочерние не утрачивали особенностей своей структуры, т. е. приобрели свойство самовоспроизведения. Коацерваты обладали некоторыми признаками живого, но для превращений их в первые живые организмы не хватало биологических мембран. Эволюция коацерватов завершилась образованием мембраны, отделяющей их от окружающей среды и состоящей из фосфолипидов.

Современная теория возникновения жизни на Земле, называемая теорией биопоэза, была сформулирована в 1947 г. английским ученым Дж. Берналом. Он выделил три стадии биопоэза:

1. Абиогенное возникновение биополимеров.4,5 млрд. лет назад Земля состояла по большей части из оксидов, карбонатов и карбидов металлов, а также газов, вырывавшихся из недр благодаря активной вулканической деятельности. Уплотнение планеты сопровождалось выделением очень большого количества тепла. Вода находилась в состоянии пара. Высоко над поверхностью планеты в холодном пространстве водяной пар конденсировался, образуя тучи, а затем выпадал в виде дождя на раскаленные камни. Испарение и конденсация повторялись много раз и приводили к сильным ливням, сопровождавшимся непрерывными молниями. Постепенно возникла литосфера. Образовывались неглубокие водоемы, наполняемые дождями. Горячие лавовые потоки и вулканический пепел, попадая в них, создавали разнообразные, быстро меняющиеся условия, в которых могли протекать реакции синтеза органических соединений. Свободного кислорода в это время в атмосфере Земли не было. Он соединялся с такими элементами, как железо, алюминий, кремний, образуя множество минералов в земной коре. Кислород входил в состав воды и таких газов, как оксид углерода (II) и оксид углерода (IV).

В 1953 г. американские исследователи Миллер и Юри провели эксперимент, в котором имитировали условия, существовавшие на Земле 4 млрд. лет назад. После непрерывного пропускания искры в течение нескольких дней при напряжении 60 тыс. вольт (что по количеству энергии эквивалентно периоду в 50 млн. лет на примитивной Земле) в водной фазе образовались различные органические соединения. Среди них были обнаружены биологические соединения: мочевина, молочная кислота, несколько разных аминокислот.

Были проведены многочисленные исследования с использованием этих видов энергии и различных смесей первичных газов. Во всех экспериментах были получены сходные результаты, подтверждающие теорию абиогенного происхождения органических биологических молекул. При этом выяснилось, что из смеси газов Н₂О, Н₂, N₂, NH₃, СН₄, СО и СО₂ сначала образуются реакционноспособные промежуточные соединения, такие, как цианистый водород (НСN), формальдегид (НСНО), муравьиная кислота (НСООН) и др., а затем в результате химической эволюции эти соединения образуют биологические мономеры.

2. Образование биологических полимеров. Жирные кислоты, соединившись со спиртами, могли образовывать липиды, которые всплывали пленкой на поверхности воды. В воде также были растворены азотистые основания, сахара и аминокислоты. Необходимо представлять, что в различных частях нашей планеты были различные условия источники энергии. Поэтому и состав органических веществ и их концентрация в разных первобытных водоемах были различны.

Аминокислоты могли соединяться, образуя пептидные связи в отсутствии воды, т. е. благодаря дегидратационному синтезу. Аминокислоты концентрировались в испаряющихся водоемах, а затем полимеризовались под действием тепла лавовых потоков или в ходе высушивания под действием солнечных лучей. Высокомолекулярные соединения, отделяющиеся от раствора в виде концентрированной субстанции, А.И. Опарин назвал коацерватами, т.н. праорганизмами. Возможно, так возникали полипептиды.

Сегодняшние знания о составе атмосферы древней Земли позволяют заключить, что первые организмы по способу питания были анаэробными гетеротрофами. Они размножались, получали и энергию из органических и минеральных веществ абиогенного происхождения, в изобилии имевшихся в окружающей среде. Способом обмена веществ им служило брожение – процесс ферментативного превращения органических веществ, в котором акцепторами электронов служат некоторые органические вещества. При этом выделялась энергия, запасаемая в молекулах АТФ. Примером такого древнего способа обмена веществ, дошедшего до наших дней, является гликолиз – ферментативный путь бескислородного расщепления глюкозы.

Эволюция пробионтов длилась 0,5-1 млрд. лет. За это время условия на Земле существенно изменились и запасы органических молекул, образованных на первой стадии биопоэза, постепенно истощаясь. По мере истощения запаса абиогенного органического материала возникла жесткая конкурентная борьба за него, что ускорило процесс эволюции первичных гетеротрофов.

Используя преобразованную солнечную энергию, некоторые прокариоты выработали способность фиксировать атмосферный углекислый газ с образованием различных органических единений. Скорее всего, фотосинтез возник у анаэробных бактерий, способных к азотфиксации. При этом источником энергии было Солнце, а результатом – накопление органических веществ биогенного происхождения. Первые фотосинтезирующие бактерии получали водород путем расщепления органики или сероводорода. Такой фотосинтез называется аноксигенным (бескислородным). Лишь потом цианобактерии освоили фоторасщепление воды. Побочный продукт такого фотосинтеза – кислород. Его накопление в атмосфере привело не только к коренному изменению хода эволюции, но и к преобразованию лика планеты.

Появление озонового экрана защитило первичные организмы от смертельного ультрафиолетового облучения и положило конец абиогенному синтезу органических веществ. Теперь жизнь одних организмов зависела только от деятельности других живых организмов. Сегодня большинство представителей растительного и животного царства ‑ облигатные (обязательные) аэробы; они погибают, если концентрация О₂ в окружающей среде падает ниже той, к которой они приспособлены.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Все существующие гипотезы происхождения жизни объясняют и показывают возможные пути возникновения живого. К сожалению сам переход коацерватной капли или микросферы в состояние живой клетки, в состояние живого пока не доказан опытным путем, хотя ученые очень быстро подошли к решению данной проблемы. Этот этап перехода от неживой структуры к живой клетке по предложению Джона Бернала назвали биопоэзом (от греч. poiesis — творчество).

Биопоэз — процесс перехода от неживого к живому.

Английский химик Н. Пири изобразил процесс биопоэза и развитие жизни на Земле в виде двух конусов, напоминающих песочные часы. Нижний конус — преджизнь с ее большим числом элементов, участвующих в процессах, идущих в бескислородной атмосфере. Верхний конус — развитая жизнь, отличающаяся большим морфологическим разнообразие и основанная на небольшом наборе биохимических реакций. При этом все разнообразие живых форм характеризуется химическим единством.
Схема возникновения и развития жизни на Земле

Дж. Бернал в 1947 году тоже выделил этапы возникновения и развития жизни на нашей планете. Он назвал шесть этапов биопоэза: 1 — образование органического вещества в условиях первичной атмосферы; 2 — возникновение полимерных соединений; 3 — объединение молекул в дискретные группы (процесс коацервации); 4 — формирование оболочек, или мембран, вокруг образовавшихся коацерватов; 5 — появление метаболизма — обмена веществом с внешней средой; 6 — способность к воспроизводству (размножению).

Американский ученый, биолог и эволюционист Верне Грант всю историю Земли делит на четыре стадии в соответствии с преобладающими процессами в ее развитии: 1 ) атомная эволюция, в процессе которой происходили ядерные реакции, приводившие к образованию водорода, а затем к построению из него других атомов; 2) химическая эволюция, в процессе которой атомы объединились с образованием сложных химических веществ, в том числе неживых органических молекул; 3) органическая эволюция, к которой относятся все события, начиная от возникновения жизни и до появления высших животных; 4) культурная эволюция, то есть накопление и передача из поколения в поколение культурного наследия, начавшаяся после того, как человек поднялся в своем развитии выше животного.

Этапы химической эволюции на Земле

Уже отмечалось, что в ходе химической эволюции на молодой Земле образовалась значительная масса низкомолекулярных органических соединений (и их блоков) — мономеров, которые впоследствии вошли в состав основных полимерных соединений — белков и нуклеиновых кислот. Образование мономеров — первый этап химической эволюции и происхождения жизни на Земле. Но процесс химической эволюции на этом не останавливается. Следующим ее этапом оказывается полимеризация, то есть образование полимеров и биополимеров из имеющихся мономеров. На этом этапе происходят процессы самосборки полимеров. Как утверждают ученые, процесс полимеризации инициируется самими мономерами из-за разной химической природы дипольных молекул мономеров. При этом сборка молекул белков и нуклеиновых кислот сопровождается дегидратацией (выделением воды) и конденсацией (скручиванием) их молекул.

Интересно, что А.И. Опарин, С. Фокс и другие ученые специально обсуждали вопрос об открытости возникающих систем. Исследователи единодушно пришли к выводу, что в ходе химической эволюции возможно образование только открытых систем, существующих и усложняющихся за счет внешних источников энергии.

Этапы появления жизни на Земле

Современная теория естествознания, характеризуя процесс возникновения жизни, условно выделяет четыре этапа: 1) синтез простых (низкомолекулярных) органических соединений из газов первичной атмосферы; 2) возникновение сложных органических соединений в виде полимерных цепей белков и нуклеиновых кислот; 3) образование обособленных агрегатов (комочков) органических веществ в виде коацерватов или протеиноидов, отделенных от внешней среды белковыми мембранами; 4) появление примитивных клеток, обладающих свойствами живого организма и способных к самовоспроизведению. Четвертый этап — последний в создании жизни на Земле. После этого начался процесс эволюционного развития живого мира, или биологическая эволюция.

Первые три этапа отражают период химической эволюции в развитии жизни, а четвертый этап является началом исторического развития живого, то есть началом биологической эволюции.

Эволюция химических соединений как основы жизни началась с момента физического и химического формирования планеты Земля — около 6-5 млрд лет назад.

Ученые считают, что первые живые формы на Земле появились примерно 3,9-3,5 млрд лет назад.

Около миллиарда лет длился абиогенез — медленно идущий геохимический процесс, давший нашей планете первые живые формы в виде живой клетки. Эволюция пробионтов завершилась появлением примитивных организмов, обладавших белоксинтезирующим и генетическим механизмами и обусловленным ими обменом веществ. С этого момента начались этап биогенеза и развитие биосферы.

С появлением живого на Земле возникает биосфера как следствие взаимодействия живых организмов и окружающей среды.

Начало существования биосферы
Живые формы стали мощным фактором геохимических изменений и изменчивости самого органического мира. Поглощение органических и минеральных веществ из окружающей среды обеспечивало возможность существования первичных организмов. Между средой и организмами возник круговорот веществ, свидетельствующий о появлении глобальной биологической системы — биосферы.

Одновременно с появлением фотосинтеза земная кора и атмосфера приобрели и стали накапливать свободный кислород. Некоторая его часть превратилась в озон, благодаря чему поверхность земного шара получила существенную защиту от ультрафиолетовой радиации, препятствующей развитию жизни.

С появлением свободного кислорода стали возможными более совершенные формы метаболизма и возникло огромное количество эволюционных ветвей разнообразных растений, животных и грибов, которые начали заселять не только водную часть планеты, но и сушу. Одновременно с этим при участии растений и микроорганизмов на твердой поверхности литосферы стала формироваться почва. В результате сложилась чрезвычайно сложная система взаимоотношений разнообразных форм жизни. Взаимодействие различных организмов с окружающей средой создало глобальный биологический круговорот веществ и поток энергии, чем определило развитие биосферы на Земле.

Биосфера возникла в момент появления живых организмов, взаимодействующих с окружающей их средой.

Многие ученые называют теорию биопоэза одной из самых современных гипотез зарождения жизни на Земле. В этой статье будет кратко рассмотрена ее сущность, а также приведена информация о создателе этой теории.

История проблемы

Как возникла жизнь? Этот вопрос волновал людей с глубокой древности. Самые старые из существующих на этот счет теорий - креационистская и гипотеза самозарождения.

Божественный промысел

Согласно мнению людей, которые придерживаются этой теории, живые существа возникли на нашей планете благодаря замыслу некоего высшего разума. В разных религиях данный процесс описывается по-своему, однако суть остается неизменной.

Жизнь возникла сама собой

Вам будет интересно: Плохие поступки и хорошие поступки детей

Такое предположение впервые появилось в средневековье. Многие исследователи приписывают его авторство Галилео Галилею.

Этот ученый так же, как и некоторые его последователи, говорил о том, что живые организмы способны зарождаться без каких-либо указаний свыше. Требуются лишь определенные внешние условия. Другой известный итальянский деятель науки эпохи средневековья называл даже несколько существ, которые, по его убеждению, возникают из ниоткуда. К таким созданиям он причислял мышей и мух. Ученый говорил о том, что оба эти вида появляются при разложении пищевых продуктов в недостаточно освещенных помещениях.

Вам будет интересно: Медный купорос: формула. Как вырастить кристаллы медного купороса в домашних условиях?

Неудивительно, что эта теория не прошла испытания временем. Более поздние научные открытия напрочь разбили все основные положения данной гипотезы.

Про религиозный подход

Что касается креационистской теории, то она продолжает существовать и сегодня, причем не только в качестве исторического факта. Миллионы верующих считают единственно правильной точку зрения о создании жизни на планете Земля высшим существом. Христианство, например, говорит о том, что Бог создал не только человека и другие живые организмы, но и всю окружающую природу, а также и саму Землю вместе с Солнцем и другими космическими объектами.

Данная теория не рассматривается биологами, а изучается только в рамках исследований в области религии.

Это объясняется тем, что, по мнению официальной науки, то, что жизнь на Земле появилась вследствие творческого акта, совершенного Богом, нельзя ни доказать, ни опровергнуть. Поэтому две теории, которые были описаны выше, не входят в сферу интересов современных биологов.

Вам будет интересно: Пополняем словарный запас: почести — это.

Тем не менее многие, даже самые выдающиеся ученые, были глубоко верующими людьми. А значит точка зрения биологии, по их мнению, не расходится с религиозным, в частности, с христианским вероучением.

На этот счет существует такой старинный анекдот. После Великой Октябрьской революции идет по Петрограду академик Павлов.

Проходя мимо церкви, он перекрестился. Увидевший это матрос, покачал головой и промолвил: "Эх, темнота, темнота".

В сущности религиозная креационистская гипотеза ничуть не противоречит и теории биопоэза, которая будет рассмотрена ниже. Но об этом чуть позже, так как для лучшего понимания научной концепции прежде всего следует рассмотреть те точки зрения на происхождение жизни, которые существовали до нее.

Революционные открытия

XIX век принес с собой принципиально новые взгляды. Часть ученых-биологов стала разделять тогда убеждение, что живая материя может произойти только от себе подобного вещества. Другие же утверждали, что если некоторые клетки поместить в благоприятные условия, то они могут преобразоваться в такие вещества, как водород, белок и другие. А их наличие, как известно, является непременным условием зарождения жизни.

Те представители научного сообщества, которые придерживались точки зрения о невозможности возникновения жизни из неживого, составили направление, которое позже получило название биологизма, а их коллеги, допускавшие такое превращение, стали причислять себя к сторонникам абиологизма. Ко второму из этих течений можно отнести и теорию биопоэза Бернала, которой и посвящена эта статья.

В конце XIX века немецкий исследователь Миллер, будучи одним из приверженцев абиологизма, задался целью на опыте доказать состоятельность данной теории.

Опыт Миллера

Ученый, труды которого по праву называют предшественниками теории биопоэза, сконструировал устройство, состоящее из нескольких колб различной величины, соединенных между собой. После этого он закачал в эти сообщающиеся сосуды газы и химические вещества, которые, по его мнению, составляли атмосферу Земли непосредственно после ее образования. Ученый подвергал наполненные колбы воздействию высоких температур, мощных электрических разрядов и радиации.

Все это должно было составлять имитацию первобытных климатических условий. В первые века существования Земли высокие температуры получались вследствие извержения вулканов, электрические разряды воздействовали на атмосферу во время ударов молний, а радиация исходила от солнечных лучей, которые не встречали тогда в атмосфере такого заграждения от них, как сегодня.

Результат этого опыта произвел колоссальное впечатление на научное сообщество. В воде, смешанной с газами и подвергнутой температурным, радиационным и электрическим воздействиям, возникли органические соединения, которые входят в состав белка и даже РНК и ДНК.

Но вместе с огромным успехом, которого добился Миллер, его исследования подверглись и сильнейшим нападкам. Главные его оппоненты говорили о том, что органические вещества, которые получились в лабораторных условиях, не смогли бы просуществовать долгое время в природе доисторической Земли. Они бы стали разлагаться в скором времени и не смогли бы образовать соединения, которые стали бы основой для будущих живых организмов.

Теория биопоэза

В конце 40-х годов ХХ века в Англии произошла новая вспышка интереса к абиологической гипотезе. Она получила развитие в теории биопоэза Джона Десмонда Бернала. Этот британский ученый разработал гипотетическую концепцию, которая объясняет механизм превращения неживой материи в живую.

Важнейшие понятия

Для наилучшего уяснения сущности этой гипотезы нужно разобраться, что же этот исследователь подразумевал под живой природой. Таковыми, по его мнению, можно назвать только тех существ, которые способны размножаться, передавая своему потомству по наследству важнейшую информацию, необходимую для существования и дальнейшего развития вида. Все эти процессы невозможны без участия белков и вещества, которое называется ДНК. Первые в свою очередь принадлежат к большому классу органических веществ, то есть таких, в состав которых обязательно входит водород. На заре существования нашей планеты подобных материй на ней не было. На Земле имелись горные ландшафты, водоемы, атмосфера (отличающаяся от нынешней), но не существовало еще живых существ.

Все, имеющееся на поверхности и в недрах Земли, состояло из неорганических соединений. А значит не содержало в себе элементов жизни. То же самое можно сказать и по-другому: во времена, о которых идет речь, существовала уже химия и геология, но не было еще биологии, так как отсутствовал ее предмет - живые организмы.

Создатель теории биопоэза сделал попытку дать объяснение, каким образом возникли органические вещества. Известно, что их могут породить только подобные им самим.

Итак, автор теории биопоэза сделал предположение, что зарождение жизни на третьей планете от Солнца происходило в три этапа. На первой стадии, точно так, как в опыте Миллера, из веществ, которые имелись в наличие на юной Земле, под воздействием электрического тока, высоких температур, радиации и других факторов из неживой материи образовалась живая. Следующим основным этапом возникновения жизни, согласно теории биопоэза, является появление сложных веществ, так называемых полимеров, которые получились в результате взаимодействия между собой простых. Этот процесс происходил в течение достаточно продолжительного времени.

Рассматривая факты за и против теории биопоэза, следует сначала остановиться на первых из них. Как правило, противники говорят о том, что белок, образовавшийся не в лабораторных условиях, непременно начал бы очень быстро разлагаться. Защитники же предполагают, что это вещество с большой долей вероятности могло попасть в океан. В таком случае оно бы не погибло, а смешавшись с другими, могло войти в состав полимеров. Такое взаимодействие имело бы еще более результативные последствия, если бы полимеры были бы выброшены водами поблизости одного из вулканов. Подобное соседство обеспечило бы необходимую высокую температуру для развития веществ.

Теория биопоэза: доказательства

Первая стадия зарождения жизни была опытно доказана еще до существования самой теории. О сущности исследовательской деятельности немецкого ученого можно прочитать в статье выше.

Химия говорит о том, что живая природа во всем ее современном многообразии появилась только с развитием клеток. Этот процесс и составляет третий этап биопоэза.

Немного об ученом

Создатель теории биопоэза, кратко рассматриваемой в статье, Джон Десмонд Бернал (1901-1971 гг.) - ученый из Великобритании. За свою многолетнюю исследовательскую работу по физике, химии и биологии он был удостоен многочисленных наград.

Также в 1953 году Бернард получил Международную Сталинскую премию за то, что его сотрудничество с институтами разных стран способствовало укреплению мира и дружеских взаимоотношений.

Его мать была родом из Америки, а отец происходил из семьи, эмигрировавшей в Британию из Нидерландов. Деятельность ученого не ограничивалась перечисленными выше научными сферами. Он известен также тем, что стоял у истоков создания новой дисциплины. Она называется науковедением и рассматривает взаимодействие различных областей знаний, их развитие, влияние на культуру и так далее.

Заключение

Человека всегда интересовал вопрос о появлении жизни. Теория биопоэза пытается объяснить этот феномен по-своему. Ее сущность была раскрыта в предлагаемой статье.

Читайте также: