Гіпотези виникнення життя на землі

            

                                          Зміст

Вступ                                                                             3

1.Гіпотеза стаціонарного стану                                  4

2. Креаціонізм                                                                5

3. Гіпотеза панспермії                                                   6

4. Гіпотеза абіогенеза                                                    8

5. Гіпотези самозародження                                        13

Висновки                                                                       16

Література                                                                     17 

 

 

Життя з’явилося  на Землі не менше ніж 3,8 млрд. років  назад. Як? Гарне питання.

В Сонячній системі  життя відомо тільки на Землі, хоча, цілком імовірно,вона існує в глибинах космосу. Земні організми засвоїли самі різні, навіть досить суворі, за людськими  мірками, середовища, утворивши практично  суцільну населену оболонку планети - біосферу. Вони зустрічаються від  найглибших океанічних западин, де панує  жахливий тиск води, до розріджених  атмосферних висот. Деякі істоти виживають навіть у гарячих джерелах і полярних льодах.[1]

З накопиченням людиною знань про навколишній  світ, розвитком природознавства  змінювалися погляди на походження життя, висувалися нові гіпотези. Однак  і сьогодні питання про походження життя ще остаточно не вирішене. Існує безліч гіпотез походження життя. Найбільш важливими з них є наступні:

• Креаціонізм (життя була створена Творцем);
• Гіпотези самовільного зародження (самозародження; життя виникало неодноразово з неживої речовини);
• Гіпотеза стаціонарного стану (життя існувало завжди);
• Гіпотеза панспермії (життя занесене на Землю з інших планет);
• Біохімічні гіпотези (життя виникла в умовах Землі в ре док процесів, що підкоряються фізичним та хімічним законам, тобто в результаті біохімічної еволюції). [3]

Які з цих  гіпотез мають право на життя? Які з них цілком ймовірні, а  які безглузді? Давайте спробуємо  розібратися.

                                                    3                                                   

                        Гіпотеза стаціонарного стану

Нечисленні прихильники  гіпотези стаціонарного стану вважають, що і Земля, і життя на ній ніколи не виникали, а існують вічно, ґрунтуючись  на уявленнях, що живе може відбутися  тільки від живого (біогенез). Види живих організмів, на їхню думку, можуть вимирати або змінювати свою чисельність, але не можуть змінюватися.[2]

Цю гіпотезу називають іноді гіпотезою етернізма (від лат. Eternus - вічний).

Гіпотеза етернізма була висунута німецьким вченим В. Прейером в 1880 р. Погляди Прейера підтримував академік В.І. Вернадський, автор вчення про біосферу. [3] 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  В. Прейер                                            В.І. Вернадський

                                                             4

                                       Креаціонізм

Відповідно до цієї релігійної гіпотезі, що має давнє  коріння, все існуюче у Всесвіті, у тому числі життя, було створено єдиної Силою - Творцем в результаті декількох актів надприродного  творіння в минулому. Організми, що населяють сьогодні Землю, походять від створених окремо основних типів  живих істот. Створені види були з  самого початку чудово організовані й наділені здатністю до деякої мінливості в певних межах (мікроеволюція). Цієї гіпотези дотримуються послідовники майже всіх найбільш поширених релігійних навчань.

 Традиційне іудейсько-християнське уявлення про створення світу, викладене в Книзі Буття,викликало і продовжує викликати спори. Проте існуючі протиріччя не спростовують концепцію творіння. Релігія, розглядаючи питання про походження життя, шукає відповідь головним чином на питання «чому?» І «для чого?», А не на питання «яким чином?». Якщо наука в пошуках істини широко використовує спостереження і експеримент, то богослов'я осягає істину через божественне прозріння і віру.

Процес божественного  створення світу представляється  як мав місце лише раз і тому недоступний для спостереження. У зв'язку з цим гіпотеза творіння не може бути ані доведена, ні спростована  і буде існувати завжди поряд з  науковими гіпотезами походження життя. [3]                                                         Створення світу

                                                             5

                                  Гіпотеза панспермії

Гіпотеза про  появу життя на Землі в результаті перенесення з інших планет якихось  зародків життя отримала назву панспермії (від грец. Pan - весь, всякий і sperma - сім'я). Ця гіпотеза примикає до гіпотези стаціонарного стану. Її прихильники підтримують думку про вічне існування життя і висувають ідею про неземне її походження. Одним з перших ідею про космічний (неземне) походження життя висловив німецький учений Г. Ріхтер в 1865 р. Згідно Ріхтером життя на Землі не виникла з неорганічних речовин, а була занесена з інших планет. У зв'язку з цим вставали питання, наскільки можливо таке перенесення з однієї планети на іншу і як це могло бути здійснено. Відповіді шукали в першу чергу у фізиці, і не дивно, що першими захисниками цих поглядів виступили представники цієї науки, видатні вчені Г. Гельмгольц, С. Арреніус, Дж. Томсон, П.П. Лазарєв та ін.

Згідно з уявленнями Томсона і Гельмгольца спори бактерій та інших організмів могли бути занесені на Землю з метеоритами. Лабораторні дослідження підтверджують високу стійкість живих організмів до несприятливих впливів, зокрема до низьких температур. Наприклад,спори і насіння рослин не гинули навіть при тривалому витримуванні в рідкому кисні або азоті.

Інші вчені  висловлювали думку про перенесення  «суперечка життя» на Землю світлом.

Сучасні прихильники  концепції панспермії (в числі  яких - лауреат Нобелівської премії англійська біофізик Ф.Крик) вважають, що життя на Землю занесена випадково  або навмисно космічними прибульцями.

                                                        6

До гіпотезі панспермії примикає точка зору астрономів Ч. Вікрамасінгха (Шрі-Ланка) і Ф. Хойл (Великобританія). Вони вважають, що в космічному просторі, в основному в газових і пилових хмарах, у великій кількості присутні мікроорганізми, де вони, на думку вчених, і утворюються. Далі ці мікроорганізми захоплюються кометами, які потім, проходячи поблизу планет, «сіють зародки життя». [3] 
 
 
 
 

                                                  Ф.Крик 
 
 
 
 
 

                                             Г. Гельмгольц 

                                                          7

                                 Гіпотеза абіогенеза

Гіпотеза абіогенеза передбачає виникнення життя на нашій планеті близько 4 мільярдів років тому в тих умовах, які тоді існували, в результаті декількох тривалих етапів еволюції:

 • абіогенний  синтез простих органічних сполук;

 • виникнення біополімерів;

• встановлення зв'язків між біополимерами;

 • виникнення  мембран, що відокремлюють першиі подоби живих організмів - пробіонтів, або протобіонтів, - від навколишнього середовища;

 • поява  здатності до самовідтворення; 

 • формування  екологічних зв'язків і утворення  перших екосистем. 

Гіпотеза абіогенеза ґрунтується на даних сучасної науки про формування Землі не менше 4,5-5 мільярдів років тому.

Після появи  нашої планети як твердого тіла та її поступового охолодження збільшувалася  потужність земної кори, причому її поверхня, очевидно, була спочатку нерівна - з западинами і підвищеннями. У западинах накопичувалася вода з розчиненими в ній речовинами.

Тодішня атмосфера  значно відрізнялася від сучасної: в ній майже повністю був відсутній кисень, але значно більшою була частка вуглекислого газу, а, крім того, у значних кількостях присутні сірководень, метан, аміак, пари води і, можливо, деякі інші гази. Так як був відсутній кисень, то не було і озонового

                                                             8

шару. Природно, жорстка частина ультрафіолетового випромінювання сонця досягала поверхні Землі. Середа в цілому була насичена енергією. Для утворення чи розриву хімічних зв'язків були важливі такі джерела:

• Жорстке ультрафіолетове випромінювання (Довжина хвилі <200 нм)  -1721  кДж/м2.год
• Електричні розряди -168
• Природна радіоактивність -117
• Ударні хвилі різного походження -46
• Сонячний вітер -8
• Вулканічна діяльність -6

Американські  дослідники Стенлі Міллер і Гарольд  Юрі в експериментах показали, як у далекому минулому могли з'являтися біологічно важливі хімічні сполуки. Вони підібрали різні гази в співвідношенні, близькому до складу стародавньої атмосфери, і пропускали через цю суміш іскрові  розряди. У результаті виходили такі біологічно важливі сполуки, як мурашина і молочна кислоти, сечовина та амінокислоти (гліцин, аланін, глутамінова кислота, аспарагінова кислота) . Подібні досліди ставилися неодноразово. Їх результати в цілому були однотипними.

Багато амінокислоти, що входять до складу білків, знайдені як в продуктах вулканічних вивержень, так і в деяких метеоритах. Води на поверхні і безпосередньо під поверхнею Землі насичувалися подібними речовинами (часто такий розчин називають "первинним бульйоном"). Склад і концентрація органічних речовин залежали від навколишніх умов і, ймовірно, були різними у різних частинах поверхні Землі.

                                                       9

 Частина утворившихся органічних речовин руйнувалася. Проте інша частина могла концентруватися, наприклад, в мінеральних глинах, утворюючи полімери. Жирні кислоти, з'єднуючись із спиртами, могли утворювати ліпідні плівки на поверхні водойм.

 В експериментах  показано, що нагрівання суміші  амінокислот призводить до утворення  досить довгих поліпептидів з  випадковою послідовністю мономерів. Деякі з цих поліпептидів володіють каталітичною активністю.

 Як могли  виникати зв'язки між різними біополімерами та іншими речовинами? Цьому, можливо, сприяла ізоляція невеликих обсягів, наприклад, при утворенні бульбашок з ліпідних плівок (так звані коацервати, від лат.coacervus - згусток) або з пептидів (мікросфери). Роль коацерват досліджувалася нашим співвітчизником Олександром Івановичем Опаріним і його англійським колегою Джоном Холдейна. Мікросферами були присвячені дослідження американського вченого Сіднея Фокса. Ізоляція могла здійснюватися й іншими способами - наприклад, в порожнинах глин.

 Як пробіонти придбали здатність до саморепродукції, тобто здатність до відтворення структури макромолекул? На це питання відповіді в даний час немає.

У хімічному  експерименті вдалося отримати олігорібонуклеотіди, які без участі ферментів можуть будувати комплементарні РНК-копії, тобто мають обмежену здатність до відтворення.Відкриття у 1982 році каталітичної активності деяких молекул РНК дозволяє припускати, що саме молекули РНК були першими биополимерами, в яких здатність до реплікації поєднувалася з ферментативною активністю.

                                                         10

Можна припускати, що на початкових етапах розвитку життя  на Землі з'явилося дуже великий  різноманітність пробіонтів з абсолютно різним пристроями. Багато хто з них включали з'єднання, не характерні для більшості сучасних живих істот. Про це свідчить величезна різноманітність екологічних і біохімічних особливостей,які збереглися до теперішнього часу прокаріотів. Далеко не всі з них вижили, деякі лінії зникли в результаті конкуренції за органічні речовини, що поглинаються з навколишнього первинного бульйону, інші ж у результаті випадкових процесів. Ясно, що найкращі можливості для виживання і розмноження були у тих пробіонтів, які володіли мембраною, що захищала їх від впливу зовнішнього середовища, і більш ефективними способами одержання речовин та енергії з навколишнього середовища.