Приму в дар, приобрету, выменяю старинные компьютеры в коллекцию: БК0010-01/11M, ZX-Scorpion, Amiga, Искра, ZX-Profy 1024, ДВК ... или разные другие - пишите и предлагайте. Я в Москве. Желательно в рабочем состоянии. Можно литературу, разные железки и ПО. Пишите на kural003@mail.ru. Если Вы в другом городе, все-равно напишите - вдруг заинтересуюсь (доставку оплачу). Актуально всегда. Подробности здесь.

 
 
 

НАЗАД  ОГЛАВЛЕНИЕ  ВПЕРЕД

ГЛАВА 7

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Вопрос о происхождении жизни на Земле оставался почти до последнего времени в сфере чисто теоретических исследований. Лишь последние десятилетия открыли возможность экспериментального подхода к этому вопросу, благодаря как исследованиям советских биохимиков, а особенно Опарина, так и американского ученого Юри (Urey) и его сотрудников.

Доказательством прогресса, который совершился на наиболее трудном участке эволюционных исследований, может служить Симпозиум, посвященный происхождению жизни на Земле, который несколько лет тому назад имел место в Москве. В нем приняли участие многие ученые всего мира, представляющие разные отрасли науки, сотрудничающие в раскрытии этой центральной проблемы эволюции. Астрофизики, геологи, биохимики и биологи в настоящее время принимают участие в изучении путей, которые постепенно вели от эволюции химической к биохимической и биологической.

Прежде, чем мы вкратце представим полученные до настоящего времени данные, бросающие новый свет на происхождение жизни на Земле, стоит кратко напомнить об истории взглядов человека на начало жизни.

Интересным является тот факт, что вера в сверхъестественное происхождение вселенной, Земли и заселяющих ее живых созданий, вначале соглашалась с верой в самозарождение живых форм из соответствующего субстрата. Самозарождение принимали многочисленные древнегреческие философы, сходные мысли высказывали также христианские философы. Один из наиболее выдающихся христианских философов, святой Августин, принимал, что жизнь возникает путем самозарождения, однако на основании каких то гипотетических, вечных зародышей. Ничего удивительного, что и позже сторонниками самозарождения были ученые, взгляды которых представители теологических наук не брали под сомнение.

По мере развития биологических наук все больше примеров будто бы самозарождения разных организмов оказывалось ошибочным. Вначале были опровергнуты взгляды, согласно которым даже так высоко организованные формы жизни, как млекопитающие или насекомые, могут в благоприятных условиях развиться из мертвого субстрата. Итальянский зоолог Ф. Реди (F. Redi) в XVII веке экспериментально доказал, что личинки насекомых развиваются не путем самозарождения из гниющего мяса, а из яичек, отложенных мухами. В XIX веке экспериментальные искания Луи Пастера принесли доказательства того, что и бактерии не возникают путем самозарождения, а развиваются из спор. Таким образом, точные биологические исследования исключают возможность возникновения в настоящее время каких бы то ни было живых организмов путем самозарождения. Доказательство этого явилось большим достижением биологических наук.

Однако опровержение идеи самозарождения, происходящего в современных условиях, ни в коем случае не стоит в противоречии со взглядом, что в древние периоды развития земной коры самозарождение было возможным, и что оно явилось результатом очень длительной химической эволюции. Сторонниками так понятого самозарождения являются многие ученые, отбрасывающие с точки зрения философии и естественных наук возможность сверхъестественного возникновения первых организмов.

Ясно, что упрочение факта биологической эволюции в естественных науках в XIX века, где человек не являлся исключением, укрепило позиции всех сторонников идеи самозарождения жизни в древних периодах развития Земли. Однако уже в XIX веке обратили внимание на то, что принятие самозарождения не является единственной возможностью. Если теория самозарождения принимает, что жизнь развилась из неоживленной субстанции, то, как считал Preyer, можно было бы также предположить, что наоборот, первичной является живая субстанция, из которой лишь вторично развиваются неоживленные субстанции.

Согласно этому автору Земля, вначале раскаленный шар, была одним огромным живым организмом. Части, остывая, превращались в мертвые массы Современная жизнь на Земле является лишь скупым остатком огромного живого первичного организма. Ргеуег не нашел, как следовало ожидать, большого количества сторонников, хотя еще в тридцатых годах нашего века такие же взгляды провозглашал A. Meyer-Abich. Нет нужды подчеркивать, что такое решение вопроса происхождения жизни на Земле в настоящее время не может быть принято.

Зато больше сторонников нашла теория, которой придерживались Richter, Liebig, Гельмгольц, и, наконец, шведский физик Аррениус (Arrhenius). Все эти авторы считали, что живая субстанция (Ж) и мертвая (М) существуют параллельно и независимо друг от друга, одна не происходит из другой и между ними нет никакой генетической связи. Этот взгляд постулировал вечную жизнь во вселенной. Споры жизни перемещаются в межпланетарном и межзвездном пространстве, и опадая на планеты, могут на них развиться, если найдут соответствующие условия.

Аррениус старался объяснить с точки зрения физики, каким образом могут отрываться от небесных тел споры жизни, и какие силы ответственны за их перемещение. Но и эта концепция не нашла большого количества сторонников.

Во-первых, исследование метеоритов не дало никаких данных для подтверждения этой гипотезы. Во-вторых, путешествующие споры должны были подвергнуться гибельному действию ионизирующего излучения. Если мы отбрасываем совместное существование живой и мертвой материи (Ж+М) и происхождение мертвой материи из живой (Ж->М), то остается только третья возможность - развитие живой материи из мертвой (М->Ж).

Как современная наука представляет себе очередные этапы происхождения первых форм жизни на нашей планете? В течение длительных периодов времени, предшествующих развитию субстанции, обладающей уже свойствами жизни, происходила постепенная химическая эволюция, приведшая к образованию первых органических соединений. Согласно современным взглядом, первичная атмосфера нашей планеты была совершенно лишена кислорода. Кислород был связан с водородом в форме воды и с металлами в окисях этих металлов. Первые химические соединения возникали, как считает Г. Юри (Н. Urey), в результате электрических разрядов в атмосфере.

Взгляды Юри нашли свое подтверждение в экспериментах одного из его сотрудников, Стэнли Миллера (S. H. Miller). В этих экспериментах смесь газов, которая вероятно имелась в первичной атмосфере Земли, а именно: паров воды, метана, аммиака и водорода, обращалась в течение недели в закрытом сосуде, в котором постоянно происходили электрические разряды.

Затем произведен хроматографический анализ состава смеси и в ней обнаружены различные аминокислоты, которые, как известно, являются строительными кирпичиками белка. Таким образом, доказана возможность образования органических соединений, являющихся составными частями белка, из очень простых химических соединений, которые, по мнению большинства авторов, находились в первичной земной атмосфере.

Следует проанализировать, возможен ли дальнейший синтез более сложных химических соединений, образующихся прежде всего из взаимосвязанных аминокислот? Как известно, синтез разных химических соединений в живом организме происходит благодаря действию ферментов, являющихся катализаторами живого организма. Ферменты, однако, сами являются белками, и потому в первом периоде химической эволюции еще не могли существовать.

Известно, что действие ферментов ограничивается, по существу, только влиянием на скорость течения химических реакций. Ферменты или ускоряют, или тормозят течение химических реакций. Те же реакции, которыми нормально руководят ферменты, могут также происходить в их отсутствии. Однако в этом случае для их завершения необходимо длительное время. Поэтому можем принять, что и без участия ферментов реакции синтеза происходили и в давние времена. Они только нуждались в длительном времени, которое, однако, химическая эволюция имела в своем распоряжении. Но имеется следующая трудность.

Почти каждое органическое соединение в современных условиях подвергается разложению микроорганизмами, которые тем самым делают невозможным синтез более сложных химических соединений. Ясно, что в эти древнейшие времена микроорганизмов еще не было, если же в первичной земной атмосфере имелся кислород, то образующиеся химические соединения должны были подвергнуться окислению, а тем самым дальнейшие процессы синтеза не могли происходить. Однако большинство геологов и астрономов считают, что первичная атмосфера Земли была полностью лишена кислорода. Таким же образом обстояло дело с двуокисью углерода. Углерод был связан главным образом с металлами в виде карбида металлов, и с водородом в виде углеводородов.

Известно, что в настоящее время, как кислород, так и двуокись углерода являются продуктами живых организмов. Отсутствие кислорода в первичной атмосфере являлось очень существенным моментом в дальнейшей химической эволюции. В первичной атмосфере не было также и двуокиси углерода, и, как увидим, как кислород, так и двуокись углерода, так необходимые теперь для жизни, возникли в результате реакций, связанных с жизнедеятельностью первых живых существ.

Современная наука еще окончательно не выяснила многих вопросов химической эволюции, ведущей к образованию первых систем, проявлявших уже первые свойства живой материи. Хотя отсутствие кислорода и микроорганизмов позволяет нам понять, почему возникавшие органические соединения не подвергались быстрому разложению, остается еще выяснить, каким образом, в первичных океанах Земли возникали все более сложные химические соединения. Реакции синтеза всегда обратимы, то есть им всегда сопутствуют реакции анализа, разложения. В течении химических реакций в конце концов устанавливается химическое равновесие, однако пункт этого равновесия всегда сдвинут в сторону процессов распада.

Цитируем слова Wald: "Самопроизвольное и постепенное соединение аминокислот, образующих белок, очень мало вероятно, поэтому оно могло иметь место только в течение очень длительных периодов времени. Зато разложение белка или промежуточных продуктов на составные части, то есть аминокислоты, является гораздо более правдоподобным, и поэтому происходить гораздо быстрее".

Это значит, что самопроизвольное разложение, будучи гораздо более правдоподобным, должно происходить быстрее. В современных условиях живые организмы преодолевают разложение путем расхода энергии, в результате чего в молодом растущем организме процессы синтеза значительно превышают процессы анализа. "Если в результате отсутствия топлива или какого-нибудь повреждения механизма живого организма тормозится синтез, и организм перестает бороться с противоположно направленными процессами распада, живой организм гибнет и наступает быстрая дезинтеграция его".

В настоящее время мы находимся в начальных фазах выяснения, какие силы могли успешно противодействовать распаду возникавших органических соединений, когда еще вообще не было живых организмов и механизмов, которые они имеют в своем распоряжении. Не вдаваясь ближе в оценку предпринятых уже попыток объяснения этого явления, следует принять, что в процессе химической эволюции возникали no-очереди, сначала строительные составные части белка, то есть аминокислоты, затем уже белки, а еще позже скопления белковых молекул, то есть их агрегаты.

Все эти этапы биохимической эволюции происходили в первичном океане. В морях того времени должны были постепенно скапливаться все большие количества химических соединений, образующих все более сложные агрегаты, то есть скопления молекул.

Согласно советскому биохимику Опарину, уже на этих очень ранних ступенях эволюции жизни, начал проявлять свою деятельность фактор, управляющий эволюцией живых существ, то есть естественный отбор. Возникающие скопления молекул отличались друг от друга качеством, количеством, взаимоотношением и порядком молекул, то есть организацией. В результате различия между этими коллоидными агрегатами молекул, одни из них могли легче присоединять новые молекулы, чем другие, увеличиваться, а другие легко подвергались распаду. Таким образом, одни сохранялись, а другие гибли.

Другими словами, следует принять действие естественного отбора, который в этом случае проявляет только элиминирующее и стабилизирующее действие. Те скопления, которые обладали способностью "ассимилировать" новые молекулы, увеличивались, и, достигнув определенной величины, делились на потомственные агрегаты, которые снова росли и делились. Таким образом, естественный отбор действовал в направлении удерживания, то есть стабилизации тех скоплений, которые вышли победителями из его элиминирующего действия. Как видим, на этой первичной ступени развития живых существ естественный отбор еще не обладал тем действием, которое мы называем творческим, и ограничивался исключительно элиминацией.

Единственным источником питания для этих коллоидальных скоплений были молекулы органических соединений, большое количество которых имелось в первичном океане. Так как кислорода тогда не было, то единственным способом образования химической энергии были процессы ферментации, как мы это видим в настоящее время у дрожжей, которые получают энергию путем ферментации сахара, продуцируя одновременно алкоголь и двуокись углерода. Благодаря процессам ферментации, происходившим в результате деятельности первичных "организмов", воды океанов должны были все больше беднеть в органические соединения, используемые в процессах ферментации. Однако в процессе ферментации образовывалось все больше двуокиси углерода, который появился как в атмосфере, так и в водах океанов.

Следует предполагать, что пока полностью исчерпались запасы органических соединений, использованные для ферментации, первичные организмы открыли механизм фотосинтеза, который сделал их независимыми от органических субстанций, как от продуктов питания. Используя солнечную энергию, организмы могли синтезировать соединения, которые служили как для процессов ферментации, так и для строения собственного тела.

В реакциях фотосинтеза, как известно, образуется, а точнее освобождается кислород. Таким оразом появляется новый фактор, который будет иметь решающее значение для дальнейшей биологической эволюции. Так же, как первобытные организмы открыли механизм фотосинтеза, так они позднее использовали наличие кислорода.

Во время ферментации освобождается лишь небольшое количество свободной энергии, так как продукты ферментации, как, например, алкоголь, содержат еще большое количество потенциальной энергии. Зато с момента, когда организмы приобрели способность окисления, количество получаемой энергии неизмеримо превышает количество энергии, получаемой в процессе ферментации. При ферментации 180 г сахара организм получает только 20000 калорий, тогда как то же самое количество сахара, подвергшееся сжиганию, дает 700000 калорий.

Как подчеркивает Wald, наличие кислорода в атмосфере еще и другим путем повлияло на живые организмы. "Солнечные лучи содержат ультрафиолетовые лучи, которые губительно действуют на все живые клетки. Мы часто слышим, что если бы эти лучи достигли земной поверхности, жизнь перестала бы существовать. Однако это не так. Вода очень эффективно абсорбирует ультрафиолетовые лучи, и поэтому мы вынуждены считать, что пока эти лучи в достаточном количестве проникали на поверхность земли, жизнь оставалась в глубине вод.

Однако с появлением кислорода высоко в атмосфере образовался слой озона, поглощающий ультрафиолетовые лучи. Лишь тогда организмы могли впервые выйти из воды и поселиться на земле и в воздухе. Кислород не только доставил способ получения соответствующего количества энергии для дальнейшей эволюции, но, создав защитный слой озона, сделал возможным жизнь на суше".

Мы попытались кратко представить, согласно Вальду (Wald) и Опарину, научное объяснение отдельных этапов, какими могла итти эволюция в направлении создания первых живых организмов. Ясно, что в настоящее время есть еще столько неизвестных, что эту попытку мы можем до определенной степени считать рабочей гипотезой. Она имеет решительное преимущество над выдвинутым раньше теориями, так как открывает перспективу экспериментального анализа определенных фаз в процессе химической эволюции. Таким образом, можно проверить no-крайней мере некоторые ее пункты, доказательством чего являются исследования Миллера (Miller).

История нашей планеты свидетельствует о том, что химическая эволюция имела достаточно времени, чтобы пройти все необходимые этапы. Базируясь на анализах изотопов из глубин Земли, следует принять, что возраст Земли равен примерно пяти миллиардам лет, а так как первые организмы появились около двух миллиардов лет тому назад, остается три миллиарда лет на процессы, стремящиеся в направлении создания первых форм жизни.


НАЗАД  ОГЛАВЛЕНИЕ  ВПЕРЕД


См. также:
Другие факты. свидетельствующие об эволюции Часть 1
Другие факты. свидетельствующие об эволюции Часть 2
Положение. занимаемое человеком в зоологической системе
Факты. свидетельствующие об эволюции

 
© Sable soft. 2003-2017 г.г.
E-mail E-mail На центральную страницу. Контакты.