СОДЕРЖАНИЕ:
Введение…………………………………………………………………………..3
1. Основные подходы к проблеме происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни…………5
2. Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни…8
3. Новая гипотеза об особой роли малых молекул в первичном
зарождении белково-нуклеиновых систем…………………………………...10
Заключение……………………………………………………………………….11
Литература…………………………………………………………………….…13
Приложение………………………………………………………………………14
ВВЕДЕНИЕ:
Чтобы создать полную теорию эволюции, надо в первую очередь определить ее отправную точку.
На сегодня есть ряд концепций зарождения жизни на Земле: от божественного происхождения, зарождение через эволюцию неживого вещества до информации в гене Вселенной, которая реализуется в уникальных условиях: сочетание антропоцентристского принципа и внешних условий космического объекта Вселенной.
Для того чтобы установить начало жизни, нужно определить границу, отделяющую живое от неживого, и есть ли она? К сожалению, однозначно дать определение живому не удается, но принципиальные отличительные характеристики указать можно.
Считается, что первые убедительные научные факты представил Л. Пастер в 1860 г., проведя пастеризацию мяса. Однако из его опытов не следует, что жизнь не может зарождаться из неживого, так как нет сведений о длительности такого процесса. Им были созданы закритические условия для ее существования и зарождения, то есть Среда была умерщвлена и изолирована.
Суть опыта Пастера, основателя микробиологии заключается в том, что он прокипятил мясной бульон и герметично закрыл его. Будучи специалистом по кристаллографии, он отметил, что вещества небиологического происхождения имеют симметричную структуру, а микроорганизмы — асимметричную. Но и это не убедительно, ибо и у кристалла можно нарушить симметрию, но он не оживет и не разрушится, а живое может быть симметричным.
Приверженцами гена Вселенной, несущего информацию о жизни, были Аррениус, лорд У. Кельвин (1824-1907), Г. Гельмгольц, С. Либих, К. А. Тимирязев (1843-1905) и др. И если колебательно-волновое и вращательное движения наиболее характерны для Природы, то "дыхание" Вселенной (расширение — сжатие) должно восприниматься естественно, и ее ген должен нести зачатки жизни. Иначе нарушается вся логика развития Природы.
Кроме логики и философии, существуют и физические предпосылки, объясняющие зарождение жизни. В 1975 г. обнаружены в лунном грунте и в метеоритах составляющие аминокислот. Правда и эти части Вселенной могли быть порождены Землей.
В 1999 г. жизнь обнаружена на расстояниях до 11 км в верхних слоях атмосферы и на таких же глубинах в гидросфере и земной коры.
Для создания углеводородов нужны существенные затраты энергии. И жизнь при соответствующих внешних условиях может возникнуть из неживой материи скачком при появлении необходимой энергии (Менделеев, Опарин, Джине и др.) — от сложных органических веществ перейти к простым живым организмам. Лауреат Нобелевской премии американский генетик -Г. Миллер заявил, что жизнь возникла в форме гена — элемента наследственксстх — путем случайного сочетания атомных-групп и молекул.
Российский академик А. И. Опарин (1894-1980)в 1936 г. дал описание коллоидной фазы развития жизни и возникновения способности к фотосинтезу у предшественников растительных организмов. Коацерваты уже могут увеличиваться в размерах, делиться на части и подвергаться химическим изменениям на границе, которые носят зачатки метаболизма, а переход к живому происходит, когда на смену "соревнованию в скорости роста приходит борьба за существование". С ним созвучен и Д. С. Холдейн (1860-1936), а сама гипотеза носит название Холдейна -Опарина.
В 60-е-70гг.ХХ столетия опыты и расчеты Г.С. Юри, Б. С. Соколова, X. Оро, К. Миллера, К. Сагана показали, что солнечное излучение способно обеспечить ход мощных процессов синтеза и неорганического фотосинтеза, что могло привести к "выживанию" более сложных молекул вместо простых. Итак, теория Опарина получила признание, но переход от сложных органических веществ к простым живым организмам остается тайной.
Наиболее лаконичное и нетрадиционное для биологов-натуралистов определение жизни дал физик Ф. Типлер (амер.): жизнь — это закодированная информация, которая сохраняется естественным отбором, не привязанная к нуклеиновым кислотам обязательным образом. То есть к белково-нуклеиновой основе жизни можно прийти только через какой-то или какие-то промежуточные переходные этапы. Прямой синтез, возможно, и не реализуем.
Другой подход: обнаружение в метеоритах органических веществ позволило предположить, что жизнь была занесена на Землю из космоса. Как могли на Земле в ходе химической эволюции сложиться из неживого вещества такие высокоупорядоченные системы обмена веществ и воспроизведения? Появление и эволюция человека неразрывно связывают биологию с философией, как биологическая эволюция привела к появлению разума, ведь принципиальных различий в строении мозга человека и шимпанзе нет?
Выяснилось, что простейшей структурной единицей мозга служит не отдельная нервная клетка, а их ансамбль со сложными, но фиксированными взаимосвязями. Эволюция мозга, его усложнение идет за счет роста организованности, упорядоченности
Переход от приматов к человеку связан с переходом от биологических регуляторов внутри сообщества к регуляторам социальным. Этого требовала организация трудового процесса.
Строение ансамблей нервных клеток, их связи в мозге программируются генетическим аппаратом. Развитость речевых и двигательно-трудовых структурных ансамблей мозга человека наследуется от родителей. Но наследуются не речь и не трудовые навыки, а лишь потенциальная возможность их последующего приобретения.
1. Основные подходы к проблеме происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни.
Вначале в науке вообще не существовало проблемы возникновения жизни. Допускалась возможность постоянного зарождения живого из неживого.
Великий Аристотель (IV в. до н.э.) не сомневался в самозарождении лягушек, мышей. В III в. н.э. философ Плотин (ярко выраженный идеалист) говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения. В XVII в. голландский ученый Я.Б. Ван-Гельмонт составлял рецепты получения мышей из пшеницы и загрязненного потом белья. В. Гарвей, Р. Декарт, Г. Галилей, Ж.Б. Ламарк, Г. Гегель тоже придерживались мысли о постоянно осуществляющемся самопроизвольном зарождении живого из неживого.
Но с XVII в. стали накапливаться данные против такого понимания. В 1668 г. тосканский врач Франческо Реди доказал, что белые черви в гниющем мясе есть не что иное, как личинки мух. Через 100 лет итальянец Л. Спаллацани и русский М. Тереховский поставили под сомнение представления о самозарождении микроорганизмов.
Окончательно же ученые отказались от подобных представлений лишь во второй половине XIX в. В 1862 г. Луи Пастер убедительными опытами доказал невозможность самопроизвольного зарождения простейших организмов в современных условиях и утвердил принцип «все живое из живого».
После этого одни ученые поставили вопрос об историческом возникновении жизни в первобытных условиях Земли, другие же склонились к тому, что жизнь на нашей планете никогда не зарождалась, а была занесена на нее из Космоса, где она существует вечно. Однако такой подход просто снимает проблему возникновения жизни.
Существует также точка зрения, что жизнь возникла чисто случайно и совершенно внезапно. Американский генетик Г. Меллер (лауреат Нобелевской премии) допускает, что живая молекула, способная размножаться, могла возникнуть вдруг, случайно в результате взаимодействия простейших веществ.
Он считает, что элементарная единица наследственности — ген — является и основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем случайного сочетания атомных группировок и молекул, существовавших в водах первичного океана. Но подсчеты показывают невероятность такого события. Трудно рассчитывать получить одну молекулу РНК вируса табачной мозаики за 109 лет даже в том случае, если бы весь Космос представлял собой реагирующую смесь нуклеотидов, входящих в РНК.
Большинство ученых отказалось от такого предположения.
Ф. Энгельс одним из первых высказал мысль, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе длительной эволюции материи. Эволюционная идея положена в основу гипотезы сложного, многоступенчатого пути развития материи, предшествовавшего зарождению жизни на Земле, выдвинутой А.И. Опариным в 1924 г. и английским исследователем Дж. Холдейном в 1929 г.
Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни.
Коацерваты — это комплексы коллоидных частиц. Они могут возникать, например, из комплексных солей кобальта, кремнекислого натрия и нашатырного спирта, в растворе ацетилцеллюлозы, в хлороформе или бензоле, при смешивании растворов различных белков. Такой раствор, как правило, разделяется на два слоя — слой, богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них.
В некоторых случаях коацерваты образуются в виде отдельных капель, видимых под микроскопом. Для их образования необходимо присутствие в растворе нескольких (хотя бы двух) разноименно заряженных высокомолекулярных веществ. Поскольку в водах первичного океана это условие было соблюдено, образование в нем коацерватов могло быть реальным.
А.И. Опарин предположил, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в существовавших условиях. Многие миллионы лет шел процесс естественного отбора коацерватных капель. Сохранялась лишь ничтожная их часть.