АКАДЕМІЯ УПРАВЛІННЯ ПРИ ПРЕЗИДЕНТОВІ РБ

Інститут Державного управління

РЕФЕРАТ

На тему

Загальна характеристика підходів про походження живого на землі

Виконав Яковлев Р. А.

МІНСЬК 2002

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДХОДІВ про походження ЖИВОГО НА

ЗЕМЛІ

Ще в глибокої давнини люди задавали собі питання: звідки відбуласяжива природа? Як з'явилося життя? Де та межа, через яку природапереступила при переході від неживого до живого? Чому живі системи длясвоєї побудови вибрали молекули лише з певною просторовоюорганізацією

Проблема походження живого вирішувалася досить просто, поки вченіперебували у щасливому невіданні щодо сутності живого, як,втім, і того, що представляла собою Земля в дитинстві.

Багатовікові дослідження і спроби вирішення питань про походженняприроди і сутності життя породили різні концепції виникнення життя на
Землі:

1) життя виникала неодноразово і мимовільно з неживогоречовини;

2) життя існувало завжди (теорія стаціонарного стану);

3) життя занесене на нашу планету ззовні (панспермії);

4) життя виникло в результаті біохімічної еволюції.

Ідея мимовільного походження життя. Перша ідея, яка булависунута, - це ідея мимовільного зародження життя. Емпедокл,наприклад, вважав, що кожну особу зобов'язане своїм існуваннямсамозародження окремих органів - рук, ніг, лап, голів, сердець, якіпотім, випадково комбінуючи, складалися в тіла і досягали в кінцірешт цілком вдалих комбінацій.

Років за сто до нього Анаксимандр з разючою для свого часупрозорливістю стверджував, що шлях до вищих організмам природа починала збільш примітивних, і, мабуть, вперше висунув ідею еволюції природи. Але йвін за вихідну субстанцію брав складний природний продукт - морський ил. Зайого думку, живі істоти зародилися у вологому мулі, який колисьпокривав землю. Коли Земля стала висихати, волога скупчувалася взаглибленнях, в результаті чого утворювалися моря, а деякі тваринивийшли на суходіл. Серед них були різноманітні істоти, в утробі якихрозвивалися люди. Коли люди виросли, покривати їх луската оболонкарозвалилася.

Ця ідея мимовільного зародження організмів, мабуть,уявлялася багатьом поколінням наших далеких предків дуже переконливою,тому що проіснувала, не змінюючись, довгі століття. Мимовільнезародження жаб, мишей, саламандр, ягнят і т.п. з різнихматеріальних утворень, у тому числі гниючої землі, покидьків та іншихоб'єктів, розглядалася багатьма видатними умами і мислителями: Фалесом,
Анаксагор, Аристотелем, Коперником, Декартом, Галілеєм, Ламарк, Гегель ісаме завдяки цьому ідея мала такого широкого поширення іпроіснувала так довго.

Досліди Пастера, що доводять походження живого від живого. У XVII ст.досліди Реді показали, що без мух черви в гниючому м'ясі не виявлять, аякщо прокип'ятити органічні розчини, то мікроорганізми в них не зможутьзароджуватися (судження, відоме зараз будь-якої господині, що займаєтьсяконсервацією продуктів). І тільки в 60-х рр.. XIX ст. Пастер (1822-1895)в своїх дослідах продемонстрував, що мікроорганізми з'являються ворганічних розчинах тільки тому, що туди раніше був внесений зародок.
Пастером фактично була відкрита природа бродіння. Він ввів методи асептикиі антисептики, а в 1888 р. створив і очолив інститут мікробіології
(згодом Пастерівський інститут).

Термін пастеризація походить від прізвища цього вченого. Пастеризаціяозначає спосіб знищення мікробів у рідинах і харчових продуктаходнократним нагріванням до температури нижче 100 ° С (зазвичай 60 - 70 ° С) зрізної витримкою (частіше всього 15-30 хвилин). Спосіб цей був запропонований Л.
Пастером і застосовується для консервування молока, вина, пива.

Будучи основоположником сучасної мікробіології та імунології,
Л. Пастер також відомий своїми роботами з асиметрії молекул, якілягли в основу стереохімії - галузі науки, що вивчає просторовебудова молекул і його вплив на фізичні властивості, а також нанапрямок і швидкість реакцій. Молекулярна асиметрія, відкрита Л.
Пастером, стала одним із доказів земного походження життя імала величезне значення для розуміння особливостей світового еволюційногопроцесу.

Таким чином, досліди Пастера мали подвійне значення:

1. Довели неспроможність концепції мимовільного зародженняжиття.

2. Обгрунтував ідею про те, що все сучасне живе відбувається тількивід живого.

Гіпотеза занесення живих істот на Землю з космосу. Практичноодночасно з роботами Пастера (в 1865 році) на стику космогонії і фізикивченим Г. Ріхтером розробляється гіпотеза занесення живих істот на
Землю з космосу - концепція панспермії. Відповідно до цієї ідеї зародкипростих організмів могли потрапити в земні умови разом з метеоритами ікосмічної пилом і дати початок еволюції живого, тобто життя могловиникнути в різний час в різних частинах Галактики і була перенесена на
Землю тим або іншим способом. Подібні думки поділяли найбільші вченікінця XIX - початку XX століття: Лібіх, Кельвін, Гельмгольц, У. Томсон та інші,що сприяло її широкому розповсюдженню серед вчених. У 1908 роцішведський хімік Сванте Арреніус підтримав гіпотезу походження життя зкосмосу. Він описував, як з населених іншими істотами планет йдуть усвітовий простір частинки речовини, порошинки і живі суперечкимікроорганізмів. Частинки життя, що носять в безкрайніх просторах космосу,переносилися тиском світла від зірок, осідали на планети з відповіднимиумовами для життя й починали нове життя на таких планетах. Ці ідеїпідтримували видатні російські вчені академіки С. П. Костичев, Л. С.
Берг, П. П. Лазарєв.

Ця концепція називалася концепцією панспермії. Але вона не отрималанаукового доказу, тому що примітивні організми або зародки повинніне загинули під дією ультрафіолетових і космічних променів.

Гіпотеза Опаріна. У 1924 р. вийшла книга «Походження життя»радянського вченого А.І. Опаріна, де він теоретично і експериментальнодовів, що органічні речовини можуть утворюватися абіогенним шляхомпри дії електричних зарядів, теплової енергії, ультрафіолетовихпроменів на газові суміші, що містять пари води, аміаку, метану і ін Підвпливом різних факторів природи еволюція вуглеводнів призвела доутворення амінокислот, нуклеотидів та їх полімерів, які у мірузбільшення концентрації органічних речовин у первинному бульйоні гідросферисприяли утворенню колоїдних систем, які, виділяючись знавколишнього середовища і маючи неоднакову внутрішню структуру, по-різномуреагували на зовнішнє середовище. Перетворенню вуглецевих сполук ухімічний період еволюції сприяла атмосфера з її відновнимивластивостями, яка потім стала набувати окислювальні властивості, щовластиво атмосфері і в даний час.

Сучасні концепції походження життя. Сьогодні проблемапоходження життя досліджується широким фронтом різних наук. Узалежно від того, яке найбільш фундаментальне властивість живогодосліджується і переважає в даному вивченні (речовина, інформація,енергія), всі сучасні концепції походження життя можна умовнорозділити:

1. Концепція субстратного походження життя (її дотримуютьсябіохіміки на чолі з А. Опаріним)

2. Концепція енергетичного походження (І. Пригожин, А.
Волькенштейн).

3. Концепція інформаційного походження (її розвивали А.Н.
Колмогоров, А.А. Ляпунов, Д.С. Чернавський та ін.)

З конкретних концепцій, що одержали сьогодні визнання, крім гіпотези
Опаріна про шляхи еволюції обміну речовин можна виділити концепцію про передачуспадкової інформації (див. ТЕМУ 19.2.3.1) англійського вченого Д.
Холдейна (1892-1964), що мав праці з генетики, біохімії, застосуваннюматематичних методів у біології.

Всі концепції мають на меті визначити той нижчий поріг, з якогопочинає діяти природний відбір на біологічному рівні, а значить,починають функціонувати біологічні закони. Однак нижче цієї межідіють інші закони - закономірності еволюційної хімії, т тобто зовсімінша форма природного відбору.

У 1969 р. А.П. Руденко запропонував хімічний аспект походженняжиття. Використовуючи положення Ч. Дарвіна про природний добір і принципускладнення і прогресивної спрямованості еволюції, він заклавтеоретичну базу еволюційної хімії.

Сучасні біологи доводять, що універсальної формули життя (тобтотакою, яка вичерпно відображала б її сутність) немає, і не можебути. Таке розуміння передбачає історичний підхід до біологічногопізнання як розуміння сутності життя, в ході чого змінювалися і саміконцепції походження життя і уявлення про тих формах, у яких такепізнання можливе.

«Колба» Міллера і можливість абіогенного походження життя. У 1953р. американський вчений Л.С. Міллер експериментально довів можливістьабіогенного (не того, що відбувається від живого організму) синтезу органічнихсполук з неорганічних. Пропускаючи електричні розряди через сумішнагрітих газів Н2, Н2О (у вигляді пари), СН4 і NH3, він отримав певнідекількох амінокислот і органічні кислоти. Виявилося, що таким шляхомможна синтезувати дуже багато органічні сполуки, що входять до складубіологічних полімерів - білків, нуклеїнових кислот і полісахаридів. Більш
4 млрд. років тому «колбою» Міллера був всю земну кулю. Вивергалисявулкани, з яких стікали потоки розпеченої лави, клуби пара огортали
Землю, атмосфера була насичена електрикою. За міру охолодження планетиводяні пари атмосфери випадали зливами.

У цих умовах і виникли передумови для тривалого рівновагиосновних параметрів, при яких могла зародитися життя. Тут важливопідкреслити, що процеси в земних оболонках планети були нерівноважних.
Але зате перераховані гази: Н2, Н2О, СН4, NH3 - були в достатнійкількості для взаємодій, розглянутих Міллером, і в окремихвідносно спокійних областях планети почала зароджуватися життя. Цевідбувалося відразу в багатьох місцях. Напевно, часто амінокислоти гинули, аледе-не-де їм вдавалося протриматися довше, перетворитися на білки і більшескладні з'єднання.

Спірні концепції походження життя. Одним з найбільш складнихпитань, пов'язаних з походженням життя, є характеристикаособливостей доклеточного предка.

Добре відомий факт, що для саморепродукціі нуклеїнових кислот
(основи генетичного коду) необхідні ферментні білки, а для синтезубілків - нуклеїнові кислоти. Звідси випливають два питання:

1) що було первинним - білки або нуклеїнові кислоти?

2) якщо припустити, що ці класи полімерів виникли неодночасно, то як і коли відбулося їх об'єднання в єдину системупередачі генетичної інформації?

Білки в організмі служать каталізаторами протікають біохімічнихреакцій і є клітинними структурними елементами. Вони представляютьсобою ланцюжки амінокислот, утримуються пептидними зв'язками. З величезногоарсеналу амінокислот для освіти тваринних і рослинних білків природавикористовувала 20 типів. Різноманітність білків в залежності від багатьохамінокислотами і послідовністю їх розташування у білкових ланцюгах. Навітьпри повній ідентичності складу і послідовності розташуванняамінокислот відмінності в просторовій структурі білків призводять до різниців їх фізико-хімічні властивості. Білки живого походження маютьоднакову ізомерію, тоді як абіогенне отримані білки містять рівнекількість можливих просторових структур.

Існує одна важлива і поки що не знайшло пояснення відмінність ввластивості живого і неживого речовин.

У неживої речовини того самого хімічного складу, що і живе, невідбувається поворот площини поляризації що проходить через нього світла. Авсі білкові молекули живих організмів повертають площину поляризаціїщо проходить світла вліво, що вказує на їх ліву просторовуконфігурацію (L-конфігурація). Молекули ДНК і РНК повертають промінь світлавправо, тобто мають правої або Р-конфігурацією. Молекулярнастереоізомерів, або молекулярна хіральність, властива тільки живій природіі є її невід'ємною властивістю.

По відношенню до первинність утворення білків або нуклеїнових кислотвсі існуючі теорії зародження життя поділяються на дві великі групи --голобіоза і генобіоза.

Концепція А. И. Опарина відноситься до групи голобіоза, оскількивиходить з ідеї первинності структур типу клітинної, наділеноїздатністю до елементарного обміну речовин за участю ферментногомеханізму. Нуклеїнові кислоти при такому механізмі з'являються назавершальному етапі.

Прикладом іншої точки зору є концепція Дж. Холдейна, згідно зякої первинної була не структура, здатна до обміну речовин знавколишнім середовищем, а макромолекулярних система, подібна гену і здатна досаморепродукціі, і тому названа ним «голим геном». Подібну групуконцепцій називають генобіозом або інформаційної гіпотезою.

Позиції гіпотези генобіоза помітно зміцнилися до 1970-х років, а в
1980-і роки в уявленнях про доклеточном предка вона стала домінуючою.
Загальне визнання в рамках цієї гіпотези отримала ідея, згідно з якоюхіральних чистими молекулярними «блоками», що склали основу длязародження живого, були макромолекули ДНК або РНК.

ЛІТЕРАТУРА

1. Данилова В. С., Кожевников Н. Н.. Основні концепції сучасного природознавства. - М.: Аспект Пресс, 2001. - 256 с.

2. Дубніщева Т. Я.. Концепції сучасного природознавства. - М.: ІОЦ

«Маркетинг»; Новосибірськ: ТОВ «Видавництво ЮКЕА», 2000. - 832 с.

3. Мотилева А. С., Скоробогатов В. А., Судариков А. М.. Концепції сучасного природознавства. - СПб.: Іздатльство Союз, 2000. - 320 с.

4. Хорошевіна С. Г.. Курс лекцій «Концепції сучасного природознавства». - Ростов-на-Дону: «Фенікс», 2000. - 480 с.