Вопрос о происхождении жизни на Земле с древних времен волновал человечество. Существуют различные взгляды на происхождение жизни. Познакомимся с некоторыми из них.
В древнем мире была широко распространена идея самозарождения жизни, в соответствии с которой организмы возникают из неживой материи. Так, Аристотель считал, что черви появляются из гниющего мяса под влиянием «жизненной силы», рыбы и мыши зарождаются в гнилой воде.
*В XVI в. швейцарский ученый Ф.Парацельс предложил рецепт создания маленького живого человека — гомункулюса. Для этого он рекомендовал выдержать разлагающуюся мочу определенное время в тыкве, а затем поместить ее в лошадиный желудок, где и будет развиваться гомункулюс.
Представления о возможности самозарождения организмов сохранились до середины XIX в. Однако уже в XVII-XVIII вв. некоторые ученые пытались с помощью опытов доказать невозможность самозарождения.
В 1668 г. итальянский врач Ф.Реди (1626-1698) провел опыт. В восемь стеклянных сосудов он поместил куски свежего мяса: 4 сосуда были накрыты марлей, а 4 — оставлены открытыми. Через некоторое время в открытых сосудах появились личинки мух, а в закрытых их не было. На этом основании Реди сделал вывод о том, что личинки мух развились из яиц, отложенных мухами в открытых сосудах, а не «самозародились». Но опыты Реди не опровергли полностью идею самозарождения, так как и в открытых, и в закрытых сосудах были обнаружены микроорганизмы.
В 1775 г. украинский ученый М.М.Тереховский провел следующий опыт. Он запаял сосуд с бульоном и прокипятил его. Бульон в запаянном сосуде хранился очень долго, но микроорганизмы в нем не появились. Однако опыт Тереховского признали неубедительным, так как в запаянный сосуд не поступал свежий воздух.
В 1859 г. Парижская академия наук учредила премию, которая должна была быть присуждена тому, кто решит эту проблему. Премию получил французский ученый Луи Пастер (1822-1895). Ученый поместил бульон в сосуд с S-образным горлышком, куда проникал воздух, но микроорганизмы в бульон не попадали, так как оседали на стенках изогнутой трубки. В таком виде бульон хранился долгое время и оставался стерильным. Однако стоило обмыть изгиб трубки бульоном, как начиналось гниение, вызываемое микроорганизмами. Исследования Пастера и сейчас им 1000 еют огромное значение. На их основе разработаны методы стерилизации в пищевой промышленности и медицине.
В XIX в. получила распространение гипотеза вечности жизни, в соответствии с которой жизнь существует вечно и переносится в виде особых зачатков с планеты на планету при помощи метеоритов или световых лучей. Сторонником этой гипотезы был отечественный ученый В.И.Вернадский (1863-1945).
Противники гипотезы вечности жизни считают, что низкие температуры и сильное ультрафиолетовое излучение в космосе губят все живое и препятствуют распространению жизни.
Наибольшее признание в XX в. получила гипотеза возникновения жизни на Земле естественным путем из неорганической материи.
В 1924 г. русский ученый А.И.Опарин (1894-1980) разработал наиболее стройную концепцию возникновения жизни на Земле. Ученый предполагал, что на определенном этапе развития Земли создались благоприятные условия для появления жизни. Возникнув на Земле, жизнь не исчезала и не зарождалась вновь, так как условий для ее повторного зарождения больше на Земле не было.
В соответствии с концепцией О.Ю.Шмидта более 5 млрд лет назад из газовопылевого облака образовалось Солнце. Из оставшейся части облака, вращающегося вокруг Солнца, формировались планеты Солнечной системы, в том числе и Земля.
Первоначально Земля была холодной, но благодаря распаду радиоактивных элементов она разогрелась, температура в ее недрах достигала выше 1000°С. В результате твердые породы начали плавиться и распределяться определенным образом: в центре — самые тяжелые, а на поверхности — самые легкие. Под влиянием высокой температуры вещества вступали в химические реакции.
Атмосфера Земли в то время была бескислородной. В ее состав входили азот, водяной пар, углекислый газ, сероводород, аммиак, метан и др. Свободный кислород, который выделялся из мантии, быстро расходовался на процессы окисления.
Затем наступил период охлаждения планеты. Температура на поверхности Земли снизилась до 100°С. Началась конденсация водяного пара в атмосфере, пошли проливные дожди, продолжавшиеся тысячелетия. Горячая вода заполняла впадины земной поверхности. В ней растворялись вещества, содержащиеся в земной коре и атмосфере. Они вступали в химические реакции, чему способствовали высокая температура воды, сильное ультрафиолетовое излучение Солнца, грозовые разряды. В ходе реакций из неорганических веществ могли синтезироваться органические вещества, характерные для живых организмов.
Существует гипотеза геологической вечности жизни, в соответствии с которой синтез органических веществ осуществляется не на Земле, а на ранних стадиях развития Солнечной системы, то есть за пределами Земли. Эта гипотеза основана на следующих положениях:
- Темпы эволюции довольно медленны, о чем свидетельствуют палеонтологические находки. Например, для эволюции позвоночных потребовалось около 0,5 млрд лет. Поэтому отрезок времени в 3,5-4 млрд лет (с момента появления первых живых организмов) слишком мал для зарождения жизни и возникновения всего многообразия органического мира.
- Образование всех горных пород на Земле шло с участием живых организмов. Более 50 лет назад В.И.Вернадский писал: «…нигде не нашли мы в биосфере горных пород, которые указывали бы на их образование в течение геологического времени в отсутствии живого вещества. Даже массивные породы, как вулканические, так и плутонические, носят в себе следы существования живого вещества в условиях их образования».
- Земля принадлежит к внутренним планетам Солнечной системы, поэтому в ее первичной атмосфере присутствовали в основном водяной пар, углекислый газ, сернистый газ, сероводород, азот, а не метан и другие углеводороды, как считалось раньше. В основном атмосфера содержала углекислый газ, не способный самопроизвольно превращаться в органические соединения.
Углекислый газ относится к устойчивым термодинамическим соединениям, поэтому он не способен самопроизвольно превращаться в углеродсодержащие органические соединения. Это подтверждает возможность переноса органических веще e7f ств с одних космических тел на другие с помощью метеоритов. - Сложные органические соединения присутствуют в различных телах Солнечной системы. Так, в составе метеоритов обнаружены углеводороды, спирты, карбоновые кислоты, аминокислоты.
Органические соединения формировались на поверхности пылевых частиц в период остывания газово-пылевой солнечной туманности. Реакции ускорялись в присутствии зерен магнетита — Fe3O4 и глинистых минералов — силикатов. Первоначально в ходе химических реакций возникла водород-метан-аммиачная смесь газов:
2СО + 2Н2 ® СН4 + СО2
С02 + 4Н2 ® СН4 + 2Н20
N2 + 3H2 ® 2NH3
Таким образом, возникшие в космических условиях органические вещества вошли в состав многих космических тел. Однако лишь на Земле сложились условия для их преобразования в живые тела.
