- 2 -
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 оче-редь определить ее отправную точку.
На сегодня есть ряд кон-цепций зарождения жизни на Земле: от божественного проис-хождения, зарождение через эволюцию неживого вещества до информации в гене Вселенной, которая реализуется в уникальных условиях: сочетание антропоцентристского принципа и вне-шних условий космического объекта Вселенной.
Для того что-бы установить начало жизни, нужно определить границу, отде-ляющую живое от неживого, и есть ли она? К сожалению, од-нозначно дать определение живому не удается, но принципи-альные отличительные характеристики указать можно.
Считается, что первые убедительные научные факты пред-ставил 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 процес-са. Им были созданы закритические условия для ее существо-вания и зарождения, то есть Среда была умерщвлена и изоли-рована.
Суть опыта Пастера, основателя микробиологии заключает-ся в том, что он прокипятил мясной бульон и герметично зак-рыл его. Будучи специалистом по кристаллографии, он отме-тил, что вещества небиологического происхождения имеют сим-метричную 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 наибо-лее характерны для Природы, то "дыхание" Вселенной (расши-рение -- сжатие) должно восприниматься естественно, и ее ген должен нести зачатки жизни. Иначе нарушается вся логика раз-вития Природы.
Кроме логики и философии, существуют и физические пред-посылки, объясняющие зарождение жизни. В 1975 г. обнару-жены в лунном грунте и в метеоритах составляющие аминокис-лот. Правда и эти части Вселенной могли быть порождены Зем-лей.
В 1999 г. жизнь обнаружена на расстояниях до 11 км в верх-них 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 мо-жет возникнуть из неживой материи скачком при появлении не-обходимой 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 -- элемен-та 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 живо-му 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. Со-колова, X. Оро, К. Миллера, К. Сагана показали, что солнечное излучение способно обеспечить ход мощных процессов синте-за и неорганического фотосинтеза, что могло привести к "вы-живанию" более сложных молекул вместо простых. Итак, тео-рия Опарина получила признание, но переход от сложных орга-нических веществ к простым живым организмам остается тай-ной.
Наиболее лаконичное и нетрадиционное для биологов-нату-ралистов определение жизни дал физик Ф. Типлер (амер.): жизнь -- это закодированная информация, которая сохраняет-ся естественным отбором, не привязанная к нуклеиновым кис-лотам обязательным образом. То есть к белково-нуклеиновой основе жизни можно прийти только через какой-то или какие-то промежуточные переходные этапы. Прямой синтез, возмож-но, и не реализуем.
Другой подход: обнаружение в метеоритах органических ве-ществ позволило предположить, что жизнь была занесена на Землю из космоса. Как могли на Земле в ходе химической эво-люции 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 появле-нию 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 сложны-ми, но фиксированными взаимосвязями. Эволюция мозга, его усложнение идет за счет роста организованности, упорядоченности
Переход от приматов к человеку связан с переходом от био-логических регуляторов внутри сообщества к регуляторам со-циальным. Этого требовала организация трудового процесса.
Строение ансамблей нервных клеток, их связи в мозге про-граммируются генетическим аппаратом. Развитость речевых и двигательно-трудовых структурных ансамблей мозга человека наследуется от родителей. Но наследуются не речь и не трудо-вые навыки, а лишь потенциальная возможность их последую-щего 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 возник-новения 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 са-мозарождении 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. Ге-гель тоже придерживались мысли о постоянно осуществляю-щемся самопроизвольном зарождении живого из неживого.
Но с XVII в. стали накапливаться данные против такого понимания. В 1668 г. тосканский врач Франческо Реди дока-зал, что белые черви в гниющем мясе есть не что иное, как личинки мух. Через 100 лет итальянец Л. Спаллацани и рус-ский М. Тереховский поставили под сомнение представления о самозарождении микроорганизмов.
Окончательно же ученые отказались от подобных представлений лишь во второй полови-не XIX в. В 1862 г. Луи Пастер убедительными опытами дока-зал невозможность самопроизвольного зарождения простейших организмов в современных условиях и утвердил принцип «все живое из живого».
После этого одни ученые поставили вопрос об историчес-ком возникновении жизни в первобытных условиях Земли, дру-гие же склонились к тому, что жизнь на нашей планете никог-да не зарождалась, а была занесена на нее из Космоса, где она существует вечно. Однако такой подход просто снимает про-блему возникновения жизни.
Существует также точка зрения, что жизнь возникла чисто случайно и совершенно внезапно. Американский генетик Г. Меллер (лауреат Нобелевской пре-мии) допускает, что живая молекула, способная размножать-ся, могла возникнуть вдруг, случайно в результате взаимодей-ствия простейших веществ.
Он считает, что элементарная еди-ница наследственности -- ген -- является и основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем слу-чайного сочетания атомных группировок и молекул, существо-вавших 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 уче-ных 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 мо-гут 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, раз-деляется на два слоя -- слой, богатый коллоидными частица-ми, и жидкость, почти свободную от них.
В некоторых случа-ях 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 ка-пель должен был идти отбор наиболее устойчивых в существо-вавших условиях. Многие миллионы лет шел процесс есте-ственного отбора коацерватных капель. Сохранялась лишь нич-тожная их часть.
Способность к избирательной адсорбции по-степенно преобразовалась в устойчивый обмен веществ. Вмес-те с этим в процессе отбора оставались лишь те капли, которые при распаде на дочерние сохраняли особенности своей струк-туры, т.е. приобретали свойство самовоспроизведения -- важ-нейшего признака жизни.
По достижении этой стадии коацерватная капля превратилась в простейший живой организм. Коацерватные капли были местом встречи и взаимодействия до этого независимо возникавших простых белков, нуклеиновых кис-лот, полисахаридов и липидов.
Отдельная молекула, даже очень сложная, не может быть живой. Ученые считают, что первоначально на молекулярном уровне могли возникать лишь белково- и нуклеино-подобные полимеры, лишенные какой-либо биологической целесообраз-ности своего строения. Только при объединении этих полиме-ров в многомолекулярные фазовообособленные системы могло возникнуть взаимосогласование их структур и биологическое функционирование новых целостных систем.
Это значит, что не разрозненные части определяют собой организацию целого, а целое, продолжая эволюционировать, обусловливает целесо-образность строения частей.
Где-то на той же стадии возникает и естественный отбор, способствующий сохранению наиболее совершенных и целесообразных структур. Здесь много неясно-го, но в трудах ведущих синергетиков И. Пригожина и М. Эйгена и многих других ученых дается все более обосновываемая картина действия отбора на высокомолекулярном и надмолеку-лярном уровнях.
Страницы: 1, 2
