Необходимые факторы возникновения жизни

Возникновение жизни на Земле и ее биосферы является одной из основных проблем современного естествознания, философии и религии. На протяжении всего развития человечества этот вопрос волновал и волнует нас до сих пор. Остановимся кратко на главных гипотезах возникновения жизни:

· креационистской,

· теории самопроизвольного зарождения,

· существования жизни вечно,

· занесения элементов жизни из Космоса

· биохимической эволюции.

Согласно креационистской гипотезе сотворения жизни на основе толкования Библии предполагают, что животный, растительный мир и Человек создан Богомсразу по его желанию, как говорится, во всей своей красе и всем разнообразии. При этом все эти творения Бога созданы в совершенной гармонии и не требуют своего дальнейшего развития. Любопытно, что в рамках этой гипотезы на основе анализа возрастов и родственных связей лиц, упоминаемых в Библии, это произошло в 9 часов утра 23 октября 4004 г. до н.э.! Очевидно, это умозрительная гипотеза, не находящая своего подтверждения в современной науке. Это понимают и сами теологи. Еврейский философ Маймонид (1135—1204) в своей книге «Наставник колеблющихся» говорит: «Конфликт между наукой и религией проистекает из-за неверной интерпретации Библии». И там же: «Если хочешь постичь взаимосвязь между миром и тем, как Бог управляет им, изучай астрономию и физику».

В противоположность этой гипотезе еще в древности в Китае и Египте была выдвинута идея самопроизвольного непрерывного зарождения живого из неживого. Эти представления поддерживали древнегреческие мыслители (Аристотель, Платон) и более поздние ученые (Галилей, Бэкон, Декарт, Гегель, Ламарк). Согласно Аристотелю, частицы вещества содержат «активное начало», дающее возможность зародиться живому, например, лягушки и насекомые при определенных условиях заводятся в сырой почве, в стоячей воде — черви и водоросли, в протухшем мясе при гниении — личинки мух.

Первый ощутимый удар по этой теории нанес итальянский естествоиспытатель и врач Ф. Реди (1626—1698),который в 1688 г. проделал опыт с закрытыми и открытыми сосудами, где были помещены мертвые змеи. В открытом сосуде мухи откладывали свои яйца и из них развивались личинки мух. В закрытом сосуде этого не происходило — отложенные на закрывающую банку кисею яйца не давали личинок. Из этих опытов и возник известный принцип Ф. Реди — «все живое от живого». В дальнейшем французский микробиолог Л. Пастер (1822—1895)и английский физик Тиндаль (1820—1893)показали, что при определенных условиях (стерилизация, а в дальнейшем возник и термин «пастеризация») живые организмы — вирусы — не могут возникать. Однако это еще не является доказательством невозможности возникновения живого из неживого.

Согласно современным представлениям жизнь возникла из неживой материи, но только в условиях, сильно отличающихся от современных, и за длительный промежуток времени — в течение сотен миллионов лет. Можно также предположить, что возникновение жизни является обязательным этапом эволюции материи, и такое событие могло происходить неоднократно и в разных частях Вселенной.

Теория пансмермии о занесении «зародышей жизни» из Космоса является гипотезой о внеземном происхождении жизни. Известно, что в мировом пространстве имеются частицы вещества, пылинки, на которых могут находиться живые споры микроорганизмов. Попадая на планету с подходящими для микроорганизмов условиями, они и создают жизнь на этой планете. В настоящее время получены космохимические данные, указывающие на возможность возникновения органических веществ, характерных для живых организмов, химическим путем в космических условиях. При изучении состава метеоритов (главным образом хондритов) и комет были обнаружены спирты, карбонильные соединения, вода, синильная кислота, формальдегиды и т.д. Большая часть молекул, обнаруженных в межзвездных облаках, относится к простейшим соединениям углерода, в том числе к аминокислотам. Предшественники аминокислот в 1975 г. были найдены и в лунном грунте.

Поскольку метеориты типа углистого хондрита довольно часто падают на Землю из Космоса, можно предположить, что образование органических соединений в Космосе — не такое уже редкое событие, скорее типичное и довольно распространенное. Несмотря на то, что о существовании жизни вне Солнечной системы сказать пока однозначно и определенно достаточно сложно, существует гипотеза о возникновении жизни на Земле практически одновременно с моментом образования самой Земли около 4,6 млрд. лет назад. И тогда условно можно считать, что жизнь зародилась в момент создания Солнечной системы, в том числе и Земли, т.е. в Космосе. В качестве аргументов в пользу этой гипотезы любители экстравагантных доказательств приводят такие факты, как прилеты инопланетян на Землю, неопознанных летательных объектов (НЛО), наскальные, топологические рисунки на поверхности Земли и т.д. Однако эта гипотеза не дает ответа на вопрос о механизме изначального возникновения жизни, а просто переносит эту проблему в другое место во Вселенной.

По данным ядерной геохронологии длительность геологической эволюции Земли и жизни на ней близки друг к другу, что привлекает сторонников другой гипотезы происхождения жизни на Земле — вечного ее существования. Эта модель близка к теории вечного существования жизни во всей Вселенной. Логичная идея всеобщей эволюции должна приводить к пониманию того, что жизнь возникла где-то на этапе перехода от космохимической эволюции к геохимической и затем биохимической эволюции. Остается «только» найти время и место возникновения живого в этой цепочке! В эволюционном процессе изменения условий для возникновения жизни можно предположить, что жизнь на Земле может совпадать с образованием и существованием материи. Такой точки зрения придерживался известный глобалист естествоиспытатель В.И. Вернадский: жизнь и материя неразрывны, взаимосвязаны, и между ними нет временной последовательности. Эту мысль подтверждает палеонтолог B.C. Соколов: «...даже на «сумасшедший вопрос» — что древнее — Земля или жизнь на ней, мы не можем дать определенного ответа. Возможно, они почти ровесники и поэтому предпочтительнее говорить о появлении жизни на нашей планете, а не о ее происхождении».

В современном естествознании идея эволюции нашего мира находит свое применение и к возможности появления жизни из неживого на этапах развития материи от неорганического мира к органическому и далее к биологическому. Как указывал в 1912 г. русский естествоиспытатель К. А. Тимирязев, «...мы вынуждены допустить, что живая материя осуществлялась так же, как и все остальные процессы, путем эволюции... Процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический». В более широком смысле эволюцию мира, в течение которой происходит и появление жизни как феномена нового состояния материи, необходимо увязывать с космологической эволюцией в целом. Ее этапы можно представить себе следующим образом:

БВ —> излучение + вещество —>

—> Галактики, Вселенная —>

—> планеты —> первичная атмосфера —>

—> вторичная атмосфера, гидросфера —>

—> образование органических веществ, аминокислот —>

—> коацерватные капли — естественный отбор, мутация —>

—> ДНК — РНК —> белок.

Что же надо, чтобы объяснить возникновение жизни с позиций физики и химии, какие нужны условия для появления живого из неживого? Считается, что требуются четыре основных условия:

• наличие определенных химических веществ,

• наличие источника энергии,

• отсутствие газообразного кислорода O₂,

• длительное время.

Из необходимых химических веществ вода имеется в изобилии на Земле, а неорганические соединения присутствуют в горных породах, в газообразных продуктах извержений вулканов и в атмосфере. Необходимой энергией всегда обеспечивало в первую очередь Солнце, ультрафиолетовое и другие виды излучений, затем тепло от вулканов, горячей лавы, гейзеров и от радиоактивного распада элементов земных пород, молнии.

Предполагают, что жизнь могла возникнуть, когда атмосфера Земли не содержала кислорода. Дело в том, что кислород, взаимодействуя с органическими веществами, разрушает, окисляет их и лишает тех свойств, которые делали бы их полезными для предбиологических систем. Поэтому если бы органические молекулы на ранней Земле вступали в реакцию с O₂, то они существовали бы недолго, препятствовали химической эволюции, т.е. не образовывали бы более сложных структур. В наличии атмосферного кислорода кроется одна из причин невозможности самопроизвольного зарождения жизни из органических веществ в наше время.

Из геологических данных известно, что древнейшие породы Земли образовывались в то время, когда ее атмосфера не содержала O₂, а состояла к моменту предполагаемого зарождения жизни из водяных паров, диоксида углерода и азота. В древних породах Земли находят железо в двухвалентной восстановленной форме Fe²⁺, а в более молодых породах — в трехвалентной Fe³⁺, т.е. в окисленной, которые приводили к образованию Н₂, О, СН₄, NH₃, HCN, а затем и СО, СO₂, создавая восстановительную атмосферу. Атмосферы других, самых больших планет Солнечной системы, Юпитера и Сатурна, по современным данным состоят в основном из газообразного и металлического водорода и гелия. При этом Земля не могла удержать легкий водород, он рассеивался в космическом пространстве, так же как и тот водород, который получался при разложении аммиака NH₃ под действием солнечного излучения.

Химические реакции, приводящие к образованию новых веществ, могут протекать с разными скоростями. Такие превращения первородной атмосферы Земли требовали миллионы лет. Однако с учетом предполагаемого времени образования Земли в 4,6 млрд. лет простые подсчеты показывают, что даже если вероятность события, от которого зависело возникновение хотя бы однажды простейших форм жизни, составляет 0,001, то за 10000 лет оно обязательно произойдет. Поэтому как бы ни казалось маловероятным появление живых систем, времени для этого было настолько много, что на самом деле это событие стало неизбежным. Например, первые известные остатки прокариотических клеток были обнаружены в горных породах, сформировавшихся всего на 1,1 млрд лет позднее образования Земли.