Погляди про походження життя на Землі.Історія Землі.Матеріал для учнів 11 класу.

  

Гіпотези виникнення життя на Землі

Абіогенні гіпотези

Абіогенні гіпотези (зокрема, гіпотези самочинного, чи спонтанного, зародження) існували ще учені прадавніх цивілізацій Вавилону, Китаю і Греції 3000 - 4000 років назад. В тому числі, Арістотель (роки життя 384-322 до н. е.), котрого нерідко звуть засновником біології, припускав, що усі живі істоти постійно з'являються із мулу, гною т.п., частинки котрих містять «активний зародок», який за відповідних умов здатний дати початок іншому живому організму. Схожих поглядів дотримувались інші видатні учені епохи Відродження, зокрема, Ф. Парацельс, Ф. Бекон, Р. Декарт. Знаменитий дослідник голландець ван Гельмонт (1577 р. -1644 р.) описав дослід із виникнення («мимовільного зародження») мишей із пропотілої сорочки у темній шафі з жменею пшениці.

Рис. 1. Прихильники ідей абіогенного походження життя на нашій планеті:
1 - Арістотель; 2 - Парацельс (справжнє ім 'я Філіпп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм); 3 - Френсіс Бекон; 4-Ян Баптиста ван Гельмонт

Впродовж ХVІІ-ХVІІІ сторіч дані погляди являлись спростовані. Так, Лінней у основу біологічної систематики запоклав принцип «всякий схожий організм походить від подібного собі». Остаточно учені відмовилися від підтримання абіотичних гіпотез в другій половині XIX ст. одразу після установлення Робертом Вірховим того факту, що кожна клітина формується лиш у результаті поділу материнської клітини. У 1860 році знаменитий французький учений біолог Луї Пастер своїми експериментами із дріжджами і бактеріями довів неможливість існування самозародження мікроорганізмів.
Із розвитком знань про історичний розвиток Землі і молекулярної біології застаріла гіпотеза абіогенезу одержала нове існування у XX сторіччі. Особливість трактування її полягає у саме тому, що, виключаючи змогу самозародження існування у наш час, вчені припускають його виникнення із хімічних сполук в минулому. Уперше даної думки припустився Ж.-Б. Ламарк в 1820 році; згодом її розвивали Е. Геккель й К. А. Тимірязєп. Вони вважали, що у первісному океані у результаті хімічних процесів з'явилися спочатку органічні речовини, згодом із них - доклітинні форми існування, що поступово перетворилися у клітинні організми. Дана гіпотеза являється наслідком поглядів Ламарка щодо еволюції як процесу поступового переходу від нижчої ланки організації до вищої.
У 20-х рр. минулого сторіччя видатний російський вчений О.І. Опарін й англійський Д. Холдейн вивели біохімічну гіпотезу виникнення життя, котра, по суті, являється розвитком ідей Ламарка. На думку даних вчених, біологічній еволюції передувала так звана хімічна еволюція органічних речовин, що тривала декілька сотень мільйонів років до часу виникнення найперших живих істот.

Рис. 2. Гіпотетичні умови для створення життя на Землі
II. Дослід Опаріна-Холдейна: 1 - електроди; 2 - суміш газів (СН₄, NH₃, Н₂, H₂O); З - конденсор; 4 - підігрів води; 5 - дрібні органічні молекули

Як свідчать геологічні данні, первинна атмосфера Землі сформувалася з вуглекислого газу, аміаку, оксидів Сульфуру, метану, сірководню й водяної пари. Атмосферний кисень у вільному стані і озоновий екран відсутні були, та на поверхню суходолу й Світового океану падав великий потік космічного і сонячного випромінювань, включно з ультрафіолетовими променями. Внаслідок високої вулканічної активності в океан й атмосферу із надр Землі постійно потрапляли різні хімічні сполуки. Схожі умови учені неодноразово відтворювали у лабораторіях. Під чай дослідів виявилось, що в водному розчині, який близький за складом до сучасної води океану, у умовах опромінення й пропускання крізь нього електричних розрядів (аналогічно блискавці) утворились окремі низькомолекулярні органічні сполуки: амінокислоти, нуклеотиди і малі ланцюжки амінокислот, моносахариди і т.п. Вони збирались в скупчення, які відокремлені від водного середовища поверхнею розділу, - так звані коацерватні краплини, що існували достатньо тривалий час. Нічого, що б нагадувало живих істот, вченим більш аніж за 70 р. експериментів добути так і не вдалось. Незважаючи на дану обставину, гіпотеза Опаріна-Холдейна говорить про те, що коацерватні краплини певним чином перетворились на певні гіпотетичні «доклітинні» біологічні системи, від котрих з'явилися прокаріоти. Таким чином, виникнення існування із неживої матерії у минулому й сучасному Землі доказати не вдалось.

Біогенні гіпотези

Біогенні гіпотези грунтуються на поглядах про життя як унікальну особливу форму життя матерії, яке існує стільки же часу, як й Всесвіт. Дані гіпотези не містять в собі ніяких ідей стосовно пояснення виникнення життя на Землі, а говорять тільки про неземне його походження.
Сучасні біогенні погляди отримали назву гіпотези панспермії (з грец. пан - все і сперматос - насіння). Вперше висловив думку про змогу занесення існування із космосу ще давньогрецький відомий філософ Анаксагор в п'ятому сторіччі ще до нашої ери. Остаточно гіпотезу панспермії сформував фізик із Швеції С. Арреніус на початку XX ст., а розвинув український вчений В. Вернадський. До прихильників цієї гіпотези відносяться видатні російські учені: зоолог Л. Берг, географ О. Шмідт, астроном Й. Шкловський, один з відкривачів молекулярної структури молекули ДНК англійський біохімік Ф. Крік і чимало інших.

Рис. 3. Прихильники біогенних гіпотез походження життя на Землі:
1 - Лев Семенович Берг (1876-1950); 2 - Френсіс Крік (1916-2004)

Суть гіпотези панспермії заключається у такому: спори прокаріотів здатні, не втрачаючи своєї здатності до життєдіяльності, витримувати перебування в вакуумі при температурах, які близькі до абсолютного нуля (близько -273 °С), жорстке радіаційне й ультрафіолетове опромінення, так звані умови космічного простору. Вони просто потрапляють в верхні шари атмосфери планети та дякуючи мізерній власній масі здатні звідти потрапляти в відкритий космос.
С. Арреніус підрахував те, що тиск світла спричиняє помітний механічний вплив на частки діаметром біля 0,015 мм, переміщуючи їхня. Саме даний діаметр отримали спори переважної більшості бактерій. Спора, набираючи швидкість під дією тиску сонячного випромінення, за 20 діб здатна подолати відстань між орбітами Землі й Марса, за 80 - досягти орбіти Юпітера. Досить нещодавно у метеоритах було знайдено спороподібні утвори. Таким чином, у космосі присутні спори деяких прокаріотів, котрі ніби дощем весь час потрапляють на планети. І за сприятливих комфортних умов із них виходять активні форми прокаріотів різноманітних видів, котрі створюють первинні біогеоценози. В подальшому еволюція подібних «первинних» видів здійснюється у різноманітних напрямах відповідно змінам умов довкілля на небесних тілах.

Космічна теорія походження людини

 

Серед   релігійної (креаціонізм)  та  наукової  (еволюціонізм)  сучасна  наука  виділяє  космічну  теорію. Намагатимемося  розібратися, що собою  вона  являє і чим  відрізняється  від інших.  Для початку   слід  зрозуміти  яке відношення  має теорія  до людини.

Космічною  теорією  походження людини  вважається та гіпотеза, згідно якої  усі форми життя   мають здатність   виживати  у космічних  умовах або  ж   могли  потрапили  в площину   пилу,  будучи викинені   у простір   внаслідок зіткнення  двох планет, на яких могло  зародитися  життя.  Відповідно  науковці  назвали  цей процес  панспермією. Вони  зробили  припущення  щодо  існування  позаземних  розвинутих   цивілізацій, які    здатні  долати   космічний простір  та час.  У свою чергу  цивілізаціями  були залишені  їхні  представники,  які  перетворилися   у  землян, досягнувши   цивілізаційного  рівня  розвитку. Проте  такі підтвердження  власне і залишаються гіпотезою,  оскільки  вони  не мають  прямого відношення  до походження  людини.
Панспермія  не  може  дати  відповідь  на  питання:  як  почалося  життя на Землі,  в тім  вона  пояснює   у який  спосіб  це   відбувається.  Допущена  думка,  що  життя  виникло  один раз, а якщо  це так, то  й  воно  може   поширюватися   у  ріні сфери перебування.  Панспермія  може бути двояка:  міжзіркова   та  міжпланетна.   Транспортувальний  механізм  містить  радіаційний  тиск  з літопанспермією  (йдеться  про  мікроорганізми, які переміщуються у твердих тілах, зокрема таких як метеорити).  Крім того   може   існувати    така  панспермія, що передається  із  космосу  на Землю  або  із неї  (Землі)  у зіркову  систему.
Міжпланетні  переміщення  є досить чітко задокументовані,  було  підтверджено   знайдення    на Землі  метеорита  із походженням  життя марсіанського  типу.   Подібним  транспортним механізмом  можуть виступати  космічні  зонди,  що використовуються  для  міжпланетного  опилення.  Наприклад,  місією американських  астронавтів  «Аполлон 12»   було знайдено  живі земні  мікроорганізми  на  одному  із  зондів  Сервеєр -3, тому  для  уникнення  міжпланетного опилення, космічною агенцією проводиться  ретельна стерилізація.  Доки  обстежується   галактика  щодо  наявності  хоча б якихось ознак  життя,  іншопланетної цивілізації,  в гіпотезу  панспермії  важко повірити.
Знайдені   записи  копалин  докембрійського  періоду  стверджують, що  життя   могло  з’явитися  ще до  утворення  планети – Земля.    Тобто  це свідчить про те,  що життя могло зародитися   близько  сотень  мільйонів   років  до нашої ери,  у зв’язку  з сприятливими  умовами  на  Землі.  За дослідженнями науковців, вік Землі  становить  близько  чотири тисячі  п’ятсот  п’ятдесят  років  до нашої ери. Найдавніші  осадові  породи  датуються  три тисячі  вісімсот п’ятдесятим  роком до нашої ери.
Науковців  також цікавило питання:  чи існує  життя на Марсі?  Чи  планета  є придатною  для  існування  на ній  людини?   Наукові  дослідження  ще раз переконують нас  в існуванні форм життя  на нашій планеті,  а от  чи  насправді  воно  було занесене  космічним пилом  на Землю  якимись  іншими  позаземними силами, для науки  це залишається  таємницею.  Спроба  дослідити   правильність космічної теорії була  зроблена  індійським дослідником  Чандрою  Вікрамасінгхом та його   командою  у 2001 році.   Науковець   підтверджує  наявне існування  живих клітин  у  повітрі, які  знаходяться  вище,   тоді  як  космічне  агентство  НАСА висловилося  скептично   щодо  цього  твердження: земне життя  не може  перебувати  на  висоті.
Досвідчений  дослідник  у в космічній сфері  діяльності  Макс Бернстайн  стверджував, що   такі результати   слід  інтерпретувати  обережно, оскільки  легше  б   було  переконати людину   у  тому, що  земні організми перебувають  вгорі, ніж  позаземні, що впали  згори  донизу.  Науковець  Бенстайн   є більш близьким  до істини  на відміну  скептика  з НАСА.   В тім  космічна теорія  надалі  залишатиметься  не розв’язаною  до кінця  проблемою  таємниці Всесвіту.