Общая характеристика підходів про походження живого на земле

АКАДЕМІЯ УПРАВЛІННЯ ПРИ ПРЕЗИДЕНТІ РБ.

Інститут Державного управления.

РЕФЕРАТ.

На тему.

Загальна характеристика підходів про походження живого на земле.

Виконав Яковлєв Р. А.

МІНСЬК 2002.

СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДХОДІВ Про ПОХОДЖЕННЯ ЖИВОГО НА.

ЗЕМЛЕ.

Ще давнину люди ставили собі питання: звідки відбулася жива природа? Як виникла життя? Де межа, якою природа переступила під час переходу від неживого до живого? Чому живі системи для свого побудови вибрали молекули лише з певною просторової организацией.

Проблема походження живого вирішувалася досить просто, поки вчені перебувають у щасливому невіданні щодо сутності живого, як, втім, і ще, що являла собою Земля в младенчестве.

Багатовікові дослідження та спроби вирішення питань про походження природи й сутності життя породили різні концепції виникнення життя на Земле:

1) життя виникала неодноразово і спонтанно з неживого вещества;

2) життя існувала завжди (теорія стаціонарного состояния);

3) життя занесена на форумі нашу планету ззовні (панспермия);

4) життя виникла результаті біохімічної эволюции.

Ідея самовільного походження життя. Перша ідея, що була висунуто, — це ідея самовільного зародження життя. Эмпедокл, наприклад, вважав, що це дихаюче зобов’язане своїм існуванням самозарождению окремих органів — рук, ніг, лап, голів, сердець, які потім, випадково комбінуючи, складалися в тіла, і досягали наприкінці кінців цілком вдалих комбинаций.

Років за сто перед ним Анаксимандр з разючою для свого часу прозорливістю стверджував, шлях до вищим організмам природа починала з більш примітивних, і, мабуть, вперше висунув ідею еволюції природи. Але й за вихідну субстанцію брав складний природний продукт — морської мул. По її думки, живі істоти зародилися у вологому мулі, що колись покривав землю. Коли Земля стала висихати, волога скапливалась в поглибленнях, у результаті утворювалися моря, і деякі тварини вийшли на суходіл. У тому числі були різноманітні істоти, у череві яких розвивалися люди. Коли люди зросли, покрывавшая їх луската оболонка развалилась.

Ця ідея самовільного зародження організмів, певне, представлялася багатьом поколінням далеких предків дуже переконливою, оскільки проіснувала, не змінюючись, довгі сторіччя. Мимовільна зародження жаб, мишей, саламандр, ягнят тощо. із різних матеріальних утворень, зокрема гниючої землі, покидьків та інших об'єктів, розглядалося багатьма видатними умами і мислителями: Фалесом, Анаксагором, Арістотелем, Коперником, Декартом, Галилеем, Ламарк, Гегель і саме тому ідея мала настільки стала вельми поширеною і проіснувала так долго.

Досліди Пастера, доводять походження живого від живого. У XVII в. досліди Реди показали, що мух хробаки в гниючому м’ясі не виявляться, а якщо прокип’ятити органічні розчини, то мікроорганізми у яких не зможуть зароджуватися (судження, відоме зараз будь-який господині, що займається консервуванням продуктів). І лише 60-х рр. в XIX ст. Пастер (1822−1895) у дослідах продемонстрував, що мікроорганізми з’являються у органічних розчинах лише бо туди раніше було внесений зародок. Пастером фактично було відкрито природа бродіння. Він ввів методи асептики і антисептики, а 1888 р. створив і очолив інститут мікробіології (згодом Пастеровский институт).

Термін пастеризація стався від прізвища цього вченого. Пастеризація означає спосіб знищення мікробів в рідинах і харчові продукти однократним нагріванням до температури нижче 100 °C (зазвичай 60— 70 °З) з різної витримкою (найчастіше 15—30 хвилин). Спосіб цей було запропоновано Л. Пастером вживається для консервування молока, вина, пива.

Будучи основоположником сучасної мікробіології і імунології, Л. Пастер відомий також своїми роботами з асиметрії молекул, які стали основою стереохимии — галузі, що вивчає просторове будова молекул і вплив його за фізичні властивості, і навіть на напрям і швидкість реакцій. Молекулярна асиметрія, відкрита Л. Пастером, стала однією з доказів земного походження життя і мала величезне значення розуміння особливостей світового еволюційного процесса.

Отже, досліди Пастера мали двояке значение:

1. Які доказали неспроможність концепції самовільного зародження жизни.

2. Обгрунтували ідею про те, що це сучасне живе відбувається від живого.

Гіпотеза занесення живих істот на Землю з космосу. Практично разом з роботами Пастера (в 1865 року) з кінця космогонії і фізики ученим Р. Ріхтером розробляється гіпотеза занесення живих істот на Землю з космосу — концепція панспермии. Відповідно до цієї ідеї зародки простих організмів могли потрапити до земні умови разом із метеоритами і космічної пилюкою й дати початок еволюції живого, тобто життя могла виникнути у різний час у різних частинах Галактики і було перенесена на Землю тим чи іншим способом. Такі думки поділяли найбільші вчені кінця XIX — початку ХХ століття: Лібіх, Кельвін, Гельмгольц, У. Томсон та інших., що викликало її значному поширенню серед учених. У 1908 року шведський хімік Сванте Арреніус підтримав гіпотезу походження життя з космосу. Він описував, і з населених іншими істотами планет йдуть у світовий простір частинки речовини, порошини і живі суперечки мікроорганізмів. Частинки життя, носящиеся в безкраїх теренах космосу, переносилися тиском світла від зірок, осідали на планети з підходящими умовами життю й починали нове життя таких планетах. Ці ідеї підтримували видатні російські вчені академіки З. П. Костычев, Л. З. Берг, П. П. Лазарев.

Ця концепція називалася концепцією панспермии. Але вона отримала наукового докази, оскільки примітивні організми чи зародки повинні були загинути під впливом ультрафіолетових і космічних лучей.

Гіпотеза Опаріна. У 1924 р. вийшла книжка «Походження життя» радянського вченого А.І. Опаріна, де зараз його теоретично і експериментально довів, що органічні речовини можуть утворюватися абиогенным шляхом при дії електричних зарядів, теплової енергії, ультрафіолетових променів на газові суміші, містять пари води, аміаку, метану та інших. Під впливом різних чинників природи еволюція вуглеводнів призвела до освіті амінокислот, нуклеотидів та його полімерів, які в міру збільшення концентрації органічних речовин, у первинному бульйоні гідросфери сприяли освіті колоїдних систем, які, виділяючись з довкілля та маючи неоднакову внутрішню структуру, по-різному реагували на зовнішню середу. Перетворенню вуглецевих сполук, у хімічний період еволюції сприяла атмосфера з її відбудовними властивостями, що потім стала набувати окисні властивості, що властиво атмосфери і на цей время.

Сучасні концепції походження життя. Сьогодні проблема походження життя досліджується широким фронтом різних наук. У залежність від того, яке найбільш фундаментальне властивість живого досліджується і переважає у цьому вивченні (речовина, інформація, енергія), все сучасні концепції походження життя можна умовно разделить:

1. Концепція субстратного походження життя (її дотримуються біохіміки на чолі з А. Опариным).

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

3. Концепція інформаційного походження (її розвивали О. Н. Колмогоров, А. А. Ляпунов, Д. С. Чернавський і др.).

З конкретних концепцій, отримали сьогодні визнання, крім гіпотези Опаріна про шляхи еволюції обміну речовин можна назвати концепцію про передачу спадкової інформації (див. ТЕМУ 19.2.3.1) англійського вченого Д. Холдейна (1892—1964), що мав праці з генетиці, біохімії, застосуванню математичних методів у биологии.

Усі концепції намагаються визначити той нижчий поріг, від якого починає діяти природний відбір на біологічному рівні, отже, починають функціонувати біологічні закони. Проте нижче цього кордону діють інших законів — закономірності еволюційної хімії, т. е. зовсім інша форма природного отбора.

У 1969 р. О. П. Руденко запропонував хімічний аспект походження життя. Використовуючи становище Ч. Дарвіна про природному доборі і принцип ускладнення та використання прогресивної спрямованості еволюції, він заклав теоретичну базу еволюційної химии.

Сучасні біологи доводять, що універсальної формули життя (тобто. такий, яка вичерпно відображала її сутність) немає, не може бути. Таке розуміння передбачає історичний підхід до біологічному пізнання як розуміння сутності життя, внаслідок чого змінювалися й існують самі концепції походження життя і її уявлення про те формах, у такий пізнання возможно.

«Колба» Міллера і можливість абіогенного походження життя. У 1953 р. американського вченого К.С. Міллер експериментально довів можливість абіогенного (не того що відбувається від живого організму) синтезу органічних з'єднання з неорганічних. Пропускаючи електричні розряди через суміш нагрітих газів Н2, Н2О (як пара), СН4 і NH3, він отримав набір кількох амінокислот і органічні кислоти. Виявилося, що таких шляхом можна синтезувати дуже багато органічні сполуки, що входять до склад біологічних полімерів — білків, нуклеїнових кислот і полісахаридів. Більше 4 млрд. років тому вони «колбою» Міллера був всю земну кулю. Викидалися вулкани, із яким прямували потоки розпеченій лави, клуби пара огортали Землю, атмосфера була насичена електрикою. Принаймні остигання планети водяну пару атмосфери випадали ливнями.

У цих умовах і виникли передумови для тривалого рівноваги основних параметрів, у яких могла зародитися життя. Тут є підкреслити, що згадані процеси в земних оболонках планети були неравновесными. Зате перелічені гази: Н2, Н2О, СН4, NH3 — накладала достатньому кількості для взаємодій, розглянутих Міллером, в окремих щодо спокійних областях планети початку зароджуватися життя. Це відбувалося у багатьох місцях. Напевно, часто амінокислоти гинули, але де-не-де могли протриматися довше, перетворитися на білки, й більш складні соединения.

Спірні концепції походження життя. Однією з найскладніших питань, що з походженням життя, є характеристика особливостей доклеточного предка.

Добре відома факт, що з саморепродукции нуклеїнових кислот (основи генетичного коду) необхідні ферментні білки, а синтезу білків — нуклеїнові кислоти. Звідси йдуть два вопроса:

1) було первинним — білки чи нуклеїнові кислоты?

2) якщо припустити, що це класи полімерів виникли не одночасно, те, як і після об'єднання на єдину систему передачі генетичної информации?

Бєлки в організмі служать каталізаторами що протікають біохімічних реакцій і є клітинними структурними елементами. Вони уявляють собою ланцюжка амінокислот, удерживающихся пептидными зв’язками. З величезного арсеналу амінокислот для освіти тварин і звинувачують рослинних білків природа використовувала 20 типів. Розмаїття білків визначається різними амінокислотами і послідовністю їхнього розташування в білкових ланцюгах. Навіть за цілковитої ідентичності складу і послідовності розташування амінокислот розбіжності у просторової структурі білків призводять до різниці у тому фізико-хімічних властивості. Бєлки живого походження мають однакову изомерию, тоді як абиогенно отримані білки містять однакову кількість можливих просторових структур.

Існує одну важливу і що не що найшло пояснення розбіжність у властивості живої і неживого веществ.

У неживому речовині тієї самої хімічного складу, як і живе, не відбувається поворот площині поляризації який струменіє нього світла. А все білкові молекули живих організмів повертають площину поляризації який струменіє світла вліво, що з їхньої ліву просторову конфігурацію (L-конфигурация). Молекули ДНК і РНК повертають промінь світла вправо, тобто мають правої чи Р-конфигурацией. Молекулярна стереоизомерия, чи молекулярна хиральность, властива тільки живий природі і є його невід'ємним свойством.

Стосовно первинності освіти білків чи нуклеїнових кислот що існують теорії зародження життя діляться на великі групи — голобиоза і генобиоза.

Концепція А. І. Опаріна належить до групи голобиоза, оскільки виходить із ідеї первинності структур типу клітинної, наділеною здатність до елементарного обміну речовин з участю ферментного механізму. Нуклеїнові кислоти в такому механізмі є завершальному этапе.

Прикладом інший погляду служить концепція Дж. Холдейна, відповідно до якої первинної була структура, здатна до обміну речовин з навколишнім середовищем, а макромолекулярная система, така гену і здатна до саморепродукции, і тому названа ним «голим геном». Таку групу концепцій називають генобиозом чи інформаційної гипотезой.

Позиції гіпотези генобиоза помітно зміцнилися до 70-х років, а 80-ті роки у уявленнях про доклеточном предка вона почала домінуючою. Загальне зізнання у цієї гіпотези отримала ідея, за якою хирально чистими молекулярними «блоками», які складали основу для зародження живого, були макромолекули ДНК чи РНК.

1. Данилова У. З., Кожевников М. М. Основні концепції сучасного природознавства. — М.: Аспект Пресс, 2001. — 256 с.

2. Дубнищева Т. Я. Концепції сучасного природознавства. — М.: ИВЦ

«Маркетинг»; Новосибірськ: ТОВ «Видавництво ЮКЭА», 2000. — 832 с.

3. Мотылева А. З., Скоробогатов У. А., Судариков А. М. Концепції сучасного природознавства. — СПб.: Издатльство Союз, 2000. — 320 с.

4. Хорошевина З. Р. Курс лекцій «Концепції сучасного природознавства». — Ростов-на-Дону: «Фенікс», 2000. — 480 с.