Життя - найбільше диво, яке тільки існує на нашій планеті. Проблеми її вивчення в даний час займають не тільки біологів, але також фізиків, математиків, філософів та інших вчених. Звичайно ж, найбільш складна загадка - саме зародження життя на Землі.
Досі дослідники сперечаються про те, як же це сталося. Як не дивно, але чималий внесок у вивчення даного феномена внесла філософія: ця наука дозволяє робити правильні висновки, узагальнюючи величезні обсяги інформації. Якими версіями сьогодні керуються вчені по цілому світі? Ось які в даний час існують теорії зародження життя на Землі:
- Концепція мимовільного зародження.
- Креаціонізм, або теорія божественного створення.
- Принцип стаціонарного стану.
- Панспермія, прихильники якої стверджують про природну "продуктивність" будь-якої планети, де існують відповідні умови. Зокрема, цю ідею свого часу розвивав відомий академік Вернадський.
- Біохімічна еволюція по А. І. Опаріну.
Розгляньмо всі ці теорії зародження життя на Землі дещо докладніше.
Матеріалізм та ідеалізм
Ще в Середні Століття і раніше, в арабському світі, деякі вчені, нехай навіть з ризиком для власного життя, припускали, що світ міг бути створений в результаті якихось природних процесів, без участі божественної сутності. Це були перші матеріалісти. Відповідно, всі інші погляди, які передбачали Божественне втручання в створення всього сущого, ставилися до ідеалістичних. Відповідно, і зародження життя на Землі цілком можливо розглядати з цих двох позицій.
Креаціоністи стверджують, що життя могло бути створене тільки Богом, тоді як матеріалісти просувають теорію появи перших органічних сполук і життя з неорганічних речовин. Їхня версія базується на складності або неможливості розуміння тих процесів, результатом яких стало життя в сучасному її вигляді. Цікаво, але сучасна Церква цю гіпотезу підтримує лише частково. З точки зору найбільш дружніх до вчених діячів, основний Задум Творця зрозуміти і правда неможливо, зате ми можемо визначити явища і процеси, завдяки яким виникло життя. Втім, від істинно наукового підходу це все одно дуже далеко.
В даний час превалює точка зору матеріалістів. Втім, вони далеко не завжди висували сучасні теорії походження життя. Так, спочатку була популярна гіпотеза про те, що зародження і еволюція життя на Землі відбулися спонтанно, причому прихильники цього феномену зустрічалися ще на початку 19-го століття.
Прихильники цієї концепції стверджували, що існують якісь закони природної природи, які обумовлюють можливість довільного переходу неорганічних сполук в органічні з подальшим довільним формуванням життя. Сюди ж належить і теорія про створення "гомункула", штучної людини. Взагалі мимовільне зародження життя на Землі досі розглядається деякими "фахівцями" всерйоз... Добре хоч, що говорять вони про бактерії і віруси.
Звичайно, згодом була доведена помилковість такого підходу, але він зіграв важливу роль, давши величезний обсяг цінного емпіричного матеріалу. Зауважимо, що остаточна відмова від версії самостійного зародження життя сталася тільки в середині XIX століття. В принципі, неможливість такого процесу була доведена ще Луї Пастером. За це вчений навіть отримав чималу премію від Французької Академії наук. Незабаром на передній план висуваються основні теорії зародження життя на Землі, які ми опишемо нижче.
Теорія академіка Опарина
Сучасні уявлення про зародження життя на Землі базуються на теорії, яка була висунута вітчизняним дослідником, академіком Опаріним, ще в 1924 році. Він спростував принцип Реді, який говорив про можливість тільки лише біогенного синтезу органічних речовин, вказавши, що ця концепція справедлива тільки для сучасного стану справ. Вчений вказав на те, що на самому початку свого існування наша планета являла собою гігантську кам 'янисту кулю, на якій в принципі не було органіки.
Гіпотеза Опарина полягала в тому, що зародження життя на планеті Земля - тривалий біохімічний процес, сировиною для якого служать звичайні сполуки, які можуть зустрічатися на будь-якій планеті. Академік припустив, що перехід цих речовин у більш складні виявився можливим під впливом екстремально сильних фізичних і хімічних факторів. Опарин вперше висунув гіпотезу про безперервне перетворення і взаємодію органічних і неорганічних сполук. Він назвав його "біохімічною еволюцією". Нижче наведені основні етапи зародження життя на Землі по Опарину.
Етап хімічної еволюції
Близько чотирьох мільярдів років тому, коли наша планета була величезним і безжиттєвим камінням у глибинах космосу, на її поверхні вже йшов процес небіологічного синтезу вуглецевих сполук. У цей період вулкани викидали титанічну кількість лави і розпечених газів. Остигаючи в первинній атмосфері, гази перетворювалися на хмари, з яких безперестанку йшли зливові дощі. Всі ці процеси протікали протягом мільйонів років. Але, дозвольте, коли ж почалося зародження життя на Землі?
Водночас зливи дали початок величезним первинним океанам, води яких були надзвичайно насичені солями. Туди ж потрапляли перші органічні сполуки, утворення яких йшло в атмосфері під дією найсильніших електричних розрядів і УФ-опромінення. Поступово їх концентрація збільшувалася, поки моря не перетворилися на такий собі "бульйон", насичений пептидами. А ось що сталося далі і як з цього "супу" виникли перші клітини?
Утворення білкових сполук, жирів і вуглеводів
І тільки на другому етапі в "бульйоні" з 'являються справжні білки та інші з' єднання, з яких побудовано життя. Умови на Землі пом 'якшувалися, з' являлися вуглеводи, білки і жири, перші біополімери, нуклеотиди. Так йшло утворення коацерватних крапель, які були прообразом справжніх клітин. Грубо кажучи, так називалися краплі з білків, жирів, вуглеводів (як у супі). Ці утворення могли вбирати, поглинати ті речовини, які були розчинені у водах первинних океанів. У той же час йшла своєрідна еволюція, підсумком якої стали краплі, що володіють підвищеною стійкістю і стабільністю до впливів зовнішнього середовища.
Поява перших клітин
Власне, на третьому етапі ця аморфна освіта перетворювалася на щось більш "осмислене". Тобто в живу клітку, здатну до процесу самовідтворення. Природний відбір крапель, про який ми вже говорили вище, ставав все більш жорстким. Перші "просунуті" коацервати вже мали нехай примітивний, але метаболізм. Вчені припускають, що крапля, досягнувши певного розміру, розпадалася на більш дрібні освіти, які володіли всіма рисами материнської "клітини".
Поступово навколо ядра коацервату виникав шар ліпідів, що дав початок повноцінній клітинній мембрані. Так утворилися первинні клітини, археклетки. Саме цей момент з повним на те правом можна розглядати як зародження життя на Землі.
Чи реальний небіологічний синтез органіки?
Що стосується гіпотези зародження життя на Землі від Опарина... У багатьох відразу виникає питання: "Наскільки взагалі реально освіта в природних умовах органіки з неорганіки?" Такі думки відвідували багатьох дослідників!
У 1953 році американський вчений Міллер змоделював первинну атмосферу Землі, з її неймовірними температурами і електричними розрядами. Цієї середи були поміщені прості неорганічні з 'єднання. У результаті там утворилася оцтова і мурахова кислоти, інші органічні сполуки. Ось так відбувалося зародження життя на Землі. Коротко цей процес може охарактеризувати філософський закон "Переходу кількості в якість". Простіше кажучи, при накопиченні певної кількості білків та інших речовин в первинному океані ці сполуки набувають інші властивості і здатність до самоорганізації.
Сильні і слабкі сторони теорії Опарина
У розглянутої нами концепції є не тільки сильні, але і слабкі моменти. Сильною стороною теорії є її логіка і експериментальне підтвердження абіотичного синтезу органічних сполук. У принципі, так могло статися зародження і розвиток життя на Землі. Величезною ж слабкістю є той факт, що поки ніхто не може пояснити, як же коацервати змогли переродитися в складну біологічну структуру. Навіть прихильники теорії визнають, що перехід від білково-жирової краплі до повноцінної клітки вельми сумнівний. Ймовірно, ми щось упускаємо, не беручи до уваги невідомі нам фактори. В даний час всі вчені визнають, що мав місце якийсь різкий стрибок, в результаті якого стала можливою самоорганізація речовини. Як взагалі таке могло статися? Поки неясно... Які ще існують основні теорії зародження життя на Землі?
Теорія панспермії та стаціонарного стану
Як ми вже говорили, свого часу цю версію палко підтримував і "просував" знаменитий академік Вернадський. Загалом теорію панспермії не можна обговорювати у відриві від концепції стаціонарного стану, оскільки вони розглядають принцип зародження життя з однієї і тієї ж точки зору. Слід знати, що вперше дану концепцію запропонував ще німець Ріхтер в кінці 19 століття. У 1907 році його підтримав шведський дослідник Арреніус.
Вчені, які дотримуються цієї концепції, вважають, що у Всесвіті життя просто існувало і буде існувати завжди. З планети на планету вона переноситься за допомогою комет і метеоритів, які відіграють роль своєрідного "насіння". Брак такої теорії в тому, що сам Всесвіт, як припускають, утворився приблизно 15-25 мільярдів років тому. На "Вічність" це ніяк не схоже. Враховуючи ж те, що потенційно придатних для утворення життя планет у багато крат менше звичайних кам 'янистих планетоїдів, цілком закономірним можна вважати виникнення питання: "Коли і де утворилося життя і як воно з такою швидкістю поширилося по Всесвіту, враховуючи нереальні відстані?"
Слід пам 'ятати, що вік нашої планети - не більше 5 мільярдів років. Комети і астероїди летять набагато повільніше швидкості світла, так що їм могло б просто не вистачити часу для занесення "насіння" життя на Землю. Прихильники панспермії припускають, що певні насіння (суперечки мікроорганізмів, наприклад) переносяться "на світлових променях" з відповідною швидкістю... Ось тільки десятиліття роботи космічних апаратів дозволили довести, що в космосі досить-таки мало вільних частинок. Надто вже мала ймовірність такого способу поширення живих організмів.
Деякі дослідники сьогодні припускають, що на будь-якій планеті, яка підходить для життя, зрештою можуть утворитися білкові тіла, але механізм цього процесу нам невідомий. Інші вчені кажуть, що у Всесвіті, можливо, існують якісь "колиски", планети, на яких може утворюватися життя. Звучить, звичайно, як якась наукова фантастика... Втім, як знати. В останні роки у нас і за кордоном поступово стала оформлятися теорія, положення якої свідчать про спочатку закодовану в атомах речовин інформацію...
Нібито ці дані і дають той самий поштовх, який призводить до перетворення найпростіших коацерватів на археклетки. Якщо міркувати логічно, то це - та ж теорія мимовільного зародження життя на Землі! Взагалі, концепцію панспермії складно вважати завершеною науковою тезою. Її прихильники лише можуть сказати, що на Землю життя було занесене з інших планет. Але як вона утворилася там? На це відповіді немає.
"Подарунок" з Марса?
Сьогодні достеменно відомо, що на Червоній планеті дійсно була вода і були всі умови, що сприяли розвитку білкового життя. Дані, які це підтверджують, були отримані завдяки роботі на поверхні відразу двох апаратів, що спускаються: Spirit и Curiosity. Але досі вчені зі спекою сперечаються: а чи було там життя? Справа в тому, що інформація, отримана з тих же марсоходів, говорить про короткочасне (в геологічному аспекті) існування води на цій планеті. Наскільки висока ймовірність того, що там в принципі встигли розвинутися повноцінні білкові організми? Знову-таки, відповіді на це питання немає. Знову-таки, навіть якщо життя потрапило на нашу планету з Марса, це ніяк не пояснює процес її розвитку там (про що ми вже писали).
Отже, ми розглянули основні концепції зародження життя на Землі. Які з них абсолютно вірні, невідомо. Проблема ще й у тому, що поки немає жодного експериментально підтвердженого тесту, який би міг підтвердити або спростувати хоча б концепцію Опарина, не кажучи вже про інші тези. Так, ми можемо без особливих проблем синтезувати білок, але білкове життя отримати не можемо. Тож роботи вченим припасено ще на довгі десятиліття вперед.
Є й інша проблема. Справа в тому, що ми посилено шукаємо життя, засноване на вуглеці, і намагаємося зрозуміти, як саме воно виникло. А що, коли поняття життя куди ширше? Що, якщо заснована вона може бути на кремнії? В принципі, така точка зору не суперечить положенням хімії та біології. Так що на шляху пошуку відповідей нас зустрічають все нові і нові питання. В даний час вчені висунули кілька основоположних тез, керуючись якими, люди шукають потенційно населені планети. Ось вони:
- Планета повинна звертатися в так званій "зоні комфорту" навколо зірки: на її поверхні не повинно бути ні дуже спекотно, ні занадто холодно. В принципі, хоча б одна-дві планети в кожній зірковій системі цій вимозі відповідають (Земля і Марс, зокрема).
- Маса такого тіла повинна бути середньою (в межах півтора розмірів Землі). Занадто великі планети або мають нереально високу силу тяжкості, або являють собою газові гіганти.
- Більш-менш високоорганізоване життя може існувати тільки поблизу досить старих зірок (не менше трьох-чотирьох мільярдів років).
- Зірка не повинна серйозно змінювати своїх параметрів. Шукати життя біля білих карликів або червоних гігантів марно: якщо вона там і була, то вже давно загинула через вкрай несприятливі умови середовища.
- Бажано, щоб зоряна система була одинарною. В принципі, сучасні дослідники заперечують проти цієї тези. Цілком можливо, що подвійна система з двома зірками, розташованими в протилежних кінцях, може містити навіть більше потенційно населених планет. Більше того, сьогодні все більше говорять про те, що десь на околицях Сонячної системи є газово-пилова хмара, предтеча так і не народженого другого Сонця.
Підсумкові висновки
Отже, що можна сказати на закінчення? По-перше, нам екстрено не вистачає даних про точні умови середовища на щойно виниклій Землі. Щоб отримати ці відомості, в ідеалі слід поспостерігати за розвитком планети, яка аналогічна нашій за іншими показниками. Крім того, дослідники досі не можуть сказати, які саме фактори стимулюють перехід архекапель коацерватів у повноцінні клітини. Можливо, подальші поглиблені дослідження геному живих істот дадуть якісь відповіді.