Научные концепции происхождения жизни

      1. Концепция субстратного происхождения жизни (ее придерживаются биохимики во главе с А. Опариным). Субстратный подход состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т.е. элементов-органов и определенной структуры входящих в живой организм химических соединений. Результатом субстратного подхода к проблеме биогенеза (т.е. происхождения жизни) является получение информации об отборе химических элементов и структур.

      2. Концепция энергетического  происхождения (И. Пригожин, А. Волькенштейн). Согласно идеям И.Р. Пригожина, положившим начало новой науке о самоорганизации систем – синергетике, наша Вселенная явилась результатом длительного процесса саморазвития, самоорганизации. Основными характеристиками этого процесса, по мнению Пригожина, являются как постепенное, плавное развитие, так и его перерывы в виде взрывов, революций и катастроф, ведущих к качественным сдвигам в развитии материи. В этих процессах велика роль и закономерности, и случайности⁵.

      Концепция самоорганизации позволяет установить связь между живым и неживым в ходе эволюции, так что возникновение жизни представляется отнюдь не чисто случайной и крайне маловероятной комбинацией условий и предпосылок для ее появления. Кроме того, жизнь сама готовит условия для своей дальнейшей эволюции

      3. Концепция информационного происхождения  (ее развивали А.Н. Колмогоров, А.А. Ляпунов, Д.С. Чернавский и др.).

      В 1969 г. А.П. Руденко предложил химический аспект происхождения жизни. А.П. Руденко сформулировал и основной закон химической эволюции: с наибольшей скоростью и вероятностью образуются те пути эволюционных изменений катализатора, на которых происходит максимальное увеличение его абсолютной активности.⁶

      Саморазвитие, самоорганизация систем может происходить  только за счет постоянного притока  энергии, источником которой является основная, т.е. базисная реакция. Из этого следует, что максимальные эволюционнные преимущества получают каталитические системы, развивающиеся на базе экзотермических реакций.

      Используя положение Ч. Дарвина о естественном отборе и принцип усложнения и прогрессивной направленности эволюции, он заложил теоретическую базу эволюционной химии. 

      2. Концепция биохимической  эволюции (разработанная  академиком А.И.  Опариным)  

      Концепция биохимической эволюции - это современное развитие гипотезы абиогенеза. В ней исследуется биохимический уровень эволюции живого на Земле.⁷

      Основателями  этой концепции являются два автора, которые независимо друг от друга  развили сходные идеи: академик А. Опарин (1894-1980) и англичанин Дж. Холдейн (1892-1964). В 1924 г. А. Опарин, а затем в 1929 г. Дж. Холдейн сформулировали концепцию, согласно которой живое вещество на Земле возникло в результате химической эволюции неорганического вещества при наличии соответствующих условий.

      Эта концепция основывается на следующих  положениях:

      1. Отсутствие жизни на Земле до ее возникновения. Считается, что физические, геологические и химические условия, когда возникала жизнь, существенно отличались от условий, когда ее не было, поэтому она не может возникнуть сегодня таким же образом, как это произошло раньше.

      2. Единство химической основы живого и неживого.

      3. Уникальность физических условий.  Определенная масса Земли (1/20 массы Солнца), расстояние от Солнца и других планет и другие физические параметры, которые позволяли удержать атмосферу.

      4. Наличие в ранней атмосфере химических элементов в восстановительной форме, без существования кислорода в газообразном, химически несвязанном состоянии.

      5. Образование воды на Земле,  играющей огромную роль в жизни  живого.

      6. Целая совокупность физических, химических и геологических факторов (относительно высокая температура поверхности Земли), возможность возникновения мощных электрических разрядов в ранней ее атмосфере, отсутствие озонного слоя, препятствующего губительному воздействию ультрафиолетового излучения на живые организмы.

      Предположение о том, что первоначальная атмосфера  Земли не содержала свободного кислорода, позволило А. Опарину в книге «Происхождение жизни» (1923) сформулировать следующие положения его концепции:

      1. Химические и физические условия  на Земле привели к образованию в океанах органических соединений, их накоплению в виде «первичного бульона». Из органической химии того периода было уже известно, что синтез органических веществ лучше проходит в бескислородной, чем кислородной (окислительной) среде, поскольку кислород чрезвычайно активен с другими химическими элементами. Кроме того, из геологических исследований было известно, что, например, металлы в окислительной форме встречаются в молодых породах Земли, а не в древних.

      2. В «первичном бульоне» в его одинаковой (гомогенной) массе путем процесса фрагментации образовались капли - коацерванты (лат. coazervatus — накопленный, собранный), обладающие способностью избирательно накапливать различные соединения.

      3. Химический состав коацервантов  определялся в основном физико-химическими свойствами среды. Различия в химическом составе и величине коацервантов, по мнению А. Опарина, стали основой для действия предбиологического отбора.

      4. Взаимодействие коацервантов с  внешней для них средой привело  к образованию мембранных структур, обеспечивающих стабильность существования комплексов коацервантов.

      5. Развитие мембранных структур, регулировавших  взаимодействие коацервантов с внешней средой, могло привести, по мнению А. Опарина, к образованию клеток. Главнейшей ступенью предбиологической эволюции живого в концепции А. Опарина считается объединение способных к самовоспроизведению комплексов нуклеотидов (структуры, составляющие ДНК и РНК) с каталитической активностью белков (полипептидов).

      В работе 1936 г. Опарин дает более полное описание коллоидной фазы возникновения жизни и развития способности к фотосинтезу у предков растительных организмов. Коацерваты уже могут увеличиваться в размерах, делиться на части и подвергаться химическим изменениям ввиду явлений на границе возможного расслоения. Эти явления на границе раздела у него носят зачатки метаболизма, а переход к живому происходит тогда, когда на смену «соревнованию в скорости роста приходит борьба за существование».

      Возникновение и обострение этой борьбы есть результат нехватки запасов «предбиологического» органического материала, которым «питаются» коацерваты. Эта нехватка приводит к существованию различных путей получения пищи, организмы разделяются на автотрофные и гетеротрофные еще до перехода к биологическому уровню развития. При иссякании запасов органического материала вне коацер-ватов вступали в действие «естественный отбор» и другие биологические факторы, происходил переход к организмам.

      Хотя  Холдейн в 1929 г. считал, что земная атмосфера была «до возникновения жизни» богата двуокисью углерода и первые живые существа были «возможно, огромными молекулами», не упоминая ни о гелях, ни о коацерватах, его имя упоминается рядом с Опариным, и гипотеза названа «гипотезой Холдейна – Опарина»⁸.

      В 1953 г. были предприняты попытки создать подобные условия в лаборатории. В установке Миллера удалось синтезировать многие вещества, имеющие важное биологическое значение - ряд аминокислот, аденин, глицин, глутаминовую кислоту и простые сахара. Миллер пропускал искровой разряд через смесь метана, аммиака, водорода и воды. После этого Орджел синтезировал простые нуклеиновые кислоты. Другие экспериментаторы стали использовать нагревание, пропускание бета-лучей и ультрафиолета, и оказалось, что различные источники свободной энергии приводили к образованию сходных веществ. Попадание полученных веществ в воду приводило к предохранению от обратного распада на простые соединения, а взаимодействие их друг с другом открывало возможность эволюции.

      На  современном уровне идеи концепции биохимической эволюции живого с учетом информации о двух факторах эволюционного процесса (естественный отбор и наследственная изменчивость) успешно развиваются симбиотической теорией образования эукариотической клетки и эволюции одноклеточных и многоклеточных эукариотов (современного царства живых организмов). Эта теория учитывает способы питания первых организмов, уровень структурности их генетического материала, способы воспроизводства и другие факторы.

      В конце прошлого века было сделано интересное открытие на дне рифтовых впадин океанов — «черных курильщиков». Это образования, напоминающие вулканы с кратером, возвышающиеся на десятки метров над океаническим дном. Они состоят из готовой руды. Черный дым, исходящий из них, является нагретой до 350° С взвесью из железа, марганца, меди и серы. На поверхности «черных курильщиков» обнаружены живые организмы, живущие при температуре до +400° С. Они создают из неорганических веществ собственные органические соединения и способны синтезировать так же неорганические соединения в виде конечных продуктов своей жизнедеятельности, например золото. Эти существа напоминают кольчатых червей, достигающих 1 м в длину. Этот факт используется для доказательства правильности теории симбиоза и концепции «2К». 

      Заключение 

      Рассмотренные выше концепции происхождения жизни продолжают сохранять свое влияние. Это связано с тем, что существуют они как бы в разных измерениях, в разных сферах духовной жизни. Креационистская концепция, основанная на вере, признает в качестве истин положения, которым нет доказательств в научном смысле. В результате она оказывается за рамками научного исследования.

      Все концепции ставят целью определить тот низший порог, с которого начинает действовать естественный отбор  на биологическом уровне, а значит, начинают функционировать биологические законы. Однако ниже этой границы действуют другие законы – закономерности эволюционной химии, т.е. совсем иная форма естественного отбора.

      Современные биологи доказывают, что универсальной формулы жизни (т.е. такой, которая исчерпывающе отображала бы ее сущность) нет и не может быть. Такое понимание предполагает исторический подход к биологическому познанию как постижению сущности жизни, в ходе чего менялись и сами концепции происхождения жизни и представления о тех формах, в которых такое познание возможно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Список  использованных источников 

1. Грин, Н. Биология. В 3 т. Т.3 / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. –  М. : Мир, 1993.
2. Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания / Т.Я. Дубнищева. – М. : ООО «Издательство ЮКЭА», 2009. – 832с.
3. Концепции современного естествознания / Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. – М. : Юнити-Дана, 2009. – 317с.
4. Лихин, А.Ф. Концепции современного естествознания / А.Ф. Лихин. – М. : ТК Велби, 2010. – 264с.
5. Пригожин, Р. Порядок из хаоса / Р. Пригожин, И. Стенгерс. – М., 1986.
6. Хорошавина, С.Г. Концепции современного естествознания / С. Г. Хорошавина. – Ростов на Дону : Феникс, 2007. – 480с.