Возникновение жизни на Земле

Возникновение жизни на Земле – научная проблема, решение которой стало возможным только в ХХ веке.

 

Если эволюционное развитие организмов начало активно изучаться в предшествующем столетии, а «интуитивно» оно осознавалось человечеством с древности.

 

Например, в процессе развития сельского хозяйства, при выведении новых пород животных и сортов растений, а также в процессе установления законов, запрещающих бракосочетания между близкими родственниками), то появление самой жизни до позднейшего времени было камнем преткновения для разума.

 

↑ Гипотезы возникновения жизни на Земле

 

За всю историю развития науки предлагались несколько теорий происхождения жизни. Вот самые главные из них: 

• Теория стационарного состояния – упомянутое выше предположение, что Вселенная и жизнь существовали вечно. 
• Теория креационизма - сотворение жизни Богом
  
• Теория самозарождения жизни.

Последняя теория имеет долгую и интересную историю существования. Её ранние варианты столь же стары, как и религиозные креационистские концепции. Спонтанное зарождение живых организмов из неживой среды признавали мыслители Древнего Египта, Вавилона, Китая, о нём же высказывались античные философы, в том числе Аристотель.

 

 

 

Однако эти теории были по большей части умозрительными, и здравые логические доводы в них соседствовали с ошибками и фантазиями. По мнению древних мыслителей, различные естественные вещества содержали в себе некое «живое начало», частицы, при определённых условиях способные произвести жизнь.

 

Аристотель считал, что это «живое начало» содержится и в солнечном свете, и в тине, и в гниющем мясе, и в оплодотворённых яйцах; в данном случае последнее его суждение оказалось, в сущности, верным, а вот остальные – ошибочными.

 

Древние мыслители исходили из собственных наблюдений (например, гниющее мясо содержит огромное количество червей и насекомых, а от тёплых солнечных лучей «мёртвая» природа пробуждается), но не могли осознать настоящие причины природных процессов.

 

К мысли о самозарождении возвращались философы и учёные средневековья и Нового времени. Его признавал в том числе и Жан Батист Ламарк – создатель первой в мире стройной эволюционной теории. Однако даже Ламарк полагал, что самозарождение организмов происходит постоянно, а не произошло однократно в какой-то определённый момент истории Земли.

 

В девятнадцатом веке биологическая наука была увлечена идеями эволюции, и вопрос о происхождении жизни как таковой был отодвинут на периферию. Так было до тех пор, пока в 1924 году советский академик Александр Иванович Опарин не опубликовал статью «Происхождение жизни», ставшую революционной. В ней Опарин возвращается к теории самозарождения, но уже на новом уровне.

 

↑ Возникновение и развитие жизни на Земле

 

Опарин предположил, что источником зарождения жизни на нашей планете был первичный «бульон» из высокомолекулярных соединений. В нём образовывались участки с повышенной концентрацией – коацерватные капли; они были отделены от окружающей жидкой среды оболочками, которые придавали им форму и позволяли поддерживать с этой средой обмен.

 

Коацерваты могли питаться, увеличиваться в размерах и распадаться, образуя новые капли. Неким подобием коацерватов могут служить, к примеру, капли жира в «наваристом» супе. Свойства коацерватных капель в высокомолекулярных растворах впоследствии изучались посредством экспериментов. И отдельные положения теории Опарина они подтвердили.

 

 

 

Однако остаётся ещё множество вопросов, решением которых учёные занимаются вплоть до настоящего времени. Одна из таких проблем – что появилось раньше: возможность коацерватных капель питаться, строить своё тело из белков, жиров и углеводов, расти и распадаться или же механизм, позволяющий первым протоорганизмам самокопироваться и передавать свои свойства потомкам.

 

Учёные разделились на две школы, первая из которых отстаивает первичность коацерват, а вторая – первичность молекул-рпликаторов, способных самокопироваться. Сторонником второй школы является Ричард Докинз. Он считает, что для молекул-репликаторов, распространявших свои копии в первичном «бульоне», другие молекулы служили как бы строительными блоками.

 

Когда копий репликаторов стало очень много и строительные блоки стали дефицитными, они вынуждены были бороться за них и, таким образом, эволюционировать. Некоторые исследователи пытаются примирить два этих начала. По их мнению, первые коацерваты могли вступить в симбиоз с репликаторами – группами самовоспроизводящихся молекул РНК; получившиеся структуры и были первыми живыми организмами в собственном смысле слова – ведь они имели и «телесную» оболочку, и способность самовоспроизводиться и передавать приобретённые признаки потомкам.

 

Многие учёные также придерживаются мнения, что жизнь должна была зародиться не в холодной морской воде, а в горячей – в жерлах подводных вулканов. Это предположение подтверждается многими экспериментами, самым неожиданным из которых оказался опыт японца Тадаси Сугавары: в 2011 году он смог создать в горячей минеральной воде прообраз живой клетки.

 

Понятно, что жизнь могла зародиться лишь в водной среде. На раннем этапе своего существования Земля была по преимуществу покрыта водой. А на первичных участках суши не было условий, благоприятных для появления и развития жизни.

 

В самом деле, все живые организмы (по крайней мере те, которые обитают на Земле) имеют строение, основанное на водных растворах, и не способны функционировать в полном отрыве от воды.

 

↑ Этапы возникновения жизни на Земле

 

Кратко историю жизни на нашей планете можно описать следующим образом.

 

 

• Примерно 3,7 миллиардов лет назад появились первые известные живые организмы;
• Примерно 2,5 миллиардов лет назад организмы освоили процесс кислородного фотосинтеза, создавший атмосферу Земли в её нынешнем состоянии;
• 1,8 миллиардов лет назад появились первые эукариоты – организмы, состоящие из сложных по строению клеток с оформленным ядром; несколько позже появились первые многоклеточные (имеющие дифференцированные клетки, выполняющие различные функции);
• «Кембрийский взрыв», произошедший примерно 540 миллионов лет назад и ознаменованный резким увеличением количества живых организмов, особенно животных; у последних появился внешний скелет (моллюски, членистоногие), а также первые образцы внутреннего (хорда), что и объясняет огромное количество ископаемых останков животных, начиная с этого момента;
• Последний период палеозойской эры – пермский – ознаменовался появлением первых гигантских пресмыкающихся, а также синапсидов – предков млекопитающих; впоследствии, однако, синапсиды стали массово вымирать, обеспечив господство динозавров на очень долгий срок.;
• Мезозойская эра – эпоха господства пресмыкающихся и голосеменных растений; 
• Кайнозойская эра – «эра новой жизни». В силу различных обстоятельств произошло массовое вымирание крупных пресмыкающихся; потомки уцелевших мелких синапсид, млекопитающие, смогли «занять арену» и обеспечить себе процветание. В меловом периоде – на исходе мезозоя – появились и первые цветковые растения, которые также широко распространились в кайнозойскую эру. Наконец, в эту новую эру появился человек. Кайнозой начался 66 миллионов лет назад и продолжается до сих пор.

 

↑ Интересные факты

 

Одной из альтернативных теорий зарождения жизни на нашей планете является гипотеза панспермии. Её сторонники предполагают, что первые микроорганизмы, давшие начало всем высшим существам, могли быть занесены на Землю из космоса.

 

Произойти это могло разными путями. Например, микроорганизмы могли содержаться в метеоритах, падавших на Землю в далёком прошлом. Могли они быть занесены и искусственно – какой-нибудь высокоразвитой инопланетной цивилизацией. Однако вещественных доказательств такой возможности пока не существует: не найдено прибывших из космоса объектов, на которых находились бы следы пребывания живых организмов.

 

Известно лишь, что некоторые земные микроорганизмы способны длительное время существовать в весьма экстремальных условиях – при отсутствии воздуха, повышенной радиации и т. д.; именно такие условия наблюдаются в космосе. Кроме того, даже если первые организмы прибыли из космоса, то это не снимает вопроса о происхождении жизни как таковой.