Тема урока: Теории биогенеза и абиогенеза о происхождении живого вещества. Теории А.И. Опарина и С.Миллера о происхождении жизни на Земле.

Теорий возникновения жизни на Земле создано довольно много. Основные из них можно разбить на пять групп: - креационизм; - теория стационарного состояния; - спонтанное зарождение; - панспермия; - биохимическая эволюция.

Креационисты уверены, что жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; её придерживаются последователи большинства религиозных учений (особенно христиане, мусульмане, иудеи). Никаких научных подтверждений этой точки зрения нет: в религии истина постигается через божественное откровение и веру. Процесс сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и недоступный для наблюдения.

Согласно теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и изменялась, то очень мало. Сторонники этой теории считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для сохранения остатков. В настоящее время приверженцев этой теории почти не осталось.

Теория спонтанного зарождения возникла в древнем Китае, Вавилоне и Греции в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Приверженцем этой теории был и Аристотель. Её последователи считали, что определённые вещества содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Одним из экспериментов, якобы подтверждавшим эту теорию, был эксперимент Ван Гельмонта, в котором у этого ученого за 3 недели из грязной рубашки и горсти пшеницы в тёмном шкафу появились мыши.

Теория самопроизвольного зарождения жизни существовала еще в древнем Египте, Китае и Индии. Ее также разрабатывали древнегреческие философы Фалес, Эмпедокл, Анаксогор, Демокрит, Платон, Аристотель, позже поддерживали Галилей, Декарт, Ламарк, Гегель. Отвергая идею творения мира и жизни, эти ученые придерживались идеи самопроизвольного спонтанного зарождения жизни из неживого материала. Например, Эмпедокл считал, что первые живые существа возникли из четырех элементов мировой материи (огонь, воздух, вода и земля), и что для природы характерно закономерное развитие, выживание тех организмов, которые наиболее гармонично (целесообразно) устроены.

Демокрит полагал, что мир состоит из множества мельчайших частиц, которые находятся в движении, и что жизнь является не результатом творения, а результатом действия механических сил самой природы, приводящих к самозарождению. По Демокриту, самозарождение живых существ происходит из ила и воды в результате сочетания атомов при их механическом движении, когда мельчайшие частицы влажной земли встречаются и соединяются с атомами огня. Самозарождение представлялось случайным процессом.

Предполагая, что черви, клещи и другие организмы возникают из росы, ила, навоза, волос, пота, мяса, моллюски из влажной земли, а рыбы из морской тины и т.д., Платон утверждал, что живые существа образуются в результате соединения пассивной материи с активным началом (формой), представляющим собой душу, которая затем движет организмом.

На ХVI век приходится расцвет классического учения о самозарождении. Так, знаменитый врач и естествоиспытатель Парацельс ( ) приводил подробный рецепт "изготовления" гомункулуса (человека) путем помещения спермы человека в тыкву. А его последователь Ян Гельмонт ( ) предложил "метод производства мышей" из пшеничных зерен, помещенных в кувшин вместе с грязным бельем, на который многократно ссылались в дальнейшем.

Сторонники теории панспермии предполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно, что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль «семян» при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.

Теория биохимической эволюции. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания образовались твёрдая поверхность. Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100° C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время из первичных соединений и образовывались сложные органические вещества; энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация.

В опытах Миллера и Опарина из углекислоты, аммиака, метана, водорода и воды в условиях, приближённых к атмосфере молодой Земли, удалось синтезировать аминокислоты, нуклеиновые кислоты и простые сахара

Накоплению веществ способствовало отсутствие живых организмов – потребителей органики – и главного окислителя – кислорода. Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация).

Английский биохимик и генетик Джон Холдейн в 1929 г. выдвигает «генетическую теорию о происхождении живого»: первоосновой проявления жизни послужило возникновение ДНК. По гипотезе Холдейна в основе создания простейших живых систем (протобионтов) лежат не белки, а нуклеиновые кислоты, поскольку они служат матричной основой синтеза белков. (информационная гипотеза.)

Этапы возникновения жизни на Земле. Синтез простых (низкомолекулярных) органических соединений из неорганических Возникновение сложных органических соединений в виде полимерных цепей белков и нуклеиновых кислот. Образование обособленных агрегатов органических веществ в виде коацерватов или протеиноидов, отделённых от внешней среды белковыми мембранами. Появление простейших клеток, обладающих свойствами живого организма

Вопросы. В чем суть концепций панспермии, спонтанного зарождения жизни? Охарактеризуйте биохимическую стадию химической эволюции. Кратко охарактеризуйте основные концепции возникновения жизни на Земле.