Введение.
Вопрос о происхождение жизни на Земле принадлежит к числу наиболее сложных вопросов науки. Вокруг этого вопроса на протяжении многих веков развертывалась борьба религии и науки, идеализма и материализма. Исходя из этого, и из того, что данная работа проходит по курсу концепции современного естествознания, тема этой курсовой работы: «Естественно – научные модели происхождения жизни на земле».
Наши далекие предки и не подозревали, что вопрос о происхождении живого из неживого может стать серьезной проблемой для их потомков. Мудрецы Античности и Средневековья не видели непроходимой грани между живым и неживым. Вслед за Аристотелем все ученые вплоть до XVII века полагали самозарождение жизни самым обычным явлением. До XVIII в. не было речи о различии и единстве живого и косного вещества. Человек — боговдохновенное создание, а остальная природа — материя, управляемая законами механики, и развитие биологии и геологии шло раздельно. Теория эпигенеза (У. Гарвей, Р.Декарт) отрицала предопределенность развития организма, развивающегося под определяющим влиянием окружающей среды. Обращаясь больше к опытному изучению эмбриогенеза, эпигенетики[1] отходили от идей божественного творения жизни.
С того момента, как происхождение жизни на земле стало активно изучаться учеными, появилось множество рассуждений, теорий и гипотез, но учеными определился ряд моделей, которые действительно имеют место быть:
- жизнь была создана Творцом в определенное время (теория креационизма (от лат. creatio— сотворение);
- жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества (теория самозарождения);
- жизнь была занесена на Землю из Космоса (теория панспермии);
- жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния жизни);
- жизнь возникла в результате биохимической эволюции (теория биохимической эволюции).
Но так как тема этой курсовой работы: «Естественно – научные модели происхождения жизни на земле», то в ней о теории креационизма мы говорить не будем.
В самом начале работы была поставлена цель: «изучить основные естественно – научные модели происхождения жизни на земле».
Для достижения этой цели предстоит выполнить следующие задачи:
1. Подобрать материал по данной теме;
2. Охарактеризовать состояние проблемы на сегодняшний день;
3. По каждой модели ответить на вопросы: Кем выдвинута? Когда выдвинута? В чем заключается? Какое отражение нашла в будущем, как восприняли современники? Какова степень вероятности ее действительного существования?
4. Выдвинуть предположение о более вероятной теории происхождения жизни на земле.
5. Разработать наглядное пособие по данной теме.
Основным методом работы будет являться работа с научной литературой (конспектирование).
I глава.Теория самозарождения.
Теория спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. Она восходит к Эмпедоклу и Аристотелю: определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при определенных условиях может создать живой организм. Аристотель считал, что активное начало есть в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе. У Демокрита начало жизни было в иле, у Фалеса — в воде, у Анаксагора — в воздухе. Аристотель не сомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения. Различные случаи самозарождения описаны Цицероном, Плутархом, Сенекой и Апулеем.
С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены еретическими, и долгое время о них не вспоминали. Но Гельмонт[2]придумал рецепт получения мышей из пшеницы и грязного белья. Бэкон считал, что гниение — зачаток нового рождения. Гарвей, как и Бэкон, думал, что черви и насекомые могут зарождаться при гниении. В XV—XVI вв. считали, что львы возникли из камней пустыни. Согласно Декарту, самозарождение — естественный процесс, который происходит при некоторых условиях. Идеи самозарождения жизни поддерживали Коперник, Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк, Гете, Шеллинг. Их авторитет о многом определил широкое распространение этой идеи.
Итальянский биолог Ф. Реди серией опытов с открытыми и закрытыми сосудами доказал (1688), что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие черви — это личинки мух, и сформулировал принцип: все живое — из живого (концепция биогенеза). Так он отверг доктрину самозарождения жизни. [1]
С открытием микроскопа и изучением микроскопических живых существ гипотеза самопроизвольного зарождения приняла иную форму. В 1745 году Нидгеем первый высказал мысль, что в сенных настоях сами собой развиваются мелкие организмы, инфузории, которых создает особая находящаяся сила произрастания.[4]
Но только острые дискуссии в середине XIX в. потребовали экспериментальных исследований.
В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер[3]. Своими опытами он доказал, что бактерии могут появляться в органических растворах только тогда, когда они были туда занесены ранее. Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был обеспечен.
В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Опыты Пастера подтвердили принцип Реди и показали несостоятельность идеи самозарождения жизни. Но они не могли ответить на основной вопрос о происхождении жизни. И для избавления от микроорганизмов необходима стерилизация, получившая название пастеризации. Отсюда представление, что новый организм может быть только от живого, укрепилось.[2]
Таким образом, модель происхождения жизни на земле: самозарождение не нашла убедительных доводов и не стала рациональной.
Вскоре после того как стали известны эти работы Пастера, начали развиваться гипотезы, утверждающей вечность жизни. К ним относятся гипотеза космических зачатков (космозеев) и гипотеза панспермии (всеобщих зачатков).
II глава.Панспермия.
Панспермия (греч.panspermía — смесь всяких семян, от παν (pan) — весь, всякий и σπερμα (sperma) — семя) — гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких «зародышей жизни».
В 1865 г. немецкий врач Г. Рихтер выдвинул идею космических зачатков — космозоев, переносимых с одной планеты на другую. Зародившись в космосе, жизнь долго сохранялась в анабиозе почти при Т = 0 К и была занесена на Землю метеоритами. Метеорит, несущий на себе такие «космические зачатки», упав на поверхность какой-нибудь планеты, может явиться источником жизни на ней. Таким путем по Рихтеру, жизнь была занесена и на Землю. [7]
Либих[4] считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается во Вселенной. Аналогично мыслили Кельвин, Гельмгольц и др.
В начале XX в. (1907) с идеей радиопанспермии выступил Аррениус[5]. Он описывал, как с населенных планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они, сохраняя жизнеспособность, летают во Вселенной за счет светового давления и, попадая на планету с подходящими условиями, начинают новую жизнь. Эту гипотезу поддерживали многие, в том числе русские ученые С. П. Костычев, Л.С.Берг, В.И.Вернадский и П.П.Лазарев.[1]
Для обоснования панспермии обычно используют наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО. Полеты космических аппаратов разрушили веру в существование разумной жизни на планетах Солнечной системы, появившуюся после открытия Скиапарелли каналов на Марсе (1877). В 1924 г. многие каналы сфотографировали, и они казались доказательством существования разумной жизни. Фотоснимки 500 каналов зафиксировали сезонные изменения цвета, которые подтвердили идеи астронома Г.А.Тихова о растительности на Марсе, так как озера и каналы имели зеленый цвет. Ценная информация о физических условиях на Марсе была получена советским космическим аппаратом «Марс» и американскими посадочными станциями «Викинг-1» и «Викинг-2». Так, полярные шапки, испытывающие сезонные изменения, оказались состоящими из водяного пара с примесью минеральной пыли и из твердой двуокиси углерода (сухого льда). Но пока следов жизни на Марсе не найдено. Изучение поверхности с борта искусственных спутников позволило предположить, что каналы и реки Марса могли возникнуть в результате растапливания подповерхностного водяного льда в зонах повышенной активности или внутренней теплоты планеты или при периодических изменениях климата.[6]
В конце 60-х гг. вновь возрос интерес к гипотезам панспермии. Так, геолог Б.И.Чувашов («Вопросы философии», 1966) критиковал теорию Опарина, о которой впоследствии пойдет речь, считал сомнительным применение понятия естественного отбора к анализу развития предбиологических систем, хотя и допускал возможность чрезвычайно редкого развития неживой материи до уровня живой. Потому оно может произойти только однажды в каждой данной галактике и переноситься спорами с метеоритами по планетным системам звезд.[1]
При изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены многие «предшественники живого» — органические соединения, синильная кислота, вода, формальдегид, цианогены. Формальдегид, в частности, обнаружен в 60 % случаев в 22 исследованных областях, его облака с концентрацией около 103 мол/см3 заполняют обширные пространства. Предшественники аминокислот найдены в лунном грунте и метеоритах (1975). Сторонники этой гипотезы считают их посеянными на Земле. В предисловии к русскому изданию книги С. Фокса и К.Дозе «Молекулярная эволюция и возникновение жизни» А. С. Опарин писал: «Земля уже при самом своем образовании получила эти вещества, так сказать, «в наследство от Космоса». О существовании жизни вне Солнечной системы пока сказать нельзя, но обнаружены в спектрах далекой галактики линии, соответствующие линии спирта».[1]