Реферати » Реферати по біології » Виникнення життя на Землі і походження людини

Виникнення життя на Землі і походження людини

Виникнення життя на Землі і походження людини

Вертьянов С. Ю.

У питанні про виникнення життя вчені розділилися на дві групи: одні вважають, що все живе походить тільки від живого допомогою біогенезу, інші вважають можливим абіогенез - поява живого з неживого. Перші визнають Творця, а останні вважають матерію існуючої самостійно. Але є й винятки. Прихильник біогенезу академік Вернадський залишався матеріалістом і стверджував, що "життя вічна, як вічний космос", а німецький математик Лейбніц вважав, що нежива матерія поступово формує живу під дією Духа Божого.

В ХIХ в. знаменитий французький вчений Луї Пастер експериментально довів неможливість самостійного появи живих організмів навіть в особливому живильному розчині, ретельно прокип'яченому і закритому від проникнення мікробів. За свої експерименти він отримав спеціальну премію французької Академії наук. Л. Пастер, що заснував мікробіології та імунології, що відкрив анаеробні бактерії і причину бродіння, з приводу ідеї самозародження життя говорив, що "нащадки в один прекрасний день від душі посміються над дурістю сучасних нам учених матеріалістів".

Значно пізніше, в 1924 р російський академік А. І. Опарін запропонував гіпотезу, згідно якої життя на Землі могла з'явитися не відразу у вигляді мікроорганізмів, а їй передувало абіогенного утворення органічних сполук. У 1955 р американський дослідник С. Міллер, імітуючи передбачувані суворі умови первісної планети, пропускав електричні розряди величиною до 60 кВ через суміш СН4, NH3, Н2 і парів Н2О при температурі 80 ° С і тиску в декілька паскалів. Міллеру вдалося отримати оцтову і мурашину кислоти, найпростіших жирні кислоти і в невеликій кількості деякі амінокислоти. Ці досліди можна вважати першими кроками сучасної теорії молекулярної еволюції.

Абіогенез і закони термодинаміки

В рамках еволюційної теорії досі не вдається вирішити одне з головних питань: звідки з'явилися перші організми? Якщо процес розвитку однієї тварини в інше можна собі хоча б уявити, то як пояснити мимовільне зародження живих істот? Чи могла нежива матерія призвести життя? Нас з вами? Абсолютно природно, що це питання завжди викликав сумнів. Знаменитий Гейзенберг, один із творців квантової теорії, схвально відгукуючись про свого колегу Паулі, також геніальному вченій, писав: "Паулі скептично відноситься до дуже поширеній в сучасній біології дарвіністская думку, згідно з яким розвиток видів на Землі стало можливим лише завдяки мутаціям і результатами дії законів фізики та хімії ". Звернімося до наукових фактів і розглянемо початок передбачуваного абиогенеза.

Згідно теорії молекулярної еволюції, в первинному океані або в сирих місцях суші випадково утворилися молекули амінокислот, потім ці молекули згрупувалися в згустки (коацервати), і в цих згустках почався процес формування білків. Як ми вже знаємо з § 2, ймовірність випадкового появи конкретної білкової молекули у випадковому наборі амінокислот всього 10-325. Слід ще врахувати, що в природі існують не тільки 20 життєво важливих, а близько 300 амінокислот, велика частина з яких ніякого відношення до живих організмів не має! Крім того, як показали експерименти, амінокислоти дуже неохоче приєднуються один до одного - істотно ефективніше вони реагували б з будь-якими іншими молекулами передбачуваного первісного "бульйону". І навіть якби білок вийшов, він був би біологічно неактивним. Справа в тому, що біологічно активні білки містять амінокислоти виключно лівого обертання, а хімічні закони можуть давати лише суміші правих і лівих форм у випадкових пропорціях. Тому неможливо, щоб амінокислоти лівого обертання самі по собі збивалися у великі купи (окремо від правих форм!) І формували білки, а, отже, життя мимовільно відбутися не може.

Процес самоусложненію молекул абсолютно не природний ще й з іншої причини. Згадаймо другий початок термодинаміки, одна з його формулювань свідчить: всяка молекулярна система, надана собі самій, прагне стану найбільшого хаосу, її ентропія (величина, що характеризує ступінь хаосу) зростає. Тому, наприклад, тепло не передається мимовільно від менш нагрітого тіла більш нагрітого. Розглядається явище самофоpміpованія впорядкованості всупереч другому початку супроводжувалося б зменшенням ентропії.

Поява порядку спостерігається нами в природі, але це аж ніяк не самовпорядкування! Вода накопичується в низьких місцях, утворюючи калюжі, а замерзаючи - симетричні сніжинки. Багато речовин мають властивість формувати кристали. Ці стани просто-напросто відповідають мінімуму потенційної енергії і супроводжуються виділенням теплоти, так що в цілому ентропія зростає.

Переходи в більш впорядкований стан з меншою ентропією можливі лише в деяких виняткових випадках нерівноважних, незворотних процесів у відкритих системах (теорію самоорганізації нерівноважних термодинамічних структур заснував І. Пригожин). Але немає ніяких причин вважати передбачуваний процес утворення білків або ДНК нерівноважних, незворотним. Адже каталізаторів подібної збірки в первоокеане бути не могло, не було і позитивних зворотних зв'язків, що підсилюють випадкові процеси утворення проміжних молекул. А їх розвал інтенсивно посилювався б ультрафіолетом, гідролізом і різноманітними хімічними речовинами Первоокеан. В живих організмах ензими забезпечують швидкість синтезу, в десятки разів перевищує скорострільність кулемета! Інакше й не можна: проміжні молекули дуже нестабільні і можуть розвалитися, цілі "бригади збирачів" (групи молекул) змінюються сотні разів на секунду.

Самосінтез в кожен момент йшов би і вперед за допомогою флуктуацій (випадкового появи потрібних молекул), і ще швидше - назад через розвал нової структури з молекул амінокислот, тобто рівноважним і оборотним чином. Імовірність же гігантської флуктуації, що приводить до появи білка цілком, мізерно мала. Гіпотеза самоосвіти білкових молекул суперечить основним законам термодинаміки. Пригожин і його колеги не змогли і наблизитися до доказу того, що величезна кількість інформації, необхідне для самовідтворення молекул, могло накопичитися природним шляхом всупереч закону ентропії. Теорія самоорганізації Пригожина-Арнольда-Хакена пропонує лише деякі теоретичні роздуми та аналогії, дуже далекі від доказів виникнення життя з хаосу, що безперечно визнавав і сам І. Пригожин. Коментуючи деякі явища упорядкування, теорія самоорганізації не в змозі пояснити початок життя - поява білкових молекул.

Живі організми, безсумнівно, мають властивість самоорганізації, знижуючи свою ентропію за рахунок зовнішніх джерел, але їхнє функціонування не пояснює появи життя. На безформною землі з зерняток виростають дерева, використовуючи сонце, мінеральні речовини і вуглекислий газ. Зернятко або яйцеклітина вже містять всю необхідну генетичну інформацію: код для повного розвитку в дорослий організм, програми регулювання, заміни та оновлення. Яйцеклітина є дуже складну структуру, наділену всіма метаболічними системами, необхідними для життя. Але як з'явилися перші істоти - залишається для еволюційної теорії нерозв'язною загадкою.

Абіогенез з позицій біохімії

Деякі вчені стверджували, що їм все-таки вдалося синтезувати білки з суміші амінокислот. Однак з сенсацією явно поспішили: реально було отримано лише якесь віддалене подібність білків, так звані термальні протеіноіди, що складаються з полімерної сітки (в білках, як ми знаємо, амінокислоти утворюють ланцюжок) амінокислот не тільки з альфа-пептидними зв'язками, але і з бета-пептидними. Існуючі в білку альфа-пептидні зв'язку формуються в складній взаємодії безлічі спеціальних молекул. При випадковому утворенні зв'язків лише половина з них виявляється альфа-пептидними. Полімерна сітка не володіла просторовою структурою білка, не мала властивої йому абсолютно певної послідовності з'єднання молекул і, відповідно, не мала ніякого відношення до життя.

У процесі відтворення білків в живих істотах беруть участь: ДНК, інформаційна РНК, не менше 20 різних транспортних РНК, кожна зі своєю амінокислотою, рибосоми, що складаються з 3-4 Хвороби і 55 різних молекул білка, цілий комплекс ферментів. Необхідно ще тонке енергетичне забезпечення допомогою АТФ (для синтезу середнього білка потрібні тисячі молекул АТФ). Звичайний підігрів або освітлення Сонцем можуть тільки зруйнувати молекулярні зв'язки. В синтезі білка бере участь вся жива клітина, порушення хоча б одного з компонентів блокує процес. Для сучасних вчених дивовижний і сам факт функціонування цієї складної системи в організмі. Можливість же самовідтворення білків кваліфіковані біохіміки абсолютно виключають!

У 1986 р відбулася встpеча Междунаpодного Товариства з вивчення виникнення життя, на якій пpісутствовало близько 300 провідних дослідників. Вченими було доведено, що синтез РНК в умовах первинного океану абсолютно неможливий. Більше того: виявився неможливим навіть синтез моносахарида рибози - простіший складової РНК.

ДНК не має повної стабільності й усередині живої клітини. Її будова контролюється і виправляється (репаруючу) певними ферментами. Ця макромолекула функціонує в стані динамічної рівноваги виникають у її будові порушень і їх виправлення ферментами. Поза клітини ДНК швидко руйнується. Сооткриватель подвійної спіралі ДНК лауреат Нобелівської премії Ф. Крик категорично заперечує можливість самовільного виникнення життя з хімічних елементів Землі.

І навіть якщо біологічна макpомолекула звідкись б з'явилася - це ще не жива клітина. До складу клітини входить безліч макромолекул, з'єднаних в певному поpядке. Веpоятность випадкового обpазования ферментів, необхідних клітині, хоча б один раз за мільярд років складає всього 10-40000. Це число, як заявив один з авторітених вчених астрофізик Фред Хойл, "досить мало, щоб поховати Даpвіна і всю теоpию еволюції". Якщо всю сонячну систему заповнити людьми (1050 осіб), кожен з яких не дивлячись крутить кубик Рубіка, то зазначена ймовірність утворення ферментів, необхідних живій клітині, приблизно дорівнює ймовірності того, що у всіх цих людей грані кубика одночасно раптом виявляться зібраними за кольором!

Крім феpментов в клітці є ще більш складні обpазования. Веpоятность самосборки живої клітини з приготовлених і складених "в купку" необхідних атомів навіть в самій сприятливою хімічної середовищі становить

Сторінки: 1 2 3

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар