eg отсутствие жизни на земле в отдаленный период развития планеты в первый период существования земли на ней не было и не могло быть жизни.
как известно, жизнь возможна при наличии определснных условий.
одним из таких условий является температура среды.
подавляющее большинство организмов способно активно существовать в сравнительно узкой зоне температур, примерно от 20 до 50 с.
отклонения в обе стороны от этой зоны опасны для жизни.
по данным современной космологии, температура планет, в том числе и земли, в начальный период их существования достигала 100 с и выше.
земля в начальный период своего существования была мертва и бесплодна.
она была абсолютно стерильна.
тем не менее на этой земле возникла жизнь, появились первые организмы со всеми признаками жизни: с обменом веществ, раздражимостью, способностью к размножению, к эволюции и т.
д.
можно пред - полагать, что это величайшее событие в истории земли возникновение на ней жизни произошло примерно 2 3 млрд.
лет назад.
как выглядел первенец жизни, неизвестно.
явился он в одном экземпляре и затем размножился или в разных местах земли первые существа в то время возникали массами, неведомо.
возник ли живой организм на земле один раз или на протяжении 186 длинной истории земли на ней не раз ещс появлялись организ -.

t мы, давшие начало разным фаунам и флорам, новая загадка.
все эти вопросы остаются пока без ответа и ждут своих исследователей.
основная сложность проблемы происхождения жизни на земле состоит, однако, в том, что, по данным современной биологии, любое живое существо рождается только от своих родителей, т.
е.
от живых же существ.
появление первобытного организма произошло явно каким - то иным способом: он возник, как выше сказано, на стерильной земле, до него ничего живого на земле ещс не было.
как же это могло произойти?
следует учитывать, что на этот вопрос исчерпывающего ответа ещс нет.
несмотря на замечательные успехи биологических, химических и физических наук, на подробное и всестороннее знание структурных биохимических и функциональных основ жизненного процесса, наука ещс не располагает данными, чтобы решить этот вопрос точно и убедительно.
1.
какие существуют мнения о том, что в начальный период существования земли на ней не было и не могло быть жизни?
2.
в чем состоит сложность и интерес вопроса о происхождении жизни на земле?
51.
донаучные представления о происхождении жизни в античное время и в средние века уровень знаний по биологии был очень низким.
серьсзные выводы делались на основании поверхностных и недостоверных наблюдений.
широким признанием и распространением пользовалось учение о зарождении живых существ из неживого материала.
в то время были широко распространены взгляды, что лягушки в пруду возникают из ила или тины, черви из навоза, а мухи, тараканы, клопы из грязи и отбросов.
подобные представления царили в головах не только простых, необразованных людей, но они выдвигались и защищались учсными, что способствовало распространению и укреплению этих взглядов.
так, например, видный фламандский учсный ван гельмонт 1575 1640 в своей книге указывает на возможность зарождения мышей из грязного белья.
другой крупный учсный той же эпохи врач - алхимик парацельс 1485 1540 опубликовал способ искусственного приготовления человека гомункулюса.
нам сейчас кажутся весьма удивительными и даже забавными подобные идеи, но в то время к ним относились с полным доверием.
для того чтобы понять это, нужно представить себе ту эпоху, ес обстановку, ес философию.
это было время расцвета религии.
для верующего человека вопрос о происхождении жизни решается просто: она является божественным творением, т, е.
чудом.
наряду с религией в эпоху средневековья получили значительное развитие ложные науки: алхимия, астрология, чсрная магия.
люди верили в существование камня мудрецов философского камня, обладание которым будто бы наделяет 187.

человека безграничным могуществом, способностью превращать дешевые металлы в золото, воду в вино, старость в молодость.
законы природы не были известны.
считалось принципиально возможным осуществление любого, самого фантастического замысла, для чего, как полагали, требовалось только знание рецепта и педантичное выполнение всех предписаний.
ложные представления в биологии оказались, однако, очень живучими.
в xvii xviii вв.
когда уже были открыты дифференциальное и интегральное исчисления в математике, законы механики в физике, основные законы химии, многие биологи вполне серьсзно считали, что черви самопроизвольно зарождаются в гнилом мясе.
в связи с этим следует высоко оценить усилия отдельных ученых, сумевших противопоставить суеверию и невежеству факты истинной науки.
1.
как представляли себе происхождение организмов на земле учсные в древней греции, в средние века?
2.
как можно объяснить отставание биологии по сравнению с высоким уровнем развития математики, физики, химии в недалском прошлом?
доказательства невозможности самопроизвольного' зарождения жизни в современную эпоху итальянский врач франческо реди в 1668 г.
опубликовал результаты следующих простых опытов.
в 8 стеклянных сосудов он положил по куску свежего мяса, 4 сосуда оставил открытыми, а 4 других накрыл марлей.
через несколько дней в загнившем мясе появились черви личинки мух.
однако они появились только на мясе, лежавшем в открытых сосудах.
на мясе в сосудах, прикрытых марлей, червей не было.
это свидетельствует о том, что черви зарождаются не из самого мяса как это было принято считать, а из яиц, отложенных в мясе мухами.
это был неотразимый удар по представлению о самопроизвольном зарождении.
взгляды о самопроизвольном зарождении держались особенно долго в области микробиологии.
если мясной бульон, или раствор сахара, или ещс какой - нибудь подобный органический отвар или раствор поставить в тсплое место, все равно в открытых или закрытых сосудах, в них через несколько дней кишат микробы.
микробы находятся повсюду: в воде, воздухе, земле, в пыли, среди других организмов; они появляются всегда при гниении и брожении.
казалось бесспорным, что воя природа проникнута жизнью, и жизнь проявляется всегда при подходящих условиях тепла и влажности.
невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов была доказана молодым украинским учсным м.
м.
тере - ховским 1775.
он показал, что если мясной бульон прокипятить и сосуд запаять, то в нем никаких микробов не появится.
этот опыт, казалось бы, вполне ясно говорил против самопроизвольного зарождения микробов.
однако учсные в то время сочли 88 данные тереховского неубедительными, так как полагали, что.

для зарождения жизни необходимо будто бы присутствие свежего воздуха.
рис.
87.
пастеровская колба.
вопрос был окончательно решен спустя ещс 85 лет.
исключительный интерес вопроса о происхождении жизни и о возможности самозарождения микробов побудил парижскую академию наук в 1860 г.
назначить премию за работу, содержащую разрешение этого вопроса.
премия была присуждена химику и бактериологу, замечательному экспериментатору луи пастеру.
пастер поместил бульон в склянку с длинным узким горлышком s - образной формы рис.
87.
теперь воздух в сосуд проходил свободно, но микробы из воздуха проникнуть в него не могли, так как они должны были осесть в s - образном колене горлышка.
затем пастер прокипятил бульон, чтобы убить всех находившихся в нем микробов.
после этого сосуды были оставлены в спокойном месте.
проходили месяцы, и содержимое сосудов оставалось стерильным.
стоило, однако, один из таких сосудов повернуть так, чтобы содержавшимся в нем бульоном обмыть s - образное колено горлышка и жидкость обратно стекла в колбу, в ней вскоре же начиналось гниение.
это происходило потому, что в бульон попадали споры и живые микробы, находившиеся в s - образной части горлышка.
таким образом, невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов была убедительно и окончательно доказана.
работы пастора получили широкую известность и всеобщее признание.
во многом этому способствовало их крупное практическое значение.
на основе их были созданы методы стерилизации, разработано учение об асептике и антисептике, при внедрении которых в медицину резко снизились осложнения и смертность после хирургических операций.
велико было значение этих работ и для развития консервной промышленности.
после работ реди, тереховского, пастера было единодушно и безоговорочно признано, что любой организм, от самого примитивного до самого сложного и высокоорганизованного, рождается только от своих родителей, т.
е.
от живых организмов.
но сразу встал вопрос: каким образом возникла жизнь на земле, на которой до этого ничего живого не было?
каково практическое значение работ пастера?

53.
научный период исследования вопроса о происхождении жизни на земле результаты опытов пастера убедили научный мир в невозможности самопроизвольного зарождения жизни из неживого в настоящее время.
сам пастер и многие его современники из этих данных сделали вывод, что зарождение живого из неживого невозможно никогда и ни при каких условиях.
гипотеза вечности жизни.
для того чтобы все же объяснить, каким образом могла возникнуть жизнь на земле, была предложена гипотеза вечности жизни, сущность которой состояла в том, что зародыши жизни споры растений и микроорганизмов будто бы рассеяны в космическом пространстве и переносятся с планеты на планету.
горячим сторонником этого взгляда выступил выдающийся учсный конца xix в.
физикохимик с.
арре - ниус создатель теории электролитической диссоциации.
эту же точку зрения разделял крупный советский учсный, биогеохимик, акад.
в, и.
вернадский.
существует ряд сторонников этого взгляда и в настоящее время.
они указывают, что земля и окружающие ес планеты никогда не были полностью изолированы друг от друга.
напротив, между ними всегда существовали связь и обмен материей.
в среднем на землю пад' ает около 1 т метеоритного вещества в сутки.
ещс больше оседает пыли до 250 т сут.
ряд ученых полагают, что вместе с метеоритами и пылью на землю могут проникнуть живые и жизнеспособные организмы: споры, пыльца растений, микроорганизмы и т.
д.
аррениус высказал предположение, что мельчайшие зародыши жизни могли бы переноситься в космическом пространстве с громадными скоростями, достигающими нескольких тысяч километров в секунду под давлением света.
против гипотезы о переселении жизни на землю с других планет были выдвинуты многочисленные возражения.
многие считали, что при перенесении организмов в космическом пространстве они будут убиты ультрафиолетовыми лучами, интенсивность которых в космосе очень велика, и низкой температурой космического пространства.
но если бы даже было доказано, что на землю могут попадать живые организмы с метеоритами и, следовательно, возможно, что жизнь на земле возникла путсм заноса ес с других планет, каким же образом возникла жизнь на этих, других планетах?
по данным космологии, история возникновения и история развития планет близки между собой.
они проходят стадию раскаленных тел, и существование белков и жизни в таких условиях невозможно.
каким же образом возникла жизнь на этих планетах?
приняв, таким образом, гипотезу о переселении жизни с планеты на планету, мы фактически уходим от решения вопроса о происхождении жизни.
вот почему эта гипотеза, хотя и не лишена правдоподобия, не пользуется признанием биологов.
гипотеза акад.
а.
и.
опарина о происхождении жизни из неорганической материи.
интереснее другая точка зрения, соглас -.

но которой жизнь возникла на самой земле из неорганической, т.
е.
неживой, материи.
эта гипотеза разработана главным образом советским учсным, акад.
а.
и.
опариным: на земле и на других планетах на одном из этапов их длительной эволюции возникают условия, при которых становится возможным и даже неизбежным возникновение жизни.
примерно 5 миллиардов лет назад в центрее блуждавшего в космосе гигантского газово - пылевого облака вспыхнула новая звезда наше солнце.
в состав солнца вошло почти 0, 99 массы газово - пылевой материи.
оставшаяся часть удерживалась у солнца гравитационными силами.
она вращалась вокруг солнца, уплотнялась, уплощалась и приняла форму диска.
ближайшая к солнцу ч - асть газово - пылевого диска сильно согревалась.
поэтому из этого района улетучивался газ и возникшие здесь планеты меркурий, венера, земля и - марс сформировались из нелетучих веществ силикатов, металлов, окислов металлов, сульфидов, карбидов.
в более отдаленных планетах, где радиация с лнца была слабой и царил холод, сохранились и газовый и пылевой компоненты.
земля поначалу была холодная, но в дальнейшем, благодаря распаду содержащихся в ней радиоактивных элементов, она стала разогреваться.

в недрах ес температура достигала 1000 с и выше.
при такой температуре твсрдые породы плавились и соответственно плотности распределялись: самые тяжелые вниз, более лсгкие в середину, а самые лсгкие на поверхность.
вещества земли на этой стадии ес развития вступали между собой в химические реакции, скорость которых увеличивалась с повышением температуры.
среди продуктов реакций было много газов.
под громадным давлением они вырывались на поверхность земли и образовали ес первичную атмосферу.
состав ес, возможно, был сходен с составом газов, выделяющихся из действующих в наше время вулканов.
в них содержится много водяного пара н20, двуокиси углерода coz, окись углерода со, сероводород has, аммиак мнз, метан сн4 и др.
молекулярного кислорода здесь почти нет: этот активный элемент окисляет различные вещества и не достигает поверхности земли.
свободный кислород появился в атмосфере земли позднее, когда возникла жизнь и развился процесс фотосинтеза.
молекулярного азота n2 в первичной атмосфере земли также, по - видимому, не было.
он образовался позже в результате окисления аммиака кислородом.
обращают на себя внимание содержащиеся в первичной атмосфере земли соединения углерода основного элемента органических веществ.
они образуются, вероятно, при взаимодействии карбидов соединений углерода с металлами с водою, в результате чего возникает метан сн4 и другие углеводороды.
когда интенсивность радиоактивных, радиохимических и химических процессов пошла на убыль, началось охлаждение планеты.
но поверхность ес ещс долго оставалась горячей.
она часто вспучивалась от взрывов, сотрясавших ес недра.
в раз - 191.

ных местах образовывались кратеры и из них изливалась масса расплавленной лавы, извергались раскаленные газы.
образовывались горы и глубокие впадины.
когда температура на поверхности земли стала ниже 100 с, начались проливные дожди.
они шли день и ночь в течение тысячелетий, вода наполняла впадины на земной поверхности, образовывались моря и океаны.
в горячей дождевой воде растворялись nhg, coz, сн4, hcn из атмосферы, а также соли и другие вещества, вымываемые из поверхностных слоев земли.
в ту далекую эпоху солнце светило ярче, чем теперь; излучение солнца представляло мощный источник энергии.
грозы в то время были часты и необычны по своей силе, и в поверхность земли то и дело ударяли молнии.
в таких условиях между веществами, растворенными в первобытном океане, неизбежно должны были происходить химические реакции, в результате которых могли образоваться органические соединения.
абиогенный синтез органических соединений.
первым шагом на пути возникновения жизни на земле стал небиологический абиогенный синтез органических молекул из неорганических.
для изучения химических реакций, которые могли происходить на земле в условиях, существовавших на ней несколько миллиардов лет назад, американский химик миллер сконструировал аппарат, устройство которого показано на рисунке 88.
в аппарат через кран а вводили вещества, которые могли находиться в воде первобытного океана: нао, 002, мнз, сн.
колбу бэ подогревали, и вода в ней кипела, водяной пар заполнял аппарат, температура в нем поддерживалась около 80 с.
в расширенной части аппарата в стенки впаяли два электрода и пропускали ток, дающий искровые разряды.
в холодильнике водяной пар конденсировался в воду, которая стекала обратно в колбочку.
аппарат хорошо герметизирован и работал непрерывно в течение многих часов.
уже в первые дни было отмечено изменение цвета жидкости в колбочке: из бесцветной она стала жслтой, а к исходу недели темно - коричневой.
при анализе раствора в нем было обнаружено присутствие большого числа органических соединений: спиртов, альдегидов, кислот, сахаров, аминокислот и др.
сходные результаты были получены советскими учсными а.
г.
пасынским и т.
е.
павловской.
они исследовали влияние фактора, действие которого в начальные периоды существования земли было, вероятно, ещс большим, чем электрические разряды, ультрафиолетового излучения.
таким образом, на земле в древнюю эпоху могло происходить образование органических соединений из неорганических органические молекулы вступали во взаимодействие друг с другом и образовывали более сложные соединения.
в течение мил лионов лет возникали и разрушались бесчисленные варианты но вых соединений, от простых до самых сложных и высокомолеку лярных.
среди них могли быть, по - видимому, вещества любы: классов органических соединений: углеводы, жиры, белки, ну 192 клеиновые кислоты.

органические вещества накапливались в воде первобытного океана.
они находились там вначале в виде очень разбавленного раствора.
но для жизни характерно не однородное распределение вещества, а сгущение его и образование индивидуальных, обособленных от внешней среды систем организмов.
вторым шагом на пути возникновения жизни на земле был процесс концентрирования органических веществ.
как происходил этот процесс, сказать трудно.
академик опарин считает наиболее вероятным, что этот процесс происходил в силу присущей всем высокомолекулярным веществам способности самопроизвольно концентрироваться и образовывать так называемые коацерваты.
явление коацервации состоит в том, что при некоторых условиях например, в присутствии электролитов высокомолекулярные вещества отделяются из раствора, но не в форме осадка, а в виде раствора же, но более концентрированного.
таким образом, раствор, оставаясь жидкостью, расслаивается на два несмешивающихся раствора, отличающихся по концентрации высокомолекулярного вещества.
более концентрированный раствор и называют коацерватом.
при встряхивании коацер - вата он разбивается на мелкие капельки рис.
89.
капельки коацервата представляют собой многомолекулярную систему, обладающую простейшей организацией.
благодаря более высокой концентрации органических веществ в коацервате и, следовательно, более тесному расположению молекул возможность их взаимодействия между собой резко увеличивается.
таким образом, благодаря концентрированию органических веществ возможности органического синтеза значительно расширяются.
рис.
88.
прибор для синтеза органических веществ из неорганических.
исследования академика а.
и.
опарина показали, что капельки коацервата проявляют ряд свойств, внешне напоминающих свойства живой си - стемы: они, например, способны поглощать из окружающего раствора различные вещества.
это напоминает процесс питания.
в результате поглощения 7 общая биология.

рис.
89.
коацерватные капли.
веществ капельки коацервата увеличиваются в размерах, внешне это сходно с процессом роста клетки.
можно подобрать такие условия опыта, при которых вещества, поглощенные коацерватом, будут вступать между собой в реакцию, а продукты этой реакции выделяться из коацервата в окружающую среду.
это похоже на процесс выделения из клетки продуктов обмена веществ.

по мнению а.
и.
опарина, между капельками коацервата происходит даже нечто напоминающее борьбу за существование, в результате которой в целости остаются капельки более устойчивые, более приспособленные к окружающей среде.
хотя коацерваты и по форме, и по некоторым свойствам внешне напоминают живые объекты, они являются, конечно, неживыми образования - ми.
в них ещс отсутствует главный признак живого организма способность к воспроизведению одних и тех же молекул, входящих в его состав; в них нет ещс столь характерной для живой системы способности к самообновлению своего состава.
третьей и последней ступенью к жизни явилось возникновение процесса самовоспроизведения молекул.
полинуклеотиды днк и рнк содержатся на всех ступенях эволюции, во всех живых системах, от самых простых до самых сложных, от вирусов до нервных клеток человека.
возможно, первыми самовоспроизводящимися молекулами могли быть также полинуклеотиды.
первобытные полинуклеотиды были, наверное, значительно проще современных и содержали всего один - два десятка звеньев.
процесс редупликации происходил у них, вероятно, медленнее, чем в наше время.
однако сборка на молекуле такой же по составу и структуре другой молекулы означала возникновение нового принципа химического синтеза матричного синтеза, столь характерного для живых систем.
в истории перехода от коацервата к простейшей системе, способной к самовоспроизведению, многое ещс неясно.
возможно, все необходимые компоненты процесса самовоспроизведения ферменты, атф, нуклеотиды находились в воде первобытного океана и поглощались капельками коацервата.
возможно, первобытные существа были подобны современным вирусам, которые по своему составу представляют собой почти чистый поли - нуклеотид.
возможно, на заре жизни предки нынешних вирусов могли размножаться в капельках коацервата, так как в них могли быть все необходимые для этого условия.

в процессе воспроизведения полинуклеотидных молекул в некоторых случаях возникали ошибки, т.
е, новая молекула полинуклеотида не вполне точно копировала исходную.
в дальнейшем происходило копирование уже этой новой, измененной молекулы.
таким образом возникали мутации.
частота их резко повышалась при воздействии излучений, особенно ионизирующих.
свойства первичных организмов.
первобытные организмы по способу питания были настоящими гетеротрофами, так как они использовали уже готовые органические вещества.
питание в этот период ещс не было острой проблемой: первичный океан содержал достаточное количество разнообразных соединений.
по мере размножения организмов запасы органических веществ иссякали, а синтез новых не поспевал за потребностью.
началась борьба за пищу, в которой выживали более активные, более стойкие и приспособленные.
случайно приобретснные в результате наследственных изменений защитные приспособления, или особенности строения, или особенности характера обмена веществ закреплялись отбором, если они давали хотя бы небольшие преимущества выжить.
по - видимому, именно в результате действия отбора закреплялись многие свойства живых образований, приведшие к превращению первичных организмов в современные клетки.
так, например, образовалась защитная оболочка вокруг нуклеиновой кислоты у вирусов или возник слой цитоплазмы вокруг ядра, образовалась наружная мембрана у клеток и т.
д.
крупным шагом на пути эволюции жизни было возникновение автотрофного питания.
в условиях все уменьшающихся запасов органических соединений у некоторых организмов возникла способность к самостоятельному синтезу органических соединений из простых неорганических веществ окружающей среды.
энергию, необходимую для такого синтеза, некоторые организмы стали освобождать путсм простейших химических реакций окисления и восстановления.
так возник хемосинтез.
но особенно крупным прогрессивным изменением типа аро - морфоза было возникновение фотосинтеза.
видимый свет солнца представлял неисчерпаемый, постоянный источник энергии.
по - видимому, ещс на заре жизни у каких - то организмов возникли окрашенные молекулы предшественники современного хлорофилла, катализировавшие реакции фотолиза воды, синтеза атф с использованием солнечной энергии.
возникновение и развитие фотосинтеза оказало громадное влияние на дальнейшую эволюцию жизни.
в период возникновения жизни как в атмосфере, так и в океане не осталось свободного кислорода: этот активный элемент был связан другими элементами и находился в составе различных неорганических веществ.
поэтому первоначально организмы получали энергию путсм бескислородных реакций органических веществ.
этот путь получения энергии малоэффективен и требует большого количества пищи.
с развитием фотосинтеза и появлением в атмосфере и воде свободного кислорода 195.

возник новый путь освобождения энергии кислородный путь расщепления.
кислородный процесс примерно в 20 раз эффективнее бескислородного, и организмы, выработавшие способность к дыханию, стали быстро и успешно развиваться.
фотосинтез способствовал развитию жизни на земле ещс иным путсм.
земля в период возникновения на ней жизни подвергалась интенсивному воздействию излучения солнца, которое было губительно для жизни.
вода поглощает излучение, поэтому жизнь первоначально была возможна только в океане.
по мере развития фотосинтезирующих организмов и накопления кислорода часть его превращалась в озон, обладающий способностью интенсивно поглощать ультрафиолетовое и ионизирующее излучение.
в результате на землю попадало все меньше и меньше губительного излучения и стала возможна жизнь на суше.
жизнь вышла из воды и распространилась по всей поверхности земли.
часто спрашивают: возможно ли возникновение жизни на земле небиологическим путсм в наше время?
по - видимому, невозможно, так как, если бы где - нибудь произошло образование органических веществ, они немедленно были бы поглощены гетеротрофными организмами.
в наше время живые тела возникают только биологическим путсм, т.
е.
в процессе размножения подобных себе существ.
1.
в чем сущность гипотезы о вечности жизни и почему эта гипотеза не пользуется признанием среди биологов?
2.
охарактеризуйте основные этапы зарождения жизни на земле по представлениям акад.
а, и.
опарина.
3.
какое значение для развития жизни на земле имело возникновение фотосинтеза?
4.
какие известны экспериментальные доказательства возможности абиогенного синтеза орган

Закладка в соц.сетях