Происхождение жизни в свете современных данных (гипотеза РНК-мира и т.д.)

Введение

Жизнь на нашей планете возникла больше 3,5 млрд лет тому. Но точный период существования жизни на земле сложно установить, так как сложно поставить рамки понимания «живое» и «почти живое». Можно только с полной уверенностью говорить о том, что данный основополагающий период продолжался немыслимое количество лет.
Актуальность темы исследования обусловлена тем, что ученые не одно столетие спорят над вопросами зарождения жизни. При чем, стоит отметить, что в разные периоды и в разные эпохи версии эти значительно отличались. Был период, когда рассматривалась только библейская версия, а за любую научную казнили, называя еретиком и алхимиком. Но, к счастью, с развитием науки, все изменилось и сегодня все чаще мы может слышать о новейших достижениях ученых в познании жизни на земле. Отдельно стоит вспомнить и о андронном коллайдере, который был создан для того, чтоб воспроизвести момент «большого взрыва», который и стал, по мнению большинства ученых, моментом зарождения жизни на земле.
Не может ни радовать тот факт, что на сегодняшний день практически безоговорочно преобладает концепция биологической эволюции. Ее сторонники утверждают, что первая жизнь на нашей планете зародилась сама по себе из неорганических компонентов в результате физических и химических процессов (абиогенез). Однажды появившись, организмы усложнялись и усовершенствовались под влиянием мутаций и естественного отбора наиболее приспособленных особей. Так зарождался весь биологический мир, в том числе и человек.
Наука никогда не стояла на месте, но потребовалось более ста лет открытий и поисков, чтобы приблизиться к проблеме происхождения жизни. На протяжении многих десятилетий биохимики были уверены, что биологический катализ всегда и всюду осуществляется белками (ферменты или энзимы). В последние десятилетия эта версия была пересмотрена в связи с открытием того, что РНК может выступать в качестве фермента.
В своих работах Уотсон, Крик и Ниренберг раскрыли всю сложность процесса белкового синтеза, тончайший механизм воспроизведения не столько самих организмов, сколько составляющих его молекул.
На сегодняшний день согласно проведенным исследованиям, в частности исследования рибосом, дают основание предполагать, что вначале была РНК. Имеется много достаточно веских теоретических доводов, чтобы считать молекулу РНК основоположницей жизни на Земле.
Объект исследования-последовательная биохимическая эволюция, приводящая к возникновению живых систем.
Предмет исследования- современные концептуальные подходы к решению проблемы происхождения и сущности жизни.
Целью данной работы является рассмотреть происхождение жизни в свете современных данных.
Для достижения поставленной цели следует решить такие задачи:
- рассмотреть в общем плане процессы зарождения жизни на планете;
- охарактеризовать основные научные и ненаучные теории происхождения жизни;
- описать современные взгляды ученых на происхождение жизни.
Работа состоит из введения, основной части, включающей три главы, заключения и списка использованной литературы.

1. Как появилась жизнь?

Вопросы зарождения и развития жизни на нашей планете всегда были предметом дискуссий и разногласий. Они являются одними из главнейших проблем естествознания. Данные вопросы обращали на себя внимание величайших умов человечества еще с давних времен. Они всегда были темой философских, биологических и религиозных наук. Но в разные периоды и на разных ступенях развития человеческой культуры вопросы происхождения и эволюции жизни решались неодинаково. Причиной этому был постоянно развивающийся уровень науки и научных познаний. Проводимые опыты, постоянные наблюдения- все это способствовало пополнению научной копилки знаний, что, в свою очередь, влияло на развитие теорий о создании жизни на земле.
Если рассматривать некоторые события из прошлого, будь то происхождение жизни, история или археология, ученые не смогут достичь полного консенсуса, поскольку невозможно провести эксперимент, чтобы проверить, так как все уже произошло. Поэтому, как и в криминалистике, необходимо использовать прямые и косвенные доказательства, чтобы определить, что и как было на самом деле.
Каждое исследование, которое пытается найти ответ на вопрос «Как возникла жизнь?», создает фазу всего процесса: от появления первых молекул до возникновения жизни. Наибольших успехов добились люди, которые пытались восстановить РНК-мир. В первую очередь они пытались получить молекулу РНК, которая могла бы копировать себя или, по крайней мере, некоторые другие молекулы РНК сопоставимой сложности. Они так и не достигли этого результата за более, чем 20 лет. Кажется, что чистая РНК не способна на это, то есть одним типом молекулы обойтись нельзя.
Вопросами зарождения и развития жизни должны заниматься ученые из различных областей науки. Химики – заниматься вопросами синтеза, биологи – объяснением процессов устройства и развития жизни, геологи – разведкой возможных условий древней Земли. Однако такие междисциплинарные команды не всегда образуются.
Конечно, существуют удачные примеры междисциплинарных исследований. Например, биолого-геологическое исследование, проведенное Арменом Мулкиджаняном и Андреем Бычковым, которые в своей совместной работе хотели обоснованно возразить теории возникновения жизни на морском дне

. Они нашли данные, свидетельствующие об устойчивости нуклеотидов к ультрафиолету и, сделав дополнительные эксперименты, показал, что при объединении нуклеотидов в цепочки РНК или ДНК устойчивость возрастает. А если это еще и двойная спираль, то она гораздо крепче, чем одиночная цепочка. Они доказали, что ультрафиолет мог явиться фактором отбора еще до появления любой формы жизни.
Экологи также вносят свою лепту, говоря, что самостоятельно ни один организм существовать не может, то есть зародиться должна была сразу вся экосистема. Учитывая все вышесказанное, сразу становится понятным один неоспоримый факт- вопросы жизни на земле всегда являлись, и как нам думается, еще долго будут являться предметом научных дискуссий, опытов, достижений и ошибок. Иначе быть не может, потому что сама мысль о том, как же зародилась жизнь на земле, уже вводит в смятение, а что уже говорить о доказательстве версий и теорий.

2. Научные теории и ненаучные версии о происхождении жизни
Как говорилось ранее, в науке сегодня практически безоговорочно преобладает версия биологической эволюции. Ее сторонники утверждают, что первая жизнь на нашей планете зародилась сама по себе из неорганических компонентов в результате физических и химических процессов. Однажды появившись, организмы прошли длинный путь развития, положив основу для появления всего биологического мира.
О происхождении жизни существует:
семь научных теорий:
Панспермия. Гипотезу о переносе жизни из других космических тел на Землю выдвигали многие ученые, как отечественные, так и зарубежные. Однако наука - это целый ряд фактов, и после открытия космических лучей и их разрушительного воздействия на все живое радиации версия панспермии (переноса жизни из других тел на Землю), казалось, умерла. Первые организмы, чем бы их ни занесло на Землю, случайным метеоритом или инопланетянами - они должны были где-то и каким-то образом родиться. Данная версия казалось устаревшей недолго. Сегодня чем глубже ученые погружаются в вопрос, тем больше всплывает нюансов. Проведенные многочисленные эксперименты на космических аппаратах способствуют тому, что ученые все чаще осознают, что живые организмы могут переносить радиацию и холод, отсутствие воды и прочие «тонкости» пребывания в открытом космосе. Находки всевозможных органических соединений на астероидах и кометах, в далеких газопылевых скоплениях и протопланетных облаках многочисленны и не вызывают сомнений. Так что эту версию не стоит отбрасывать на задворки науки.
Первичный бульон. Это понятие связано с экспериментами, которые проводили Стэнли Миллер и Гарольд Юри. Ученым удалось смоделировать условия, которые могли иметь место у поверхности молодой Земли, – смесь метана, угарного газа и молекулярного водорода, множественные электрические разряды, ультрафиолет способствовали тому, что больше 10% углерода из метана перешло в форму тех или иных органических молекул. Гипотеза же абиогенного происхождения жизни из «органического бульона», была выдвинута (на основе проведенного эксперимента) советским биохимиком Александром Опариным. Современные варианты этих базовых экспериментов применяют куда более сложные постановки, которые лучше соответствуют ранним условиям Земли.
Химическая эволюция. Теория пытается описать превращение относительно простых органических веществ в довольно сложные химические системы, предшественницы самой жизни, под воздействием внешних факторов, механизмов отбора и самоорганизации. По одной из гипотез, первичная организация молекул могла происходить в микропорах глинистых минералов, выполнявших структурную роль. Данную идею пару лет назад выдвинул шотландский химик Александер Кейрнс-Смит. Согласно его теории, на внутренней поверхности глинистых минералов могли оседать и полимеризоваться сложные биомолекулы. Израильские ученые доказали, что подобные условия позволяют выращивать достаточно длинные белковые цепочки. Здесь же могли скапливаться нужные количества солей металлов, которые принимают активное участие в проведении химических реакций. Глиняные стенки могли выполнять функции клеточных мембран, разделяя «внутреннее» пространство, в котором протекают все более сложные химические реакции, и отделяя его от внешнего хаоса. «Матрицами» для роста полимерных молекул могли служить поверхности кристаллических минералов. Энергию для первичного «обмена веществ» могли поставлять неорганические реакции – такие как восстановление минерала пирита водородом.
Черные курильщики. На самом деле, ультрафиолетовое излучение на Земле, атмосфера которой еще не была насыщена кислородом и не имела озонового слоя, должно было быть губительным для любой формы жизни, которая зарождалась на планете. Исходя из этого образовалась теория о том, что хрупкие предки живых организмов были вынуждены существовать где-то глубоко или далеко, прячась от влияния радиационных лучей, убивающих все живое. Согласно этой версии, таким местом было океанское дно, но не просто дно, а те места, где было достаточное количество минеральных веществ, тепла и энергии для проведения химических реакций. Ближе к концу ХХ века ученые поняли, что океанское дно никак не могло быть местом развития жизни, потому что условия здесь слишком тяжелые, температура низкая, свет не проникает, а редкая органика может разве что оседать с поверхности