Теория возникновения жизни на Земле

Введение

В условиях возможной угрозы существованию жизни на Земле особую актуальность приобретает проблема возникновения жизни на нашей планете.
Возникновение жизни на Земле было, есть и будет оставаться весьма актуальной темой еще на долгое время. До сих пор еще не поставлена ​​точка в данном вопросе. Ведь никто не может дать точный ответ на данный вопрос.
Происхождение жизни, как и происхождение Вселенной и ума, определение сущности жизни составляют собой одну из фундаментальных проблем науки. На сегодняшний день мы не имеем единого и исчерпывающего определения сущности жизни. Приведем определение, которое дал российский физико-химик и биофизик М.В. Волькенштейн: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые системы, саморегулирующиеся и самовосстанавливающиеся, которые построены с биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». Данное определение не исключает возможности существования жизни и на других планетах Вселенной.
В настоящее время существует достаточно много теорий или, как еще принято говорить, гипотез, возникновения жизни на Земле. Мы рассмотрим только те, которые, по нашему мнению, являются важнейшими и интересными.


1. Биохимическая теория возникновения жизни на земле
Советский биохимик А.И. Опарин еще в 20-х годах прошлого века разработал теорию происхождения жизни на Земле путем эволюции соединений углерода, которая дальше развивалась и совершенствовалась в течение нескольких десятилетий. Следует сказать, что сегодня ряд положений этой теории подтверждено экспериментально путем абиогенного синтеза не только простых соединений углерода и азота (метан, циан, аммиак), но и углеводов, порфиринов, аминокислот и компонентов нуклеиновых кислот (азотистые основы) в условиях, которые могли существовать на планете Земля в период возникновения (зарождения) жизни. Недаром основные положения теории А.И. Опарина легли в основу современной двойной (двухстадийной) теории происхождения жизни выдающегося американского ученого Ф.Дайсона, которая предполагает, что сначала синтезировались только аминокислоты и белки и возник метаболизм, а нуклеотиды и нуклеиновые кислоты появились позже как продукты белкового метаболизма. Не менее важно и то, что расчеты Ф. Дайсона на основе математической модели метаболизма совокупности молекул в коацерватах, существование которых предполагает А.И. Опарин, подтвердили, что начальная неорганизованная совокупность молекул дальше переходит в фазу организованного молекулярного комплекса с механизмом белкового гомеостаза и обратных связей, присущих живому.
В последнее время ведущей становится гипотеза генетической эволюции (генобиоза). В рамках этой гипотезы общее признание получила идея, согласно которой субстратом для зарождения живого были макромолекулы ДНК или РНК

. Но из этих двух нуклеиновая кислота могла сыграть первостепенную роль матрицы для первичной комплексной полимеризации. Еще Холдейн высказал мнение о первичности РНК: «... жизнь, которую я рассматриваю как репликацию совокупностей макромолекул, может базироваться только на РНК, без ДНК. Вопрос заключается в том, какое количество РНК необходима для этого».
Важным этапом развития молекулярно-эволюционного направления исследований биопоэза стали открытия, сделанные в начале 80-х годов ХХ века группой ученых под руководством Т.Цеха. Экспериментально было установлено, что РНК как форма генетической информации способна разрывать и соединять собственные нуклеотидные связи, то есть была установлена ​​способность РНК к саморегуляции при отсутствии белковых ферментов и ферментативная активность РНК. С. Альтман тоже показал, что РНК может иметь каталитические свойства как белок.
Существует и мнение, что вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла бы начаться с меньших молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли бы содержаться в простых капсулах, похожих на клеточные мембраны, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие.
Некоторые ученые считают, что жизнь началась на дне моря. Теория глубоководного сброса предполагает, что жизнь могла начаться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые богатые водородом молекулы. Их скалистые уголки могли бы тогда сконцентрировать эти молекулы вместе и обеспечить минеральные катализаторы для критических реакций. Даже сейчас эти вентили, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают жизнеспособные экосистемы.


Теория панспермии
Следует вспомнить и о геохимическом подходе к решению рассматриваемого вопроса. Возможно, жизнь вообще не началась на Земле, а была перенесена сюда из другого места в космосе, понятие, известное как панспермия.
Обнаружение в метеоритах аминокислот, углеводов и других углеродных соединений, которые связаны с жизненными процессами, служило развитию идей о том, что органические соединения, доставленные кометами из космоса, стали строительным материалом для земной биосферы. Возникла концепция панспермии – занесения жизни на Землю из космоса как альтернатива абиогенеза.
Впервые это предположение было сформулировано в 1908 г. С.Аррениус. Ф.Крик и Л. Оргел предложили модель направленной панспермии, которая объясняет происхождения жизни на Земле целенаправленной деятельностью цивилизаций, возраст которых больше возраста Солнца. Ученые отказались решать проблему в условиях Земли и предполагают наличие экзотических условий в космосе с последующим занесением жизни на Землю