Сущность жизни

Живые существа обладают следующими признаками: способностью к воспроизводству, клеточным строением, вещественным строением (белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты), способностью к росту и развитию, раздражимостью, наследственностью, изменчивостью и приспособляемостью к среде обитания. Переходной формой между живым и неживым являются вирусы вне клеток. Вирусы могут размножаться, лишь проникая в клетки организма – хозяина.

К важным свойствам живых систем относятся: компактность, способность организовать порядок в организме, умение обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Живые системы обладают прошлым, свойством наследственности и изменчивости, способностью к избыточному воспроизводству потомства, что ведет к естественному отбору. Живое имеет способностьк индивидуальному, историческому развитию и эволюционному развитию. Кроме того, они способны на воспроизведении себе подобных, а также раздражимостью и подвижностью.

Энгельс дал следующее определение живого: «жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена, прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Сущность живого только с позиции материальности объяснить невозможно, необходимо учесть духовную сущность. По всей вероятности, объяснение сущности жизни связано с вопросами происхождения жизни. О происхождении жизни имеются в основном пять теории: 1) теория самопроизвольного зарождения (витализм); 2) теория стационарного состояния (жизнь существовала всегда); 3) теория панспермии (жизнь перенесена из космоса); 4) теория божественного творения (креационизм) и 5) теория биохимической эволюции (материализм).

Согласно теории витализма (лат. виталис - жизненный) жизнь возникала неоднократно из неживого вещества, так считал Аристотель и многие другие. В середине XIX века французский ученый Луи Пастер экспериментально доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни. Отрицание самозарождения жизни Луи Пастером не противоречит самозарождению жизни в условиях восстановительной среды первобытной Земли, т.е. в условиях отсутствие кислорода.

Согласно теории стационарного состояния, Земля существовала вечно и жизнь на ней была также вечна, с разнообразными изначальными видами живых. Палеонтологи разрушили эту точку зрения, сравнивая ископаемые и современные виды животных.

В 1865 году немецкий ученный Г. Рихтер выдвинул гипотезу панспермии, согласно которой жизнь вечно существует в космосе и переносится с одной планеты на другую. Согласно его гипотезе, жизнь перенесена на Землю из космоса при помощи метеоритов или с космической пылью.

Согласно креационистической идеи, жизнь возникла в результате божественного творения. Эта точка зрения не доказывается, она основана на вере людей («Я верю, значит, так есть»). В библии написано, что этот мир создан Богом за 6 дней. До первого дня были созданы Земля и космос. В первый день Бог сказал: «Да будет свет» и свет стал видимым. Во второй день он создал атмосферу вокруг Земли. В третий день он создал сушу и на ней растения. В четвертый день он создал Луну и Солнце. В пятый день он создал живые организмы в воде и птиц над Землей. В шестой день он создал домашних и диких животных по роду их, и человека по своему подобию. Современная наука доказала несостоятельность креационистической идеи.

Согласно биохимической эволюции, жизнь возникла в результате биохимической эволюции материи. Эта гипотеза получила наибольшее признание среди ученых мира. В рамках этой гипотезы советский академик, биохимик А. И. Опарин в 1924 году, и независимо от него английский биолог и генетик Дж. С. Холдейн в 1929 году разработали теорию происхождения жизни. Поэтому теория происхождения жизни называется теорией Опарина–Холдейна.

Земля в период возникновения жизни.Планета Земля находится в «золотой середине» 150 млн. км от Солнца. Температура меняется в течение года от «минус» 40⁰С до +40⁰С. Атмосфера первобытной Земли в те времена носила восстановительный характер,так как в ней отсутствовал кислород. В условиях первобытной Земли водород, углерод, кислород, азот и фосфор имели возможность реагировать между собой и образовывать простейшие органические соединения.

Постепенно на поверхности Земли в больших количествах накапливались органические соединения. Простые молекулы усложнялись, происходила полимеризация, и образовывались белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Возможность такого синтеза была доказана А. М. Бутлеровым, который из формальдегида получил сахар. В 1953 году американский генетик С. Миллер экспериментально доказал возможность абиогенного синтеза биополимеров. В 1963 году И. Эльпинер абиогенно синтезировал 20 «живых» аминокислот. В этом же году Д. Оро абиогенно получил аденин, гуанин, пиримидин, рибозу и дезоксирибозу, а С. Поннамперум синтезировал нуклеотидов.

Органические молекулы могли образовать тонкую пленку на поверхности воды, под действием ветра и водных потоков они накапливались у берегов водоемов, образуя толстые слои. По некоторым расчетам около 4 миллиардов лет назад на поверхности воды концентрация органических соединений была равной 1%. Поэтому А. И. Опарин назвал мировой океан «первичным(органическим)бульоном». Отсутствие в атмосферекислорода было, вероятно, необходимым условием возникновения жизни.

22.2. Теория Опарина–Холдейна о происхождении жизни

Советский академик Александр Иванович Опарин, в книге «Происхождение жизни», впервые (1924г.) сформулировал научную концепцию происхождения жизни, в результате биохимической эволюции материи, тем самым он разработал материалистическую теорию возникновения жизни.

Согласно этой теории, в ходе длительной химической эволюции на поверхности первобытной без кислородной Земли, абиогенно образовались органические вещества и биополимеры.В океанах накопились органические вещества, и образовался, «первичный бульон», в котором могла возникнуть жизнь.

Первичный океан постепенно насыщался белками, углеводами и липидами, а также нуклеиновыми кислотами. В разбавленных водных растворах родственные молекулы объединялись и образовали сгустки. Эти сгустки были открытыми, т.е. имели способность к обмену веществ и энергии с окружающей средой. Опарин этих сгустков назвал «коацерватными каплями».

Коацервация особенно активно происходит в условиях пространственной взаимодополняемости (комплементарности) поверхностей взаимодействующих молекул. Коацерваты – это мельчайшие сферические коллоидные частицы, обладающие осмотическими свойствами. Коацерваты обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами. Например, они поглощают мелкие органические вещества из окружающей среды. За счет них коацерваты могут увеличиваться в размере. В коацерватах могут, происходить процессы выделения продуктов распада, т.е. обладали свойством метаболизма. Первоначальные коацерваты выстраивали вокруг себя молекулы воды и тем самым создали поверхность раздела. Затем, в ходе эволюции коацерваты создали вокруг себя биологические мембраны из белков и липидов. Опарин считает, что решающую роль в превращении неживого в живое сыграли белки.

Английский биолог и генетик Дж. С. Холдейн в 1929 году, развивая теорию Опарина, пришел к выводу о том, что «коацерватные капли» содержали рибонуклеиновые кислоты (РНК). Он выдвинул гипотезу о том, что жизнь началась с возникновения самовоспроизводящих молекул – РНК, затем появились белки. РНК, по всей вероятности, абиогенно формировалась в условиях первобытной Земли. Поэтому теория происхождения жизни называется теорией Опарина - Холдейна. Согласно этой теории, коацерваты обладали свойством метаболизма и самовоспроизведения путем деления. Это происходило около 4 млрд. лет назад в водных средах. Так возникли простейшие живые системы, которых называют протобионтами(протос – простой и биос - жизнь).