Гіпотеза стаціонарного стану

Відповідно до цієї гіпотези Земля ніколи не виникала, а існувала вічно, вона завжди була здатна підтримувати життя, а якщо і змінювалася, то дуже мало; види також існували завжди. Цю гіпотезу називають іноді гіпотезою етернізму (від лат. Eternus - вічний). Це уявлення відповідає концепції вічного нествореного Всесвіту, характерної для східних релігій, таких як індуїзм і буддизм. У контексті сучасних астрономічних знань ця гіпотеза не розглядається як наукова.

Гіпотеза панспермії

Гіпотеза походження життя на Землі в результаті перенесення з інших планет якихось зародків життя отримала назву панспермії (від грец. Pan - весь, всякий і sperma - сім'я). Ця гіпотеза примикає до гіпотези стаціонарного стану. Її прихильники підтримують думку про вічне існування життя і висувають ідею про неземне її походження. Одним з перших ідею про космічне (неземне) походження життя висловив німецький учений Г. Ріхтер в 1865 р. Згідно з Ріхтером життя на Землі не виникло з неорганічних речовин, а було занесене з інших планет. У зв'язку з цим виникали питання, наскільки можливе таке перенесення з однієї планети на іншу і як це могло бути здійснено. Відповіді шукали в першу чергу у фізиці, і не дивно, що першими захисниками цих поглядів виступили представники цієї науки, видатні вчені Г. Гельмгольц, С. Арреніус, Дж. Томсон, П.П. Лазарєв та ін.

Згідно з уявленнями Томсона і Гельмгольца, спори бактерій та інших організмів могли бути занесені на Землю з метеоритами. Лабораторні дослідження підтверджують високу стійкість живих організмів до несприятливих впливів, зокрема до низьких температур. Наприклад, спори і насіння рослин не гинули навіть при тривалому витримуванні в рідкому кисні або азоті.

Сучасні прихильники концепції панспермії (в числі яких - лауреат Нобелівської премії англійський біофізик Ф. Крік) вважають, що життя на Землю занесене випадково або навмисно космічними прибульцями. До гіпотези панспермії примикає точка зору астрономів Ч. Вікрамасінгха (Шрі-Ланка) і Ф. Хойла (Великобританія). Вони вважають, що в космічному просторі, в основному в газових і пилових хмарах, у великій кількості присутні мікроорганізми, де вони, на думку вчених, і утворюються. Далі ці мікроорганізми захоплюються кометами, які потім, проходячи поблизу планет, «сіють зародки життя».

Біохімічна теорія

Першу наукову теорію походження життя на Землі створив радянський біохімік А.І. Опарін (1894-1980). У 1924 р. він опублікував роботи, в яких виклав уявлення про те, як могло виникнути життя на Землі. Відповідно до цієї теорії, життя виникло в специфічних умовах стародавньої Землі і розглядається Опаріним як закономірний результат хімічної еволюції сполук вуглецю у Всесвіті.

За Опаріним, процес, який призвів до виникнення життя на Землі, може бути розділений на три етапи:

Виникнення органічних речовин.

Утворення з найпростіших органічних речовин біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів та ін.).

Виникнення примітивних організмів, здатних до самовідтворювання.

Теорія біохімічної еволюції має найбільшу кількість прихильників серед сучасних вчених. Земля виникла близько п'яти мільярдів років тому; спочатку температура на поверхні була дуже високою (до декількох тисяч градусів). У міру її остигання утворилася тверда поверхня (земна кора - літосфера).

Атмосфера, яка спочатку складалася з легких газів (водень, гелій), не могла ефективно утримуватися недостатньо щільною Землею, і ці гази замінювалися важкими: водяною парою, вуглекислим газом, аміаком і метаном. Коли температура Землі опустилася нижче 100 ^оС, водяна пара почала конденсуватися, утворюючи світовий океан. У цей час, відповідно до уявлень А.І. Опаріна, відбувся абіогенний синтез, тобто в первинних земних океанах, насичених різними простими хімічними сполуками, «в первинному бульйоні» під впливом вулканічного тепла, розрядів блискавок, інтенсивної ультрафіолетової радіації та інших факторів середовища почався синтез більш складних органічних сполук, а потім і біополімерів . Утворенню органічних речовин сприяла відсутність живих організмів – споживачів органіки – і головного окислювача – кисню. Складні молекули амінокислот випадково об'єднувалися в пептиди, які, у свою чергу, створили початкові білки. З цих білків синтезувалися первинні живі істоти мікроскопічних розмірів.

Найбільш складною проблемою в сучасній теорії еволюції є перетворення складних органічних речовин на прості живі організми. Опарін вважав, що вирішальна роль в перетворенні неживого в живе належить білкам. Мабуть, білкові молекули, притягаючи молекули води, утворювали колоїдні гідрофільні комплекси. Подальше злиття таких комплексів один з одним призводило до відділення колоїдів від водного середовища (коацервації). На кордоні між коацерватом (від лат. Coacervus - згусток, купа) і середовищем шикувалися молекули ліпідів – примітивна клітинна мембрана. Передбачається, що колоїди могли обмінюватися молекулами з навколишнім середовищем (прообраз гетеротрофного живлення) та накопичувати певні речовини. Ще один тип молекул забезпечував здатність до самовідтворення. Система поглядів А.І. Опаріна отримала назву «коацерватна гіпотеза».

Гіпотеза Опаріна була лише першим кроком у розвитку біохімічних уявлень про виникнення життя. Наступним кроком стали експерименти Л.С. Міллера, який в 1953 році показав, як з неорганічних складових первинної земної атмосфери під впливом електричних розрядів і ультрафіолетового випромінювання можуть утворюватися амінокислоти та інші органічні молекули.

Академік В.М. Пармон і ряд інших вчених пропонують різні моделі, що дозволяють пояснити, як в середовищі, насиченому органічними молекулами, можуть протікати автокаталітичні процеси, що продукують деякі з цих молекул. Одні молекули продукуються успішніше, інші - гірше. Так запускається процес хімічної еволюції, яка передує еволюції біологічній.

На сьогоднішній день серед біологів переважає гіпотеза РНК-світу, яка каже, що між хімічною еволюцією, в якій розмножувалися і конкурували окремі молекули і повноцінним життям, основаного на моделі ДНК-РНК-білок, був проміжний етап, на якому розмножувалися і конкурували між собою окремі молекули РНК. Вже є дослідження, які показують, що деякі молекули РНК володіють автокаталітичними властивостями і можуть забезпечувати самовідтворення без участі складних білкових молекул.

Сучасна наука ще далека від вичерпного пояснення, як конкретно неорганічна речовина досягла високого рівня організації, характерного для процесів життєдіяльності. Тим не менше, ясно, що це був багатоступінчастий процес, в ході якого рівень організації речовини крок за кроком підвищувався. Відновити конкретні механізми цього ступеневого ускладнення - завдання майбутніх наукових досліджень. Ці дослідження йдуть за двома основними напрямками:

зверху вниз: аналіз біооб'єктів та вивчення можливих механізмів утворення їх окремих елементів;

знизу вгору: ускладнення «хімії» - вивчення все більш складних хімічних сполук.

Поки домогтися повноцінного поєднання цих двох підходів не вдалося. Тим не менше, біоінженери вже зуміли «по кресленнях», тобто, за відомим генетичним кодом і структурою білкової оболонки зібрати з біологічних молекул найпростіший живий організм - вірус. Тим самим доведено, що для створення живого організму з неживої матерії не потрібно надприродного впливу. Так що необхідно лише відповісти на питання, як цей процес міг пройти без участі людини, у природному середовищі.

Широкого поширене «статистичне» заперечення проти абіогенного механізму виникнення життя. Наприклад, у 1966 р. німецький біохімік Шрамм підрахував, що ймовірність випадкового поєднання 6000 нуклеотидів в РНК-вірус тютюнової мозаїки: 1 шанс з 102000. Це надзвичайно низька ймовірність, що вказує на повну неможливість випадкового утворення подібної РНК. Проте насправді це заперечення побудовано некоректно. Воно виходить з припущення, що вірусна молекула РНК повинна утворитися «з нуля» з розрізнених амінокислот. У разі ступінчастого ускладнення хімічних і біохімічних систем ймовірність розраховується зовсім інакше. Крім того, немає ніякої необхідності отримати саме такий вірус, а не якийсь інший. З урахуванням цих заперечень виходить, що оцінки ймовірності виникнення вірусної РНК занижені до повної неадекватності і не можуть розглядатися як переконливе заперечення проти абіогенної теорії виникнення життя.

Нещодавно науковці запропонували світу нову гіпотезу походження життя на Землі. Учені з Дюссельдорфського університету і дослідницького центру в Глазго вважають, що перші форми життя зародилися в так званих "неорганічних інкубаторах" − невеликих відсіках у скелях залізного колчедану на дні океану. Ця теорія суперечить загальноприйнятому уявленню про походження життя на Землі.

У науковому світі триває запекла дискусія з приводу нової і дуже суперечливої теорії виникнення життя на Землі. Один з висновків нової теорії полягає в тому, що життя все-таки може існувати на тих планетах, де, за традиційною теорією, життя не може бути зовсім.

З 1930-х років більшість учених вважає, що теорія походження клітин ґрунтується на тому, що життя з'явилося в океані завдяки впливу атмосфери.

Зараз професор Мартін з Дюссельдорфа і професор Рассел з Глазго стверджують, що спочатку на морському дні з'явилися "неживі" клітини із залізного колчедану, які були частиною поверхні Землі. Вони існували в повній темряві при низьких температурах на дні океану.

Життя, стверджують вони, зародилося внаслідок хімічної реакції конвекції на земній корі. Загалом така реакція можлива і на будь-якій іншій вологій і скелястій планеті.

Доктор Рассел так пояснює свою теорію: "Гідротермальні потоки, багаті на водень, ціанід, сульфіди й окис вуглецю, вирвалися із земної кори на дно океану, унаслідок чого в скелях залізного колчедану розпочалася хімічна реакція. З'явилися клітини, у яких негайно розпочалося зчеплення молекул. Саме там, на нашу думку, розпочалося життя".

Якщо вірити цій теорії, то життя може існувати і на інших планетах чи великих супутниках планет − таких, як вкрита льодом Європа (супутник Юпітера)