Глава 5. История теорий возникновения жизни

В течение тысячелетий человечество пыталось ответить на вопрос о том, как появилась на свет жизнь. В разные времена давались различные объяснения этого феномена. Мы обратимся к наиболее значимым из этих теорий, которые правильнее было бы называть гипотезами.

5.1. Теория стационарного состояния.Если следовать этой гипотезе, Земля существовала вечно, никогда не возникая, всегда была способна поддерживать жизнь, и любые изменения на ней являлись совершенно незначительными. Виды живых организмов также существовали всегда и у любого вида есть всего две возможности - изменение численности либо вымирание. Понятно, что эта "теория" в настоящее время просто не выдерживает никакой критики.

5.2 Теория спонтанного зарождения.Теория очень древняя, распро-страненная еще в Китае, Египте и Вавилоне. в Греции она нашла проявление в учении Эмпедокла об органической эволюции. Ее же придерживался и Аристотель. Согласно ему, определенные частицы вещества несут в себе "активное начало", способное в подходящих условиях создать живой организм. Это "начало" по мнению Аристотеля можно обнаружить в оплодотворенном яйце, гниющем мясе, тине и солнечном свете:

"Таковы факты - живое может возникать не только в результате спаривания животных, но и разложения почвы... Некоторые растения развиваются из семян, а другие самозарождаются под действием сил природы из разлагающейся земли или определенных частей растений..."

Однако, с приходом Христианства, особенно в Средние века, теория спонтанного зарождения оказалась под гнетом Церкви. Ее считали атрибутом колдовства и проявлением дьявольщины. Тем не менее, она продолжала существовать. На рубеже XVI-XVII Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором ему удалось из грязного белья и пшеницы, помещенных в темный шкаф, получить мышей. Активным началом зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот. В конце XVII века итальянцем Франческо Реди был проведен более строгий эксперимент: в сосуды было помещено мясо, рыба, змеи, часть сосудов была запечатана, часть оставалась открытой. Выяснилось, что в запечатанных сосудах никакого зарождения не произошло, в открытых же завелись личинки мух. Из этого Реди был сделан вывод о возникновении живого только из предсуществующей жизни.

В 1765 году Ладзардо Спалланцани подвергнул мясные и овощные отвары кипячению и сразу же запечатал их. Через несколько дней он исследовал отвары и не обнаружил никаких признаков жизни. Из этого он заключил, что высокая температура уничтожила все живое и ничего нового уже не могло возникнуть. Окончательно теория самозарождения была повержена в опытах Луи Пастера, доказавшего справедливость теории биогенеза, т.е. происхождения жизни из предшествующей жизни. Правда, это вызвало затруднительный вопрос о происхождении самого первого живого организма.

5.3. Теория панспермии. В середине 19-го века (1865 год), на стыке космогонии и физики немецким учёным Генрихом Рихтером разрабатывается гипотеза занесения живых существ на Землю из космоса - так называемая концепция панспермии. Согласно этой идее, зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью и положить начало эволюции живого, которая в свою очередь породила всё многообразие земной жизни. Концепцию панспермии разделяли такие крупные учёные, как Сванте Аррениус (1908 г.), Генрих Гельмгольц, Владимир Иванович Вернадский, что способствовало её широкому распространению среди учёных. Сторонником этой гипотезы был наш знаменитый ученый генетик Тимофеев-Рессовский, описанный Граниным в повести «Зубр». Тем не менее, пока и эта гипотеза полного научного обоснования не получила. Хотя спектр возможных условий для существования живых организмов достаточно широк, всё же считается, что они должны погибнуть в космосе под действием ультрафиолетовых и космических лучей. К тому же эта гипотеза не решает проблемы происхождения жизни, а лишь выносит её за пределы Земли - если жизнь была занесена на Землю из космоса, то где и как она возникла? Есть вариант этой гипотезы, утверждающий вечность жизни во Вселенной. Считается, что после Большого взрыва, в результате которого образовалась наша Вселенная, в процессе появления вещества на самых ранних этапах эволюции Вселенной ( слияния электронов с ядрами и отделения излучения от вещества- 1 млн лет) произошло разделение этого вещества на живое и неживое, и жизнь существует столько же времени, сколько и весь космос.

Наряду с гипотезой панспермии в современной научной литературе сохраняется также гипотеза о случайном характере возникновения на Земле первичной живой молекулы, которая появилась лишь раз за всё время существования нашей планеты. В силу этого обстоятельства экспериментальную проверку данной гипотезы провести невозможно. Эта гипотеза получила широкое распространение среди генетиков в связи с открытием роли ДНК в явлениях наследственности. Генрих Меллер в 1929 г. развивал мысль, что чисто случайно на земле возникла единичная “живая генная молекула”, обладавшая внутримолекулярным жизнеопределяющим строением, которое она пронесла неизменным через всё развитие земной жизни. Долгое время моделью такой “живой молекулы” считали частицу нуклеопротеида вируса табачной мозаики, но сейчас стало очевидным, что вирусы нельзя рассматривать как промежуточный этап на пути возникновения жизни: сперва должна была возникнуть жизнь, а затем вирус.

5.4. Теория биохимической эволюции. Исторически эта теория связывается с именем замечательного русского ученого А.И. Опарина, высказавшего мнение, что в условиях первичной атмосферы Земли, значительно отличающейся от нынешней, мог происходить синтез всех необходимых для зарождения жизни веществ-предшественников. Считается, что первичная атмосфера состояла преимущественно из аммиака, воды, метана, окиси и двуокиси углерода. Отсутствие кислорода придавало ей восстановительные свойства. В таких условиях органические вещества могли создаваться гораздо проще и могли сохраняться, не претерпевая распада длительное время. Опарин полагал, что сложные вещества могли синтезироваться из более простых в условиях океана. Необходимая для реакций энергия приносилась солнечной радиацией, т.к. защитного озонового экрана еще не существовало; также синтез имел место в условиях грозовых разрядов. Разнообразие находившихся в океане простых соединений и большие масштабы времени позволяют предположить возможность накопления в океане большого количества органики, образовавшей "первичный бульон", в котором могла зародиться жизнь.

Доказательство того, что это могло быть именно так, было получено в 1953 году лауреатом Нобелевской премии Гарольдом Ури и его студентом Стэнли Миллером в Чикагском университете. Они показали, что под действием электрического разряда смесь метана, воды, аммиака и водорода превращается в большое число органических соединений, включая аминокислоты, которые являются строительными кирпичиками для белков - "материи жизни". (Может быть, поэтому изучение органической химии мы начинаем с метана и его превращения в свободные радикалы). Студент Миллер стал знаменитым, однако, справедливости ради следует сказать, что если бы он внимательно посмотрел литературу, то в в немецком научном журнале за 1913 год он бы нашел публикацию Вальтера Леба с аналогичным опытом, в котором он получил не только аминокислоту – гликоколь H₂NСH₂COOH, но и сахар, и формальдегид, решающее для возникновения жизни соединение.

В схожем опыте Орджелом были получены короткие НК (олиго-нуклеотиды). В результате этих исследований стало понятно, что основные органические вещества-мономеры, необходимые для возникновения полимерных молекул НК и белков, действительно могли быть химически получены в условиях пребиотического мира, т.е. мира, еще лишенного жизни . Но главный вопрос - механизм перехода от неживого к живому - теория Опарина все же оставляет открытым, предполагая, что основную роль в передаче информации играют белки.

5.5. Теория креационизма. Вот уже около двух столетий не стихают дискуссии между сторонниками двух различных доктрин в биологии и естествознании - доктрины креационизма (возникшей на основе Библии) и доктрины эволюционизма(возникшей на основе теории Дарвина и Уоллеса и расширенной на предбиологическую эволюцию от неживой материи к миру живого и на эволюцию от животных к человеку), лежащей в основе вышеприведенных теорий возникновения жизни.

Был ли порождён нынешний мир, включая живой мир, каким-то случайным событием (флуктуацией, взрывом) в неживой материи с последующей длительной эволюцией к нынешнему уровню высокой организации и сложности с помощью природных процессов (на основе законов природы)? Или он был сотворён по разумному плану сверхъ-естественным Творцом и Источником всякой жизни сразу (за короткое время) на высоком уровне организации (вне природным образом)?

В доктрине эволюционизма выбрана первая возможность. В доктрине креационизма выбрана вторая возможность. И в этом корень всех нынешних разногласий между сторонниками разных доктрин.

Не только атеистическая, но и пантеистическая (отождествляющая Бога с природой), в частности, буддистская, индуистская, конфуцианская, даосская и другие космогонии, а также дуалистическая (признающая дух и материю как самостоятельные начала), неополитеистическая (признающая многобожие) основаны на постулате (догме) о естественной эволюции.

Существует несколько версий эволюционной теории. В одних материальная вселенная считается вечной, в других самовозникающей. Более того, есть не только атеистическая (от атеизма – учения, отрицающего существование Бога) теория эволюции (в которой кроме материальной природы нет ничего), но и деистическая (деизм – учение, признающее Бога как безличную первопричину всего) и - даже теистическая (теизм – учение, признающее Бога как абсолютную личность, стоящую над человеком и миром) теории эволюции. В деистической теории эволюции считается, что Бог, сотворив вселенную, затем предоставил её самой себе. Теистическая теория эволюции признаёт Бога Творцом исходного состояния космоса и также считает, что Он допустил (или даже сотворил) эволюцию как метод, которым реализовался весь нынешний мир из предположенного исходного состояния. Но и теистическая теория эволюции по сути отводит от Бога, который выразил Себя в Библии как своём наивысшем Откровении.

И лишь монотеистическая библейская космогония (входящая в христианство, иудаизм и ислам) основывается на постулате (догме) о сотворении природы сверхъестественной силой.

Доктрина креационизма, основанная на вере в Бога, приводит следующее объяснение происхождения жизни:

1) Вся вселенная, земля, живой мир и человек сотворены Богом в порядке, описанном в Бытии (описание в Библии дней творения) Это положение входит в основные посылки библейского теизма.

2) Бог сотворил по разумному плану и одноклеточные и многоклеточные организмы и вообще все виды организмов флоры и фауны,
а также венец творения -человека.

5) Сотворение живых существ произошло однажды, поскольку они далее могут воспроизводить сами себя.

6) Объяснимые с точки . зрения биологии эволюционные факторы (естественный отбор, спонтанные мутации) изменяют только имеющиеся основные типы (микроэволюция), но не могут нарушить их границ.
7) Сходство живых существ объясняется единым планом Творца.
8) Геологические процессы интерпретируются в рамках кратких временных периодов (теория катастроф).

9) Процесс отложения ископаемых останков живых организмов происходит в рамках катастрофической модели происхождения (быстрой череды вымираний и погребений сменяющихся сообществ).

Эти положения требуют научных или хотя бы логических объяснений.

Креационисты утверждают, что поскольку животные, как и человек, до грехопадения человека имели другую природу, чем после грехопадения, и были, по мнению толкователей Библии, нетленными, не могло быть вообще никакой длительной макроэволюции тленного животного мира (да и мог бы Бог обо всём живом, подлежащем тлению и смерти, говорить, что оно "хорошо весьма"?). Кроме того, человек был создан Богом как единое телесно-духовное существо не путём эволюции из предков-животных, а особым актом телесно из неорганического вещества и одновременно духовно по Своему образу и подобию, жена же его была сотворена Им из Адамова ребра.

Но в таком случае, весь замысел создания человека с заложенным в него и действующим до сих пор механизмом воспроизведения себе подобных принадлежит не Богу, а искусителю (Сатане), подговорившему Еву вкусить от запретного плода и тем самым спровоцировавшего Создателя на изгнание Адаа и Евы из рая, что лишило их нетленности своего существования.

Как пример беспочвенности доктрины креационистов можно привести их объяснение направленности от простой к сложной последовательности форм жизни в геологической летописи: чем ближе к нашим дням, тем больше все более сложных форм, все более сходных с современными существами. Креационисты утверждают, что якобы все отложения и все остатки ископаемых имеют одинаковый возраст, но были рассортированы Всемирным Потопом. Это утверждение могло бы иметь почву, если бы происходили повторные Творения. Идея многократных Творений была выдвинута в XIX в. как раз для согласования креационизма с фактами истории Земли. Предполагалось, что глобальные катастрофы временами полностью уничтожают фауну и флору, после чего Творец создает жизнь снова. Оставалось необъясненным, почему с каждым Творением появлялись все более сложные организмы: нельзя ведь, не впадая в ересь, допускать, что Создатель учился на своих ошибках, с каждым разом творя все качественнее. К тому же, по мере развития палеонтологии, обнаруживались все новые флоры и фауны. Чтобы включить их в историю Земли, отрицая при этом превращения одних форм в другие, допускали все больше катастроф и Творений. В 1849 г. А. д'Орбиньи выделил 27 ярусов истории Земли и, соответственно, 27 актов Творения, а в 1858 г. Л. Агассиц довел их число до 80-ти. Неудивительно поэтому, что ученые давно не поддерживают такую доктрину, перейдя на позиции эволюционизма.

5.6. Теория "РНК-Мира". В последние годы все больше сторонников находит эта теория возникновения жизни, становясь господствующей в решении этого вопроса. Суть ее состоит в том, что основоположниками жизни являлись не белки, а молекулы РНК. Образование компонентов мономерных звеньев РНК - углеводных циклов рибозы и гетероциклических оснований - как уже показано, не представляло принципиальных затруднений. Значительно труднее представить себе процесс образования из них непосредственно нуклеозидов, а затем и соединение последних в НК. Действительно, в условиях гомофазного процесса в газовой или жидкой среде такой синтез мог оказаться крайне затруднительным. Однако он относительно легко осуществляется в условиях гетерофазного катализа на твердой подложке. В качестве последней выступают многие минералы земной коры: карбонат кальция, каолинит, монтмориллонит, соединения алюминия, цеолиты. При этом они способствуют не только ускорению синтеза, но и правильной ориентации реагирующих компонентов. Именно так удалось осуществить синтез олигоцитидина, т.е. короткой молекулы РНК, состоящей только из одного типа нуклеозидов, на монтмориллонитовой подложке. Аналогично были получены и более сложные олигонуклеотиды, содержащие нуклеозиды разных типов. Так осуществлялся синтез дочерней РНК на РНК-матрице, т.е. аналог транскрипции. Затем мог происходить синтез белка и первой клетки.

Существует, однако, неясность, была ли РНК первой жизнеобразующей молекулой или существовали более древние предшественники.

На этот вопрос в какой-то мере дает каталитическая теория происхождения жизни,разработанная в 70-х годах профессором МГУ А.П. Руденко.