Походження життя
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Походження життя

Походження життя, одна з центральних проблем природознавства. Теологи і філософи-ідеалісти (фіналісти, холісти, органіцисти і ін.) стверджують, що виникнення життя є результат творчого акту духовного початку, «вищого інтелекту», бога. В протилежність цьому матеріалісти вважають, що життя по своєму походженню матеріальне і виникла природним чином на основі загальних законів природи. Що проте панував в природознавстві в кінці 19 — початку 20 вв.(століття) механістичний матеріалізм, що намагався пізнати життя на основі уподібнення організму машині (див. Механіцизм ), виявився безсилим раціонально вирішити проблему П. же. Лише діалектико-матеріалістичний підхід до цієї проблеми відкрив дорогу до її дозволу, на що вказував Ф. Енгельс в «Діалектиці природи».

  Протягом перших двох десятиліть 20 ст панували два представлення о П. же. на Землі. Згідно з одним з них, життя було занесене на Землю ззовні (див. Панспермія ); згідно з іншим, П. же. — результат випадкового утворення одиничної «живої молекули», в будові якої був закладений весь план подальшого розвитку життя. Обидва ці вистави унеможливлювали наукового підходу до рішення проблеми П. же., будучи, по влучному вираженню англ.(англійський) ученого Дж. Бернала, лише «лукавими прийомами розуму», прагнучого відхилитися від дозволу цієї проблеми.

  Почало систематичній розробці проблеми П. же. належало в 1924 у зв'язку з виходом в світ роботи А. І. Опаріна «Походження життю», в якому вперше була сформульована естественненаучная концепція П. же. на Землі, згідно якої виникнення життя — результат тривалої еволюції матерії. Узагальнивши накопичений природознавством фактичний матеріал, Опарін прослідив в естественноїсторічеськом аспекті освіту і подальшу еволюцію органічних сполук, простих структур, енергетичних процесів і біохімічних функцій, які могли мати місце на Землі в період виникнення і становлення життя. Як відзначає Дж. Бернал (1967), ця теорія лягла в основу майже всіх сучасних представлень о П. же.

  На основі фактичного матеріалу, що накопичився за 50 років, виникнення життя на Землі слід розглядати як закономірний процес еволюції вуглецевих з'єднань. Сучасні радіоастрономічні дані про наявність вуглецевих з'єднань в міжзоряному середовищі, вивчення кометних спектрів і хімічного складу метеоритів показують, що органічні речовини виникали не лише до появи життя (що категорично заперечувалося раніше), але і до формування нашої планети. Отже, органічні речовини абіогенного походження (див. Абіогенез ) були присутні на Землі вже при її освіті. Хімічні і палеонтологічні дослідження прадавніх докембрійських відкладень і особливо багаточисельні модельні експерименти відтворюючі умови, які панували на поверхні первісної Землі, дозволили зрозуміти, як в цих умовах відбувалася освіта все більш і більш складних органічних речовин, у тому числі поліпептидів і полінуклеотидів. Т. о., абіогенне утворення простих вуглеводнів — перший рівень в розвитку органічної матерії — не викликає сумнівів. Найбільшим внеском у розвиток теорії П. же. з'явилися припущення А. І. Опаріна і амер.(американський) вченого Р. Юрі про те, що первинна атмосфера Землі мала відновні властивості і на певному етапі свого розвитку повинна була містити поряд з газоподібним воднем і парами води з'єднання вуглецю (у вигляді метану — Ch 4 і ціану — CN) і азоту (у вигляді аміаку — Nh 3 ). З часом склад атмосфери поступово змінювався: у ній усе більш зростав вміст кисню (у результаті виникнення початкових анаеробних форм життя) і вона почала набувати окислювальних властивостей. Встановлено, що Земля виникла понад 4,5 млрд. років назад, а перші ознаки життя з'явилися на ній 2—3 млрд. років назад. Отже, протягом значного часу існування Землі на ній не було життя. У цей період, званий періодом хімічної еволюції, протікали всілякі хімічні перетворення, що приводили до утворення складних органічних речовин що стали надалі компонентамі спочатку фазовообособленних систем органічних речовин — т.з. пробіонтов, а потім і простих кліток — протоклеток, що володіли властивостями живого. Лише виникнення останніх поклало початок біологічної еволюції. Уявлення про хімічну еволюцію речовини на шляху до виникнення життя підтверджені рядом експериментальних робіт, в процесі яких були здійснені абіогенні синтези найважливіших органічних сполук в системах що моделюють хімічний склад первинної земної атмосфери. Ці роботи — один з основних доказів правомірності теорії П. же., висунутою сов.(радянський) ученими.

  Початок серії робіт по абіогенному синтезу був покладений американським ученим С. Міллером (1953), що синтезував ряд амінокислот при пропусканні електричного розряду через суміш газів, що імовірно складали первинну земну атмосферу. Сов. учені А. Г. Пасинський і Т. Е. Павлівська (1956) показали можливість утворення амінокислот при ультрафіолетовому опроміненні газової суміші формальдегіду і солей амонія. Ісп. учений Х. Оро (1960) здійснила біогенний синтез пуринів, пірімідінов, рібози і дезоксирибози — компонентів нуклеїнових кислот . Амер. учені абіогенний синтезували аденозинтрифосфорну кислоту (АТФ) — основну форму накопичення енергії в живих організмах (С. Поннамперума,1970), а також амінокислоти, поліпептиди і белковоподобниє речовини (С. Фокс, 1969). Цими експериментами було доведено, що абіогенне утворення органічних сполук у Всесвіті могло відбуватися в результаті дії теплової енергії, іонізуючого і ультрафіолетового випромінювань, електричних розрядів. Первинним джерелом цих форм енергії служать термоядерні процеси, що протікають в надрах зірок. Обширні геологічні дослідження показують, що на поверхні земної кулі в ранній геосинклінальний період її орогенічеського циклу води, що просочують земний грунт, безперервно переміщали розчинені в них речовини з місць їх освіти в місця накопичення і концентрації. При цьому поряд з синтезом усе більш складних органічних речовин на одних і тих же субвітальних територіях мав місце і їх розпад, а потім і новий синтез. Такі процеси могли приводити до багатократного виникнення пробіонтов. Подібна вистава повністю виключає гіпотезу про випадковий характер П. же.

  Особливе значення має ця вистава для розуміння переходу хімічної еволюції в біологічну. Такий перехід обов'язково мав бути пов'язаний з виникненням багатомолекулярних фазовообособленних відкритих систем, здатних взаємодіяти із зовнішнім середовищем, тобто зростати і розвиватися, використовуючи її речовини енергію і тим самим долаючи наростання ентропії . Модельні досліди з фазовообособленнимі системами, або пробіонтамі, що проводяться, зокрема, А. І. Опаріним і співробітниками з коацерватнимі краплями (див. Коацервація ), що виділяються з водного розчину всіляких органічних полімерів, показали, що ці системи володіють здатністю поглинати з розчину, що оточує їх, всілякі багаті енергією речовини і за їх рахунок зростати, збільшуючись в розмірах і масі. При цьому швидкість вказаного процесу визначається властивою кожній індивідуальній краплі хімічною і просторовою організацією, так що два різновиди крапель, що знаходяться в однаковому розчині, поводяться різно. Одні зростають швидко, тоді як зростання інших сповільнений і може навіть відбуватися їх повний розпад. Описані модельні досліди показують можливість примітивного «відбору» крапель залежно від характеру їх взаємодії із зовнішнім середовищем. С. Фокс із співробітниками (з 1964) досліджує мікросфери — кулевидні утворення, що виникають при розчиненні і подальшій конденсації отриманих їм абіогенний белковоподобних речовин. Показано, що в процесі синтезу цих речовин з амінокислот утворюються Гуанін і жирні кислоти. Це дає підставу вважати мікросфери цікавим об'єктом для вивчення одного з доріг появи кліток. Можливим шляхом виникнення фазовообособленних систем органічних речовин могло бути і спонтанне утворення поверхневих плівок і елементарних мембран (англ. учений Р. Голдейкр, 1963).

  Незалежно від того, яка з доріг утворення індивідуальних багатомолекулярних систем, початкових для подальшого відбору і еволюції, буде визнана найбільш вірогідною, непорушною залишається уявлення про хімічну еволюцію матерії на шляху до виникненню життя. У літературі ще досить часто висловлюється положення, згідно з яким для вихідного утворення живих систем було необхідно, щоб в гідросфері Землі спочатку (ще на молекулярному рівні) виникли внутрішньо організовані і доцільно побудовані білкові речовини і нуклеїнові кислоти. Самосборка їх молекул ніби то і привела до формування первинних організмів. В цьому випадку незрозуміло, як могли виникнути самі по собі молекули білків і нуклеїнових кислот, що володіли не лише строго певною внутрішньомолекулярною будовою, але і добре пристосовані до здійснення функцій, які вони виконуватимуть в цілісних живих системах, що утворилися з них.

  Виникнення і вдосконалення пристосованості внутрішньомолекулярної будови білків і нуклеїнових кислот до виконуваних ними в організмах функціям могло відбуватися лише на основі природного відбору, якому піддавалися цілісні еволюїрующие системи — пробіонти — і живі істоти, що виникали з них. В результаті тривалої еволюції і природного відбору пробіонти перетворилися на системи вищого порядку, якими є живі організми. Появу нуклеїнових кислот як носіїв генетичної інформації і ферментів як біохімічних каталізаторів не могло привести до виникнення життя без системи, що забезпечує передачу інформації перших і постійний синтез других. Саме тому неможливо уявити собі, що «початком життя» була одинична молекула нуклеїнової кислоти, або нуклеопротеїду (вірус). Що виникла надалі на основі формування генетичної коди здібність до передачі спадкової інформації від предків до нащадків стала однією з основних властивостей організмів.

  Звичайно те, що відбувалося на Землі, могло мати місце і в ін. областях Всесвіту. На цьому заснована упевненість в тому, що життя існує не лише на нашій планеті. Проте достовірні ознаки життя ще не виявлені ні на найближчих до нас планетах Сонячної системи, ні в світовому просторі.

  Літ.: Енгельс Ф., Діалектика природи, Маркс До., Енгельс Ф., Соч., 2 видавництва, т. 20; Опарін А. І., Походження життя, М., 1924; його ж, Виникнення і початковий розвиток життя [М., 1966]; його ж, Філософський і естественноїсторічеський аспект проблеми походження життя, «Ізв. АН(Академія наук) СРСР. Сірок. біологічна», 1970 № 5; його ж, Історія виникнення і розвитку теорії походження життя, там же, 1972 № 6; Бернал Дж., Виникнення життя, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969; Руттен М. Р., Походження життя (природним чином), пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1973; Calvin М., Chemical evolution, Oxf., 1969. Див. також літ.(літературний) при ст. Життя .

  А. І. Опарін, Р. А. Деборін.