Сутність і походження життя

Одним з складних, але в той же час таємничих і найцікавіших в сучасній науці є питання про походження життя. Він важкий тому, що наука як форма культури в рамках доказовості та перевірки тверджень підходить до життя як розвитку нового на межі своїх можливостей. Досі вчені не в змозі відтворити процес виникнення життя.
Навіть найбільш ретельно поставлений досвід буде лише модельним експериментом, позбавленим ряду фактів, втиснуті в межі штучного. Питання про походження життя цікавий не тільки сам по собі, а й тісним зв’язком з проблемою сутності живого, його відмінностями від неживого, еволюцією життя.
У різні історичні періоди в науковому знанні існували різноманітні трактування, що виділяють ті чи інші особливості живого і життя взагалі – від механістичного і віталістичних до Кібернетичного-інформаційного підходів. У сучасне розуміння живого поряд з традиційними атрибутами:
1) здатністю до відтворення;
2) клітинною будовою (структурою);
3) речовим будовою (білки і нуклеїнові кислоти);
4) здатністю до росту і розвитку;
5) подразливістю, спадковістю;
6) мінливістю і пристосованістю до середовища, вводяться, наприклад, інформативність, організованість.
Але визначити чіткі межі між живим і неживим досі вельми проблематично. Крім того, у визначенні життя потрібно враховувати всю її багатогранність і різну якісну проявленість: від клітинного, органічного, тварини, розумного до біосферного і ноосферного рівнів.
До важливих властивостей живих систем відносяться:
1) компактність (в насінні, яйцеклітині міститься вся інформація про майбутнє живому організмі);
2) здатність створювати порядок з хаотичного теплового руху молекул і тим самим протидіяти зростанню ентропії;
3) обмін з навколишнім середовищем речовиною, енергією, інформацією;
4) життя якісно перевершує інші види матерії;
5) живі системи мають минулим;
6) життя організму залежить від двох чинників: спадковості (генетичного апарату) і мінливості (навколишнього середовища);
7) здатність до надмірної відтворенню, що веде до наявності природного відбору.
Дати визначення живому – значить обмежити його розуміння в межах тієї чи іншої парадигмальной установки. З точки зору системного підходу (І. Пригожий) живе – це відкрита, цілеспрямована система, що обмінюється з навколишнім середовищем речовиною, енергією, інформацією. Вивчення особливостей самоорганізації живої природи показує, що разом з ускладненням організації живих систем відбувається наростання суперечностей між їхнім прагненням до збереження гомеостазису (стабільності, рівноваги) і тенденцій максимізувати ефективність поглинання і використання зовнішніх енергій і речовини.
На думку Н. Н. Моісеєва, особливу роль у світовому еволюційному процесі відіграє принцип диссипации (розсіювання) енергії: якщо допустимо не єдиний стан системи (процесу), а ціла сукупність станів, згодних з законами збереження і зв’язками, накладеними на систему, то реалізується то її стан, який відповідає мінімальному розсіюванню енергії, або, що те ж саме, мінімального зростання ентропії. З механістичної точки зору життя – це особлива форма руху, що представляє спосіб існування високоорганізованої надмолекулярної системи організмів (Є. Ф. Солопов).
З точки зору кібернетичного підходу (Н. Вінер) живе – це саморегульована, самоврядна система, що несе в собі приховані мотиви, тенденції, цілі, якими і визначається її поведінку, форма, тип. Н. Вінер в 40-і рр. XX ст. стверджував, що існування зворотних зв’язків у живих істот є однією з основних (може бути, головною) особливістю, що відрізняє живу природу від неживої. «Ми дійсно наблизимося до розуміння життя, коли всі структури і функції на всіх рівнях, від електронного до супрамолекулярної, зіллються в одне ціле. До цього проведені нами відмінності між структурою і функцією, між класичними хімічними реакціями і квантовою механікою, між суб-і супрамолекулярної тільки підкреслює обмеженість наших підходів і нашого розуміння »[13]. Проте можливість об’єднання усіх точок зору в науці на розуміння і трактування живого навряд чи дозволить його проблему.
Специфіка і сутність життя йде своїм корінням в вічне філософське суперечка про матерію і свідомості (дусі) і навіть перевершує його, т. К. Життя є всеєдність і народжується лише у всеєдності першого і другого. В античній філософській думці дані ідеї найбільш повно висловив Аристотель. «Життям ми називаємо всяке харчування, ріст і занепад тіла, що мають підставу в ньому самому … Душа необхідно є сутність в сенсі форми природного тіла, що володіє в можливості життям» [14]. Замикаючись на субстанциальном, матеріальному, матеріальному, пояснити сутність живого неможливо. Не випадково домінування духовного в аспекті визначення життя до XVIII в. в філософської думки і природознавстві залишалося непорушним. Вчення Г. Лейбніца в цьому сенсі взагалі стирає межу між живим і неживим, в тій чи іншій мірі виявляючи духовну сутність у всьому. Монада (неподільне) – це духовна субстанція, центр діяльної сили, «цеглинка Всесвіту» – є основа будь-якого органічного та неорганічного речовини. Витоки наукового знання про життя – напрям віталізму (XVIII ст., Т. Борде) – так само виходять з декількох констант у визначенні живого, провідною з яких виступає присутність в живих тілах нематеріальної душі. Крім того, відзначається наявність життєвих сил, відмінних від механічних, відсутність причинних зв’язків між фізико-хімічними процесами і життям. Проте сьогодні вже визначено ясно, що як у філософії, так і в науці дуалістичність, рівнозначність двох принципів: – матеріального і ідеального – відображає найбільш ясний і повний підхід у питанні про живе. Наскільки складно здійснити таке глобальне, універсальне ставлення до життя, розумно встановити найширший діапазон її можливостей, її різних якісних форм, продемонструвало напрям російських космістів (Н. Ф. Федоров, К. Е. Ціолковський, Н. А. Розумів, А. Л. Чижевський, В. І. Вернадський).
Релігійна філософія Н. Ф. Федорова абсолютно по-новому розкрила сутність життя – поза феномена смерті. Смерть з’явилася не умови життя, а проблемою історії. В. І. Вернадський відзначав космічний характер життя, вірячи в її вічність і, можливо, навіть вважаючи її першопричиною розвитку світу. Він ввів поняття «живої речовини», яке, на відміну від відсталого завжди оптично активно. Молекули його мають загальної асиметрією, визначальною здатність в поляризації світла, який проходить через «жива речовина», роблячи все органічне активним. Саме «жива речовина» є носієм і творцем вільної енергії в такому масштабі, що вона охоплює всю біосферу і визначає в основному всю її історію.
Необхідність даного поняття в науці В. І. Вернадський відстоює, спираючись на два факти. Першим є те, що живий організм – це невід’ємна частина земної кори і агент, її змінює. Другим є те, що, з одного боку, велика відмінність живого і відсталого речовин, з іншого, – їх органічне взаємодія в планетарному кругообігу. Дане протиріччя і намагається вирішити учений. Розкриваючи сенс понять живого і відсталого речовини, В. І. Вернадський формулює дві аксіоми:
1) організми беруть всі хімічні елементи, що будують їх тіла, з навколишнього середовища і повертають їх після смерті і за життя в ту ж середовище;
2) без небесних світил, зокрема без Сонця, життя на Землі не може існувати.
Безперервне взаємодія між життям і відсталим речовиною виражається в круговороті хімічних елементів. У цьому постійному обміні речовин В. І. Вернадський виділяє два биогенетических принципу:
1) геохимическая биогенная енергія прагне в біосфері до максимальному прояву;
2) при еволюції видів виживають ті організми, які своїм життям збільшують біогенну геохімічну енергію. Таким чином, «жива речовина» пов’язує середовище проживання і життя, стираючи між ними протиріччя і грані.
В. І. Вернадський відзначав можливість виникнення життя тільки разом з процесом утворення самої Землі. Життя створилася на Землі при космічних стадіях її історії в умовах, не повторюючи в пізніші геологічні епохи. Вічна у Всесвіті життя з’явилось нової на Землі.
«Матерія безперервно перемішується: одні її частини йдуть у сонця, а інші виходять з них. Всякої краплі речовини, де б вона не знаходилася, неминуче прийде черга жити »[15], – писав К. Е. Ціолковський. Воля Всесвіту у створенні життя – це вираження безумовності і необхідності. Космічне явище життя в його розумінні постійно поширюється і змінюється, не обмежуючись межами Землі.
Широкий розвиток основ органічної хімії, створення теоретичної біології, молекулярної генетики, палебіологіі, спрямованих на дослідження живого, сприяли глибокому проникненню у механізми його діяльності, фізико-хімічні процеси всередині організму, розкрили його структуру. Традиційні уявлення про структурний підставі живого визначаються у вигляді клітки. Дж. Кендра оголошує клітку атомом в біології. Кожна клітина містить щільне утворення – ядро, що плаває в цитоплазмі – напіврідкому підставі, огородженому клітинної мембраною. Виділяється складно-ієрархічна організація клітини:
1) атомарний елементарний рівень;
2) мономолекулярний елементарний рівень;
3) компонентний рівень (полімолекулярної);
4) надмолекулярних, або субклітинний (рівень органел клітини).
У XX в. Л. Пастер викликав справжню революцію в структурному будові живого, виявивши дисиметрії, що виразилася:
1) в оптичній активності речовин біологічного походження;
2) у факторах, що викликають дісімметріі молекул. Структурою, що забезпечує цілісність біологічного об’єкта, є структура на рівні просторової організації речовини живих систем, т. Е. Асиметрія його молекул, настільки характерна для всіх проявів життя.
Клітка має усіма ознаками живого (самовідтворенням, саморегуляцією, інформативністю), в ній здійснюються процеси обміну речовин і перетворення енергії. Основним складовим клітини виступають білки, нуклеїнові кислоти, амінокислоти, ліпіди, вуглеводи і т. Д. У всіх живих організмів є свої особливі молекули білків, сильно розрізняються по масі, змісту залишків амінокислот і порядку їх розташування.
Нуклеїнові кислоти виступають хранителями спадкової інформації і, крім того, регулюють утворення білків-ферментів, «відповідають» за процеси обміну речовин (ДНК є хранителем спадкової інформації, РНК допомагає передачі генетичної інформації в процесі біосинтезу). Але існують і нестандартні теорії, наприклад теорія Е. Шредінгера, яка визначає структурний підставу живого у вигляді атома.
«Найбільш істотну частину живої клітини – хромосомну нитку – можна з повним правом назвати апериодическим кристалом» [16], він виступає матеріальним носієм життя. Е. Шредінгер зазначає, що сам принцип дискретності, уривчастості спадковості, що лежить в основі теорії гена, дуже співзвучний атомарної теорії будови речовини. Він зазначає дивовижну регулярність і впорядкованість подій в життєвому циклі організму; строгість, закономірну стійкість активної структури живого, т. е. чинники, які ще не знаходять належного пояснення.
Потрібно підкреслити, що всі зазначені вище досягнення науки далеко просунулися як в молекулярно-хімічному структурному аналізі, так і під внутріорганіческіх процесах на різних рівнях живого, але проблема сутності життя парадоксальним чином стала ще більш складною і багатоплановою. Це, безумовно, пов’язано і з питанням про походження, зародження живого, який досі є відкритим.
Аж до XIX в. в природознавстві домінувала позиція про самозародження життя. Це найперша ідея, яка була висунута як у філософії, так і в природознавстві. Аристотель стверджував, що певні «частки» речовини містять деякий «активний початок», який при відповідних умовах може створити живий організм. Аристотель був прав, вважаючи, що активний початок міститься в заплідненої яйце, але помилково вважав, що воно присутнє також у сонячному світлі, твані, гниючому м’ясі.
У XIX ст. Л. Пастер у своїх дослідах продемонстрував, що мікроорганізми з’являються в органічних розчинах тільки тому, що туди раніше був внесений зародок. Таким чином, досліди Л. Пастера:
1) довели неспроможність концепції самовільного зародження життя;
2) обгрунтували ідею про те, що все сучасне живе відбувається від живого.
Можна говорити про кілька теоріях походження життя:
1) теорія стаціонарного стану, на підставі якої життя існувала завжди;
2) теорія панспермії – позаземного походження життя;
3) теорія хімічної еволюції;
4) креаціонізм – теорія божественного творіння. Згідно з теорією стаціонарного стану Земля ніколи не виникала, а існувала вічно; вона завжди була здатна підтримувати життя, а якщо і змінювалася, то дуже мало; види також існували завжди і у кожного виду є лише дві можливості: – або зміна чисельності, або вимирання. Прихильники теорії стаціонарного стану стверджують, що, тільки вивчаючи нині живуть види і порівнюючи їх з викопними останками, можна зробити висновок про вимирання, та й у цьому випадку досить імовірно, що він виявиться невірним.
У 1865 р німецький вчений Г. Ріхтер розробив гіпотезу занесення живих істот на Землю з космосу. Зародки могли потрапити на Землю разом з метеоритами і космічним пилом і покласти початок еволюції всього живого, яка породила все різноманіття земного життя. Ця концепція називалася концепцією панспермії. Її поділяли такі вчені, як Г. Гельмгольц, У. Томпсон, що сприяло її широкому розповсюдженню серед учених. Але вона не отримала наукового докази, т. К. Примітивні організми, або зародки, повинні були загинути під дією ультрафіолетових і космічних променів. В кінці XIX ст. Е. Геккель висунув ідею поступової хімічної еволюції, в ході якої виникло живе. Він пов’язав цей факт з існуванням певних умов, серед яких вказав наступні:
1) наявність плазми (або протоплазми) – хімічної субстанції, що знаходиться в в’язко-рідкому стані агрегації і містить завжди в якості головних складових білок і воду;
2) наявність певних хімічних і фізичних процесів життєдіяльності можливо тільки в певних температурних межах;
3) життєздатність за межами даних кордонів різко падає.
У 1859 р була сформульована теорія Ч. Дарвіна. Висновки її свідчили:
1) особини, що входять до складу популяції, володіють великим репродуктивним потенціалом;
2) число особин в кожній даній популяції приблизно постійно, тому багатьом особинам не вдається вижити і залишити потомство. У популяції відбувається боротьба за існування;
3) ті особини, ознаки яких краще, більш репродуктивні, т. О., Можна констатувати наявність природного відбору. Вирішальний фактор, що визначає виживання, – це пристосованість до навколишнього середовища. У XX в. генетика спростувала уявлення Ж. Б. Ламарка про успадкування придбаних за життя ознак, саме цей постулат з’явився одним з головних каменів спотикання дарвінівської теорії. Критика дарвінізму ведеться досі. Концепція номогенеза, наприклад, стверджує, що зміни відбуваються не безладно і випадково, а за законами форм.
У 1924 р в книзі А. І. Опаріна «Походження життя» була вперше сформульована природничо-наукова концепція. У матеріальному плані для освіти і становлення життя потрібен передусім вуглець. Вуглець здатний створювати різноманітні, рухомі, нізкоелектропроводние, насичені водою структури. Кисень, водень, азот – також необхідні складові живого. Клітка складається на 70% з кисню, на 17% з вуглецю, на 10%) з водню і на 3% з азоту. Дані елементи легко з’єднуються між собою, вступають в реакції і володіють малим атомним вагою, крім того, вони є найбільш поширеними елементами у Всесвіті. А. І. Опарін вважав, що появі життя передувала тривала епоха народження нових хімічних структур, з яких потім утворилися складні органічні речовини і протоклітини. Проте перехід від складних органічних речовин до простих живих організмів поки не ясний. Теорія біохімічної еволюції пропонує лише загальну схему. З точки зору А. І. Опаріна, вирішальна роль у перетвореннях неживого в живе належала білкам. Білкові молекули здатні до утворення колоїдних гідрофільних комплексів, притягаючи до себе молекули води і створюючи оболонку. Ці комплекси можуть відокремлюватися від усієї маси води і утворювати свого роду емульсію. Злиття таких комплексів один з одним призводить до відділення колоїдів від водного середовища.

Посилання на основну публікацію