Недоліки теорії абіогенного синтезу.

Біосфера як глобальна екосистема Землі – це продукт декількох міліардів років еволюційних змін в будові земної кори. Вік Землі приблизно оцінюється в 4-5 млрд років. Вона утворилася з хмари космічного пилу, яка породила сонячну систему. Спочатку, як передбачають вчені, Земля була мертвою скелястою масою, що омивалася атмосферою, насиченою водяною парою, воднем та метаном, так званою первинною атмосферою. Така атмосфера майже не затримувала сонячне проміння, особливо ультрафіолетове, згубне для живих організмів Але екологію цікавить не планета Земля як космічне тіло, а біосфера, тобто, сфера життя. Серед питань, що цікавлять науку, філософію, релігію, кожну людину, найбільш важливим є – що таке життя, звідки воно з’явилося. Традиційно багато років головною теорією походження життя була теорія академіка О.І.Опаріна. Згідно з його уявою внаслідок геохімічних процесів з простих компонентів в первісній атмосфері(019) або в океані виникли перші дуже прості органічні речовини, тобто, здійснився абіогенний синтез.

Існує не менш трьох гіпотез зовнішнього вигляду Землі і умов, при яких змогло виникнути життя. Згідно з “горячою” гіпотезою, перші органічні речовини виникли з неорганічних (метану та оксиду вуглецю) в горячих джерелах біля діючих вулканів. Знахідка в горячих джерелах Йєлоустонского національного парку (США) найдревніших з нині відомих організмів – археобактерій – ніби підтверджує цю гіпотезу (рис. 7.1)

Деякі фахівці вважають, що життя виникло під льодом, що вкриває деякі ділянки Землі. Взаємодія молекул газів древньої атмосфери (формальдегіда і аміака) і цианістих солей навіть при низькій температурі могло призвести до утворення амінокисліт і білків, а шар льоду захищав ці створіння від згубного ультрафіолетового випромінювання (рис. 7.1).

Прихильники самої популярної гіпотези вважають, що і органічні сполуки і перші живі організми виникли в умовах більш помірного клімату в неглибоких ставках і на мілководді теплих морей. В цих умовах прості неорганічні сполуки змогли утворити фосфати цукрів – предвісники нуклеїнових кисліт (рис. 7.1).

Рисунок 7.1 – Три види можливого зовнішнього вигляду первісної

планети і умов, при яикх виникло життя

В 1953 році американський дослідник Стенлі Ллойд Міллер експерименритально відтворив умови первісної Землі в своїй лабораторії. В сосуд він налив підігріту воду, а залишок простору в ньому заповнив тими газами, що складали первинну атмосферу планети. Електричні розряди потужністю 1000вольт, що він пропускав крізь газову суміш, відігравали роль блискавок. Через деякий час в сосуді утворилися складні органічні речовини, в тому числі, амінокислоти і цукри. Послідовникам Міллера вдалося більше – вони синтезували подібним чином прості білки. Отже, є тверда основа полагати, що в умовах первісної планети з простих компонентів первинної атмосфери поступово утворилися різноманітні органічні сполуки, або, за висловом академіка О.І. Опаріна, на землі виник свого роду “органічний бульон” В цьому “органічному бульоні” 2-3 млрд років тому і з’явилися перші живі організми. Тепер ясно, що перші форми життя харчувалися за рахунок “органічного бульону”. Усе живе потребує для свого харчування органічних речовин, які є джерелом життєвої енергії і будівельним матеріалом для живої матерії. В ранній атмосфері Землі кисень був відсутній, тому перші живі організми повинні були одержувати енергію безпосередньо від їжі, без окислювальних процесів. Такой тип метаболізму – ферментація – найбільш примитивний спосібвиробництва енергії живими організмами, його продуктов завжди є вуглекислий газ.

Як продукти повільного геохімічного процесу, перші форми життя стали, в сівою чергу, потужним чинником геохімічних змін. Спочатку вони вичерпали земні запаси органічних речовин – продуктів геохімічної еволюції, які були їх їжею. В тій формі, в якій вона вперше з’явилася, жива система Землі мала природжену і фатальну ваду. Необхідна енергія бралася з джерела, яке не відновлювалося – геохімічного запасу органічної матерії. Життя , що швидко розвивалося, здійснювало в той же час непоправну помилку – воно обов’язкого повинно було поглинути «органічний бульон» Землі. Життя повинно було зруйнувати умови свого власного виживання. Виживання – властивість, що нині так глибоко асоціюється з життям - стало можливим внаслідок трьох революційних змін в історії еволюції. В древній атммосфері не було кисню. Тому перші одноклітинні організми, подібно до сучасних бактерій, використовували в якості окислювача для процесів дихання і джерела енергії іони заліза та інших хімічних елементів. Більш того, кисень був би згубний для цих древніх істот – він в той же час зруйнував би їх клітини. Проте біля 3,5 млрд років тому здійснилася перша революція. Клітини деяких первинних істот набули можливості використовувати енергію сонячного світла, тобто, фотосинтезувати, створювати органічні речовини з неорганічних. Мабуть, вони були подібні до сучасних синьо-зелених водоростей. В той же час ці незвичайні організми стали вивільнювати в атмосферу кисень. Ця рішаюча подія перетворила відход перших форм життя – вуглекислий газ – в їжу, перетворюючи його в органічні речовини. Здійснилося замикання, фатальний процес трансформувався в циркуляційний цикл, що самовідновлюється. З тих самих пір продовження життя на Землі залежить від практично невичерпного джерела енергії – Сонця.

Перші живі істоти намагалися врятуватися для отруйного для них кисню, вони зникли з поверхні планети і з верхніх шарів води в озерах і морях і збереглися лише в глибині геологічних порід, де були захищені шаром мінеральних речовин. Древні синьо-зелені водорості повністю змінили Землю:насичена киснем атмосфера вигнала з поверхні примитивних бактерій, проте створила можливість наступного вдосконалення інших форм, які й породили сучасні живі організми. Проте до цього ще було далеко, тому що вдосконалення живих істот йшло дуже повільно. Друга (після виникнення фотосинтезу) революція здійснилася біля 2,5 років тому, коли поряд з без’ядровими (прокаріотичними) клітинами бактерій і синьо-зелених водоростей з’явилися еукаріотичні одноклітинні організми. Їх клітини були побудовані значно складніше, мали не тільки ядро, а й різноманітні клітинні утворення – органелли. Такі вдосконалення дозволили ефективніше використовувати енергію, підвисили стійкість клітин. Третя революція здійснилася біля 1,2 млрд років тому, коли з’явилося статеве розмноження. Внаслідок цього різко виріс обмін наслідним матеріалом між організмами і як наслідок, зросла їх різноманітність. Це створило основу для наступного вдосконалення життя.

Так, в спростованому вигляді, перед нами постає схема, яка забезпечує чудову стабільність життя: взаємодія одного життєвого процесу з іншими; взаємопов’язаний розвиток живої природи Землі і неорганічних речовин; трансформація живої речовини у величезних циклах, що приводяться у дію сонячною енергією.

Проте, виникнення життя на Землі – це питания дискусійне . В.І. Вернадський вважав життя явищем вічним, подібно до матерії або енергії. Хоч в цого вченні про біосферу і лежать уявлення про глибокий взаємозв’язок живого та неживого, він вважав, що межа між косною та живою матерію нездоланна. За його думкою у відомій геологічній історії утворення живої речовини з неживої на Землі здійснитися не могло. Відправною точкою його уявлень в цій галузі був принцип, сформульований флорентийським лікарем Франческо Реді в 1668 році :”Все живе – віж живого”. Докази цього В.І. Вернадський бачив в працях Л. Пастера та П. Кюрі про особливості молекулярної будови органічної речовини. Жива речовина має властивість оптичної асіметрії, тобто, є фільтром, який здатний відокремлювати правообертаючи молекули від лівообертаючих. Завдяки концентрації молекул однакової симетрії жива речовина здатна полярізовати світлові промені. В неживій речовині молекули, що поляризують світло, вміщені в однакових пропорціях. На базі емпірічних узагальнень В.І. Вернадський робив висновки, що на Землі немає умов, які б могли забезпечити виникнення життя абіогенним шляхом з косної речовини.

Дійсно, у теорії абіогенного синтезу є ряд суттєвих недоліків:

-Немає жодного факту, який би підтвердив можливість абіогенного синтезу на Землі хоча б найпростішого живого організму з неживих сполук. У численних лабораторіях свтіту здійснено тисячи спроб такого синтезу. Так, вдається одержати молекули амінокислот, короткі ланцюжки пептидів(простих білків). І тільки. Жодного, хоча б найпростішого живого організму нікому не пощистило синтезувати. Нині знов стал популярним принцип Ф. Реді “Живе – лише від живого”.

-Останнім часом нищівного удару гіпотезі абіогенного синтезу завдали математичні дослідження. Математики підрахували, що ймовірність зародження живого організму з неживих блоків практично дорівнює нулю. Так, ймовірність випадкового утворення за весь час існування Землі хоча б однієї молекули ДНК (дезоксірібонуклеінової кислоти – однієї з найважливіших складових частин генетичного коду) становить 10^-800. Якщо образно висловити таку величину, можна сказати, що скоріше ураган, що пронесеться над кладовищем старих літаків, збере новенький суперлайнер , ніж внаслідок випадкового процесу виникне з неживих молекул життя.

-Суперечать теорії абіогенного синтезу й геологічні відомості. Як би далеко ми не проникали вглиб геологічної історії, не знаходимо слідів, коли на Землі не існувало життя. Нині палеонтологи в породах, вік яких досягає 3,8 млрд років, тобто, близький до часу утворення Землі , знайшли викопні рештки досить складно організованих істот – бактерій, синьо-зелених водоростей, простих грибів. Ось чому В.І. Вернадський був упевнений, що життя геологічно вічне, тобто, в геологічній історії не було епохи, коли наша планета була неживою. Життя – така ж вічна основа Космосу. як матерія і енергія. В.І. Вернадський висловлював думку:” …початку життя в тому Космосі, який ми спостерігаємо, не було, оскільки не було початку цього Космосу, життя вічне, оскільки вічний Космос”.

Питання для самоконтролю.

Питання 7.1.

Чи можна сказати, що утворення досить складних органічних речовин з простих неорганічних сполук – це доказаний факт?

Так.

Ні.

Питання 7.2. Чи можна вважати абіогенний синтез доказаним фактом?

Так.

Ні.

Питання 7.3.

Чи можна назвати В.І. Вернадського упертим опонентом теорії абіогенного синтезу?

Так.

Ні.

Питання 7.4.

Чи внесла вища математика свій внесок в проблему походження життя?

Так.

Ні.

Питання 7.5.

Чи є на планеті матеріальні свідоцтва гіпотези В.І. Вернадського про те, що життя вічне?

Так.

Ні.

Параграф 7.2