Вопрос происхождения жизни занимал многие великие умы. Это порождало гипотезы, рассуждения, споры. Порой точки зрения были диаметрально противоположными. Сейчас, читая некоторые высказывания, можно весьма удивиться, что у таких мыслей были свои последователи. Теорий происхождения жизни было множество, но некоторые заслуживают особого внимания.
Креационизм
Существует множество разных религий и учений. Это не могло не повлиять на формирование картины мира, в том числе, его непосредственное зарождение. Согласно креационизму, все живое и неживое было образовано Создателем (Богом, Творцом). У данной гипотезы по сей день большое количество последователей. Эта теория не может быть доказана и опровергнута экспериментально, поэтому ее нельзя считать научной.
Фреска Микеланджело «Сотворение Адама»
Самозарождение жизни
С античности и вплоть до середины ХVII века ученые допускали возможность самозарождения жизни. Такую точку зрения вполне можно понять, ведь можно пронаблюдать, как на неживом объекте вдруг появляется живой. Вывод напрашивался сам собой. Так было зафиксировано, что со временем на гнилом мясе появляются мухи, в погребах с тряпьем – мыши, в иле заводится рыба.
Древнегреческий философ Аристотель в своих записях указал: «Лягушки и насекомые заводятся в сырой почве», подразумевая самозарождение. Это не единственное его наблюдение. Одним из многих объектов изучения Аристотеля был речной угорь. Эта рыба долгое время была загадкой, да и сейчас есть моменты в ее онтогенезе, которые изучены не до конца. Философ прекрасно знал, что рыбы мечут икру, так они, собственно, и производят потомство. Но не все в этой жизни так просто и банально. На пути Аристотеля возник угорь. Это рыба, но она несколько похожа на змею. Она прячется днем и активна ночью. И что самое удивительное – если ее вскрыть, то не найти ни икры, ни половых органов. Никто не видел, как размножается угорь. Все это в совокупности сложилось в самую логичную картину для того времени: раз угорь не приносит потомство, не является ни самкой, ни самцом (ведь половых органов нет), значит, он самозарождается. Прямо из ила и глины. Но для этого нужна вода. Если водоем пересыхает, то никакой рыбы в нем не найти, в том числе, угря. Речной угорь умудрялся оставаться загадочным еще очень долго после Аристотеля. Спустя века было установлено, что эта рыба уходит из пресной воды нерестится в соленую, в места, где когда-то появилась она сама. Притом половые органы половозрелых особей набухают тогда, когда рыбы покидают реки. На данный момент достоверно известно, что этот вид размножается в Саргассовом море. Самка выметывает от 1,5 миллиона икринок, всего 1 мм в диаметре, после чего она погибает. Появившиеся на свет рыбки развиваются с метаморфозом, первоначально их тело совершенно прозрачно, заметны только черные глаза. Сам процесс икрометания до сих пор изучается.
Существовали целые рецепты по самозарождению живого из неживого (абиогенезу). Собственно, согласно рецепту бельгийского врача Ван Гельмонта, мыши появляются не совсем из тряпья. Он описывал процесс так: нужно взять горшок зерна, заткнуть его грязной рубашкой, подождать 3 недели. Результат: появятся мыши. Проведя такой эксперимент, Ван Гельмонт сделал вывод: грызуны зародились из испарений зерна и из грязной рубашки, а не пришли откуда-то.
Абиогенез: мыши из тряпья и пшеницы
Был даже целый рецепт по созданию человека, правда маленького, но весьма полноценного. Автором такового является алхимик и врач ХVI века Теофраст Парацельс. Он предложил взять мужское семя, поместить его в тыкву, подождать неделю. Затем нужно переместить все в лошадиный желудок на 40 недель. Далее жизнь зародится, но ее нужно поддерживать, подкармливая человеческой кровью. По истечении этого времени произойдет самозарождение жизни. Ребенок будет отличаться от появившегося обычным путем, только маленькими размерами. Такого ребенка называли гомункул или гомункулус.
Абиогенез: создание гомункулуса
Приходило на и то ум, что, возможно, существуют деревья, которые приносят не простые плоды, а плоды, из которых появляются ягнята и птицы. Если же плод скатится или упадет в воду – это будут рыбы.
Опровержения гипотезы самозарождения жизни
Как уже было сказано ранее, гипотез было много, и на каждого приверженца теории находился антагонист. Это случилось и с мыслью о происхождении живого из неживого. Наиболее известными экспериментами, положившими конец данной гипотезе, были опыты итальянского ученого Франческо Реди и французского ученого Луи Пастера. Однако, стоит упомянуть и Ладзаро Спалланцани.
-
- Франческо Реди
-
- Ладзаро Спалланцани
-
- Луи Пастер
В 1668 году Ф. Реди стал тем, кто пошатнул веру в утверждение, которое гласило: «Мухи появляются из гниющего мяса». Ученый серьезно занимался изучением анатомии, физиологии, но также его интересовала энтомология. Реди взял идентичные колбы, поместил в них куски различного гниющего мяса (рыба, говядина, змея, угорь). Горлышки половины сосудов были закрыты тканью. Через какое-то время появились мухи, но только в тех колбах, что были открытыми. Так ученый пришел к выводу, что мухи не появляются из мяса, они рождаются из яиц, которые были отложены другими мухами в открытые сосуды. Однако гипотеза не была опровергнута полностью. В дальнейшем были открыты микроорганизмы, какое-то время полагали, что они появляются в результате абиогенеза.
Эксперимент Ф. Реди
Позже другой итальянский ученый, Ладзаро Спалланцани, продолжил дело Ф. Реди. Это был выдающийся человек своего времени. Он изучал зоологию, ботанику, его вклад в анатомию и физиологию человека очень весом. Л. Спалланцани был противником гипотезы самозарождения жизни. И его точка зрения не была голословна. Современник Ладзаро, Джон Нидхем, был удостоен внимания Королевского общества за опыт, подтверждавший теорию абиогенеза. Дж. Нидхем нагревал закрытый сосуд с бараньей подливой, после чего там обнаруживались микроорганизмы. Из этого следовало, что они появлялись из подливы. Л. Спалланцани считал, что Дж. Нидхем просто недостаточно плотно закрывал пробкой колбу, либо недостаточно кипятил подливу. Так Ладзаро поставил целый ряд экспериментов. Он наливал бульон в сосуды, запаивал их горлышки или закрывал их пробками. Затем ученый нагревал колбы разное количество времени: от нескольких минут, до целого часа. И ждал несколько дней. Выяснилось, что чем лучше прокипячен раствор и чем качественнее запаян сосуд, тем меньше в нем микроорганизмов, вплоть до их полного отсутствия. Но и этот опыт не опроверг гипотезу полностью.
Лишь через два века после опыта Франческо Реди была поставлена точка в вопросе абиогенеза. Полную несостоятельность этой гипотезы доказал Луи Пастер в 1862 году. Исследователь взял две колбы, но не обычные, а с изогнутыми тонкими горлышками. В сосуды была налита жидкая питательная среда, горлышки запаяны. Затем Л. Пастер прокипятил жидкость и отломил горлышки у колб, но сделал он это по-разному: у одной осталась длина и изгиб, а у другой – практически ничего. Со временем, в колбе с полностью отломанным горлышком помутнел бульон. Под микроскопом было видно, что в этой колбе присутствуют микроорганизмы, которые попали из воздуха: споры грибов и бактерии. В другом сосуде бульон остался прозрачным, а микроорганизмов обнаружено не было. Так было еще раз найдено подтверждение тому, что живое происходит от живого.
Эксперимент Л. Пастера
Гипотеза панспемии
После опытов Луи Пастера стало кристально ясно, что для рождения живого нужно живое. Но откуда же взялись первые живые организмы на нашей планете? Это был новый вопрос, поселившийся в умах исследователей. И возникла новая теория: жизнь была занесена из космоса. Однако определённого алгоритма этого процесса нет и не было представлено.
Художественное изображение панспермии
Гипотеза биохимической эволюции
В 20-е годы XX века появилась новая гипотеза абиогенного возникновения жизни, авторами которой были Александр Иванович Опарин и Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн. В 1924 году А. И. Опарин высказал теорию о том, что в условиях современной Земли возникновение жизни невозможно. Однако во времена древней атмосферы данное событие имело место быть.
-
- Александр Иванович Опарин
-
- Джон Холдейн
Для этого было необходимо несколько условий:
В совокупности данные факторы привели к образованию органических соединений (белков, липидов, нуклеиновых кислот), которые накапливались в мировом океане. Образовался, так называемый, «первичный бульон». Соединения образовывали сгустки, называемые «коацерватами». Из океана в них поступали другие органические вещества, шли процессы синтеза, накопления и усложнения.
А. И. Опарин считал коацерваты белковой природы предшественниками живых организмов, или пробионтами. По предположению академика, в какой-то момент белковые коацерваты поглотили нуклеиновые, став единым комплексом. Это привело к тому, что стало возможным сохранение наследственной информации, размножение и наследственность.
В 1929 году Дж. Холдейн тоже выдвинул гипотезу, схожую с той, что разработал А. И. Опарин. Разница была в том, что, по мнению английского ученого, пробионтами были не белковые коацерваты, а коацерваты нуклеиновых кислот.
Опыт Миллера и Юри
Гипотеза Опарина-Холдейна нашла лабораторное подтверждение в 1953 году. Стенли Миллер и Гарольд Юри смоделировали условия древней Земли. В результате их эксперимента были получены аминокислоты. Далее было установлено, что можно получить и другие органические соединения: липиды, полисахариды, полипептиды, полинуклеотиды. Опыт Миллера и Юри доказал возможность абиогенного возникновения жизни. Однако существует нерешенная задача: как неживое переходит в живое? Для самовоспроизведения нуклеиновых кислот нужны ферментные белки, а для синтеза белков – нуклеиновые кислоты.
Ранее считалось, что только ДНК могут быть носителем наследственной информации, но позже появилось предположение, что это не так. Существуют РНК, которые тоже могут выполнять эту функцию. Более того, для саморепродукции они не нуждаются в ферментах. Если принять данную точку зрения, то эволюция прошла три этапа: РНК, белок, ДНК. Сам путь этих преобразований еще не изучен до конца. Ясно лишь то, что РНК со временем заменилась на ДНК, поэтому сейчас этапы передачи информации выглядят немного иначе: ДНК, белок, РНК.