Теории происхождения жизни на Земле

1. Креационизм (религиозно-философская концепция, гипотеза божественного происхождения жизни)

Все живые организмы на Земле были созданы Богом. Они изначально целесообразны и сохраняются в неизменном виде. Причём сотворение мира произошло единожды, поэтому его изучение невозможно.

Креационизм принимает жизнь как данность и не предпринимает попыток объяснения происхождения жизни естественными законами природы.

2. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни

Подразумевает многократное самопроизвольное возникновение живых организмов из неживой материи. В Средние века многим «удавалось» наблюдать появление живых организмов (червей, личинок насекомых, мышей, плесневых грибов) в гниющих остатках организмов.

В 1668 г. итальянский врач Ф. Реди экспериментально опроверг эти представления. Он поместил кусочки мяса в сосуды, часть из которых закрыл марлей. В открытых сосудах вскоре появились личинки мух, а в закрытых их не было. Так была доказана невозможность самозарождения мух в гниющем мясе. Реди выдвинул принцип «всё живое — от живого».

Окончательно опровергнуть гипотезу спонтанного возникновения живых организмов удалось в 1859 г. французскому микробиологу Л. Пастеру. Он экспериментально установил, что не могут самопроизвольно появляться также и микроорганизмы. Стерильный бульон Пастер поместил в специальные колбы с длинными S-образными горлышками. Часть колб оставалась открытой. В открытых колбах вскоре появились и стали размножаться бактерии. В колбах с изогнутым вытянутым горлышком, которое служило своеобразной ловушкой для бактерий, бульон оставался стерильным.

К концу 19 в. практически все учёные признали, что живые организмы возникают только от других живых организмов.

3. Гипотеза панспермии

В 1865 г. немецкий учёный Г. Рихтер впервые высказал идею о космическом происхождении жизни на Земле. Согласно его гипотезе, жизнь была занесена с других планет. Сторонники космического происхождения жизни считают, что жизнь на Землю была занесена случайно или преднамеренно космическими пришельцами. Но остаётся открытым вопрос о возникновении жизни в космосе.

4. Гипотеза биохимической эволюции Опарина–Холдейна (гипотеза абиогенеза)

Согласно теории возникновения жизни на Земле, созданной А.И. Опариным и Дж. Холдейном в 1924-1927 гг., живые тела возникли из веществ неорганической природы в три этапа:

1. На первом этапе происходило образование органических веществ из неорганических. Абиогенное (т. е. без участия живых организмов) возникновение живой материи возможно было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов.

Под действием мощных электрических разрядов, ультрафиолетового излучения и высокой радиации из этих веществ могли возникать органические соединения, которые накапливались в океане, образуя «первичный бульон».

2. На втором этапе ― образование из простых органических соединений в водах первичного океана белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. В «первичном бульоне» из биополимеров образовывались многомолекулярные комплексы ― коацерваты. В коацерватные капли из внешней среды попадали ионы металлов, выступавшие в качестве первых катализаторов. Из огромного количества химических соединений, присутствовавших в «первичном бульоне», отбирались наиболее эффективные в каталитическом отношении комбинации молекул, что, в конечном счете, привело к появлению ферментов.

3. Третий этап ― это этап развития жизни. На этом этапе коацерваты (лат. coacervo – собираю, скапливаю), то есть коллоидные капли, в которых концентрация веществ была выше, чем в окружающем растворе, начали укрупняться и взаимодействовать друг с другом и с другими веществами. В результате взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами образовались способные к самовоспроизведению протобионты (белковые частицы, которые включали в себя нуклеиновые кислоты), что привело к возникновению самовоспроизведения, сохранение наследственной информации и передача её последующим поколениям; с этого момента начался период органической эволюции.

В связи с этим очевидно, что первые живые организмы были гетеротрофами, получавшими энергию за счет анаэробного расщепления органических соединений. Возникновение современной атмосферы прямо связано с появлением и развитием автотрофных организмов и фотосинтеза.

Гипотеза абиогенеза основывается на данных современной науки о формировании Земли примерно 4,5 миллиарда лет назад.

В настоящее время на основе современных данных гипотеза абиогенеза претерпела значительные изменения, была расширена и дополнена. В частности, большинство ученых сегодня считают, что возникновение самовоспроизведения предшествовало формированию мембран и полноценного обмена веществ или происходило параллельно с ними.

После появления нашей планеты как твердого тела и ее постепенного остывания происходила конденсация водяного пара в первичной атмосфере Земли. Дождевая вода с растворенными в ней веществами накапливалась в углублениях рельефа.

В первичной атмосфере в значительных количествах присутствовал углекислый газ, сероводород, метан, аммиак, пары воды и почти полностью отсутствовал кислород (следовательно, не было озонового слоя). Земля была подвержена жесткому ультрафиолетовому излучению Солнца.

Основные этапы эволюции биосферы Земли

Биосфера простирается примерно от 5 км ниже поверхности до 60 км над поверхностью нашей планеты, заселена организмами и занята продуктами их жизнедеятельности. Но так было не всегда.

Биологической эволюции предшествовали физико-химические процессы:

• Зарождение Солнца
• Образование газопылевого (протопланетного) облака
• Возникновение низкотемпературной Протоземли
• Появление земной коры
• Разогревание твёрдой оболочки, выход газов
• Образование атмосферы без кислорода
• Формирование Мирового океана

Возраст нашей планеты составляет 4,5 млрд лет. Эволюция биосферы происходит последние 3,8-4 млрд лет.

Этапы эволюции биосферы