Предпосылки возникновения жизни на земле

2.1. Предпосылки возникновения жизни на земле.

Большинство современных специали­стов убеждены, что возникновение жизни в ус­ло­виях первичной Земли есть есте­ственный результат эволюции материи. Это убеждение ос­новано на доказанном единстве химической основы жизни, по­строенной из несколь­ких простых и самых распространенных во Вселенной атомов.

Исключительное морфологическое разнообразие жизни (микроорганизмы, растения, жи­вотные) осуществляется на достаточно единообразной биохимиче­ской основе: нук­леиновые кислоты, бел­ки, углеводы, жиры и несколько более редких соединений типа фосфатов.

Основные химические элементы, из которых построена жизнь, - это углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Очевидно, организмы используют для своего строения про­стейшие и наиболее распространенные во Вселенной эле­менты, что обусловлено са­мой при­родой этих элементов. Например, атомы водо­рода, углерода, «кислорода и азота имеют не­большие размеры и способны обра­зовывать устойчивые соединения с двух- и трехкрат­ными связями, что повышает их реакционную способность. Образова­ние слож­ных полиме­ров, без которых возникновение и развитие жизни вообще невозможны, свя­зано со специ­фиче­скими.

Другие два биогенных элемента -сера и фосфор - присутствуют в относительно малых количествах, но их роль для жиз­ни особенно важна. Химические свойства этих элемен­тов также дают возможность образования кратных химических связей. Сера входит в со­став белков, а фосфор - составная часть нуклеиновых кислот.

Кроме этих шести основных химиче­ских элементов в построении организмов в малых количествах участвуют натрий, калий, магний, кальций, хлор, а также микроэлементы: же­лезо, марганец, ко­бальт, медь, цинк и небольшие следы алюминия, бора, ванадия, йода и молиб­дена; следует отметить и некоторые ис­ключительно редкие атомы, которые встреча­ются случайно и в ничтожных количествах.

Следовательно, химическая основа жизни разнообразится еще 15 химически­ми эле­мен­тами, которые вместе с шестью основными биогенными эле­ментами участвуют в различ­ных соотно­шениях в строении и осуществлении функций живых организмов. Этот факт особенно показателен в двух отноше­ниях: 1) как доказательство единства происхо­ждения жизни и 2) в том, что са­ма жизнь, являющаяся результатом самоорганизации ма­терии, включила в эволюцию биологических макромолекул не только все самые распро­страненные элементы, но и все атомы, которые осо­бенно пригодны для осуществления жиз­ненных функций (например, фосфор, же­лезо, йод и др.). Как отмечает советский уче­ный М. Камши­лов, «для осуществле­ния функций жизни важны химические свойства ее атомов, к которым, в частно­сти, относятся квантовые особенности». Не только струк­тура, обмен веществ, но даже и механические действия живых ор­ганизмов зависят от со­ставляющих их молекул. Это, однако, не означает, что жизнь может быть сведена просто к хи­мическим закономерно­стям.

Жизнь - одно из сложнейших, если не самое сложное явление природы. Для нее осо­бенно характерны обмен веществ и воспроизведение, а особенности более высоких уровней ее организации обус­ловлены строением более низких уро­вней.

Современная теория происхождения жизни основана на идее о том, что биоло­гиче­ские молекулы могли возникнуть в далеком геологическом прошлом неор­ганическим путем. Сложную химическую эволюцию обычно выражают следую­щей обобщенной схе­мой: атомы  простые соединения  простые биоорга­нические соединения  макро­молекулы  ор­ганизованные системы. Начало этой эволюции положено нуклеосинтезом в Солнечной сис­теме, когда образо­вались основные элементы, в том числе и биогенные. Начальное состоя­ние -нуклеосинтез -быстро переходит в процесс образования химиче­ских соединений. Этот про­цесс протекает в условиях первичной Земли со все нарастаю­щей слож­ностью, обуслов­ленной общекосмически­ми и конкретными планетарными пред­посылками.

Первое необходимое условие имеет общекосмический характер. Оно связано с единой химической основой Вселенной. Жизнь развивается на этой единой осно­ве, отражающей как количественные, так и качественные особенности отдельных химических элементов. Это допущение приводит к заключению, что на любой планете во Вселенной, которая похожа на нашу по массе и расположению относи­тельно центральной звезды, может воз­никнуть жизнь. Согласно представле­ниям видного американского астронома X. Ше­пли, во Вселен­ной имеется 108 кос­мических тел (планет или звезд-лилипу­тов), на кото­рых может возник­нуть и су­ществовать жизнь.

Главное условие возникновения жиз­ни имеет планетарную причину и опреде­ляется мас­сой планеты. Такое утвержде­ние, быть может, имеет несколько гео­центрический и антропо­центрический ха­рактер, но жизнь, подобная земной, мо­гла возникнуть и раз­виться на пла­нете, масса которой имеет строго определен­ную величину. Если масса пла­неты боль­ше чем 1/20 массы Солнца, на ней на­чинаются интенсивные ядерные реакции, что повышает ее температуру и она светится, как звезда. Таковы планеты Юпи­тер, Са­турн, Уран и Нептун. Планеты с малой массой (Меркурий) имеют слабое гравитационное поле и не могут продолжительное время удер­жи­вать атмосферу, которая необходима для развития жизни. Здесь интересно отме­тить, что по ряду подсчетов Земля при­обрела 80% своей массы в первые 100 млн. лет своего сущест­вования.

Из планет Солнечной системы кроме Земли подходящую массу имеют Венера и Марс, но там отсутствуют другие усло­вия. По мнению советского астрофизика В. Г. Фесенкова, во Вселенной 1% пла­нет имеет подходящую массу.

Особенно важной предпосылкой воз­никновения и развития жизни является относи­тельно постоянная и оптимальная радиация, получаемая планетой от цен­тральной звезды. Обычно оптимальную радиацию получают планеты имеющие орбиту, близкую к круговой, и подвер­гающиеся поэтому относительно по­стоянному облучению.

Обязательным условием возникнове­ния жизни является наличие воды. Пара­док­сально, что, хотя вода - чуть ли не са­мая распространенная молекула во Все­ленной, по­разительно мало планет имеют гидросферу: в нашей Солнечной системе только Земля имеет гидро­сферу, а на Марсе имеется лишь незначительное количество воды.

Значение воды для жизни исключи­тельно. Это обусловлено ее специфиче­скими тер­миче­скими особенностями: огромной теплоемкостью, слабой тепло­проводностью, рас­ширением при замер­зании, хорошими свойствами как раство­рителя и др. Эти особенно­сти обусловли­вают круговорот воды в природе, ко­торый играет исключительную роль в геологической истории Земли.

Из сказанного выше можно сделать следующий вывод: возникновение жизни на Земле есть часть общей эволюции ма­терии во Вселенной, а не некий сверхъ­естественный акт. На­лицо были ис­ходные органические соединения, опти­мальная масса Земли, опти­мальная сол­нечная радиация, наличие гидросферы. В этих условиях эволюция материи с высо­кой степе­нью вероятности осуществляет­ся по пути возникновения жизни.

За последние 20 лет были получены интересные сведения о наличии органиче­ских со­еди­нений во Вселенной. Источни­ки этих сведений естественные по­сланцы космоса на Землю, метеориты.

Все ранее рождавшиеся теории идеалистов, сторонников религиозных течений и даже мате­риалистов были несостоятельными и до конца необоснованными из-за не­хватки знаний то­гдашних ученых.

И только с наступлением капитализма, который отличался прогрессом в науке и тех­нике, когда был накоплен большой научный потенциал, стали зарождаться научно обос­нованные теории о происхождении жизни на земле.