158897 (Теорії зародження життя у Всесвіті)

Курсова робота на тему:

Теорії зародження життя у Всесвіті

План

Вступ

1. Теорія самозародження життя

2. Подальший розвиток теорії зародження: Панспермія

3. Теорія хімічної еволюції

4. Вплив різних критеріїв на зародження життя

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Відкриття життя за межами Землі розширило б уявлення про її походження. І якби в основі нових форм життя знаходився вуглець, то це допомогло б з'ясувати, чи можуть генетичні системи будуватися з яких-небудь інших молекул, чим відомі нам нуклеїнові кислоти і білки. Це дозволило б також відповісти на питання, чи може якийсь інший розчинник замінити воду в жвавій системі.

Якби виявлені за межами Землі організми корінним чином відрізнялися від нас по своєму хімічному складу, то це свідчило б про те, що життя в різних частках Сонячної системи зародилося незалежно, принаймні двічі. Але якби позаземні організми опинилися в своїй основі схожими на нас з схожими білками і нуклеїновими кислотами, з тією ж оптичною ізомерією і з таким же генетичним кодом, то ми зіткнулися б з новою проблемою. В цьому випадку довелося б укласти, що життя або зародилася незалежно двічі, або один раз, але потім жваві організми були перенесені з однієї планети на іншу.

Таким чином, основна мета даної роботи полягає у дослідженні особливостей зародження життя у всесвіті.

1. Теорія самозародження життя

Гіпотеза самозародження полягає в тому, що жваві предмети безперервно і мимоволі виникають з неживої матерії, скажемо з грязі, роси або гниючої органічної речовини. Вона ж розглядує випадки, коли одна форма життя трансформується безпосередньо в іншу, наприклад зерно перетворюється на мишу. Ця теорія панувала з часів Арістотеля (384 - 322 р. до н. е) і до середини XVII ст., самозародження рослин і тварин зазвичай приймалося як реальність. У подальші два століття вищі форми життя були виключені із списку передбачуваних продуктів самозародження, він обмежився мікроорганізмами.

Література того часу рясніла рецептами отримання черв'яків, мишей, скорпіонів, вугрів і так далі, а пізніше за мікроорганізмів.

Як говорять історики, науку створили древні греки, а отцем біології був Арістотель. Дійсно, він вніс до біології раціональний початок, властивий старогрецьким мислителям, суть якого полягала в тому, що людина, спираючись на силу свого розуму, здатна зрозуміти явища жвавої природи. Він займався спостереженнями явищ природи, особливо жвавої. Але в цій області його висновку ненадійні. І хоча деякі описи Арістотеля, що зокрема відносяться до поведінки тварин, вельми цікаві, його біологічні спостереження повні помилок і неточностей. Багато що з того, про що він писав, засновано, ймовірно, тільки на чутках.

Арістотель добре знав, що багато комах мають складний цикл розвитку і, перш ніж стати дорослими, проходять через стадії личинки і лялечки. Але хоча в своєму описі генезису двох видів комах він допускає явні помилки, його думки строго логічні. Самозародження не відповідало б здоровому глузду, його існування було б сумнівним, якби виниклі в результаті цього процесу види могли нормально відтворюватися. Отже, говорить Арістотель, ці істоти при своєму спаровуванні проводять щось “невимовне”, що і обумовлює постійну необхідність самозародження.

На XVI ст., епоху панування релігійних забобонів, доводиться розквіт класичного вчення про самозародження. Його дуже активно розвивала в цей час лікарка і природодослідник Парацельс (1493 - 1541) і його послідовник Ян Баптіст Ван Гельмінт (1579 - 1644). Останній запропонував “метод виробництва" мишей з пшеничних зерен, поміщених в глек разом з брудною білизною, на який багато разів посилалися надалі.

У своїй роботі, вперше опублікованій в 1558 р. під назвою “Магія природи", Джамбатіста Делла Порта приводить ще більше відомостей про самозародження. Цей неаполітанський учений-любитель був засновником і віце-президентом Академії Дєї Лінчей - одного з найперших в світі наукових суспільств. Його книга, що містила популярний опис деяких технічних чудасій, чудес природи і всяких розиграшів, була перекладена декілька мов. Ось уривки з її англійського видання, опублікованого в Лондоні в 1658 г.:

У Дарієне, розташованому в одній з провінцій Нового світла, дуже хворе повітря, місце брудне, повне смердючих боліт, більш того, саме село є болотом, де, по опису Петера Мартіра, жаби виводяться з крапель рідини. Крім того, вони народжуються з качиних трупів, що гниють в грязі; є навіть вірші, де качка говорить: “Коли мене гноять в землі, я жаб проводжу на світло..."

Грек Флорентінус стверджував, що якщо пожувати базилік, а потім покласти його на сонці, то з нього з'являться змії. А Пліній при цьому додавав, що якщо базилік потерти і покласти під камінь, то він перетвориться на скорпіона, а якщо пожувати і покласти на сонці-то в черв'яка.

Відмічено, що різна грязь проводить на світло різних тварин: темна грязь породжує устриці, червонувата - морських равликів, грязь, що утворилася з гірських порід, - голотурій, гусаків і тому подібне Як показав досвід, брюхоногі зароджуються в гниючих дерев'яних загородках, що служать для лову риби, і як тільки зникають загородки, пропадають і ці молюски.

Класичне вчення про самозародження разом з багатьма іншими освяченими століттями фантастичними уявленнями було поховано в епоху Відродження. Його скиданням став Франческо Реді (1626 - 1697), фізик-експериментатор, відомий поет і один з перших учених-біологів сучасної формації, він був фігурою, типовою для епохи пізнього Відродження. Книгу Реді “Досліди по самозародженню комах" (1668), яка в основному і створила йому наукову репутацію, відрізняють здоровий скептицизм, тонка спостережливість, прекрасна манера викладу результатів. Хоча головним об'єктом його досліджень були комахи, він вивчав також зародження скорпіонів, жаб, жаб, павуків і перепелів. Реді не лише не підтвердив поширене тоді думка про самозародження перерахованих тварин, а, навпроти, в більшості випадків продемонстрував, що насправді вони народжуються із запліднених яєць. Таким чином, результати його ретельно проведених дослідів спростували уявлення, що сформувалися протягом 20 століть.

Книга Реді протягом 20 років перевидавалася п'ять разів, і в результаті знайомства з нею все більш широкого круга освічених людей віра в можливість самозародження тварин поступово зникла. Проте це питання знову виникло, хоча вже на іншому рівні, приблизно в 1675 р., услід за відкриттям мікроорганізмів голландцем Антоні ван Льовенгуком (1632 - 1723). Це відкриття стало можливим завдяки удосконаленню в XVII ст. техніки виготовлення лінз. Лава важливих відкриттів, зроблених Льовенгуком протягом його довгого життя, створили йому популярність, і він по праву вважається за один з основоположників наукової мікроскопії.

Мікроорганізми настільки малі і, здається, так просто організовані, що з самого їх відкриття широко розповсюдилася думка, ніби вони є продуктами розпаду, що належать до нечітко позначеної проміжної області між жвавим і неживим. Таким чином, питання про самозародження знов опинилося в центрі уваги в знаменитій полеміці XVIII ст., Дж, що розгорілася між англійським священиком. Т. Нідхемом (1713 - 1781) і італійським натуралістом абатом Ладзаро Спалланцані (1729 - 1799). Нідхем стверджував, що якщо баранячу підливку і подібні нею настої спочатку нагрівати, а потім герметично закрити в судині з невеликою кількістю повітря, то протягом декількох днів вони обов'язково породжують мікроорганізми і розкладаються. Він вважав, що раз нагрівання досліджуваного об'єкту вбиває всі організми, що раніше існували в нім, то, отже, отриманий результат служить доказом самозародження. Повторюючи експерименти Нідхема, Спалланцані показав, що якщо колби нагрівати після закупорювання, то в них не виникає ніяких організмів і не відбувається гниття, як довго б вони не зберігалися.

Нідхем заявив у відповідь, що надмірне нагрівання зруйнувало усередині закритої судини що міститься в повітрі життєво важливий елемент, без якого самозародження неможливе. Методи газового аналізу у той час були ще недостатньо розвинені, щоб вирішити цю суперечку. Насправді виявилось, що результат, отриманий Нідхемом, був наслідком прихованої помилки, виявити яку не удалося протягом цілого століття. Відомі учені XIX ст, включаючи Жозефа Луї Гей-Люссака, Теодора Шванна, Германа фон Гельмгольца, Луї Пастера і Джона Тіндаля, були залучені в цю суперечку. Великий французький хімік Гей-Люссак підтримав точку зору Нідхема, виявивши, що з нагрітого у присутності органічної речовини повітря кисень зникає, а його відсутність - необхідна умова консервації продуктів. Проте вирішальний експеримент, тобто експеримент Реді, але виконаний з мікроорганізмами, залишився невиконаним.

Питання, здавалося б, просте: чи ростимуть в стерилізованому органічному настої мікроорганізми у присутності повітря, з якого видалені всі мікроби? Але експериментальна техніка, що існувала у той час, не дозволяла дати переконливу відповідь. Оскільки проблема самозародження мала велике загальносвітоглядне і практичне значення, розгорілися бурхливі дискусії.

Пристрасті досягли кульмінації в 1859 р., коли Фелікс Пуше (1800-1872), директор Музею природної історії, в Руане опублікував книгу, де знов повідомлялося про експериментальне підтвердження самозародження.

Тіндаль винайшов метод стерилізації розчинів, що містять спори бактерій, здатні виживати в киплячій воді; цей метод до цих пір відомий під назвою “тиндалізація". Досліди Тіндаля були настільки оригінальними, а його підтримка поглядів Пастера настільки енергійною, що він по праву розділяє з Пастером славу скидання вчення про самозародження.

Дослідження Пастера і Тіндаля знайшли ще одне практичне застосування. Його запропонував їх сучасник хірург Лістер (1827-1912), добре знайомий з роботами цих учених, Лістер висловив думку, що якби операційне поле на тілі хворого удалося ізолювати від мікроорганізмів, що потрапляють з повітря, то це врятувало б життя багатьом оперованим. В ті часи в англійських лікарнях смертність при ампутації досягала 25-50% - головним чином унаслідок зараження. При операціях в польових умовах під час військових кампаній справа йшла ще гірше. Так, в ході франко-пруської війни з 13 тис. ампутацій, проведених французькими хірургами, не менше 10 тис. мало смертельний результат! Поки зберігалася віра в самозародження мікробів, не було причин видаляти їх з рани. Проте після відкриття Пастера Лістер зрозумів, що носіїв інфекції необхідно знищувати перш, ніж вони потраплять на операційне поле. І Лістер добився успіху, застосувавши карболову кислоту (фенол) як антибактеріальний засіб. Він стерилізував інструменти, обприскував кабінет і навіть просочував одяг хворого розчином фенолу. Прийняті заходи дали відмінні результати, що привело до народження антисептичної хірургії.

2. Подальший розвиток теорії зародження: Панспермія

Вчення про самозародження поступово вмирало впродовж століть, і те, що воно було остаточно поховане Пастером і Тіндалем, навряд чи може здивувати сучасних учених. Але не існувало теорії, здатної зайняти його місце. Неважко уявити, що в XIX ст. при надзвичайно низькому рівні знань про хімічну організацію жвавої матерії, всякий, хто спробував би думати про походження життя, був приречений на невдачу. Як відмітив в 1863 р. Дарвін в листі Гукеру, “суща дурниця - міркувати зараз про походження життя; з тим же успіхом можна було б міркувати про походження матерії".

Дуже мало було у той час відомо про природу життя і історії Землі, щоб міркувати про походження життя. Проте крах вчення про самозародження привів деяких відомих учених до думки, що життя ніколи не виникало, а, як матерія або енергія, існувала вічно. Згідно цьому уявленню, “зародки життя" блукають в космічному просторі до тих пір, поки не потрапляють на відповідну за своїми умовами планету - там вони і дають початок біологічної еволюції. Цю ідею підтримували Герман ван Гельмгольц (1821 - 1894) і Уїльям Томсон (пізніше лорд Кельвін; 1824 1907) - найзнаменитіші фізики XIX ст. Гельмгольц, що особисто ставив досліди по вивченню самозародження бактерій. У лекції, прочитаній в 1871 р. він, говорив:

“Я не зможу заперечити, якщо хто-небудь рахуватиме дану гіпотезу у великій або навіть дуже великому ступеню неправдоподібному. Але мені здається, що у випадку, якщо всі наші спроби отримати жваві організми з неживої матерії проваляться, з наукової точки зору правомочно поставити питання:

чи виникало життя коли-небудь взагалі або ж її зародки переносяться з одного світу в іншій і розвиваються всюди, де є відповідні умови? ”

Декількома місяцями пізніше Томсон висловив дуже схожу думку в своєму президентському обігу до Британської асоціації розвитку науки:

“Достатньо точними експериментами, проведеними до теперішнього часу, показано, що будь-якій формі життя завжди передує життя. Мертва матерія не здатна перетворитися на жваву, не випробувавши заздалегідь дії жвавої матерії. Мені це представляється такою ж безперечною науковою істиною, як закон усесвітнього тяжіння. Я готовий прийняти як науковий постулат, справедливий завжди і всюди, твердження, що життя породжується тільки життям і нічим, окрім життя. Але як же тоді сталося життя на Землі?"

Далі він говорив про те, що у Всесвіті повинне існувати багато інших світів, що несуть життя, які час від часу руйнуються при зіткненні з іншими космічними тілами, а їх уламки з жвавими рослинами і тваринами розсіваються в просторі.

Отже, ймовірно, що в космосі рухається незліченна безліч метеоритних каменів, що несуть насіння життя. Якби в даний час життя на Землі не існувало, то один такий камінь, що впав на неї, міг би стати так званою природною причиною виникнення життя, внаслідок чого Земля покрилася б рослинністю... Гіпотеза про те, що життя на Землі сталося завдяки таким обламанням стародавніших світів, може показатися дикою і фантастичною; проте із цього приводу я можу лише стверджувати, що вона не є ненауковою.

Ця ідея була ретельно розроблена в 1908 р. шведським хіміком Сванте Арреніусом (1859 - 1927), який назвав свою теорію панспермією. Розвиваючи ідеї Гельмгольца і Кельвіна, він висловив декілька власних міркувань, передбачивши, що бактерійні спори і віруси можуть нестися з планети, де вони існували, під дією електростатичних сил, а потім переміщатися в космічний простір під тиском світла зірок. Знаходячись в космічному просторі, спора може осісти на частку пилу; збільшивши тим самим свою масу і здолавши тиск світла, вона може потрапити в околиці найближчої зірки і буде захоплена одній з планет цієї зірки. Таким чином, жвава матерія здатна переноситися з планети на планету, з однієї зоряної системи в іншу. Як указував Ареніус, з цієї теорії, зокрема, витікає, що всі жваві істоти у Всесвіті мають бути хімічно споріднені.

Теорія панспермії спирається на два твердження. Перше з них полягає в тому, що життя існувало завжди, тобто вона нерозривно пов'язана з матерією. Зараз ми можемо з упевненістю сказати, що ця думка помилкова. Життя на відміну від матерії і енергії не належить до фундаментальних властивостей Всесвіту; вона швидше є проявом певних комбінацій молекул, які не могли існувати вічно, оскільки не завжди існували навіть елементи, з яких вони складаються. Космологи вважають, що Всесвіт спочатку складався з найлегшого елементу-водню або з нейтронів - фундаментальних часток, що мають приблизно таку ж масу, як атом водню. Всі елементи важче за водень утворилися (і утворюються в зірках до цих пір) з водню в реакціях ядерного синтезу. Ці реакції служать головним джерелом зоряної енергії. Хоча за час існування спостережуваного Всесвіту (по оцінках 10 - 15 млрд. років) частка водню була витрачена, він до цих пір залишається найбільш поширеним елементом. Близько 90% атомів спостережуваного Всесвіту (що складає близько 60% її маси) доводиться на водень, решта частки це в основному гелій, елемент, наступний по масі за воднем. Але оскільки окрім водню для організації жвавої матерії необхідні і інші елементи, життя не може бути “ровесницею" Всесвіту - вона повинна була виникнути набагато пізніше.