Про теорію самозародження життя з позиції ХХI століття. Гіпотеза самовільного (спонтанного) зародження Відповідно до гіпотези самозародження живі організми утворюються

Абіогенез – теорія виникнення живих істот із речовин неорганічної природи. До середини 19 в. під А. розумілося мимовільне зародження, т. е. раптове виникнення з неживих матеріалів складноорганізованих живих істот. Так, ще у 17 ст. вірили у самозародження черв'яків, риб, жаб і навіть мишей із роси, мулу, бруду. Проте італійський вчений Ф. Реді в 1668 показав, що личинки мух у м'ясі, що гниє, з'являються тільки з відкладених мухами яєць. У 18 в. італійський вчений Л. Спалланцані встановив, що у прокип'ячених бульйонах мікроорганізми не розвиваються. Остаточно це довів у 1861 р. французький учений Л. Пастер, досліди якого не заперечують, однак, можливості А. у колишні геологічні епохи.

Мимовільне зародження життя Аристотель (р. до н. е.), якого часто проголошують засновником біології, вважав, що певні «частинки» речовини містять якийсь «активний початок», який за сприятливих умов може створити живий організм. Аристотель писав, що жаби і комахи заводяться у сирому ґрунті.

Поширення гіпотези. Гіпотеза самозародження була поширена в Єгипті, Вавилоні, Китаї, а також мала поширення в середні віки. Гіпотеза самозародження була поширена в Єгипті, Вавилоні, Китаї, а також мала поширення в середні віки.

Спростування теорії. Досліди Франческо Реді Франческо Реді поставив під сумнів теорію спонтанного зародження живого. У 1668 р. Реді зробив такий досвід. Він помістив шматки м'яса в різні посудини, причому одні судини накрив кисеєю, інші залишив відкритими. Мухи, що налетіли, відклали яйця на м'ясі у відкритих судинах; невдовзі з яєць вивелися личинки. У накритих судинах личинок не було. Спростувавши концепцію самозародження, Реді висловив думку у тому, що може виникнути лише з попередньої життя (концепція біогенезу).

Досліди Луї Пастера Вчений кип'ятив у воді різні субстрати в яких могли б утворитися мікроорганізми. При додатковому кип'ятінні мікроорганізми та їх суперечки гинули. Л. Пастер приєднав до реторти S-подібну трубку, з вільним кінцем Повітря вільно проникало в S-подібну трубку, але живильне середовище залишалося прозорим. Спори мікроорганізмів осідали на вигнутій трубці і не могли проникнути в живильне середовище. Добре прокип'ячене живильне середовище залишалося стерильним, у ньому не виявлялося зародження життя, незважаючи на те, що доступ повітря був забезпечений.

Висновок. В даний час більшість вчених вважає, що виникнення життя тривалий процес, що відбувався на Землі у віддалені геологічні епохи, коли умови (температура, хімічний склад газової, рідкої та твердої оболонок Землі, режим випромінювання та ін) сильно відрізнялися від сучасних. Одна з найпоширеніших теорій Абіогенезу належить радянському вченому А. І. Опаріну.

ТЕОРІЯ САМОЗАРОДЖЕННЯ

Прихильники теорії самозародження (віталізму) стверджували, що можливе самозародження живих організмів. Ця теорія була поширена в Стародавньому Китаї, Вавилоні та Єгипті як альтернатива креаціонізму, з яким вона співіснувала. Аристотель (384 – 322 рр. до зв. е.) , якого часто проголошують засновником біології, дотримувався теорії спонтанного зародження життя (Додаток 3). За підсумками власних спостережень він розвивав цю теорію далі, пов'язую всі організми в безперервний ряд – «сходи природи».

«Бо природа здійснює перехід від неживих об'єктів до тварин з такою плавною послідовністю, помістивши між ними істоти, які живуть, не будучи при цьому тваринами, що між сусідніми групами завдяки їх тісній близькості ледь можна помітити відмінності» (Аристотель).

Цим твердженням Аристотель зміцнив більш ранні висловлювання Емпедокла про органічну еволюцію. Згідно з гіпотезою Аристотеля про спонтанне зародження, певні «частинки» речовини містять якийсь «активний початок», який за сприятливих умов може створити живий організм. Аристотель мав рацію, вважаючи, що цей активний початок міститься в заплідненому яйці, але помилково вважав, що воно присутнє також у сонячному світлі, тині та м'ясі, що гниє.

«Такі факти – живе може виникати не лише шляхом спарювання тварин, а й розкладанням ґрунту. Так само справа і в рослин: деякі розвиваються з насіння, а інші як би самозароджуються під дією всієї природи, виникаючи з землі, що розкладається, або певних частин рослин »(Аристотель).

Вчені середньовіччя пропонували рецепти, за допомогою яких можна було отримати тварин або навіть маленьких чоловічків. Алхімік Ян ван Гельмонт (17 століття) пропонував простий рецепт зародження мишей: "Поклади в горщик зерна, заткни його брудною сорочкою і чекай. Через двадцять один день із випарів зерна та брудної сорочки зародяться миші". Активним початком у процесі зародження миші Ян ван Гельмонт уважав людський піт. Парацельс написав рецепт, за допомогою якого можна було виготовити маленького чоловічка. гомункулуса. Зародження відбувається за допомогою vis vitalis – життєвої сили, яка заселяє поживні речовини.

Інший натураліст, Гріндель фон Ах , Так розповідав про самозародження живої жаби, що нібито спостерігалося ним: "Хочу описати появу на світ жаби, яке мені вдалося спостерігати за допомогою мікроскопа. Одного разу я взяв краплю травневої роси і, ретельно спостерігаючи за нею під мікроскопом, помітив, що в мене сформується яке- я помітив, що з'явився вже тулуб, але голова ще здавалася не ясно сформованою, продовжуючи свої спостереження на третій день, я переконався, що істота, що спостерігається, є не що інше, як жаба з головою і ногами. " .

Проти теорії самозародження у XVII столітті виступив флорентійський лікар Франческо Реді . 1688 року він довів, що мухи не можуть зароджуватися на м'ясі, як вважали раніше. Він провів досвід із судинами, в які поклав м'ясо, рибу, змію. Частину судин він залишив відкритими, частину закрив кисеєю (марлею). У відкритих судинах мухи відклали яєчка і там з'явилися личинки мух, у закритих судинах личинок не було. Провівши ці експерименти, Реді отримав дані, що підтверджують думку, що життя може виникнути тільки з попереднього життя (концепція біогенезу). Ці експерименти, однак, не призвели до відмови від ідеї самозародження.

Антоні Ван Левенгук відкрив світ мікроорганізмів Варто було покласти клаптик сіна у воду, як уже за кілька днів у настої була величезна кількість інфузорій і ще дрібніших істот. Вони з'явилися з неживого, стверджували деякі вчені, інші вважали, що живе з'являється лише живого.

Італієць Ладзаро Спалланцані та російський вчений Терехівський в 1675 році намагалися довести, що "у мікробів є батьки", для чого вони тривалий час кип'ятили різні настої і потім запаювали скляні колби. При цьому мікроби не з'являлися, але прихильники теорії самозародження вважали, що тривале кип'ятіння вбиває життєву силу, яка може потрапити в посудину тільки з повітрям.

«До того моменту, коли видатний французький вчений Луї Пастер приступив до вирішення актуального питання про походження загадкових мікроорганізмів, він уже встиг зробити ряд блискучих відкриттів у хімії та мікробіології (Додаток 4). Зокрема, йому належить відкриття просторової ізомерії, процесу бродіння та пастеризації. Протягом усього життя його наукова діяльність так чи інакше пов'язана з промисловим виробництвом, і саме йому Пастер був зобов'язаний більшістю своїх досягнень.

Пастера, як і більшість вчених на той час, хвилювало питання про походження живих істот, вивченню діяльності яких він віддав стільки часу та сил. Він повторював досліди Спалланцані, але недоброзичливці - прибічники теорії самозародження - на весь голос кричали у тому, що з самозародження мікроскопічних тварин необхідний натуральне, не нагріте повітря. До того ж вони стверджували (втім, Пастер і сам це розумів), що для чистоти експерименту необхідно, щоб у посудину, що містить не нагріте повітря, не проникли дріжджові грибки та вібріони. Завдання здалося Пастеру нездійсненним.

Але незабаром заручившись допомогою французького вченого Баляра , відомого на весь світ відкриттям брому, він зумів знайти вихід із цієї скрутної ситуації. Пастер доручив своїм помічникам приготувати вельми незвичайні колби - їхні шийки були витягнуті і загнуті вниз на зразок лебединих ший. У ці колби він наливав відвар, кип'ятив його, не закупорюючи посудину, і залишав у такому вигляді кілька днів. Після цього часу у відварі не виявлялося жодного живого мікроорганізму, незважаючи на те, що не нагріте повітря вільно проникало у відкриту шийку колби. Пастер пояснював це тим, що всі мікроби, що містяться в повітрі, просто осідають на стінках вузького шийки і не добираються до живильного середовища. Свої слова він підтвердив, добре струснувши колбу, так щоб бульйон сполоснув стінки вигнутого шийки, і виявивши цього разу в краплі відвару мікроскопічних тварин. Своїми дослідами Пастер на ніс останній і нищівний удар по теорії самозародження життя, від якого вона вже не змогла одужати - він блискуче і ефектно підтвердив, що ніяка у світі сила не здатна перетворити неживу матерію на живі істоти, нехай навіть вони мізерно малі. Все наукове суспільство змушене було погодитись з його доводами, остаточно закривши питання про самозародження». 4

4 Енциклопедія для дітей, том 2, Аксьонова М., "Аванта +", Москва, 2002.

А Б І О Г Є Н Е З

У розвитку навчань про походження життя значне місце посідає теорія, яка стверджує, що все живе походить тільки від живого. теорія біогенезу. Цю теорію в середині XIX століття протиставляли ненауковим уявленням про самозародження організмів (хробаків, мух та ін.). Проте як теорія походження життя біогенез неспроможний, оскільки принципово протиставляє живе неживому, стверджує відкинуту наукою ідею вічності життя. Теорія біогенезу породжує проблему: "Якщо виникнення живого організму необхідний інший живий організм, то звідки взявся найперший живий організм?"

Вихідною гіпотезою сучасної теорії походження життя є абіогенез – ідея про походження живого з неживого. Відомий цілий ряд реакцій, з яких можна отримати органічні речовини з неорганічних. Американський хімік М. Калвін експериментально показав, що випромінювання з високою енергією, наприклад, космічні промені або електричні розряди можуть сприяти утворенню органічних сполук з простих неорганічних компонентів. У 1953 р. американські хіміки Г. Юрі і С. Міллер виявили, що деякі амінокислоти, наприклад гліцин і аланін, і навіть більш складні речовини можуть бути отримані з суміші водяної пари, метану, аміаку і водню, через яку всього лише протягом тижня пропускають електричні розряди.

Спонтанне зародження живих організмів у тій обстановці, що існує на Землі нині, дуже малоймовірно, проте воно цілком могло статися в минулому. Вся справа у відмінності умов, що існували тоді й зараз.

«Нині широке визнання здобула гіпотеза, сформульована радянським ученим академіком А. І. Опаріним та англійським вченим Дж. Холдейном (Додаток 5). Вона виходить із припущення про поступове виникнення життя на Землі з неорганічних речовин шляхом тривалої абіогенної (небіологічної) молекулярної еволюції. Погляди цих учених є узагальнення доказів виникнення життя Землі внаслідок закономірного процесу переходу хімічної форми руху матерії на біологічну (освіта простих органічних сполук.) Для обгрунтування цього вони розглядають умови, що існували планети кілька мільярдів років тому вони: на початкових етапах своєї історії Земля уявляла розпечену планету. Внаслідок обертання за поступового зниження температури атоми важких елементів переміщалися до центру, але в поверхні концентрувалися атоми легких елементів (водню, вуглецю, кисню, азоту). При подальшому охолодженні планети з'явилися хімічні сполуки: метан, вуглекислий газ, аміак, ціаністий водень, кисень, азот та ін. Фізичні та хімічні властивості води та вуглецю дозволили саме їм виділитися та опинитися біля колиски життя. На цих початкових етапах склалася і первинна атмосфера, яка мала відновлювальний характер, потім на її місці утворилася друга атмосфера, що складається з найбільш хімічно активних газів. Через цю атмосферу легко проникала короткохвильова ультрафіолетова частина сонячного випромінювання, яка зараз затримується у верхніх шарах атмосфери озоном. Подальше зниження температури зумовило перехід низки газоподібних сполук рідкий і твердий стан, тобто. освіта земної кори. В результаті активної вулканічної діяльності із внутрішніх шарів Землі на поверхню виносилося багато розпеченої маси, що містить вуглець. У насиченій водяними парами нагрітій атмосфері були часті електричні розряди. У умовах міг статися і, очевидно, стався абиогенный синтез низки органічних сполук. В океанах поступово накопичилися органічні речовини і утворився, за словами Опаріна, "первинний бульйон", в якому потім виникло життя.

У "первинному бульйоні" відбувалися процеси полімеризації. Коацервати (коацерватні краплі) - відкриті системи, що складаються з різних високополімерних сполук, у яких концентрація полімерів була вищою, ніж у навколишньому середовищі. Коацерватні краплі могли мимовільно зростати, ділитися і обмінюватися речовиною з рідиною, що їх оточує, через ущільнену поверхню розділу і навіть розмножуватися - краплі, що стали великими, ділилися на дві або більше частин (Додаток 6). Такі освіти А.І. Опарін називає "протобіонтами", тобто. попередниками живих організмів». 5

У цей час молекули органічних речовин гідратувалися, взаємодіючи з молекулами води, злипалися разом, захоплювали різні речовини, у яких утворювалися біокаталізатори, які надають їм певну стійкість. Відбувався "природний відбір" лише на рівні коацерватів. Але це ще були не живі організми, була відсутня найважливіша властивість, характерна для живих організмів - відтворення собі подібних. Американський біохімік Т. Чек відкриває рибозими - молекули РНК, що мають каталітичну активність. Було доведено можливість спонтанної освіти на матричних РНК, РНК – копій.

На наступному етапі вперше з'явилася можливість для еволюції на рівні молекул ті молекули РНК, які надавали стійкості коацерватам і були здатні до самокопіювання - розмножуються, за рахунок мутаційного процесу відбувається їх зміна і природний відбір зберігає найбільш вдалі полірибонуклеотиди.

Далі відбувалася взаємодія РНК з певними амінокислотами, з'являлися РНК, що кодують корисні поліпептиди, так з'явився білковий синтез, контрольований РНК. За рахунок сполуки РНК, що кодують різні поліпептиди, відбувалося

5 Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник, Найдиш Ст М., Гардаріки, Москва, 1999.

Теорія самозародження життя із бруду. Виникла вона, за різними оцінками, від 4 до 5 тисяч років тому десь у районі Месопотамії. Принаймні саме там, при археологічних розкопках давньошумерського міста Урука, було знайдено унікальну алебастрову вазу віком 4000 років. Ваза мала прикраси, розташовані у кілька ярусів. У самому низу було зображено морські хвилі. З них піднімалися рослини, вище знаходилися тварини, а на вершині - люди. Над усім цим - скульптурна композиція з богинею життя та родючості Іштар .
Набагато докладніше історики дізналися про цю теорію від філософів давньогрецької Мілетської школи (VIII-VI ст. до н.е.). Саме вони, посилаючись на вавилонську мудрість, розвивали ідею виникнення живих істот із води, або з різних вологих чи гниючих матеріалів. Сам Аристотель у своїх працях наводить безліч фактів самозародження живих істот: рослин, комах, черв'яків, жаб, мишей, деяких морських тварин, із зазначенням необхідних для цього умов - наявності органічних залишків, що розкладаються, гною, зіпсованого м'яса, різних покидьків, бруду. Під ці факти Аристотель підбивав тверде теоретичне обгрунтування - він стверджував, що раптове зародження живих істот викликане чимось іншим як впливом якогось духовного початку мляву до того матерію.
До XVI століття теорія самозародження живих організмів досягла свого апогею. В епоху Відродження в науковому світі активно поширилася запозичена з юдаїзму легенда про голема або гомункулюса - людину, штучно створену з глини, землі або іншої неживої матерії за допомогою магічних заклинань та обрядів. Парацельс (1493-1541 рр.) пропонував такий рецепт виготовлення гомункула: взяти «відому людську рідину» (сечу) і змусити її гнити спочатку сім діб у запечатаному гарбузі, а потім протягом сорока тижнів у кінському шлунку, щодня додаючи людську кров. І в результаті «відбудеться справжня жива дитина, яка має всі члени, як дитина, яка народилася від жінки, але тільки дуже маленького зросту».
У у вісімнадцятому сторіччі послідовники «мілетського вчення» поставили низку переконливих дослідів, наочно довівши випадки самозародження життя. Так, священик і натураліст Дж. Нідхем з Англії (1713-1781 рр.) був удостоєний заохочення наукового Королівського товариства за свої досліди з баранячою підливою, в якій, як він стверджував, власними силами можуть зароджуватися мікроскопічні організми. Він кип'ятив баранячу підливу, зливав її в пляшку, закривав її пробкою і для вірності нагрівав ще раз (адже багаторазове нагрівання точно повинно було знищити всі мікроорганізми, що потрапили в підливу з повітря, і їх суперечки), вичікував кілька днів, а потім вивчав підливу під мікроскопом . На його велику радість підливка кишла мікробами. Це означало, що зародження живої матерії з неживої можливе! Нідхем, разом із графом Бюффоном висунув теорію про Виробничу силу - якийсь життєдайний елемент, який міститься в баранячому бульйоні і насіннєвому відварі і здатний створити живі організми з неживої матерії.
Прогресивній науці протистояв італійський священик Лаццаро ​​Спалланцані (1729-1799 рр.), який своїми дослідами щоразу псував гарні теорії грубими і неприємними фактами - то вбиваючи всяке життя в бульйонах на багато днів, то дозволяючи їй відроджуватися в перегрітих рідинах та повітрі. Оскільки досліди з «самозародження» від мишей вже давно перейшли на мікробів, то в ході справи цей завзятий своїми дослідами заклав основи мікробіології - але зараз не про неї.
Остаточно вбив теорію про можливість самозародження життя Луї Пастер (1822-1895), який у 1862 році отримав премію Паризької Академії Наук за остаточне спростування такої можливості. Саме завдяки Пастеру людство освоїло пастеризацію і поставило тисячі квадрильйонів дослідів, щоб перевірити його правоту (кожна консервна банка - це маленька лабораторія, яка перевіряє можливість самозародження життя в живильному середовищі). І досі не було виявлено жодного випадку правоти давньовавилонських мудреців.
Як помсти біологи надали ім'я Луї Пастера мерзенної хвороботворної бактерії: пастерелле. Бо жодна добра справа не повинна залишитися безкарною.
Здавалося б - питання закрите навіки. Але ні, прихильники вчення Стародавньої Месопотамії не здалися. У 1924 році радянський біохімік Олександр Опарін опублікував статтю «Походження життя», яка у 1938 році була перекладена англійською та відродила інтерес до теорії самозародження. Опарин припустив, що в високомолекулярних розчинах сполук можуть мимоволі утворюватися зони підвищеної концентрації, які відносно відокремлені від зовнішнього середовища і можуть підтримувати обмін з нею. Він назвав їхні коацерватні краплі, або просто коацервати.
Простіше кажучи, не маючи можливості одержати із бруду життя, послідовники Мілетської школи вирішили, що зможуть зліпити з бульйонів хоч якісь дрібні складові живих організмів.
На жаль – жоден із поставлених «месопотамцями» дослідів так і не дозволив досягти хоч якихось позитивних результатів. Ну не виростає у них «кам'яна квітка», і хоч ти трісну!
Вдруге теорію самозародження вбив великий Фред Хойл, найкращий математик історії, батько-засновник сучасної астрофізики, який отримав лицарське звання за внесок у науку і лауреат неймовірного числа медалей і премій. У книзі «Математика еволюції» він скрупульозно розрахував ймовірність мимовільного виникнення тих чи інших молекул, які входять до складу живих організмів. Ця ймовірність становила величини, порівняні з десятьма мінус сороковой-пятидесятого ступеня. Величина, порівнянна з кількістю елементарних частинок, що у Всесвіті. Тобто ніяких шансів, навіть теоретичних, для самозародження життя на Землі немає і не може бути в принципі. Жодних.
Як пояснив ситуацію сам Фред Хойл: «Уявіть собі, що на величезному сміттєзвалищі безладно розкидані всі частини від авіалайнера «Боїнг-747», розібраного, що називається, до болта і гайки. Тут трапляється по смітнику страшної сили смерчу-урагану. Які шанси того, що після такого смерчу на сміттєзвалищі стоятиме повністю зібраний «Боїнг», готовий вирушити в політ?»
Втім, Фред Хойл пояснив і те, яким чином життя все ж таки з'явитися могло. Варіантів було запропоновано два:
1) або вона є початковою властивістю матерії типу гравітації чи магнетизму, та був заноситься різні планети;
2) або вона зародилася в інших місцях Всесвіту, що володіють іншими початковими умовами і на первинних етапах була значно простіше, ніж та, яку ми маємо задоволення спостерігати, і виявилася занесена на Землю ззовні в досить розвиненому вигляді.
У 1999 році, коли Фред Хойл виклав свої думки, вони здалися біологам єретичними - бо в Стародавній Месопотамії ніхто нічого подібного ніколи не припускав. Проте британський астрофізик отримав несподівану підтримку з Індії (сучасної) від тамтешньої організації з наукових досліджень. Починаючи з 2001 року вчені з індійських Центру клітинної та молекулярної біології (Centre for Cellular and Molecular Biology) та Національного центру науки про клітину (National Centre For Cell Science) стали регулярно запускати в стратосферу висотні кулі, що несуть близько 460 кілограмів наукового стерельні герметичні пробовідбірники, які беруть зразки повітря на висотах від 20 до 41 кілометра. Ці проби передаються двом згаданим науковим центрам щодо паралельної незалежної експертизи.
На сьогодні цим зондам вдалося зловити у стратосфері дванадцять бактеріальних та шість грибкових колоній. Більшість з цих організмів після генетичного аналізу показали майже повну (98%) схожість із видами, відомими за наземною біосферою. Але три види бактерій виявилися абсолютно новими. Вони суттєво відрізняються від земних та демонструють, зокрема, величезну стійкість до ультрафіолету.
Першу бактерію з цієї нової трійки названо Janibacter hoylei - на честь Фреда Хойла (Fred Hoyle).
Друга – Bacillus isronensis – на честь Індійської організації з космічних досліджень ISRO, яка проводила запуск цієї стратосферної кулі.
А третя – Bacillus aryabhata – на честь древнього індійського астронома Аріабхати (Aryabhata).
Зараз вже не важливо, чи ці мікроорганізми дійсно потрапили до нас з космосу або мають все-таки земне походження. У будь-якому випадку ми точно знаємо, що в космосі за Земною кулею та Сонячною системою тягнеться довгий шлейф із спор живих бактерій, здатних успішно існувати в умовах жорсткого випромінювання та символічного атмосферного тиску. І варто цим суперечкам потрапити на стерильну планету - як вона одразу буде ними успішно освоєна та заселена.
Останнім аргументом «месопотамщиків» завжди було голослівне твердження, що «життя в таких умовах існувати не здатне». Однак XXI століття розгромило і це твердження. Нові дослідження показали, що життя може пристосуватися практично до будь-яких умов, у які його ставлять. 27 вересня 2006 року на сайті журналу Nature була опублікована стаття французьких та хорватських мікробіологів, присвячена мікробу Deinococcus radiodurans. Радіостійкість дейнокока воістину вражаюча. Дейнокок чудово почувається після дози радіації в 5000 Грей (1 Грей = 1 Джоуль на 1 кг живої ваги), і навіть утричі велика доза вбиває лише 2/3 клітин у колонії, тоді як смертельна доза для людини - 10 Грей, для кишкової палички – 60 Грей. Дейнокок легко переносить висихання і не гине навіть у вакуумі. Найбільша неприємність, яка відбувається з живою клітиною під впливом радіації чи висихання, – це розриви, що виникають у подвійній спіралі ДНК. Геном клітини просто рветься на шматки, що і призводить до смерті. Дейнокок здатний «заліковувати» до 1000 таких розривів одночасно.
Мало того! У ході дослідження метеорита, що впав у 1969 році біля містечка Мурчисон в Австралії команда Філіппе Шмідта-Копліна з Інституту екологічної хімії в Нойхерберзі (Німеччина) витягла невеликий фрагмент метеоритної породи з центру каменю, після чого провели екстракцію можливих органів. . Проведені після цього аналізи складу цих рідин за допомогою набору найсучасніших аналітичних методик показали, що метеорит містить щонайменше 14 тисяч органічних сполук, серед яких є щонайменше 70 амінокислот.
Виведений 25 серпня 2003 космічний телескоп «Spitzer» виявив основні хімічні компоненти життя в газопилових хмарах, що обертаються навколо молодої зірки. Ці компоненти – ацетилен і ціанід водню, газоподібні попередники ДНК та білків – були вперше зареєстровані у планетарній зоні зірок, тобто там, де можуть утворюватися планети. А знята ним галактика М81, віддалена від нас на 12 мільйонів світлових років, при спектральному аналізі засвітилася червоними квітами через безліч ароматичних вуглеводнів, що містять азот.
Під час польотів космічних апаратів Deep Impact і Stardust до комет Tempel 1 і Wild 2 відповідно в 2004-2005 роках в кометі Tempel 1 було знайдено суміш органічних і глинистих частинок, а в кометі Wild 2 - цілий ряд складних вуглеводневих молекул - потенційних будівельних будівель життя.
На початку 2008 року мериканський космічний апарат «Кассіні» виявив на Титані – супутнику Сатурна – цілі озера та моря з вуглеводнів. Тих, які завжди вважалися продуктами розкладання тваринної оргшаники.
Ось так наукові відкриття XXI століття геть-чисто вбили теорію, що проіснувала майже п'ять тисячоліть і все ще не прибрана зі сторінок підручників. Сучасні школярі даремно витрачають навчальний годинник на зубріння теорії самозародження життя

Теорія виникнення життя Землі. З давнину і до нашого часу було висловлено безліч гіпотез про походження життя на Землі. Все їхнє різноманіття зводиться до двох взаємовиключних точок зору. Прибічники теорії біогенезу (від грец. «Біо» - життя і «генезис» - походження) вважали, що все живе походить тільки від живого. Їхні супротивники захищали теорію абіогенезу («а» - лат.негативна приставка); вони вважали за можливе походження живого з неживого.

Багато вчених середньовіччя допускали можливість самозародження життя. На їхню думку, риби могли зароджуватися з мулу, черв'яки з ґрунту, миші з бруду, мухи з м'яса тощо.

Проти теорії самозародження у XVII ст. виступив флорентійський лікар Франческо Реді. Поклавши м'ясо в закритий горщик, Ф.Реді показав, що в гнилому м'ясі личинки м'ясної мухи не зароджуються. Прибічники теорії самозародження не здавалися, вони стверджували, що самозародження личинок не сталося з тієї причини, що у закритий горщик не надходило повітря. Тоді Ф.Реді помістив шматочки м'яса у кілька глибоких судин. Частина їх залишив відкритими, а частину прикрив кисеєю. Через деякий час у відкритих судинах м'ясо кишилось личинками мух, тоді як у судинах, прикритих кисеєю, у гнилому м'ясі ніяких личинок не було.

У XVIII ст. теорію самозародження життя продовжував захищати німецький математик та філософ Лейбніц. Він та його прихильники стверджували, що у живих організмах існує особлива «життєва сила». На думку віталістів (від латів. «віта» - життя), «життєва сила» є всюди. Достатньо лише вдихнути її, і неживе стане живим.

Мікроскоп відкрив людям мікросвіт. Спостереження показували, що у щільно закритій колбі з м'ясним бульйоном чи сінним настоєм через деякий час виявляються мікроорганізми. Але варто було прокип'ятити м'ясний бульйон протягом години і запаяти шийку, як у запаяній колбі нічого не виникало. Віталісти висунули припущення, що тривале кип'ятіння вбиває «життєву силу», яка не може проникнути у запаяну колбу.

Суперечки між прихильниками абіогенезу та біогенезу тривали і в XIX ст. Навіть Ламарк 1809 р. писав про можливість самозародження грибків.

Експеримент Пастер.Французька Академія наук у 1859 р. призначила спеціальну премію за спробу висвітлити по-новому питання самовільне зародження. Цю премію в 1862 отримав знаменитий французький вчений Луї Пастер. Пастер провів експеримент, який змагався простотою зі знаменитим досвідом Реді. Він кип'ятив у колбі різні живильні середовища, у яких могли розвиватися мікроорганізми. При тривалому кип'ятінні у колбі гинули як мікроорганізми, а й суперечки. Пам'ятаючи про затвердження віталістів, що міфічна «життєва сила» не може проникнути в запаяну колбу, Пастер приєднав до неї S-подібну трубку з вільним кінцем. Спори мікроорганізмів осідали на поверхні тонкої зігнутої трубки і не могли проникнути в живильне середовище. Добре прокип'ячене живильне середовище залишалося стерильним, в ньому не спостерігалося самозародження мікроорганізмів, хоча доступ повітря (а з ним і горезвісної «життєвої сили») був забезпечений. Пастер своїми дослідами довів неможливість мимовільного зародження життя. Уявленням про «життєву силу» - Віталізму - було завдано нищівного удару.

Абіогенний синтезорганічних речовин. Експеримент Пастера продемонстрував неможливість мимовільного зародження життя у звичайних умовах. Питання виникнення життя на нашій планеті довгий час ще залишалося відкритим.

У 1924 р. відомий біохімік академік О.І. Опарін висловив припущення, що при потужних електричних розрядах в атмосфері Землі, яка 4-4,5 млрд. років тому складалася з аміаку, метану, вуглекислого газу та водної пари, могли виникнути найпростіші органічні сполуки, необхідні для виникнення життя. Пророцтво А.І. Опаріна справдилися. У 1955 р. американський дослідник С.Міллер, пропускаючи електричні розряди напругою до 60000 через суміш СН 4 , NH 3 , H 2 і парів H 2 O під тиском в кілька паскалей при температурі +80°С, отримав найпростіші жирні кислоти, сечовину , оцтову та мурашину кислоти та кілька амінокислот, у тому числі гліцин та аланін. Амінокислоти – це ті «цеглинки», з яких побудовані молекули білків. Тому експериментальний доказ можливості утворення амінокислот та неорганічних сполук – надзвичайно важлива вказівка ​​на те, що першим кроком на шляху виникнення життя на Землі був абіогенний (небіологічний) синтез органічних речовин.

Самозародження

Самозародження- спонтанне зародження живих істот із неживих матеріалів; загалом, мимовільне виникнення живої речовини з неживої. В даний час загальновизнано, що зародження живих організмів неможливе, а виникнення живої речовини з неживої практично неможливо у сучасних природних умовах. Однак у науці активно обговорюються можливі сценарії виникнення життя на ранніх етапах існування Землі.

Розвиток теорії самозародження

Стародавній світ

З давніх часів людство вирішувало питання походження життя досить однозначно. У тому, що живе чи принаймні нижчі його представники здатні зароджуватися самі по собі буквально з нічого, не було жодних сумнівів. Відомості про те, як різні живі істоти з'являються з води, бруду та гниючих залишків, можна знайти в стародавніх китайських та індійських рукописах, про це також розповідають єгипетські ієрогліфи та клинописи Стародавнього Вавилону. Наприклад, народ Стародавнього Єгипту свято вірив у переконання, що існувало тоді, що жаби, жаби, змії і навіть більші тварини, такі як, наприклад, крокодили, народжуються не інакше як з шару мулу, що залишається на берегах Нілу після його сезонних розливів. . А в Стародавньому Китаї люди вважали, що попелиця виникає сама по собі на молодих пагонах бамбука. Причому важливе значення у цьому процесі надавалося теплу, волозі та сонячному світлу. У Вавилоні люди вірили, що черв'яки з'являються в каналах.

Античність

Переконання у спонтанному зародженні живих істот з неживих матеріалів було сприйнято філософами Стародавньої Греції та Риму, як щось зрозуміле. Очевидно, що на відміну від східних цивілізацій, для яких характерним було теологічне тлумачення походження життя, у Стародавній Греції спостерігається емпіризм доеволюційних наукових теорій та практично повна відсутність релігійного підтексту. У якийсь момент під ідею про самозародження стали підбивати певну теоретичну основу, тлумачачи її з матеріалістичних чи ідеалістичних позицій.

Наприклад, давньогрецький філософ - Фалес Мілетський (кінець VII-початок VI ст. До н. Е..), Що дотримувався стихійно-матеріалістичних позицій, вважав, що життя є властивість, властива матерії. Подібним матеріальним першоосновою, з якого природно виник світ, на думку Фалеса Мілетського, була вода. Також дотримувався матеріалістичних принципів тлумачення самозародження життя інший давньогрецький філософ Демокріт (460-370 рр.. до н. е.), засновник атомістичної теорії. Він думав, що все світі складається з безлічі дрібних неподільних частинок - атомів, а життя зароджується рахунок взаємодії між собою сил природи - наприклад, рахунок взаємодії атомів вогню і вологої землі.

А давньогрецький філософ-матеріаліст Емпедокл (- рр. до н. е.) вважав, що перші у світі живі організми (а це, як він вважав, були рослини), зародилися в річковому мулі під впливом внутрішнього тепла Землі. Після рослинами з'являються частини тварин: «„голови виходили без ший, рухалися руки без ніг, очі блукали без лобів“, зі сполуки яких згодом з'явилися перші тваринні організми». Саме ж з'єднання відбувалося так: «Вабні силою Любові ці частини шукали одна одну і складалися в цілі живі істоти, причому з'єднання частин відбувалися випадково, так що утворилися чудовиська у вигляді тварин з людськими головами, багатоголові створіння і т. д. Але ці потворні тварюки , За вченням Емпедокла, були нездатні до тривалого існування і волею Ворожнечі повинні були загинути, поступившись місцем більш гармонійно влаштованим організмам. З часом за законами Любові та Ворожнечі вийшли форми, пристосовані до середовища та здатні до розмноження». Приблизно про це (тільки у формі художнього твору) писав давньоримський поет Лукрецій Кар (бл. 98-55 рр. до н. е.) у поемі «Про природу речей».

Протилежного, ідеалістичного підходи до теорії самозародження життя дотримувався Платон (428-347 рр. до зв. е.). Він вважав, що сама собою тваринна і рослинна матерія ні в якому разі не є живою. Живою ж вона стає тільки після того, як до неї сходить безсмертна душа, «психея». Ця ідея Платона виявилася більш ніж життєздатною, і після нього виявилася сприйнятою його учнем Аристотелем, вчення якого лягло в основу всієї середньовічної наукової культури та проіснувало понад 2 тисячі років. У своїх працях Аристотель наводить безліч «фактів» самозародження живих істот - рослин, комах, черв'яків, жаб, мишей, деяких морських тварин - із зазначенням необхідних для цього умов - наявності органічних залишків, що розкладаються, гною, зіпсованого м'яса, різних покидьків, бруду. Під ці «факти» Аристотель навіть підбивав певне теоретичне обгрунтування - він стверджував, що раптове зародження живих істот викликане ні чим іншим як впливом якогось духовного початку на до того неживу матерію. Але в той же час Аристотель висловлює і цілком здорові думки, близькі за своєю суттю до еволюційної теорії: «Крім того, можливо, що одні тіла час від часу перетворюються на інші, а ті в свою чергу, розпадаючись, зазнають нових перетворень, і таким Таким чином, розвиток і розпад врівноважують один одного». Також обов'язково варто відзначити, що Аристотель був першим ученим, який висловив ідею «сходів істот» (від менш розвинених і більш примітивних до найбільш розвинених, а в більш широкому розумінні – від неживої природи до живої). Ось як виглядала «сходи» Арістотеля: 1) Людина; 2) Тварини; 3) Зоофіти; 4) Рослини; 5) Неорганічна матерія.

При цьому розвиток живих істот відбувається шляхом їх сходження сходами від нижчих до вищих і здійснюється за рахунок властивої матерії схильності до самовдосконалення. Як не смішно це прозвучить, подібні ідеї справді були передовими для V ст. до зв. е., прогресивними порівняно з ненауковим релігійним підходом. На відміну від колишніх релігійних поглядів, теорія самозародження життя мала вже не тео-, а космогенічний, світський характер. Роль бога в процесі зародження життя вже не здавалася такою однозначною, що поклало межу між релігією та наукою та визначило подальший шлях розвитку науки поза релігійними догматами. А деякі дослідники навіть вважають, що в ідеях Емпедокла про зародження життя можна побачити зачатки теорії еволюції та природного відбору з її ідеями боротьби за існування та збереження найсильніших видів.

Середньовіччя

Для Середньовіччя характерний значний регрес наукового знання, пов'язаний, в основному, з колосальною владою церкви над усіма галузями людської діяльності, а також з розвитком християнської філософії та формуванням відповідного, релігійного способу життя та мислення. Ще в ІІІ ст. н. е. Гребель (голова філософської школи неоплатоників) говорив про те, «що живі істоти могли виникати із землі не тільки в минулому, але виникають і зараз у процесі гниття» під впливом «животворного духу» («vivere facit»), то вже в V столітті н. е. ідеї «живородного духу» і «животворної сили» виявилися незатребуваними, оскільки на чільне місце стало християнство, що передбачає єдиний акт творіння. До всього іншого, вся наукова діяльність перебувала під контролем церкви, що аж ніяк не сприяло продуктивній науковій творчості та появі нових досягнень у галузі органічного світу.

До XVI століття теорія самозародження живих організмів досягла свого апогею. В епоху Відродження в науковому світі активно поширилася запозичена з іудаїзму легенда про голем або гомункулюс-штучно створений з глини, землі або іншої неживої матерії за допомогою магічних заклинань та обрядів людини. Парацельс (1493-1541 рр.) пропонував такий рецепт виготовлення гомункула: взяти «відому людську рідину» (сперму) і змусити її гнити спочатку 7 діб у запечатаному гарбузі, а потім протягом сорока тижнів у кінському шлунку, щодня додаючи людську кров. І в результаті «відбудеться справжня жива дитина, яка має всі члени, як дитина, яка народилася від жінки, але тільки дуже маленького зросту».

Спростування теорії самозародження

Досліди Франческо Реді

Ілюстрація з «Дослідів з походження комах» Франческо Реді (1668)

Спалланцані продовжувало хвилювати питання про розмноження мікроорганізмів. Спостерігаючи за ними в мікроскоп, він не раз бачив маленьких звірят, що злиплися між собою, але йому жодного разу не вдалося розглянути сам процес поділу. Трохи пізніше цей процес відкрив інший учений, де Соссюр, і Спалланцані захопився цим відкриттям.

В цей же час англієць Елліс висунув гіпотезу про те, що мікроорганізми зовсім не діляться навпіл, а розмножуються як і все живе - живонародження, стверджуючи навіть що на власні очі бачив нових мікробів, що зароджуються в тілі старих. А так зване поділ - не що інше як розкол звірка надвоє за рахунок зіткнення його з іншим мікроорганізмом.

Спалланцані і тут не розгубився - за допомогою щіточки з верблюжої вовни він зумів відокремити одного мікроба від армії його побратимів і, шляхом нетривалих спостережень підтвердити відкриття де Соссюра - на місці одного мікроба на предметному склі Спалланцані виявив чотирьох, хоча ні про які зіткнення та мови.

Таким чином, Ладзаро Спалланцані здійснив низку найважливіших відкриттів, що послужили великою віхою на шляху розвінчання теорії самозародження та на шляху розвитку мікробіології взагалі.

Досліди Луї Пастера

До того моменту, коли французький вчений Луї Пастер (1822-1895) приступив до вирішення питання про походження мікроорганізмів, він уже встиг здійснити низку відкриттів у хімії та мікробіології. Зокрема, йому належить відкриття просторової ізомерії, процесу бродіння та пастеризації. Протягом усього життя його наукова діяльність так чи інакше пов'язана з промисловим виробництвом, і саме йому Пастер був зобов'язаний більшістю своїх досягнень.

Пастера, як і більшість вчених на той час, хвилювало питання про походження живих істот, вивченню діяльності яких він віддав стільки часу та сил. Він повторював досліди Спалланцані, але прихильники теорії самозародження стверджували, що для самозародження мікроскопічних тварин необхідне натуральне, не нагріте повітря, тому що, на думку віталістів, нагрівання вбивало «животворну» або «плідну» силу. До всього вони стверджували (втім, Пастер і сам це розумів), що для чистоти експерименту необхідно, щоб у посудину, що містить не нагріте повітря, не проникли дріжджові грибки і вібріони. Завдання здалося Пастеру нездійсненним.

Але незабаром, заручившись допомогою французького вченого Антуана Балара, відомого на весь світ відкриттям брому, він зумів знайти вихід із цієї скрутної ситуації. Пастер доручив своїм помічникам приготувати вельми незвичайні колби - їхні шийки були витягнуті і загнуті донизу на кшталт лебединих ший (S-образно), Балар підказав цю ідею і видув на вогні перший екземпляр. У ці колби він наливав відвар, кип'ятив його, не закупорюючи посудину, і залишав у такому вигляді кілька днів. Після цього часу у відварі не виявлялося жодного живого мікроорганізму, незважаючи на те, що не нагріте повітря вільно проникало у відкриту шийку колби. Пастер пояснював це тим, що всі мікроби, що містяться в повітрі, просто осідають на стінках вузького шийки і не добираються до живильного середовища. Свої слова він підтвердив, добре струснувши колбу, так щоб бульйон сполоснув стінки вигнутого шийки, і виявивши цього разу в краплі відвару мікроскопічних тварин.