История представлений о возникновении жизни - ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Многотысячелетняя история Homo sapiens знала не одну гипотезу о путях возникновения жизни и о месте человека в системе живых существ.

В этом вопросе с древности существуют две противоположные точки зрения. В соответствии с первой утверждается возможность происхождения живого из неживого — теории абиогенеза;представители другой — теории биогенеза — отрицают самопроизвольное зарождение жизни. Последнее воззрение при дальнейшем развитии приводит к выводу, что жизнь столь же стара, как и неживая материя. Вокруг этих двух направлений и происходила борьба в вопросе о возникновении жизни на всем протяжении истории человечества.

Современные воззрения позволяют только поставить этот спор на строго научную почву и тем самым обосновать правильность теории абиогенеза. Они дают возможность наметить те факторы, которые привели к превращению неживой материи в живую, и те пути эволюции веществ, которые могли привести к возникновению живого.

Общий уровень знаний в Древнем мире был невысок, и господствовавшие в то время представления отличались своей фантастичностью. Особенно это относится к такому явлению, как размножение. Так, греческий философ Эмпедокл (V в. до н.э.) приписывал деревьям способность нести яйца. Неудивительно поэтому, что даже такой крупный ученый, как Аристотель (IV в. до н.э.), высказывал аналогичные, нелепые, с нашей точки зрения, взгляды. Незнание способов размножения многих животных и растений служило, по-видимому, причиной того, что для них считалось возможным возникновение из мертвых остатков живых существ или из неорганических веществ. Например, вшам Аристотель приписывает происхождение из мяса, клопам — из соков тела животных, а дождевым червям — из ила прудов.

Взгляды на происхождение жизни в Средние века следует также расценивать как следствие невежества, которое по мере накопления знаний уступало место более прогрессивным представлениям. Однако поскольку авторитет Аристотеля поддерживался средневековой церковью, идея самопроизвольного зарождения господствовала в умах длительное время и направляла средневековых алхимиков на поиски рецепта искусственного превращения неживого вещества в живую материю. Сюда относятся рецепты приготовления мышей из пшеницы при помощи “фермента”, исходящего от грязной одежды; приготовление человека из гниющих жидкостей человеческого тела — мочи и крови, а также многие другие.

В более позднее время открытие микроскопа расширило представления о строении организма и показало сложность строения таких, например, существ, как насекомые, которые до того причислялись к простейшим организмам. В соответствии с этим была взята под сомнение и сама возможность их зарождения из неживого вещества.

Первые опыты в этом направлении принадлежат итальянскому ученому Ф. Реди (середина XVII в.). Он покрыл кисеей, не ограничивающей доступ воздуха, мясо и показал, что при этом на мясе не появляется личинок мясной мухи, которая обычно откладывает оплодотворенные яйца на гниющем мясе, в результате чего в нем появляются червеобразные личинки. Таким образом, и для этих насекомых оказался справедливым принцип “все живое — из живого”.

Чрезвычайно важны в этом отношении взгляды английского ученого В. Гарвея (XVII в.). Ему принадлежит большая работа по размножению, в которой он провозгласил принцип “все живое — из яйца”. Правда, и Гарвей отдал дань представлениям своей эпохи, допуская возможность самозарождения для таких животных, как насекомые или черви.

С другой стороны, благодаря микроскопу было открыто существование огромного числа мельчайших живых существ, организованных еще проще, чем насекомые, черви и другие из ранее известных животных. К этому следует добавить еще и микроорганизмы, в огромных количествах заселяющие растворы органических веществ, объяснить появление которых в этих средах в то время было невозможно. Подобные обстоятельства благоприятствовали тому, что идея самозарождения получила кажущееся подкрепление.

Среди работ данного направления следует отметить первые по времени экспериментальные исследования ирландского священника Д. Нидгема (1748), который наполненные питательным раствором

колбы подвергал нагреванию на тлеющих углях. Высокая температура, по мнению автора, должна была убить все зародыши, которые могли бы проникнуть в колбу извне. Тем не менее спустя несколько дней в сосудах вновь появлялись микроорганизмы, что служило для Нидгема неопровержимым доказательством их зарождения из неживой материи.

Взгляды и исследования Нидгема нашли широкий отклик среди ученых того времени и долго еще служили опорой теории самозарождения. Многие ученые повторяли и модифицировали опыты ирландского священника, но не всегда получали одинаковые результаты.

Работы Л. Пастера. Окончательно опровергли воззрения о самозарождении блестящие исследования французского микробиолога Луи Пастера, проведенные в 70-х гг. XIX в. Успех этих работ был подготовлен рядом предшествующих экспериментов.

Благодаря прекрасно задуманным и осуществленным им экспериментам Пастер смог придать своим заключениям исключительную убедительность. Последние имели целью не только доказать правильность положений автора, но и выявить ошибки его противников и вскрыть причины отдельных неудач его предшественников.

Пастер заполнял колбу питательной средой, а горлышку придавал S-образную форму. Кипячением из колбы выгонялся воздух, который при остывании жидкости возвращался обратно. Микроорганизмы из воздуха при этом оседали на изгибе шейки, и жидкость в сосуде оставалась стерильной неопределенно долго. Стоило только отрезать шейку колбы, как через несколько дней в жидкости появлялись бактерии. Появления их можно было также добиться, наклоняя баллон и смывая микроорганизмы, осевшие в изгибе трубки (рис. 21.1).

Работы Пастера явились переломным моментом в истории учения о происхождении жизни. Вопрос о самозарождении в том виде, в каком он был поставлен в XVII и XVIII вв., разрешился в отрицательном смысле, а принцип “все живое — из живого” для всех известных существ стал по праву считаться справедливым и не знающим ни одного исключения.

Вопрос о происхождении жизни, однако, не был разрешен опытами Пастера — он был только заново поставлен, но на этот раз вполне научно: как возникли живые организмы? Этому способствовало углубление представлений о жизни, особенно учение о клетке как основе строения организмов, и развитие физико-химических наук. После Пастера в учении о происхождении жизни ни микроорганизмы вообще, ни известные нам даже наиболее просто устроенные их представители не рассматриваются больше как источники появления в современных условиях более сложных живых существ. Вопрос этот

Рис. 21.1. Опыты Л. Пастера

переносится на клетку с ее сложным химическим составом и строением. Проблема получает более конкретную формулировку, ибо ставится вопрос не только о происхождении простейших клеток, но и о возможности ее искусственного создания из неорганических веществ.

Наряду с этим вновь появились старые представления о непрерывности и вечности жизни, также вооруженные новейшими достижениями в области биологии, астрономии и физики.

Материалистические теории происхождения жизни. Проблемы происхождения жизни для теорий вечности жизни не существует по той простой причине, что эти теории стирают различия между живым и неживым. Поскольку эти теории исходят из единства комплекса живое — неживое, для них не существует и вопроса о происхождении одного от другого. Совсем иначе обстоит дело, если принять в качестве основного постулата наличие специфических различий между живой и неживой материей — в этом случае сам собой возникает вопрос о возникновении и механизме появления этих различий. Разрешение настоящего вопроса неразрывно связано с теми представлениями, которые существуют о природе различий между неживой материей и живыми организмами.

Правильная постановка этого вопроса стала возможной лишь после исследований Л. Пастера и в связи с расширением и углублением самого понятия живого. Особенное значение в истории проблемы имела теория немецкого ученого Э. Пфлюгера (1875).

Вопрос о происхождении жизни для Пфлюгера, как и для современных ученых, сводился к вопросу о происхождении белковых веществ и о той внутренней их организации, которая составляет характерное отличие белков живой “протоплазмы”. Автор соответственно разбирает различия между “живым” и “мертвым” белком, из которых основное заключается в неустойчивости “живого” белка, его способности к изменениям в отличие от инертного “мертвого” белка. Эти свойства “живого” белка во времена Пфлюгера приписывали наличию в молекуле белка кислорода. Это воззрение в настоящее время оставлено. Из других представлений о различиях между “живым” и “мертвым” белком ученый останавливается на содержании в молекуле “живого” белка группы циана, CN, и пытается создать представление о происхождении этого основного для белковой молекулы радикала. В соответствии с этим исследователь считает, что цианистые соединения возникли еще в то время, когда Земля представляла собой расплавленную или раскаленную массу. Именно при этих температурах в лаборатории удается получить указанные соединения искусственным путем.

Впоследствии, при охлаждении земной поверхности, соединения циана с водой и с другими химическими веществами привели к образованию белковых веществ, наделенных “жизненными” свойствами.

В теории Пфлюгера, в настоящее время устаревшей, ценным является материалистический подход к проблеме происхождения жизни и выделение белка как важнейшей составной части протоплазмы. Происхождение белковых веществ можно представить себе и иначе. И действительно, вскоре после Пфлюгера появились другие попытки подойти к разрешению этого вопроса с биохимической стороны. Одной из них является теория английского ученого Дж. Эллена (1899).

Первое появление азотистых соединений на Земле, в противоположность Пфлюгеру, Эллен приурочивает к тому периоду, когда пары воды вследствие охлаждения конденсировались в воду и покрыли поверхность Земли. В воде были растворены соли металлов, имеющие первостепенное значение для образования и деятельности белка. В ней же содержалось известное количество углекислоты, которая вступала в соединение с оксидами азота и с аммиаком. Последние могли образоваться при электрических разрядах, имевших место в атмосфере, содержащей азот.

Уже эти теории, относящиеся к концу XIX столетия, ясно намечают основное направление, по которому и в настоящее время идет разрешение проблемы возникновения живого.

Опорные точки

• Представления древних людей о возникновении жизни носили вначале стихийно-материалистический характер.

• В процессе развития цивилизации в вопросе возникновения жизни на Земле сменяли друг друга материалистические и идеалистические воззрения.

• Первые попытки объяснить возникновение жизни на Земле известны из глубокой древности.

Вопросы и задания для повторения

1. Каковы основы и сущность жизни, по мнению древнегреческих философов?

2. В чем заключается смысл опытов Ф. Реди?

3. Опишите опыты Л. Пастера, доказывающие невозможность самозарождения жизни в современных условиях.

4. В чем сущность теорий вечности жизни?

5. Какие материалистические теории возникновения жизни вам известны?