Назовите известные вам гипотезы о возникновении жизни на Земле, раскройте их сущность.

Существует несколько основных гипотез о возникновении жизни на Земле. Они по-разному объясняют, откуда появились первые живые организмы и как неживая материя могла превратиться в живую.

1. Креационизм

Креационизм — это представление о том, что жизнь была создана сверхъестественной силой, Богом или богами. Согласно этой гипотезе, живые организмы не возникли естественным путём из неживой материи, а были сотворены в готовом виде.

Эта точка зрения основана главным образом на религиозных учениях и мифах разных народов. В научном смысле креационизм не считается проверяемой гипотезой, потому что его нельзя подтвердить или опровергнуть экспериментально. Однако исторически он долгое время был одним из главных объяснений происхождения жизни.

2. Гипотеза самозарождения жизни

Гипотеза самозарождения утверждала, что живые существа могут возникать непосредственно из неживой материи. В древности и Средние века люди считали, что черви появляются из гниющего мяса, мыши — из грязного тряпья и зерна, лягушки — из ила, а насекомые — из мусора или разлагающихся остатков.

Эта идея казалась убедительной, потому что люди наблюдали появление живых организмов там, где раньше их как будто не было. Позже опыты Франческо Реди, Ладзаро Спалланцани и особенно Луи Пастера показали, что живые организмы не возникают сами собой из неживого вещества в обычных условиях. Например, личинки на мясе появляются не из мяса, а из яиц мух. После этих опытов гипотеза самозарождения в её старом виде была отвергнута.

3. Гипотеза стационарного состояния

Согласно гипотезе стационарного состояния, жизнь существовала всегда, как и сама Земля или Вселенная. Сторонники этой идеи полагали, что жизнь не имела момента возникновения, а лишь изменялась со временем.

Сущность этой гипотезы в том, что вопрос «как возникла жизнь?» как бы снимается: жизнь не появилась однажды, а была вечной. Однако современные научные данные говорят о том, что Земля имеет определённый возраст, около 4,5 млрд лет, а условия на ранней Земле сначала были непригодны для жизни. Поэтому гипотеза стационарного состояния не считается основной в современной науке.

4. Гипотеза панспермии

Панспермия предполагает, что жизнь или её «зародыши» были занесены на Землю из космоса. Это могли быть микроорганизмы, споры бактерий или органические вещества, попавшие на нашу планету с метеоритами, кометами или космической пылью.

Смысл этой гипотезы состоит в том, что жизнь могла возникнуть не на Земле, а где-то в другом месте Вселенной, а затем попасть сюда. Некоторые факты делают эту идею интересной: например, в космосе и в метеоритах действительно находят органические соединения, включая аминокислоты. Кроме того, некоторые микроорганизмы способны выдерживать очень суровые условия.

Но у гипотезы панспермии есть важная проблема: она не объясняет, как жизнь возникла первоначально. Она лишь переносит место её возникновения с Земли на другую планету или космическое тело.

5. Биохимическая, или эволюционная, гипотеза Опарина — Холдейна

Наиболее распространённой в науке является гипотеза биохимической эволюции. Её развивали Александр Опарин и Джон Холдейн. Согласно этой гипотезе, жизнь возникла на Земле постепенно в результате длительного усложнения химических веществ.

Сначала на молодой Земле не было живых организмов. Атмосфера отличалась от современной и, вероятно, содержала водород, метан, аммиак, водяной пар, углекислый газ и другие простые соединения. Под действием молний, ультрафиолетового излучения, вулканической активности и высокой температуры из простых неорганических веществ могли образовываться органические соединения: аминокислоты, сахара, азотистые основания и другие молекулы.

Затем эти вещества накапливались в древнем океане. Иногда такую среду условно называют «первичным бульоном». Постепенно простые органические молекулы объединялись в более сложные: белки, нуклеиновые кислоты, липиды. Позже могли появиться особые капли или структуры, отделённые от окружающей среды оболочкой. Опарин называл такие образования коацерватами.

Коацерваты ещё не были живыми клетками, но они могли поглощать вещества из окружающей среды, увеличиваться в размерах, делиться на части и иметь внутреннюю химическую организацию. В дальнейшем из подобных предклеточных структур могли возникнуть первые примитивные клетки.

Эту гипотезу частично подтвердил опыт Миллера — Юри. Учёные смоделировали условия древней атмосферы Земли и пропускали электрические разряды через смесь газов. В результате образовались аминокислоты и другие органические вещества. Это показало, что важные для жизни соединения могли возникать естественным путём.

6. Гипотеза «мира РНК»

Гипотеза «мира РНК» является современным уточнением идей биохимической эволюции. Она предполагает, что на ранних этапах развития жизни главную роль играла не ДНК и не белки, а РНК.

РНК интересна тем, что она может выполнять две важные функции. Во-первых, она способна хранить наследственную информацию, как ДНК. Во-вторых, некоторые молекулы РНК могут ускорять химические реакции, то есть работать как ферменты. Такие каталитические РНК называются рибозимами.

Согласно этой гипотезе, сначала появились молекулы РНК, способные копировать себя или участвовать в самовоспроизведении. Затем вокруг них могли образоваться оболочки из липидов. Так возникли простейшие системы, похожие на клетки. Позже роль хранения наследственной информации перешла к более устойчивой ДНК, а роль катализаторов — к более эффективным белкам.

7. Гипотеза происхождения жизни у гидротермальных источников

По этой гипотезе, жизнь могла возникнуть не в «первичном бульоне» на поверхности океана, а в глубинах древнего моря, около гидротермальных источников. Такие источники выбрасывают горячую воду, богатую минеральными веществами и химической энергией.

Сущность этой гипотезы в том, что пористые минеральные структуры на дне океана могли служить естественными «ячейками», где концентрировались органические вещества. Там были источники энергии, катализаторы в виде минералов и защита от жёсткого ультрафиолетового излучения. В таких условиях могли происходить реакции, ведущие к образованию сложных органических молекул и первых протоклеток.

Эта гипотеза хорошо объясняет, почему некоторые современные древние группы микроорганизмов могут жить без солнечного света, используя химическую энергию неорганических веществ.

8. Гипотеза глиняной поверхности

Согласно этой гипотезе, важную роль в возникновении жизни могли сыграть минералы глины. Частицы глины имеют особую поверхность, на которой органические молекулы могли накапливаться, упорядочиваться и соединяться в более длинные цепочки.

Смысл гипотезы в том, что в обычной воде сложным молекулам трудно образовываться и сохраняться, потому что они быстро распадаются или рассеиваются. А поверхность минералов могла работать как своеобразная «платформа» или катализатор. На ней могли формироваться первые полимеры, например цепочки, похожие на РНК или белки.

Вывод

Наиболее научно обоснованной считается идея постепенного возникновения жизни в ходе химической и биологической эволюции. Согласно современным представлениям, жизнь не появилась сразу в готовом виде. Сначала возникли простые органические вещества, затем более сложные молекулы, потом самовоспроизводящиеся системы, протоклетки и, наконец, первые настоящие клетки.

При этом окончательного ответа на вопрос о происхождении жизни пока нет. Учёные рассматривают несколько взаимодополняющих гипотез: «первичный бульон», «мир РНК», гидротермальные источники, минеральные поверхности и другие варианты. Вероятно, возникновение жизни было сложным процессом, в котором участвовали разные химические и физические условия ранней Земли.