Гипотезы происхождения жизни на Земле
Вопрос о возникновении и развитии жизни на нашей планете является одной из центральных проблем естествознания. Два основных подхода к ответу на этот вопрос сформировались еще в глубокой древности. Теологи и философы-идеалисты связывали возникновение жизни с божественным, творческим актом. Такой подход лежит в основе концепции креационизма, которая находится вне сферы естествознания и науки в целом. Философы-материалисты рассматривают происхождение жизни как естественный закономерный процесс в развитии материи. В то же время с античных времен до наших дней учеными выдвигались самые разные гипотезы происхождения жизни на Земле. Остановимся на четырех наиболее распространенных группах гипотез, в той или иной степени актуальных и сегодня.
С глубокой древности существует гипотеза самопроизвольного зарождения жизни. Суть этой гипотезы заключается в том, что жизнь возникла и продолжает возникать многократно из неживого вещества. Среди античных мыслителей этой гипотезы придерживался Аристотель, научные концепции которого в области биологических знаний сохранялись незыблемыми на протяжении двух тысячелетий. Согласно развиваемым им представлениям, живые организмы могут возникать не только в результате размножения, но и образовываться из неживого вещества под действием сил природы (солнечный свет, влага). Эта гипотеза оказалась весьма живучей, многие ученые разных эпох дополняли ее новыми «фактами», «наблюдениями», «экспериментами» и собственной аргументацией. Так, вполне серьезно и обстоятельно, ученые XVI -XVII вв. описывали «экспериментальное» создание «червей из куска гниющего мяса» или разведение мышей в горшке, куда предварительно закладывалось тряпье и горсть размоченного зерна.
Первый серьезный удар по гипотезе самозарождения был произведен строгими наблюдениями и очевидными экспериментами итальянского врача и биолога Ф. Реди (1688 г.). Им было установлено, что черви, возникающие на гниющих кусках мяса или рыбы, - ничто иное, как личинки мух, развивающиеся из отложенных взрослыми насекомыми яичек. На основании этих и других своих исследований Ф. Реди сформулировал концепцию биогенеза, суть которой можно выразить весьма лаконично: «все живое от живого». Работы Ф. Реди существенно подорвали популярность гипотезы самозарождения, но уже век спустя она вновь занимает умы ученого мира.
В XVIII веке перед исследователями открылся новый мир живых существ - микроорганизмов. Открытие многообразных микроскопических существ при несовершенстве оптических приборов (микроскопов) и достаточно примитивной технике экспериментов явилось стимулом для «реанимации» гипотезы самозарождения. Новые адепты этой гипотезы сообщают массу «фактов» и «экспериментальных доказательств» возникновения живых микроорганизмов из неживых субстратов. Более века тянулась дискуссия по этому поводу, начиная с блестящих работ Л. Спалланцани (1765 г.), опровергавшего самозарождение микроорганизмов в питательных бульонах при условии кипячения и герметизации сосудов, их заключающих (процедурах, убивающих «споры» и препятствующих их проникновению извне). Окончательно гипотеза самозарождения было опровергнута только в 1862 году Л. Пастером. В результате проведенной им серии экспериментов (отчасти основанных на методах Л. Спалланцани, отчасти разработанных вновь), Л. Пастер убедительно доказал, что развитие бактерий на каких-либо субстратах может происходить лишь при попадании этих микроскопических организмов или их спор извне («Все живое от живого!»).
Утверждая идею биогенеза, Л. Пастер прекрасно осознавал неразрывную связь неживой и живой природы. По его представлениям, жизнь возникла когда-то на нашей планете из неживой природы. Но это было однократным событием, обусловленным уникальным сочетанием условий, различных факторов, определивших возникновение жизни. Появление каких-либо организмов на Земле вторично (и неоднократно), при наличии уже существующих разнообразных жизненных форм, невозможно. Во-первых, потому, что синтез органических веществ из неорганических возможет лишь при весьма специфических условиях, о которых речь пойдет ниже. Во-вторых, если бы эти органические «тела» возникли сегодня, то они тут же «пожирались» бы существующими организмами.
Таким образом, развенчание гипотезы самопроизвольного зарождения жизни и утверждение биогенеза явилось важным достижением науки XIX века. Однако ответа на вопрос - существует ли жизнь вечно или когда-то произошло ее возникновение - в результате противоборства этих концепций получено не было.
Согласно гипотезе стационарного состояния, жизнь существует вечно так же, как вечно существует Земля. Эта гипотеза представляется мало продуктивной, т.к. сближается, с одной стороны, с креационизмом, а с другой - с рассматриваемой ниже гипотезой панспермии. Аргументация сторонников гипотезы стационарного состояния противоречит геологической и палеонтологической летописи нашей планеты, данным космогонии и других наук.
Гипотеза панспермии выдвигает идею о том, что «семена» жизни были занесены на нашу планету извне, из космоса, с метеоритами и космической пылью. Эта гипотеза опирается на данные, свидетельствующие о высокой устойчивости некоторых микроорганизмов (особенно их спор) к высоким и низким температурам, вакууму, радиации и другим воздействиям. Основанием для таких предположений (о существовании живых форм в космосе) служат находки предшественников сложных органических веществ - синильной кислоты, формальдегида и других, которые были обнаружены в космическом пространстве спектроскопическими методами. Всего найдено около 20 органических соединений. Однако до сих пор нет достоверных фактов обнаружения подобных веществ в материале метеоритов, упавших на поверхность Земли.
Наиболее разработанной, аргументированной, имеющей широкое признание в настоящее время является гипотеза происхождения жизни путем биохимической эволюции, выдвинутая в первой четверти XX века российским ученым академиком А.И. Опариным и английским ученым Холдейном (гипотеза Опарина-Холдейна).