Хипотези за произхода
на живота на Земята

Животът е уникално явление на нашата планета и произходът му не престава да вълнува хората. Науката не е категорична за възникването на живота на Земята. И днес учените търсят доказателства за съществуващите хипотези. Нови открития от различни научни области ги променят и обогатяват. Някои от хипотезите представят факти, с които доказват вероятната възможност за протичането на събитията по един или по друг начин.

Съществуват две основни философски направления по отношение произхода на живота:

• съзнанието е първично и то създава материята, в това число и живота
• материята е първична, тя се променя, развива и създава своята най-висша форма – съзнанието.

И двете направления имат привърженици както в древността, така и в наши дни.

1. Хипотези за многократното самозараждане на живи организми от нежива материя

Тези хипотези допускат самозараждане на различни организми от неживата природа, например на червеи от гниещо месо или тор, на мишки от жито, на риби и други водни обитатели – от тиня. Привърженици на идеите за самозараждане са философи от древен Китай, Вавилон и Гърция, както и учени, живели през Средновековието. През XVII век италианският лекар Франческо Реди доказва невъзможността за самозараждане на организми от гниеща материя. През XIX век Луи Пастьор окончателно опровергава тази хипотеза и доказва опитно, че не само животни, но и микроорганизми не могат да се самозараждат.

2. Хипотези за пренасяне на живота на Земята от други космически тела – хипотези за панспермията

Според тези хипотези по един или друг начин животът на Земята е бил пренесен от друго космическо тяло. Редица съвременни учени привеждат доказателства в подкрепа на тези хипотези: на Земята непрекъснато пада космически прах, с който биха могли да се пренесат микроорганизми; микроорганизмите издържат продължително време без хранителни вещества и вода; микроорганизмите понасят големи температурни амплитуди, висока радиация, вакуум, налягане и други неблагоприятни въздействия в Космоса. Привърженици на панспермията през ХХ век са учени като Франсис Крик (откривателя на двойноспиралната структура на ДНК) и британския химик Лесли Оргел. Според тях фактът, че елементът молибден има важно значение в обмяната на вещества в организмите, а количеството му в земната кора е нищожно, доказва извънземния произход на живота. Други аргументи са мастни киселини и аминокиселини, които са открити в паднали на Земята метеорити, както и аминокиселини, намерени в проби от Луната. Най-смелите хипотези за извънземния произход на живота са свързани с пренасянето му на Земята от представители на други цивилизации.

3. Хипотези за еднократното възникване на живота на Земята от неживата материя

Привържениците им приемат, че животът на Земята се появил на определен етап от развитието на планетата, а след това организмите видоизменили околната среда и променили първоначалните условия, при които възникнал животът. Основните етапи в предбиологичната еволюция са:

    1. Натрупване върху младата планета на достатъчни количества неорганични и нискомолекулни органични вещества (вода, амоняк, азот, водород, серни съединения, метан и други). Първоначално планетата Земя нямала атмосфера, а в образуваната по-късно първична атмосфера липсвал свободен кислород.

    2. Синтезиране на мономери – бъдещи биомолекули (въглехидрати, аминокиселини, липиди, нуклеотиди). Този етап е моделиран в лабораторни условия чрез опита на Стенли Милър (фиг. 1).

    3. Процеси на кондензация и полимеризация на получените мономери, водещи до образуване на нискомолекулни полипептиди, белтъци, нуклеинови киселини и надмолекулни комплекси.

    4. По-нататъшно развитие на структурите чрез образуване на специфични колоидни комплекси, наречени коацервати, обособяване на мембранни структури и на катализатори под формата на примитивни ензими.

    5. Оформяне на протобионт като първичен модел на живата клетка, способен да осъществява собствени химични реакции и да се самовъзпроизвежда. Предполага се, че тъкмо от протобионтите са възникнали примитивните прокариоти.

Тези събития протичали във водна среда под действие на ултравиолетовите слънчеви лъчи. Едни учени смятат, че зараждането на живота е станало в първичния океан, наречен първичен бульон, особено в крайбрежната му зона – „биохимичната лаборатория“. Други учени като Чарлз Дарвин и Джон Холдейн са на мнение, че животът се е зародил в „малки топли басейни“.

Качествен скок между неживата и живата материя е появата на биологична самоорганизация. Той съвпада с възникването на самоорганизиращи се частици – протобионти.

Възникването на едноклетъчни организми протича на три етапа:

• Обособяване на мембранни структури, без които появата на първата клетка би била невъзможна.
• Способност за пренос на информация. Без оформянето на информационен поток качественият скок не би се осъществил.
• Възможност притежателите и преносителите на тази информация да преживяват и да се размножават.

Привържениците на еднократното възникване на живота са единни в разбиранията си за развитието на неживата материя преди появата на протобионти. Развитието на биомолекулите до образуване на протобионти те обясняват по различен начин.

Основното положение в теорията на Опарин е, че появата на живота върху Земята не е някакво „извънредно произшествие“, нито пък е чиста случайност. Според учения тя е неизбежен, естествен резултат от продължителна химична и предбиологична еволюция на материята.

Теорията на Опарин е доразвита и е подкрепена от експериментите на британския еволюционен биолог Джон Холдейн, американския химик Стенли Милър, Мелвин Калвин, Харолд Юри, Кристиян де Дюф и др.

До голяма степен те се покриват с изложената теория за биохимичната еволюция, започнала от атоми и прости химични съединения и стигнала до самоорганизиращи се живи системи. За протичането на такива процеси имало достатъчно време и достатъчно пространство – цялата Земя с разнообразните ѝ условия. Приема се, че превръщането на макромолекули в първите примитивни прокариотни организми е продължило не по-малко от 200 млн. години. Еволюционните процеси протекли в следната последователност:

неензимно сглобяване на надмолекулните комплекси → протобионтна клетка → ензими → отделни прости гени → геном → прокариотна клетка.

• Според американския учен Джон Бернал възникването на протобионтите не е преминало през коацерватен етап. Той е привърженик на поглъщането (абсорбцията) на простите органични вещества в глинести крайбрежни части на сушата. Високата концентрация на органичните вещества в глината довела до възникването на полимери и нуклеинови киселини.
• Манфред Айген, Брус Албертс, Денис Брей и други изясняват възникването на протобионтите от първични молекули РНК, които били в състояние да се удвояват. Те насочвали изграждането на белтъци. Впоследствие се образували липидните мембрани на протобионтите.

Вероятно след години науката ще има повече доказателства за произхода на живота на Земята. Засега е известно, че планетата ни съществува отпреди 4,6 млрд. години, а животът на нея от преди около 3,7 млрд. години.