Происхождение жизни на Земле считалось вполне очевидным. Исследователи этой проблемы очертили магический биохимический круг, в рамках которого построили нехитрую модель, согласно которой около 4 миллиардов лет назад на Земле в результате естественных химических процессов из неживой материи зародились первые живые клетки. По сценариям советского академика А.И. Опарина и англичанина Дж.Б.С. Холдейна, эти клетки образовались в первичном земном океане, который представлял собой настоящий химический бульон. Атмосфера Земли в то время была практически бескислородной и состояла из метана, аммиака, водорода и двуокиси углерода.
Правда, со временем исследования космического пространства показали, что оно само по себе является настоящим химическим бульоном и вовсе нет никакой необходимости выдумывать гипотетический океан: все необходимые для появления жизни компоненты существовали в космосе задолго до того, как Земля образовалась из облака космической пыли, кружащего вокруг Солнца в планету. А группа нидерландских ученых в 1984 году опытным путем в гелиевом криостате, обеспечивающем космический холод и вакуум, получила сложные органические молекулы (карбоксильные группы кислот, аминогруппы, мочевину и т.д.) — то есть подобные соединения могут образовываться без всяких океанов...
Но дело даже не в том, где, в конце концов, появилась первая живая клетка, а в том, почему это произошло. Принято считать, что возникновение жизни — результат какого-то особого стечения обстоятельств, абсолютно случайных, в силу которых произошли некие неведомые биохимические процессы, приведшие к образованию живой клетки из неживой материи.
Что ж, посмотрим, возможно ли такое. Нобелевские лауреаты Уотсон и Крик, открывшие существование генетического кода, доказали, что содержанием этого кода является абстрактная запись. Но мы до сих пор не имеем никакого понятия о том, например, по каким законам формируются «алфавит» и «слова» генетического кода и как образовались «записанные» ими химические типы белков. Упрощенно говоря, перед нами стоит такая проблема: мы имеем простейшие аминокислоты — аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Из этих «букв» (простейших аминокислот) составляются трехбуквенные «слова», например АТТ, ЦГА, ГАГ и так далее. Каждое из этих «слов» обозначает молекулу одной из тех двух десятков сложных аминокислот, которые образуют молекулу белка. Цепочка из нескольких сотен или нескольких тысяч таких трехбуквенных сочетаний и является «записью», задающей правила формирования этой молекулы белка. И вот вопрос: эти правила формулируются случайно?
После многих лет исследований на этот вопрос ответил, вероятно, лучше всех знающий проблему человек — сам Френсис Крик, первооткрыватель генетического кода, признанный авторитет мировой биологии: «Нет! Это невозможно!» И также невозможно представить себе, что живая клетка могла случайно зародиться сама по себе, в результате случайных химических реакций.
Хорошо, клетка образовалась. Но откуда такое разнообразие форм жизни, возникших, получается, всё как под копирку в теории Большого Взрыва, из одной-единственной клетки?
Тут палочкой-выручалочкой для дерзких естествоиспытателей долгое время служила «теория эволюции», разработанная в XIX столетии Чарлзом Дарвином. По этой теории, многообразие видов растений и животных, населяющих Землю, является результатом частых, абсолютно случайных мутаций, которые, суммируясь за тысячелетия, через так называемые «переходные звенья» приводят к появлению новых видов. Затем в действие вступает естественный отбор. Межвидовая борьба истребляет или оттесняет на периферию виды, неприспособленные к условиям жизни в данной биологической «нише» при данных внешних условиях, в то же время позволяя бурно развиваться видам, которые по чистой случайности оказались лучше приспособлены для выживания.
Эта модель, вполне устраивавшая большую часть ученых сто лет назад, сегодня трещит по всем швам, не выдерживая потока новых открытий. Так, палеонтология, после многих лет изучения тысяч окаменелых скелетов; не нашла ни одного примера «переходных звеньев». Современной науке неизвестно ни одно ископаемое существо, о котором можно было бы сказать, что на следующем этапе из него развилось другое существо. Все известные организмы, как ископаемые, так и ныне существующие, значительно отличаются друг от друга. Если бы эволюция шла по Дарвину — мелкими шажками случайных изменений, то сейчас мы могли бы любоваться самыми удивительными видами, которые существовали бы рядом с нами и соседями в некотором количестве присутствовали и развивались, например двухголовые свиньи или пятикопытные лошади, так между прочем тупиковая ветвь в стройной теории эволюции.
Не все гладко у дарвинистов и с межвидовой конкуренцией. Например, совсем недавно стало известно, что лес имеет собственную сеть коммуникаций, своеобразный телефон, с помощью которой между растениями происходит обмен информацией, а иногда и пищей.
Это открытие окончательно меняет образ леса как места тихой борьбы, где каждая былинка живет своей собственной жизнью, постоянно покушаясь отнять у соседей часть влаги, света и воздуха. На самом деле, как утверждают британские и канадские исследователи, деревья «общаются» между собой через единую подземную коммуникационную сеть, только вместо медных или оптических кабелей используется грибок под названием микориза (грибокорень), который растет на волокнах корней. Микориза - это самое мощное средство и способ минерального питания растений. Она не только обеспечивает растения всем необходимым, но и нормализует (или дозирует) поступление питательных веществ в корневом питании растений - причём, по самой совершенной Природной технологии, строго сбалансированной по всем компонентам ("всего много, но ничего лишнего"). Это не просто "склад" - это строгая упорядоченность во всём от самого начала и до конца процесса обеспечения. Почти 98% высших растений на Земле без микоризы не могут нормально развиваться.
Ученым удалось установить, что с помощью микоризы осуществляется даже перенос питательных веществ, причем деревья, у которых интенсивней идет процесс фотосинтеза (лиственные деревья, например, береза), отдают «излишки» деревьям, у которых процесс фотосинтеза идет медленнее (хвойные).
Исследования показали, что лес — это взаимосвязанная сбалансированная экосистема, причем картина лесного мира во многом оказалось совершенно неожиданной. Так, выяснилось, что для успешного роста молодых деревьев взрослые деревья уступают им через «коммуникационную сеть» некоторые необходимые источники роста. Подземная сеть микориз обеспечивает оптимальное распределение питательных веществ между всеми деревьями леса, что особенно важно при оскудении почвы. Наличием «сети» объясняется факт симбиоза деревьев и грибов.
Есть в «лесном Интернете» и свои «хакеры» — это низкорослые растения, которые не в состоянии обеспечить себя за счет собственного фотосинтеза и вынуждены паразитировать на больших деревьях.
Таким образом, вместо «борьбы за выживание», которая представлялась Дарвину одной из движущих сил эволюции, в мире растений царит гармония, основанная на кооперации самостоятельных единиц.
На сегодня нет ни одного факта, подтверждающего тезис Дарвина о происхождении новых видов в результате количественного накопления постепенных изменений. Среди ученых все большую популярность приобретает тезис о том, что образование видов происходит скачкообразно, в результате качественного изменения в течение очень короткого времени. Но и эта теория порождает массу труднейших вопросов. Как с ее помощью можно объяснить, например, факт превращения антилопы в жирафа? Это ведь не только процесс удлинения шеи и передних ног, увеличение мышечной массы, усиление скелета. Это и перестройка вестибулярного аппарата, чтобы в минуту, когда животное резко поднимает голову от земли на высоту около шести метров, кровь не отхлынула от мозга. Как за короткое время может происходить такое сложное превращение, если считать его «случайным»? Скорее, можно говорить о целенаправленном и запрограммированном превращении.
Окончательно роль «слепого случая» в эволюции исключило недавнее открытие того факта, что основная часть генетических мутаций осуществляется с четкой направленностью, а немногие факты случайных мутаций, как правило, являются нарушениями в организме и не несут в себе ничего созидательного! Так вместо «слепого случая» на авансцену эволюции выступает разумный замысел.
Окружающий нас мир перестает быть понятным — понятным с точки зрения естествознания XIX века, которое является фундаментом современной науки. За последнее столетие обнаружено огромное количество новых фактов, но объяснить многие из этих фактов и построить на их основании сколько-нибудь связные теории наука не в состоянии. Иными словами, чем больше мы узнаем, тем меньше знаем и скорее сами себя опутываем сетями и выпутаться из них сложно...
Ученые давно ломают голову над загадкой, как из неживой материи возникла жизнь во всем многообразии. Исследователи из университета Санта Фе выдвинули новую междисциплинарную гипотезу, объясняющую тайну.
Жизнь возникла одновременно с формированием способности фиксировать углерод и самостоятельной способности к развитию. Углерод зафиксировать очень сложно – углекислый газ, в составе которого он присутствует на Земле, соединение очень устойчивое, поэтому, чтобы использовать углерод, системе требуется пройти через нестабильные состояния. Через углерод клетки забирают химические вещества из окружающей среды и выстраивают из них продукты, поддерживающие жизнедеятельность. Через нестабильные соединения проходит связь между геохимией Земли и биохимией жизни, считают ученые, изложившие свою гипотезу в журнале Physical Biology.
«Подумайте о жизни как о луковице, где каждый слой выполняет функции механизма обратной связи, который стабилизирует и улучшает способность фиксировать углерод», - предлагает коллектив авторов статьи под руководством профессора Эрика Смита.
После того, как химическая система обучается фиксировать углерод, она может расширяться в бесчисленных вариантах и комбинациях. Исследователи считают, что жизнь таким образом может возникнуть и на других планетах – там, где есть жидкость, вулканическая и тектоническая активность, а гидротермальные жерла выбрасывают химические вещества, создающие потенциальные условия для жизни – то есть тепло, жидкость и химическое разнообразие являются непременными условиями существования инопланетян...
Группа геохимиков из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) считает, что первые живые организмы на Земле могли появиться еще 4,1 миллиарда лет назад — вскоре после образования планеты...
Цирконы и история Земли
Довольно долгое время считалось, что юная Земля была бесплодной пустыней, на которой не было места жизни. И только примерно 3,8 миллиарда лет назад условия стали достаточно благоприятными для зарождения живых организмов.
Однако последние исследования показывают, что жизнь на нашей планете существовала еще до того как Солнечная система подверглась внутренней астероидной бомбардировке, о которой сегодня напоминают гигантские кратеры возрастом 3,9 миллиарда лет.
"Если вся жизнь на Земле погибла во время этой бомбардировки, о чем говорят некоторые ученые, тогда жизнь должна была быстро перевоплотиться", — полагает один из соавторов нового исследования, аспирант Патрик Бене.
Между тем, команда из UCLA обнаружила свидетельства того, что по меньшей мере еще 4,1 миллиарда лет назад жизнь на Земле присутствовала. Профессор геохимии Марк Харрисон и его коллега, профессор геологии и геохимии Крейг Мэннинг в соавторстве с бывшей аспиранткой UCLA Мишель Хопкинс еще в 2008 году опубликовали в журнале Nature статью, в которой доказывают свою теорию.
Исследователи изучили более 10 000 образцов циркона, образовавшихся из расплавленных вулканических пород на территории Западной Австралии еще на заре формирования планеты. Соотношение в этих камнях углерода-12 и углерода-13 указывает на присутствие фотосинтетической жизни.
Выделив 656 образцов с темными пятнышками, ученые подвергли 79 из них Раман-спектроскопии — методике, с помощью которой можно увидеть молекулярную и химическую структуру древних микроорганизмов в трехмерной модели. Оказалось, что один из образцов в двух местах имеет вкрапления графита — чистого углерода. Соотношение в минерале урана к свинцу помогло определить его возраст — 4,1 миллиарда лет. Но графит может быть и старше, чем остальные составляющие.
"Это лучший из задокументированных случаев прямого включения в минерал, и никто до сих пор не предлагал достойного альтернативного объяснения этому графиту небиологического происхождения в цирконе", — утверждает Харрисон.
Как шли процессы эволюции
По мнению ученого, жизнь на Земле может существовать повсеместно, и требуется не так много времени, чтобы она возникла. По всей вероятности, простейшие организмы появились на Земле почти сразу же после того, как она сформировалась, но потребовались многие миллионы лет, чтобы у них выработалась способность к фотосинтезу, благодаря чему они смогли напрямую использовать солнечную энергию.
Это способствовало наполнению атмосферы кислородом (что произошло приблизительно 2,5 миллиарда лет назад) и формированию озонового слоя, поглощающего губительное ультрафиолетовое излучение.
Далее процессы симбиоза мелких клеток с более крупными привели к развитию более сложных живых клеток — эукариот. Около 2,1 миллиарда лет назад возникли многоклеточные организмы. Процесс адаптации к окружающим условиям активно продолжался.
Около 1200 миллионов лет назад на Земле появились первые водоросли, а 450 миллионов лет назад — высшие растения. Появление первых беспозвоночных животных относится к эдиакарскому периоду (541-635 миллионов лет до нашей эры), а появление первых позвоночных — к кембрийскому взрыву (525 миллионов лет назад). После чего жизнь продолжала непрерывно эволюционировать, несмотря на несколько периодов массового вымирания в связи с различными катаклизмами, сотрясавшими планету.
Земля никогда не была безжизненной?
"Двадцать лет назад это сочли бы ересью; найти свидетельства жизни возрастом 3,8 миллиарда лет было шоком, — прокомментировал Харрисон. — Жизнь на Земле могла начаться почти сразу. При условии нужных ингредиентов, жизнь, похоже, образуется очень быстро".
Элизабет Белл, которая также участвует в исследовании, считает, что Земля изначально вовсе не была такой уж сухой, условия на ней были гораздо ближе к нынешним, чем можно себе представить. Так что о теории "безжизненной планеты" можно забыть.
http://argumentiru.com/science/2012/12/221410?type=all#fulltext
http://www.pravda.ru/science/eureka/hypotheses/20-03-2016/1295427-earth-0/
|