Концепции происхождения жизни

Проблема происхождения и эволюции жизни относится к наиболее интересным и в то же время наименее исследованным вопросом, связанным с философией и религией. Попытки понять, как возникла и развивалась жизнь на Земле, были предприняты еще в глубокой древности. Практически на протяжении почти всей истории развития научной мысли считалось, что жизнь – явление самозарождающееся. Существенный вклад в решение вопроса о происхождении жизни внесли академик АН СССР биохимик А.И. Опарин(1894-1980), английские естествоиспытатели Дж. Бернал и Б.С. Холдейн и многие другие.

Основные теории происхождения жизни на Земле:

Жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества Аристотель полагал, что определенные частицы вещества содержат некое активное начало, которое при определенных условиях может создать живой организм (они содержатся в оплодотворенном яйце, солнечном свете, иле, воде, воздухе и т.д.). Ламарк сформулировал идею постепенного и непрерывного развития живого от неживого, ввел понятие «лестница природы». Особенно широко эта теория была распространена в период средневековья и Возрождения. Шекспир писал: «Ваши египетские гады заводятся в грязи от лучей Вашего египетского солнца». Парацельс предпринял попытку разработать живого человека (гомункулус). В 1860 году Луи Пастер доказал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для избавления от них необходима стерилизация.

Жизнь существовала всегда. Изменяются условия – вымирают виды или приспосабливаются. В палеонтологической летописи Земли есть разрывы и неясности, противоречащие этой теории.

Теория панспермии: жизнь была занесена на Землю из Космоса. Атмосферы небесных тел являются вековечными хранилищами оживленной формы, вечные плантации органических зародышей (Кельвин, Гельмгольц, Томсон, Рихтер (космозои). Аррениус считал: «Во Вселенной вечно существуют зародыши жизни, которые движутся в космическом пространстве под давлением световых лучей, попадая в сферу притяжения планеты они оседают на ее поверхность и закладывают на ней начало живого». Советский учёный В.И. Вернадский также был сторонником теории панспермии.

Жизнь возникла в результате биохимической эволюции. Азбука живого относительно проста: в любом существе присутствует 20 аминокислот, пять оснований, два углевода и один фосфат. Поэтому все живое должно иметь единое происхождение. Возраст Земли примерно 5 млрд. лет, жизнь существует более 3, 5 млрд. лет. Одним из основоположников этой теории был советский учёный А.И. Опарин. Эта теория имеет экспериментальное подтверждение в части самопроизвольного образования молекул живого – различных аминокислот и белков. Самопроизвольного образования клеток – первичных кирпичиков живого ещё не получено экспериментальным путём.

Креационизм – жизнь была создана Творцом в определенное время. Поэтому всем существам свойственна особая, независимая от материального мира жизненная сила, которая направляет все процессы жизни. Жизнь возникла в определенный момент, который можно вычислить (в 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г до н.э., а в 9 часов утра 23 октября человека). Это число он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц (в то время уже существовала на ближнем Востоке цивилизация, что доказано археологическими раскопками. Эта теория распространена только в религиозных кругах христианского толка и научного значения не имеет.

Концепции живого

Изучение естества в различных его проявлениях в большинстве случаев приводит к необходимости определения понятия “живое”. Это существенно, например, в экологических вопросах, в медицинских аспектах, в психологии, в освоении космоса и т.д. Кроме этого, человечество, особенно в последнее время, пытается сформулировать новую мировоззренческую парадигму современного естествознания, в которой живому уделяется не последнее место. Бурно развивается направление человеческой деятельности, посвященное моделированию живых организмов для целенаправленного их изучения и для построения искусственных живых существ.

Таким образом, человечество к настоящему времени накопило много описательного и экспериментального материала, который позволяет обсуждать, оценивать, делать какие-либо выводы относительно животного и растительного мира в целом. Однако если речь заходит о формализации процессов в живых организмах, о математической обработке поведенческих реакций, о теоретическом анализе жизнедеятельности в целом, то выявляется, что этому препятствует отсутствие строгого определения живого, в собственном смысле

Попытки дать такое определение встречаются в литературе. Некоторые из них нашли отражение в энциклопедических словарях [10,11,15,]. Где приведена формулировка В.И. Вернадского "Живое вещество - это совокупность живых организмов биосферы, численно выраженная в элементарном химическом составе, массе и энергии". Он использовал это определение в своем учении о биосфере и роли живых организмов в круговороте веществ и энергии в природе [47]. Такой подход получил широкое распространение и плодотворно используется, например, в изучении взаимодействия физических полей с живым веществом. Но эта формулировка не дает представления о живом в собственном смысле, поскольку в ней определяется "живое" как "совокупность живых".

Позже член-корреспондент АН СССР А.А. Ляпунов, который работал в области теоретической кибернетики и ее приложений, в частности в биологии, подойдя к формулировке понятия живого с наиболее общих позиций дал относительно полное определение живого в собственном смысле этого слова [69].

Для облегчения понимания этого определения приведем выдержки из его рассуждений:

"Возьмем некоторый круг явлений, заведомо более широкий, чем явления жизни... Опираясь на некоторые точно описанные признаки, постараемся выделить из этого круга явлений то, что следует считать явлениями жизни. ...Для описания состояния вещества мы должны выбрать пространственные и временные масштабные единицы и набор физико-химических характеристик.

...Все эти характеристики должны определяться для части изучаемого вещества, заключенной в некоторой, случайно расположенной сфере, целиком помещенной внутри изучаемого вещества. Закон распределения положений этой сферы должен быть заранее задан. Во многих случаях можно предполагать, что центр сферы имеет постоянную плотность распределения во всей допустимой области.

...Выделим те вещества, которые характеризуются тем, что при данном значении средних обладают сравнительно малыми значениями дисперсий характеристик. Такие вещества назовем однородными.

...вещества, у которых средние характеристики мало меняются во времени по сравнению с таковыми других веществ, обладающих близкими значениями этих характеристик, назовем относительно устойчивыми.

...Нас интересуют те случаи, когда устойчивость крупных образований оказывается выше, чем это предсказывает подобная теория. Соответствующее вещество называем повышенно устойчивым".

Далее выбираются только такие вещества, которые повышенную устойчивость поддерживают соответствующими "внутренними реакциями

вещества на внешние воздействия, направленными на сохранение своего

состояния. Такие реакции называем сохраняющими.

...Сохраняющие реакции обусловлены тем, что вещество воспринимает информацию о внешних воздействиях, перерабатывает ее и вырабатывает новую информацию в виде определенной физической системы сигналов, которые вызывают некоторую внутреннюю перестройку этого вещества, ведущую к сохранению его основных характеристик. ...Переработка информации осуществляется некоторым устройством дискретной природы, называемым управляющей системой".

Дальнейшие рассуждения приводят к тому, что управляющая система должна иметь, возможно, большую память, быстродействие и достаточной мощности исполнительные механизмы. Очевидные противоречия этих требований оптимально согласуются, если управляющая система будет хранить информацию в "виде мономолекулярных кодов".

И в результате А.А. Ляпунов даёт определение живого как "вещество ограниченно однородное, относительно и повышенно устойчивое, обладающее сохраняющими реакциями и управляющей системой, которая их вырабатывает и которая использует информацию, хранимую в виде мономолекулярных кодов. Такое вещество будем называть живым". Или "...жизнь можно охарактеризовать как высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул".

Очевидно, что самосохраняющие реакции живого вещества должны успевать за изменениями внешних воздействий иначе оно перестанет существовать как живое вещество - погибнет. Чтобы не погибать живое вещество должно улучшать сохраняющие реакции (имеется в виду совершенствование внутренней структуры живого вещества). Попытка живого вещества увеличить скорость сохраняющих реакций, очевидно, натолкнется на фундаментальные пределы скорости распространения управляющих сигналов, скорости реагирования исполнительных механизмов и т.д. Попытка увеличивать себя в объеме, чтобы внешнее воздействие уничтожало только часть живого вещества, приведет к бесконечному объему и к потере управляемости внутри живого вещества.

Целесообразным видится путь, когда живое вещество вместе с совершенствованием сохраняющих реакций внутри себя, создает механизмы, позволяющие повторять (создавать) в пространстве себе подобные другие живые вещества, которые, сохраняя свойства создавшего его живого вещества, воспринимают другие внешние воздействия, хотя бы потому, что находятся в другой точке пространства. Если скорость размножения превышает скорость изменения внешних воздействий, то живое вещество получает дополнительный шанс самосохранения. Поэтому следует считать, что в самосохраняющие реакции входит процесс размножения.

Для большей общности предположим, что информация может храниться не только способами, указанными в определении А.А. Ляпунова, но и какими либо другими, а управляющая система может быть и не дискретной природы. Кроме того, расширим понятие живое вещество и будем говорить о живой материи, поскольку в «живом» природой может быть использованы различные формы материи. С учетом этих дополнений, формулировка примет вид:

Функциональный элемент:

Живая материя – это ограниченно однородный вид материи, относительно и повышенно устойчивый, обладающий самосохраняющими реакциями, в том числе и размножением, а также управляющей системой, вырабатывающей их.

В этом смысле можно употреблять термины с определением "живое": "живое вещество"; "живое существо"; "живое поле" и т.п.

Из формулировки видно, что понятие "живая материя" в общем случае определяет явления самосохраняющие. Живая материя отвечает, реагирует на какие-либо внешние воздействия, выводящие её из повышенно устойчивого состояния, с тем, чтобы сохранить свое повышенно устойчивое состояние.

Выберем в пределах множества, определяемого понятием живая материя некоторую область, в которой живая материя не только проявляет пассивные самосохраняющие реакции, но и активно изучает окружающую действительность, отражает её в понятиях, суждениях. Принимает решения для реализации тех или иных действий по отношению к окружающей действительности с целью непосредственного или опосредованного её познания, использования и предсказания её поведения для опережающего формирования самосохраняющих реакций или соответствующего насильственного изменения окружающей действительности, чтобы исключить внешнее воздействие, выводящее живую материю из повышенно устойчивого состояния. Назовем этот частный случай живой материи - мыслящая материя [53,65,66].

Отсюда очевидно, что у мыслящей материи стремление к познанию и осознанию естества есть проявление одной из самосохраняющих реакций.

Мыслящая материя может познавать то, что недоступно восприятию с помощью её органов чувств, прибегая к анализу фактов, доступных непосредственному восприятию.

Животное космоса

К.Э. Циолковский в своей работе "Животное Космоса" [45], рассуждая о проблемах питания, переработки пищи, утилизации отходов жизнедеятельности земных животных и растений, пришел к мысли о возможности особого существа - “Животного Космоса”, питающегося только "солнечными лучами", "лучистой энергией". Вот коротко его рассуждения:

Допустим, что " Животное пронизывается только лучами света. Встречая тут хлорофилл, растворенный в крови углекислый газ и другие продукты распада тканей животного, они разлагают их, соединяют и в результате дают: кислород, крахмал, сахар, разные азотистые и другие питательные материалы. Таким образом, наше животное получает все необходимое для жизни. Пища (подразумевается и то, что образовано в теле действием солнечных лучей) и кислород претворяются в ткани животного. Но последние опять разлагаются на углекислый газ и другие продукты распада (мочевину, аммиак и проч.). Пусть все эти отбросы не выкидываются наружу, а поступают в кровь и остаются в организме. Солнечные лучи опять относятся к ним, как в растениях, к газообразному и жидкому удобрению, т.е. преобразовывают их в кислород и питательные вещества, которые пополняют убыль непрерывно работающих частей тела: мозга, мускулов и проч. Этот круговорот совершается вечно, пока самое животное не будет разрушено <или пока существуют солнечные лучи>.

Что такое существо возможно, видим из следующего. Вообразим кварцевый (или стеклянный) прозрачный шар, пронизываемый лучами Солнца. В нем немного почвы, воды, газов, растений и животных. Одним словом, это подобие громадного земного шара, ...Как в нем, так и на какой-нибудь планете определенное изолированное количество материи. Как в том, так и в другой совершается один и тот же известный круговорот вещества. Наш стеклянный шар и представляет подобие гипотетического существа, обходящегося неизменным количеством материи и вечно живущего. Животные в шаре если и умирают, то на место их рождаются новые, питающиеся растениями. В общем, стеклянный шар бессмертен, как бессмертна Земля". Это существо "живет только солнечными лучами, не изменяется в массе, но продолжает мыслить и жить как смертное или бессмертное существо".

Из рассуждений К.Э. Циолковского видно, что возможно существо, питающееся “солнечными лучами”, что можно построить простейшую модель такого существа и, что примером этого существа может служить планета Земля. Для того, чтобы определиться в понятии "животное", которое на Земле означает гетеротрофные организмы, т.е. питающиеся готовыми органическими соединениями и не способные синтезировать питательные вещества будем называть его впредь только аббревиатурой ЖК, в произношении – Жека [53,63,64]. Такое отличие необходимо сделать, чтобы впоследствии не возникало путаницы: ведь ЖК по К.Э. Циолковскому питается только "лучистой энергией" и способно синтезировать все питательные вещества необходимые для своей жизни, т.е. это не животное в земном понимании, но ЖК - живое, мыслящее существо.

Мысль о том, что Земля, как ЖК пронизана "лучистой энергией" можно связать с мыслью об электромагнитной основе энергоинформационных процессов в ноосфере (биосфере) Земли и далее с тем, что сама мысль есть "форма преобразования энергии" [67]. В этом направлении можно более детально рассмотреть процессы переработки пищи в ЖК, понимая под пищей и энергетическую и информационную составляющие "лучистой энергии" и не только "лучистой энергии", приходящей к ЖК. Это приводит к необходимости расширения парадигмы ЖК:

- ЖК питается не только лучистой энергией. Например, оболочка Земли (атмосфера) пропускает вместе с электромагнитным излучением космоса гравитационные волны, другие, не известные еще нам излучения, и вместе с тем, микро и макро вещества, изменяющие его массу;

- переработка питания в ЖК происходит с использованием физических, химических, энергоинформационных и других процессов в биосфере ЖК, включая механические, полевые, квантовые и другие взаимодействия. При этом одной из основных характеристик этих процессов является взаимонеобходимость: как правило, каждый участник переработки последовательно является "пожирающим" и "пожираемым" в широком смысле этих слов - "использующим" и "используемым". Это обеспечивает такие характеристики переработки пищи в ЖК как высокая безотходность и коэффициент полезного действия близкий к единице, но не равный ей, поскольку:

- ЖК обязательно выделяет во внешнюю среду продукты переработки: различного рода излучения; выбросы вещества; является источником гравитационных волн и т.п. Известны т.н. хвосты планет и других тел, образующиеся под действием солнечного ветра и различных космических потоков. Часть хвоста, периодически отрываясь и устремляясь в космическое пространство с большой скоростью, несет информацию о планете и, конечно, “загрязняя” вселенную.

Эта парадигма позволяет построить новую модель ЖК и анализировать ее развитие целенаправленно для понимания природного рождения, жизни и смерти ЖК, для оптимального сосуществования ЖК и человека как части ЖК.

Изучение ЖК неразрывно связано с изучением средств общения между ЖК. Поняв их, можно сформировать новый подход к расшифровке сигналов из космоса. Таким образом, гипотеза К.Э. Циолковского позволяет по- новому осмыслить место человечества в природе и, в частности, на Земле.

Функциональный элемент:

Животное космоса – новый взгляд на жизнь Земли как планеты с ноосферой

Концепции экологии

Поиск по сайту: