Проблема происхождения жизни в науке, религии и философии

Волгоградский Государственный  Университет

Кафедра Теоретической Физики и Волновых Процессов

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Концепция Современного Естествознания»

тема: «Проблема происхождения жизни в науке, религии и философии»

 

 

 

 

Выполнил:

студент II курса группы ФКЗ-081

Курышова Наталья

 

Проверил:

доц. каф. ТФ и ВП

Феськов С.В.

 

 

 

 

 

Волгоград-2009

 

Содержание    

Содержание            2

Введение            3

Концепции возникновения  жизни         4

Гипотеза происхождения  жизни А.И. Опарина                                                                         9

Естественнонаучные представления  о жизни и её эволюции                                                12

Геологические  эры и  эволюция жизни                 14

Используемая литература                   16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Возникновение жизни —  процесс превращения неживой  природы в живую.

Одним из наиболее трудных  и в тоже время интересных в  современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания нового, она оказывается у предела  своих возможностей как отрасли  культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Проблема происхождения  жизни относится к числу наиболее интересных и в то же время наименее исследованных вопросов, связанных  с взаимоотношением науки, религии и философии. К сожалению, до сих пор ощущается недостаток информации в этом вопросе, связанный с отсутствием тщательных монографических исследований тех работ, которые велись в 20-х и 30-х годах (особенно в России и Великобритании) и посвященных изучению проблемы происхождения жизни.

Учёные сегодня не в  состоянии воспроизвести процесс  возникновения жизни с такой  же точностью, как это было несколько  миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет  лишь модельным экспериментом, лишённым ряда факторов, сопровождавших появление  живого на Земле.

Жизнь на Земле представлена громадным разнообразием форм, которым  присуща возрастающая сложность  строения и функций. Всем живым организмам свойственны два признака: целостность  и самовоспроизведение. В ходе индивидуального  изменения (онтогенеза) организмы приспосабливаются  к внешним условиям, а смена  поколений приобретает эволюционно-исторический характер (филогенез). Организмы выработали способность к относительной  независимости от внешней среды (автономность). Одно из главных свойств всякого живого организма – это обмен веществ. Наряду с ним существенными признаками жизни являются раздражимость, рост, размножение, изменчивость, наследственность. Всякий живой организм как бы стремится к главному - воспроизведению себе подобных.

 

Концепции возникновения  жизни

Подходы к решению  проблемы возникновения жизни

Вопрос о возникновении  жизни беспокоит человечество достаточно давно. В число теорий, получивших весьма широкое распространение  и доминировавших в те или иные периоды развития естествознания, обычно включают: креационизм, утверждающий, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения; теорию самопроизвольного зарождения, т.е. жизнь возникала и возникает неоднократно из неживого вещества; теорию стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; теорию панспермии, утверждающую, что жизнь занесена на Землю извне; теорию биохимической эволюции, т.е. происхождение жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов подчиняющихся физическим и химическим законам. Следует отметить, что теории стационарного состояния и креационизм возникли под воздействием преимущественно религиозных представлений о мироздании; креационизм в настоящее время (в той или иной форме) поддерживается сторонниками божественного сотворения мира.

• Креационизм. Креационизм (от англ. creation — создание) — религиозно-философская концепция, в рамках которой всё многообразие органического мира, человечества, планеты Земля, а также мир в целом, рассматриваются как намеренно созданные неким верховным существом или божеством. Теория креационизма, отсылая ответ на вопрос о возникновении жизни к религии (сотворение жизни Богом), по критерию Поппера находится вне поля научных изысканий (так как она неопровержима: научными методами невозможно доказать, как то, что Бог не сотворял жизни, так и то, что Бог ее сотворял). Кроме того, эта теория не дает удовлетворительного ответа на вопрос о причинах возникновения и существования самого верховного существа, обычно просто постулируя его безначальность. Согласно креационизму возникновение жизни относится к определённому событию в прошлом, которое 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 и человека. Это число он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на Ближнем Востоке уже была развитая цивилизация, что доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.
• Теорию самозарождения, или самопроизвольного возникновения жизни, обычно связывают с развитием собственно естественно-научных представлений о возникновении жизни на Земле. Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Сторонники этой теории находили подтверждение своей идеи в опытах с появлением червей в гниющем мясе, земле, отбросах, мышей в мешках с зерном и т.д. Данную точку зрения разделяли Аристотель, Г. Галилей, И.В. Гёте, Р. Декарт. Их авторитет долгое время поддерживал теорию самозарождения на главенствующих позициях в естествознании. Аристотель (384—322 гг. до н. э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. Согласно этой гипотезе, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе. С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести: ее признали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все продолжала существовать где-то на заднем плане в течение еще многих веков. Известный ученый Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмот считал человеческий пот. В 1688 году итальянский биолог и врач Франческо Реди подошел к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения, показав, что в хорошо изолированном от окружающей среды мясе черви не появляются. Он же провозгласил принцип «все живое от живого». Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза). Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной версией зарождения жизни. В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука усилили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям. В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер. Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был обеспечен. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
• Теория стационарного состояния. Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.  Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой. Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.

• Теория панспермии объясняла зарождение жизни на Земле естественными причинами. Видоизменяясь, эта теория существовала с древности до начала XX в. Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из Космоса. По представлениям ее сторонников, таких известных ученых, как Г. Гельм-гольц, В.И. Вернадский, зародыши жизни (например, споры микроорганизмов) рассеяны в мировом пространстве и переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа. Эту гипотезу поддерживали многие, в том числе русские учёные академики Сергей Павлович Костычев (1877-1931), Лев Семёнович Берг (1876-1950) и Пётр Петрович Лазарев (1878-1942).

     Для обоснования  панспермии обычно используют  наскальные рисунки с изображением  предметов, похожих на ракеты  или космонавтов, или появления  НЛО. Полёты космических аппаратов  разрушили веру в существование  разумной жизни на планетах  солнечной системы, которая появилась  после открытия Скиапарелли каналов  на Марсе (1877). Но пока следов  жизни на Марсе не найдено.

      В конце  60-х годов вновь возрос интерес  к гипотезам панспермии. Так, геолог  Б.И.Чувашов (Вопросы философии. 1966) писал, что жизнь во Вселенной,  по его мнению, существует вечно.

     При изучении  вещества метеоритов и комет  были обнаружены многие «предшественники  живого» – органические соединения, синильная кислота, вода, формальдегит, цианогены. Формальдегид, в частности,  обнаружен в 60% случаев в 22 исследованных  областях, его облака с концентрацией  примерно 1 тысяча молекул в куб.см  заполняют обширные пространства. В 1975 г. предшественники аминокислот  найдены в лунном грунте и  метеоритах. Сторонники гипотезы  занесения жизни из космоса  считают их «семенами», посеянными  на Земле. Эти представления снимали противоречия, характерные для гипотезы самозарождения. Однако оставались открытыми вопросы о том, где и как зародилась жизнь и каким образом она была перенесена на Землю. Особенно остро эти вопросы встали после открытия космических лучей и выяснения действия радиации на биологические объекты. В настоящее время периодически предпринимаются попытки возродить эту теорию.                

Фрэнсис Крик и Лесли Оргел  предложили в 1973 году другой вариант - управляемую панспермию, т.е. намеренное "заражение" Земли (наряду с другими  планетными системами) микроорганизмами, доставленными на непилотируемых космических  аппаратах развитой инопланетной цивилизацией, которая, возможно, находилась перед  глобальной катастрофой или же просто надеялась произвести терраформирование  других планет для будущей колонизации. В пользу своей теории они привели два основных довода - универсальность генетического кода (известные другие вариации кода используются в биосфере гораздо реже и мало отличаются от универсального) и значительную роль молибдена в некоторых ферментах. Молибден - очень редкий элемент для всей солнечной системы. По словам авторов, первоначальная цивилизация, возможно, обитала возле звезды, обогащенной молибденом. Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью. В 1981 году Ф.Крик написал книгу "Life itself: its origin and nature", в которой он более подробно, чем в статье, и в популярной форме излагает гипотезу управляемой панспермии.

• Теория биохимической эволюции отражает современные представления о происхождении жизни на Земле и основывается на работах А.И. Опарина (1924) и Дж. Холдейна (1929). Эти представления заключаются в признании абиогенного, т.е. небиологического, возникновения органических веществ из химических элементов и неорганических молекул, составлявших атмосферу Земли в древности, путем длительной молекулярной эволюции. За прошедшие десятилетия концепция биохимической эволюции была подтверждена и существенно дополнена новыми данными из разных областей естествознания. В представлениях о зарождении жизни в результате физико-химических процессов важную роль играет эволюция живой планеты. По мнению многих биологов, геологов и физиков, состояние Земли за время её существования всё время изменялось. В очень давние времена Земля была горячей планетой, её температура достигала 5-8 тысяч градусов. По мере остывания планеты тугоплавкие металлы и углерод конденсировались и образовывали земную кору, которая не была ровной из-за активной вулканической деятельности и всевозможных подвижек формирующегося грунта. Атмосфера первичной Земли сильно отличалась от современной. Лёгкие газы – водород, гелий, азот, кислород, аргон и другие – не удерживались пока недостаточно плотной планетой, тогда как их более тяжёлые соединения оставались (вода, аммиак, двуокись углерода, метан). Вода оставалась в газообразном состоянии, пока температура не упала ниже 100^оС.

      Химический  состав нашей планеты сформировался  в результате космической эволюции  вещества солнечной системы, в  ходе которой возникли определённые  пропорции количественных соотношений  атомов. Поэтому современные данные  о соотношении атомов химических  элементов оказываются важными.  Космическое обилие кислорода  и водорода выразилось в обилии  воды и её многочисленных окислов.  Относительно более высокая распространённость  углерода явилась одной из  причин, определивших большую вероятность  возникновения жизни. Обилие кремния,  магния и железа способствовало  образованию в земной коре  и метеоритах силикатов. Источниками  сведений о распространённости  элементов служат данные о  составе Солнца, метеоритов, поверхностей  Луны и планет. Возраст метеоритов примерно соответствует возрасту земных пород, поэтому их состав помогает восстановить химический состав Земли в прошлом и выделить изменения, вызванные появлением жизни на Земле.

Научная постановка проблемы возникновения жизни принадлежит  Энгельсу, считавшему, что жизнь  возникла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. В этом же ключе высказался и К.А.Тимирязев: «Мы вынуждены допустить, что  живая материя осуществлялась так  же, как и все остальные процессы, путём эволюции… Процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический» (1912).

• В начале XX в. накопившиеся противоречия, с которыми не могли справиться теории самозарождения и панспермии, привели к дальнейшим поискам объяснения способа возникновения жизни на Земле. Так, Г. Миллер выдвинул гипотезу о случайном возникновении первичной молекулы живого вещества. Однако было подсчитано, что это событие может произойти с вероятностью, равной вероятности того, что обезьяна отпечатает сонет У. Шекспира на пишущей машинке, если будет продолжительное время ударять по клавишам ("Обезьяний парадокс").

 

 

Гипотеза происхождения  жизни А.И. Опарина

 

Еще Ч.Дарвин понял, что жизнь  может возникнуть только  при  отсутствии жизни. В 1871 г. он писал: «Но  если бы сейчас …в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном  воздействию света, тепла, электричества  и т.п., химически образовался  белок, способный к дальнейшим, все  более сложным превращениям, то это  вещество немедленно было бы разрушено  или поглощено, что было невозможно в период до возникновения живых  существ». Гетеротрофные организмы, распространенные сейчас на земле, использовали бы вновь возникающие органические вещества.  Поэтому возникновение  жизни в привычных нам земных условиях невозможно.