Походження життя на Землі з'явилося третім значним етапом в низці походження нашого всесвіту і походження Землі.
Існувало багато теорій і гіпотез про виникнення життя на Землі. Серед них міф про «творчому акті створення світу Богом», описаний в Біблії, гіпотези Аристотеля, Епікура і Демокріта.
Дослідження Луї Пастера в 19-м столітті остаточно підтвердили хибність уявлень походження життя як про спонтанне самозародження. Правда, вони не дали остаточних висновків про походження життя.
І тільки 3 травня 1924 на зборах українського ботанічного товариства вчений А. І. Опарін з нової точки зору розглянув проблему виникнення життя. Його доповідь «Про виникнення життя» став вихідною точкою нового погляду на вічну проблему нашої появи на Землі. Необхідно підкреслити, що незалежно від Опаріна до таких же висновків дійшов англійський учений Дж. Холдейн.
Спільним у поглядах Опаріна і Холдейна було пояснення виникнення життя в результаті хімічної еволюції. Обидва вони підкреслювали величезну роль первинного океану як величезної хімічної лабораторії, в якій утворився «первинний бульйон».
Умови появу життя.
Зародження життя не відбулося саме по собі, а сталося завдяки певним зовнішніх умов, що склалися на той час. Головна умова виникнення життя пов'язане з масою і розмірами нашої планети. Доведено, що якщо маса планети більше ніж 1/20 маси Сонця, на ній починаються інтенсивні ядерні реакції.
Наступною важливою умовою виникнення життя була наявність води. Значення води для життя виключно. Це обумовлено її специфічними термічними особливостями: величезною теплоємність, слабкою теплопровідністю, розширенням при замерзанні, хорошими властивостями як розчинника і ін.
Третім елементом з'явився вуглець, який був присутній на Землі у вигляді графіту і карбідів. З карбідів при їх взаємодії з водою утворювалися вуглеводні.
Четвертим необхідною умовою була зовнішня енергія. Така енергія на земної поверхні була в кількох формах: промениста енергія Сонця, зокрема ультрафіолетове світло, електричні розряди в атмосфері і енергія атомного розпаду природних радіоактивних речовин.
Поява живих істот.
Коли на Землі виникли речовини подібні білкам, почався новий етап у розвитку матерії - перехід від органічних сполук до живих істот. Спочатку, органічні речовини перебували в морях і океанах у вигляді розчинів. У них не було будь-якого будови, будь-якої структури. Але коли подібні органічні сполуки змішувалися між собою, з розчинів виділялися особливі напіврідкі, драглисті освіти - коацервати. У них концентрувалися всі знаходяться в розчині білкові речовини.
Хоча коацерватние крапельки були рідкі, вони володіли певним внутрішнім будовою. Частинки речовини в них були розташовані не безладно, як у розчині, а з певною закономірністю. При утворенні коацерватов виникали зачатки організації, однак, ще дуже примітивною і нестійкою. Для самої крапельки ця організація мала велике значення. Будь-яка коацерватная крапелька була здатна вловлювати з розчину, в якому плаває, ті чи інші речовини. Вони хімічно приєднувалися до речовин самої крапельки. Таким чином, в ній протікав процес творення і зростання. Але в будь-крапельці поряд з творенням існував і розпад. Той чи інший з цих процесів, в залежності від складу і внутрішньої будови крапельки, починав переважати.
В результаті, в якомусь місці первинного океану змішалися розчини білково-подібних речовин і утворилися коацерватние крапельки. Вони плавали не в чистій воді, а в розчині різноманітних речовин. Крапельки вловлювали ці речовини і росли за їх рахунок. Швидкість зростання окремих крапельок була неоднакова. Вона залежала від внутрішньої будови кожної з них.
Якщо в крапельці переважали процеси розкладання, то вона розпадалася. Речовини, її складові, переходили в розчин і поглиналися іншими крапельками. Більш-менш тривалий час існували лише ті крапельки, в яких процеси творення переважали над процесами розпаду.
Таким чином, все випадково виникаючі форми організації самі собою випадали з процесу подальшої еволюції матерії.
Кожна окрема крапелька не могла зростати безмежно як одна суцільна маса - вона розпадалася на дочірні крапельки. Але кожна краплина в той же час була чимось відмінна від інших і, відокремившись, росла і змінювалася самостійно. У новому поколінні все невдало організовані крапельки гинули, а найбільш досконалі брали участь в подальшій еволюції матерії. Так в процесі виникнення життя відбувався природний відбір коацерватних крапельок. Зростання коацерватов поступово прискорювався. Причому наукові дані підтверджують, що життя виникло не в відкритому океані, а в шельфовій зоні моря або в легенях, де були найбільш сприятливі умови для концентрації органічних молекул і утворення складних макромолекулярних систем.
В кінцевому підсумку вдосконалення коацерватов призвело до нової форми існування матерії - до виникнення на Землі найпростіших живих істот. Взагалі, виключне різноманітність життя здійснюється на однакової біохімічної основі: нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, жири і кілька більш рідкісних сполук типу фосфатів.
Основні хімічні елементи, з яких побудована життя, - це вуглець, водень, кисень, азот, сірка і фосфор. Очевидно, організми використовують для своєї будови найпростіші і найбільш поширені у Всесвіті елементи, що обумовлено самою природою цих елементів. Наприклад, атоми водню, вуглецю, кисню та азоту мають невеликі розміри і утворюють стійкі з'єднання з двох і трикратними зв'язками, що підвищує їх реакційну здатність. А утворення складних полімерів, без яких виникнення і розвиток життя взагалі неможливі, пов'язане зі специфічними хімічними особливостями вуглецю.
Сірка і фосфор присутні у відносно малих кількостях, але їх роль для життя особливо важлива. Хімічні властивості цих елементів дають можливість утворення кратних хімічних зв'язків. Сірка входить до складу білків, а фосфор - складова частина нуклеїнових кислот.
Перші живі організми.
Будова перших живих організмів хоча і було набагато досконаліше, ніж у коацерватних крапельок, але все ж воно було незрівнянно простіше нинішніх живих істот. Природний відбір, що почався в коацерватних крапельках, тривав і з появою життя. Протягом довгого часу будову живих істот все більш поліпшувався, пристосовувати до умов існування.
Спочатку їжею для живих істот були тільки органічні речовини, що виникли з первинних вуглеводнів. Але з плином часу кількість таких речовин поменшало. У цих умовах первинні живі організми виробили в собі здатність будувати органічні речовини з елементів неорганічної природи - з вуглекислоти та води. У процесі послідовного розвитку у них з'явилася здатність поглинати енергію сонячного променя, розкладати за рахунок цієї енергії вуглекислоту і будувати в своєму тілі з її вуглецю і води органічні речовини. Так виникли найпростіші рослини - синьо-зелені водорості. Залишки синьо-зелених водоростей виявляються в найдавніших відкладеннях земної кори.
Інші живі істоти зберегли колишній спосіб харчування, але їжею їм стали служити первинні рослини. Так виникли у своєму первісному вигляді тварини.
На зорі життя і рослини, і тварини були дрібними одноклітинними істотами, подібними які живуть у наш час бактеріям, синьо-зелених водоростей, амебам. Великою подією в історії послідовного розвитку живої природи стало виникнення багатоклітинних організмів, т. Е. Живих істот, що складаються з багатьох клітин, об'єднаних в один організм. Поступово, але значно швидше, ніж раніше, живі організми ставали все складніше і різноманітніше.
З утворенням складних ультра молекулярних систем (пробіонтов) включають нуклеїнові кислоти, білки ферменти і механізм генетичного коду, з'являється життя на Землі. Пробіонти потребували різних хімічних сполуках - нуклеотидах, амінокислоти і ін. Через низького ступеня генетичної інформації, пробіонти мали досить обмеженими можливостями. Справа в тому, що вони використовували для свого зростання готові органічні сполуки, синтезовані в ході хімічної еволюції, і якби життя на своєму ранньому етапі існувала тільки у формі одного виду організмів, то первинний бульйон був би досить швидко вичерпаний.
Однак завдяки тенденції до придбання великої різноманітності властивостей, і в першу чергу, до виникнення здатності синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук з використанням сонячного світла, цього не сталося.
На початку наступного етапу утворюються біологічні мембрани-органели, відповідальні за форму, структуру і активність клітини. Біологічні мембрани побудовані з агрегатів білків і ліпідів, здатних відмежувати органічна речовина від середовища і служити захисної молекулярної оболонкою. Передбачається, що освіта мембран могло початися ще в процесі формування коацерватов. Але для переходу від коацерватов до живої матерії були необхідні не тільки мембрани, але і каталізатори хімічних процесів - ферменти або ензими. Відбір коацерватов посилював накопичення білково-подібних полімерів, відповідальних за прискорення хімічних реакцій. Результати відбору фіксувалися в будові нуклеїнових кислот. Система успішно працюють послідовностей нуклеотидів в ДНК удосконалилася саме шляхом відбору. Виникнення самоорганізації залежало як від вихідних хімічних передумов, так і від конкретних умов земної середовища. Самоорганізація виникла як реакція на певні умови. При самоорганізації відсіювалася безліч різних невдалих варіантів, до тих пір, поки основні риси будови нуклеїнових кислот і білків не дійшли оптимального співвідношення з точки зору природного відбору.
Завдяки предбиологического відбору самих систем, а не тільки окремих молекул, системи придбали здатність удосконалювати свою організацію. Це був вже наступний рівень біохімічної еволюції, який забезпечував зростання їх інформаційних можливостей. На останньому етапі еволюції відокремлених органічних систем сформувався генетичний код. Після утворення генетичного коду еволюція розвивається варіаціями. Чим далі вона просувається в часі, тим більшим і складніше варіації.
Одного разу виникнувши, життя стала розвиватися швидкими темпами показуючи прискорення еволюції в часі. Так, розвиток від первинних пробіонтов до аеробних форм зажадало близько 3 млрд років, тоді як з моменту виникнення наземних рослин і тварин пройшло близько 500 млн років; птахи та ссавці розвинулись від перших наземних хребетних за 100 млн років, примати виділилися за 12-15 млн років, для становлення людини треба близько 3 млн років.
Справжня основа життя утворилася в результаті появи клітини, в якій біологічні мембрани об'єднали окремі органели в єдине ціле.
Перші клітини були примітивні і не мали ядра. Але такі клітини існують і в даний час. Дивно, адже вони з'явилися більше 3 млрд. Років тому.
Перші клітини були прообразом всіх живих організмів: рослин, тварин, бактерій. Пізніше, в процесі еволюції, під впливом дарвінівських законів природного відбору клітини удосконалювалися і з'явилися спеціалізовані клітини вищих багатоклітинних, рослин і тварин - метафітов і метазоа.
Як об'єднує залежності між хімічною еволюцією переходить потім в біохімічну та біологічну еволюцію можна навести таку:
2. прості молекули
3. складні макромолекули і ультра молекулярні системи (пробіонти)
4. одноклітинні організми.
Отже, живий світ створений. На це було потрібно більше 3 мільярдів років, і це було найважчим. Не піддається перерахуванню величезна кількість варіантів розвитку вихідних вуглецевих сполук. Однак найважливішим був результат - виникнення життя на Землі.
Незважаючи на важливість знань, щодо умов, причин і процесів появи життя на Землі в наш час НТП багато хто не приділяють цьому належної уваги. Хоча для всіх має бути дуже ясно, що життя, що оточує нас, формувалася протягом такого гігантського періоду часу, який просто не підвладний нашій свідомості. І тільки тому, той збиток, який вже був нанесений всьому живому за минуле століття, поки ще не привів до необоротних наслідків. Однак, завдяки НТП людина сама, не усвідомлюючи того, створює все більш небезпечні для всього живого винаходи. І, на жаль, ніхто не знає, яке з них буде останнім ....
Але ж ми частина живого світу, на створення якого потрібні були мільярди років. Думаю, є над чим замислитися.
- Югай Г. А. «Загальна теорія життя», М. Думка, 1985