Самозарождение жизни¶
Самозарождение жизни — историческое представление о возникновении живых организмов из неживой материи без участия родительских особей. В течение нескольких тысячелетий эта гипотеза служила основным объяснением появления жизни на Земле и была окончательно опровергнута в XIX веке рядом классических экспериментов. В современной науке самозарождение (абиогенез) в его первоначальном виде не признаётся; вместо него изучаются механизмы химической эволюции, приводящие к появлению первых самовоспроизводящихся молекул.
¶История представлений
¶Античность и Средневековье
Идеи самозарождения высказывались ещё в античности. Аристотель в трактате «О возникновении животных» утверждал, что часть животных возникает из тины и гниющего вещества: из сырой земли и влаги якобы рождались черви, а из навоза — мухи и жабы. Эта концепция, получившая название «спонтанное зарождение» (лат. generatio spontanea), была связана с отсутствием знаний о микроскопическом строении веществ и о жизненном цикле организмов.
В Средние века учение Аристотеля было включено в схоластическую традицию и получило распространение в европейской и арабской науке. Считалось, что для появления жизни достаточно «пассивной материи» и «формы», которая наделяет её жизнью. Популярными были примеры: из соломы рождаются мыши, из сырого мяса — жуки, из грязи — лягушки.
¶Раннее Новое время
В XVI–XVII веках появляются первые сомнения в самозарождении. Итальянский врач Франческо Реди в 1668 году провёл опыт с мясом в закрытых и открытых сосудах: в закрытых банках личинки мух не появлялись, что показало необходимость участия взрослых особей. Тем не менее после изобретения микроскопа Антони ван Левенгук в 1677 году наблюдал «живые атомы» — микроорганизмы — и допускал их спонтанное появление в настойках перца и солёной воде.
В XVIII веке итальянский натуралист Ладзаро Спалланцани провёл серию опытов с бульонами: прокипячённые и запечатанные флаконы оставались стерильными, что противоречило самозарождению. Противники Спалланцани возражали, что кипячение убивает «жизненную силу» воздуха, необходимую для зарождения.
¶Опровержение
¶Опыты Пастера
Окончательный удар по теории самозарождения нанёс французский учёный Луи Пастер в 1859–1862 годах. Он разработал специальные колбы с изогнутыми шеями (колбы Пастера), через которые воздух свободно поступал внутрь, но пыль и микроорганизмы не могли проникнуть. В таких колбах стерилизованный бульон оставался прозрачным неограниченно долго. Если же шею колбы переламывали, бульон быстро мутнел из-за развития микрофлоры.
Эксперименты Пастера доказали, что:
- микроорганизмы присутствуют в воздухе и оседают на питательные среды;
- кипячение уничтожает уже имеющиеся микроорганизмы;
- жизнь возникает только из предшествующей жизни (биогенез).
В 1861 году Пастер опубликовал работу, положившую начало современной микробиологии, а в 1864 году провёл публичную демонстрацию опытов перед Французской академией наук.
¶Позднейшие опыты
В 1859 году немецкий химик Рудольф Вирхов сформулировал принцип omnis cellula e cellula — «всякая клетка — из клетки». В 1866 году Эрнст Геккель предложил гипотезу о происхождении жизни из «протоплазмы» — бесклеточных сгустков органического вещества. В 1871 году Чарлз Дарвин в письме к Джозефу Гукеру высказал предположение, что жизнь могла возникнуть в «тёплой маленькой луже» с различными химическими веществами.
¶Современное понимание
¶Абиогенез и химическая эволюция
В XX веке термин «самозарождение» был заменён понятием абиогенез — процесса образования живого из неживого в ходе длительной химической эволюции. Ключевой вклад внесли:
- Александр Опарин (1924) — предложил гипотезу о постепенном образовании органических молекул в первичной атмосфере Земли под действием ультрафиолета и электрических разрядов;
- Джон Холдейн (1929) — независимо пришёл к сходным выводам;
- Стэнли Миллер (1953) — в эксперименте с моделью первичной атмосферы (метан, аммиак, водород, вода) и электрическими разрядами получил аминокислоты и другие органические соединения.
¶Гипотезы происхождения жизни
| Гипотеза | Суть |
|---|---|
| Хемосинтез | Жизнь возникла у гидротермальных источников, питаясь химической энергией |
| РНК-мир | Первыми самовоспроизводящимися молекулами были рибонуклеиновые кислоты |
| Панспермия | Органические вещества или микроорганизмы доставлены на Землю из космоса |
| Метаболическая | Жизнь возникла из автокаталитических химических реакций |
¶Критика и нерешённые вопросы
Современная наука не располагает полной теорией возникновения жизни. Не до конца ясен переход от химических реакций к самовоспроизводящимся системам, механизм разделения метаболизма и репликации, роль минеральных поверхностей и циклических пептидов. Панспермия, хотя и не запрещена законами физики, лишь переносит проблему на другой уровень и не объясняет химическое происхождение жизни.
¶Значение
Опровержение самозарождения стало одним из ключевых событий в истории науки: оно показало необходимость строгого экспериментального контроля, заложило основы микробиологии и стерилизации, а также определило рамки современных исследований происхождения жизни.
¶Источники
- Аристотель. О возникновении животных.
- Пастер Л. Мемуары о спонтанном зарождении. — 1861.
- Опарин А. И. Происхождение жизни. — 1924.
- Миллер С. Л. Происхождение жизни. — 1953.
- Геккель Э. Человек и природа. — 1868.
- Клейтон Д. Д. Космическая химия и происхождение жизни. — 2004.