Естествознание. Базовый уровень. 11 класс - Сергей Титов

«Я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой – немного рыбы, в третий – угрей из реки Арно, в четвёртый – кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми. Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней после того, как в них была положена дохлая рыба».

Опыты Ф. Реди, в дальнейшем многократно повторенные, доказали невозможность появления жизни из неживого вещества. Возник принцип «всё живое из живого», впоследствии названный В. И. Вернадским принципом Реди. Казалось бы, вопрос решён, но тут возникли обстоятельства, всколыхнувшие угасающие надежды сторонников спонтанного зарождения жизни и связанные с тем, что понятие живого значительно расширилось: Левенгук открыл мир простейших и бактерий. Сторонники абиогенеза стали утверждать, что такие маленькие и простые существа, безусловно, должны зарождаться сами по себе.

Рис. 136. Опыт Л. Пастера

Они уже стали во всеуслышание заявлять, что им удалось это экспериментально подтвердить, но их торжество оказалось недолгим. Итальянский натуралист Ладзаро Спалланцани (1729–1799) провёл серию блестящих опытов и доказал, что микробы заводятся только в тех случаях, когда сосуды закрыты недостаточно плотно, так что микроскопические организмы могут попадать туда из воздуха.

Положение сторонников абиогенеза казалось безнадёжным, но вскоре ими был найден новый выход из тяжёлой для них ситуации. Французский академик Ф. Пуше заявил, что в закрытых колбах Спалланцани микроорганизмы не зарождались из-за того, что сквозь запаянные горлышки в них не может проникнуть жизненная сила. Спор затянулся, и в конце концов в нём принял участие великий французский химик и микробиолог Луи Пастер (1922–1995). Он поступил так же, как Спалланцани, но только не стал запаивать горлышки колб, а вытянул их в длинные, тонкие, изгибающиеся трубки, придав им такую форму, «какую лебедь придаёт своей шее, когда хочет что-нибудь выловить из воды» (рис. 136). Отверстия на концах трубок он оставил отрытыми, так что жизненная сила, если бы такая существовала, вполне могла проникнуть в колбу. Прошло много дней, но растворы питательной среды в колбах Пастера оставались идеально прозрачны, и в них не оказалось ни одного живого существа.

«Можно быть вполне уверенным, – говорил Пастер, – что теория самопроизвольного зарождения никогда уже не оправится от того смертельного удара, который наносит ей этот маленький простой опыт».

1. В чём состояли позиции виталистов и физикалистов?

2. Каких убеждений придерживались креационисты?

3. Какие опыты провёл Реди и какой вывод был им сделан?

4. Каким образом Пастер доказал невозможность самозарождения жизни?

5. Объясните, почему консервы могут храниться в течение долгого времени, но быстро портятся после вскрытия упаковки.

Рассмотрите рисунок 136. Обсудите в классе, почему в опыте Пастера, несмотря на открытые горлышки колб, в питательном бульоне не завелись микроорганизмы. Предположите, что произойдёт, если отломить S-изогнутые трубки.

§ 44 Теории происхождения жизни: от XIX в. к настоящему времени

Действительно, надежда есть, что можемМы, ежели веществ мы сотни сложим,Смешаем их – в смешении вся суть, —Всё человека вещество составить,Его мы в колбу можем переправить,Закупорим, возгоним на огне,И так свершим всё дело в тишине!

После того как опыты Пастера, казалось бы, поставили точку в вопросе о самозарождении жизни, естественным образом возникла теория стационарного состояния, или теория непрерывности жизни. Одним из главных её создателей считают В. Прейера, который в 1880 г. предложил вопрос: «Не основана ли проблема происхождения жизни на неправильном утверждении, что живое вещество должно было когда-то возникнуть из безжизненного? Не должен ли вопрос звучать как раз наоборот: не возникло ли безжизненное вещество из живого? Все организмы происходят только из других живых организмов. Напротив, неорганическое безжизненное вещество постоянно возникает не только из другого безжизненного вещества, но и из живых организмов, которыми оно выделяется в виде мёртвой массы или от которых оно остаётся после их смерти».

Но если жизнь на Земле никогда не возникала, она должна была либо существовать на ней, когда наша планета ещё представляла собой раскалённый шар, либо попасть на неё после того, как здесь возникли условия для существования живых организмов. Во втором случае мы приходим к теории панспермии, что в переводе с греческого означает «всеобщее осеменение».

Первой точки зрения придерживался Пастер. Согласно его представлениям, когда-то вся огненно-жидкая Земля была огромным единственным организмом, жизнь которого проявлялась в движениях его вещества. Трудно, конечно, представить себе жизнь в виде раскалённого огненно-жидкого шара. Но важно другое: теория непрерывности жизни строго соответствует экспериментам, неопровержимо доказывающим невозможность самозарождения. Об этом же говорил другой крупнейший учёный – немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц: «Мне кажется, что если все наши попытки создать организмы из безжизненного вещества терпят неудачи, то является вполне научным способом рассуждения задать вопрос: да возникла ли вообще когда-нибудь жизнь, не так ли она стара, как и материя, и не переносятся ли зародыши с одного небесного тела на другое, развиваясь повсюду, где они находят себе благоприятную почву?»

Теория панспермии, выдвинутая в 1865 г. немецким учёным Г. Рихтером и поддержанная Г. Гельмгольцем, С. Аррениусом и В. И. Вернадским, является более мягким вариантом теории стационарного состояния. Она не настаивает на вечности существования жизни, но утверждает, что если зарождение жизни на Земле невозможно, то у нас нет строгих оснований утверждать, что оно также невозможно в других областях Вселенной, о которых нам ничего неизвестно. Вполне возможно, что жизнь возникла где-то в отдалённом уголке Вселенной, а затем была принесена на Землю посредством метеоритов или под влиянием давления света. Считается, что некоторые споры могут переносить вакуум и температуры, близкие к абсолютному нулю, оставаясь при этом жизнеспособными. Создатель теории двойной спирали ДНК, лауреат Нобелевской премии Ф. Крик полагает даже, что более древние космические цивилизации создали специальную ракету для того, чтобы направить на Землю примитивные формы жизни.

Однако все попытки обнаружить нечто похожее на живое вещество на прилетающих из космоса телах не дали положительного результата. Некоторые исследователи полагают, что, даже если зародыши способны переносить холод и вакуум, они всё равно погибнут под действием ультрафиолетового излучения. Поэтому попытки создать теорию, объясняющую происхождение жизни на самой Земле, никогда не прекращались, несмотря на полное отсутствие их экспериментального подтверждения.

В 1924 г. вышла книга Александра Ивановича Опарина (1894–1980) «Происхождение жизни», которая вновь оживила интерес к уже почти забытой теории самозарождения. Опарин обратил внимание на то, что в определённых условиях молекулы белка могут образовывать сгустки – так называемые коацерваты. Эти коацерваты могут обмениваться с окружающей средой органическими веществами, расти и делиться, хотя сам процесс их роста и деления ни в коей мере не схож с ростом и делением клеток. Через несколько лет английский биохимик Джон Холдейн (1892–1964) предложил теорию, во многом схожую с теорией Опарина, с той лишь разницей, что в основу происхождения жизни были положены уже не белки, а нуклеиновые кислоты.

Принятая в настоящее время теория биохимической эволюции названа в честь её первооткрывателей – Опарина и Холдейна. Суть этой теории сводится к следующим основным положениям. Когда температура Земли опустилась ниже 100 °C, находящиеся в атмосфере пары воды сконденсировались, образовав моря и океаны. Состав атмосферы Земли в то время (а это было около 3,5 млрд лет назад) был совсем не таким, как на современной Земле. Современная атмосфера, как вы знаете, почти целиком состоит из азота и кислорода. В древней атмосфере эти газы отсутствовали, она состояла из аммиака, метана, водорода и хлора. После того как эти газы растворились в морской воде, из них стали образовываться простые органические вещества. Надо учесть, что температура и атмосферное давление на нашей планете в то время были очень высокими и, кроме того, постоянно ударяли молнии. Всё это способствовало синтезу органических соединений.