Теория Большого биологического взрыва К. Тринчера.)

В 1922 г. советский математик и геофизик Александр Александрович Фридман нашел решение уравнений общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Оказалось, что решение является нестационарным, то есть Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. В 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил разбегание галактик, что свидетельствовало о расширении Вселенной. Анализируя картину расширения Вселенной, ученые пришли к выводу, что примерно 20 млрд. лет назад Вселенная была сжатой в точку и имела сколько угодно большую плотность. В результате Большого взрыва она начала расширяться, иначе говоря, существовать в привычном нам виде.

Ученые смогли восстановить картину развития Вселенной с малых долей первой секунды после Большого взрыва, но никто не знает ни причин, вызвавших взрыв, ни то, что было до него. «Теория «Большого взрыва» в настоящее время столь надежно установлена и верна, сколько верно то, что Земля вращается вокруг Солнца», — констатировал академик, советский физик-теоретик Зельдович в 1982 г. на международном конгрессе. Спустя 15 млрд. лет после Большого взрыва, то есть примерно 5 млрд. лет назад, сформировалась планета Земля как космическое тело. Теория А.И. Опарина как гипотеза возникновения жизни (органических веществ, предбиологических структур) на планете Земля Теория появления условий для возникновения жизни на Земле принадлежит советскому биохимику академику Александру Ивановичу Опарину, который сформулировал ее в 1922 году. Он предположил, что из молекул водяных паров, метана, аммиака и углекислого газа, составлявших атмосферу планеты на ранних этапах ее жизни, в результате случайных комбинаций под действием высоких температур от искровых разрядов, пронизывающих тогда еще бурлящую и клокочущую планету, стало возможным образование более сложных соединений, в том числе и образование аминокислот — кирпичиков, из которых строится основа жизни — белок. Их накопление в течение многих миллионов лет привело к образованию «питательного бульона жизни» — раствора молекул различных аминокислот. В некоторой степени эта теория была подтверждена экспериментально. В 1952 г. молодой американский химик Стенли Миллер сделал смесь, имитирующую предположительный начальный состав атмосферы и океана Земли. Через нее пропускали электрические разряды, имитирующие молнии. Через неделю был произведен химический анализ смеси, и там были обнаружены некоторые аминокислоты. Позже этот эксперимент был повторен многими исследователями. В соответствии со вторым началом термодинамики большие молекулы не могут быть равномерно распределены в растворе. Под действием электростатических сил они начинают объединяться в отдельные образования типа комочков геля, обрастая все новыми и новыми молекулами и образуя крупные капли с индивидуальной структурой и составом. Каждая сформировавшаяся таким образом капля имеет сугубо индивидуальную структуру, состав которой случаен. Далее начинает работать своеобразный отбор: устойчивые комбинации молекул сохраняются, неустойчивые — распадаются, а из их осколков образуются другие варианты случайных конструкций. Достигнув определенных размеров, капля, не будучи прочной, рассыпалась на две-три части под действием внешних механических сил. Образовавшиеся вновь капли по структуре совпадали с первоначальной. Они как бы унаследовали от исходной капли ее индивидуальные особенности. Они вновь начинали «расти», дробились и т.д. Однако это еще не было живым веществом, это была так называемая предбиологическая структура, поведение которой описывается законами гидродинамики [4-7].

Прошло еще много миллионов лет, прежде чем эти капли превратились в живые клетки. Устойчивая прабелковая молекула, случайным образом «научившаяся» воспроизводить саму себя, получила колоссальное преимущество и расселилась по «питательному бульону». По мнению ученых, уже через каких-нибудь 1,0-1,5 млрд. лет появились многоклеточные организмы. Жизнь из плесневой и слизистой формы стала активной жизнью привычных нам существ. Теория А.И. Опарина завоевал а широкое признание, но она не может четко ответить на вопрос: как именно произошел переход от сложных органических веществ к простым живым организмам. Большой биологический взрыв как гипотеза перехода от неживой к живой форме организации материи Великий Луи Пастер в XIX в. первым обратил внимание на то, что в неживой природе молекулы либо зеркально симметричны (вода Н-О-Н, углекислый газ О-С-О), либо одинаково часто встречаются их правые и левые стерео изомеры. В то же время, молекулы, из которых построены живые организмы, зеркально асимметричны, то есть киральны, чаще всего они подобны винтам, а во многих случаях ими и являются (например, двойная спираль молекулы ДНК). Но, самое главное, эти молекулы встречаются в природе лишь в каком-то одном варианте — либо только левом, либо только правом (так, спираль молекулы ДНК всегда только правая). Пастер, а затем Вернадский сделали предположение, что именно киральная чистота служит индикатором границы между химией живой и неживой природы. Можно сказать, что в отлично от неорганических объектов живые организмы построены из винтов, причем винты одного типа только левые, другого — только правые. Человек как живой организм построен из молекул определенной киральности (для одних видов молекул левой, для других — правой). Потребляемая человеком органическая пища также построена из молекул определенной киральности. Ясно, что киральность молекул пищи согласуется с киральностью молекул человеческого организма (подобно тому, как правые гайки согласуются с правыми винтами, а левые — с левыми). А что будет, если киральность молекул пищи вдруг изменится Такая пища будет уже непригодной, и может оказаться биологически ядовитой. Современные технологии позволяют получать зеркально отраженные стереоизомеры, их действие на организм человека оказывается совершенно иным по сравнению с действием природных стереоизомеров. Так «отраженный» стереоизомер витамина. С не воспринимается организмом, добавки в пищу некоторых искусственно полученных «отраженных» стереоизомеров, например фенилаланина, приводят к резкому нарушению обмена веществ, сопровождающемуся умопомешательством. Для решения вопроса возникновения жизни на Земле необходимо было решить — каким образом зеркально симметричный неживой мир сумел перейти к кирально чистому, асимметричному живому. Современная наука пришла к выводу, что этот переход произошел скачкообразно, революционно, и этот скачок получил название Большого биологического взрыва, в ходе которого в подходящих условиях произошел акт самоорганизации материи (по некоторым оценкам процесс глобального перехода к киральной чистоте значительной части молекул мог произойти всего за 1-10 млн. лет). Появление живого вещества ознаменовало собой переход от геохимической эволюции к биогеохимической. Для осуществления этого перехода разницы были необходимы уникальные условия раннего геологического периода. После завершения скачкообразного, революционного распространения жизни на Земле начал действовать принцип Реди (итальянский врач и естествоиспытатель XVII в.): живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие. Сейчас на Земле возникновение какой-либо новой жизни из неживого вещества невозможно — поскольку отсутствуют необходимые условия [2,3,6,9].

Список литературы

1. Войткевич Г.В. Возникновение и развитие жизни на Земле. М., 1988.

2. Горелов, А. А. «Концепции современного естествознания»: учеб. пособие / А. А. Горелов. -- 2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт, 2011. -- 345 с.

3. Еськов К. «Удивительная палеонтология: История Земли и жизни на ней». М., 2007.-242 с.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. - М.: Гардарики, 2000.

5. Опарин А.И. Возникновение жизни на Земле. М.--Л.: Издательство Академии Наук СССР, 1941.

6. Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. Ин-т биохимии. - М.: АН СССР, 1968.

7. Опарин А.И. Современные взгляды на происхождение жизни. М.: Правда, 1947.

8. Происхождение жизни. Наука и вера (Science, Evolution, and Creationism). М.: Астрель, CORPUS, 2010.

9. Яновская М.И. "Пастер" / Серия "Жизнь замечательных людей". - М.: Молодая гвардия, 1960.