Жердегі тіршіліктің пайда болу гипотезалары
Тіршілік табиғаты, оның шығу тегі, тіршілік иелерінің алуан түрлілігі және оларды біріктіретін құрылымдық-функционалдық жақындығы биологиядағы маңызды орындардың бірін алады. Жердің және ондағы тіршіліктің, бүкіл Ғаламның пайда болуы туралы теориялар алуан түрлі және сенімділіктен алыс. Жердегі тіршіліктің пайда болуы туралы көптеген теориялардың ішінен негізгілерін қарастырамыз:
1. Адамның сенімі мен білімнің шектеулі көлеміне негізделген өмірдің пайда болуы туралы алғашқы гипотезаны КРЕАЦИОНИЗМ деп санаған жөн. Оның пікірінше, жер бетіндегі тіршілік өздігінен, құдайдың жаратқан әрекеті нәтижесінде пайда болды. Құдай табиғаттан тыс жаратылыс деп болжануда. Креационизмде Құдайдың немесе құдайлардың қалауымен белгілі бір хаос, ғарыш, планеталар, өмірден адам туады.
Креационизмді К.Линней ұстанды. Ол Жердегі түрлер өзгермеген түрде болады, мысалы, Құдай оларды жаратқан деп сенді.
2. Өздігінен пайда болу теориясы. Бұл теория ежелгі Қытайда, Вавилонда және Египетте бірге өмір сүрген креационизмге балама ретінде кең таралған. Биологияның негізін қалаушы деп жиі атайтын Аристотель (б.з.д. 384 — 322 жж.) Жансыз заттардан өздігінен пайда болу теориясын ұстанды. Оның гипотезасына сәйкес, заттың белгілі бір «бөлшектерінде» қандай-да бір «белсенді принцип» бар, ол қолайлы жағдайда тірі организм құра алады. Мысалы, бақалар мен жәндіктер белгілі бір жағдайларда ылғалды топырақта өседі. Аристотель бұл принцип ұрықтанған жұмыртқада болады деп дұрыс айтқан, бірақ ол күн сәулесінде, балшықта және шіриді етте деп қателесіп сенген. 1688 жылы итальян биологы және дәрігері Франческо Реди стихиялы ұрпақ теориясына қарсы шықты. Ашық және жабық ыдыстармен бірқатар эксперименттер жүргізгеннен кейін ол белгілі тіршілік — «барлық тіршілік иелері тірі заттардан» деп жариялап, өмір тек алдыңғы өмірден пайда болуы мүмкін деген ойды растады (биогенез тұжырымдамасы). Реди ашық ыдыстың шіріген етінде пайда болатын ақ құрттардың шыбын личинкалары екенін анықтады. Бұл эксперименттер, алайда, өздігінен пайда болу идеясынан бас тартуға әкеп соқтырмады, бірақ ол біршама артқа шегінді. 1860 жылы Луи Пастер осы уақытқа дейін микробиологияда көп нәрсе жасаған өмірдің пайда болу мәселесін қолға алды. Бірқатар эксперименттер нәтижесінде Пастер биогенез теориясының дұрыстығын дәлелдеді және ақыр соңында өздігінен пайда болу теориясын жоққа шығарды. Алайда растау биогенез теориясы тағы бір проблеманы тудырды. «Ғалым конусқа қоректік ерітінділер құйып, қайнатқан. Содан кейін ол колбаның мойнын қыздырып, оны ұзын түтікке тартып, ұшын тығыздады. Аулаға шығып, Пастер мөрленген ұшты сындырып алды. Ауа колбаға еніп, микробтар мен олардың спораларын сол жерге апарды. Осыдан кейін Пастер қайтадан мойынға мөр салды. Колбаға түсіп қалған микробтар көбейтілді. Мұны сорпа бетінде пайда болған бұлттан көре алады.» Егер тірі организмнің пайда болуы үшін басқа тірі организм қажет болса, онда алғашқы тірі организм қайдан пайда болды? Бұл алғашқы ұрпақ болды ма?
3. Стационарлық күй теориясы. Бұл теорияға сәйкес, Жер ешқашан пайда болған емес, бірақ мәңгі болған, ол әрқашан тіршілікті қолдайды, ал егер ол өзгерген болса, онда өте аз. Түрлер әрқашан да болған. Бұл теорияның жақтаушылары белгілі бір қазба қалдықтарының болуы немесе болмауы белгілі бір түрдің пайда болу немесе жойылу уақытын көрсетуі мүмкін екенін мойындамайды және целакантты кросс жүзді балықтардың өкілі ретінде келтіреді. Олар тірі түрлерді зерттеп, оларды қазба қалдықтарымен салыстыру арқылы ғана жойылу туралы тұжырым жасауға болады, және бұл жағдайда оның дұрыс емес болып шығуы әбден мүмкін дейді. Тұрақты күй теориясын растау үшін палеонтологиялық деректерді қолдана отырып, оның аздаған жақтаушылары қазба қалдықтарының пайда болуын экологиялық аспектімен түсіндіреді (олардың көбеюі, қалдықтарды сақтауға қолайлы жерлерге қоныс аудару және т.б.).
Осы теорияны қолдайтын дәлелдердің көпшілігі эволюцияның түсініксіз қырларымен байланысты, қазба материалдарындағы үзілістердің маңыздылығы және ол осы бағытта мейлінше пысықталған.
4. Панспермия — тіршіліктің ғарыштан алып келуі арқылы оның пайда болуы туралы гипотеза. Ғалымдар ұқсас көзқарастарды ұстанды: Рихтер (бұл гипотезаны алғаш 19 ғасырда алға тартқан), Гельмгольц, Аррениус, Вернадский, Крик және т.б. ғарыштық шаңмен және Жерге келімсектер келмеуі. Панспермия, биогенез сияқты, «тіршілік қалай пайда болды» деген сұраққа жауап бермейді, тек бұл мәселені Жерден ғарышқа ауыстырады.
5. Биохимиялық эволюция. Қазіргі жаратылыстану ғылымында 1923 жылы орыс биохимигі А.И. Опарин ұсынған тіршіліктің абиогендік шығу теориясы. Бұл теорияның негізгі идеясы тіршіліктің пайда болуы — тірі материяның жансыз тереңдікте пайда болуының ұзақ процесі екендігінің негіздемесі болды. «Тіршіліктен» «тіріге» ауысудың үш негізгі кезеңі бар.
1) Алғашқы атмосфера жағдайында және жер бетінің күйінде бейорганикалық заттардан бастапқы органикалық қосылыстардың синтезделу сатысы.
2) Биополимерлердің, көмірсутектердің, липидтердің жинақталған органикалық қосылыстарынан Жердің алғашқы су айдындарында пайда болу сатысы.
3) Күрделі органикалық қосылыстардың өзін-өзі ұйымдастыруы, олардың негізінде пайда болуы және метаболизм процестерінің эволюциялық жақсаруы және қарапайым жасушаның пайда болуымен аяқталатын берілген құрамның органикалық құрылымдарының көбеюі.
Алғашқы екі кезеңмен бәрі анық емес, ал үшінші белгіге қатысты нақтылау тек соңғы жылдары пайда болды.
Өздеріңіз білетіндей, біздің планетамыздың жасы 4-4,5 миллиард жыл. Бұрын біздің планетамыздың жағдайы қазіргі жағдайға онша ұқсамайтын: жер бетіндегі температура өте жоғары болды (4000 — 8000 ° C), ал Жер салқындаған сайын көміртегі және отқа төзімді металдар конденсацияланып, жер қыртысын құрады; ғаламшардың беті жалаң және тегіс емес, өйткені вулкандық белсенділіктің, қозғалыстардың және салқындатудан туындаған жер қыртысының қысылуының нәтижесінде қатпарлар мен жарылыстар пайда болған.
Әлі де жеткіліксіз тығыз планетаның гравитациялық өрісі жеңіл газдарды: сутегі, оттегі, азот, гелий және аргонды ұстай алмады және олар атмосферадан шықты деп саналады. Жердің температурасы 100 ° C-тан төмендегенге дейін барлық су бу күйінде болды. Жердің алғашқы атмосферасы редуктивті болды, яғни оттегін оттегі қосылыстарынан босатты, бұған ежелгі тау жыныстарында металдардың редукцияланған түрінде болуы дәлел бола алады (мысалы, қара темір). Жас жыныстарда металдар тотыққан түрінде болады (Fe3 +). Тотықсыздандырғыш сутегі — Әлемнің негізгі элементі болды. Жердің алғашқы атмосферасындағы сутектің ішінара қысымы 0,002% деп бағаланды. Бұл өте жоғары құндылық. 1923 жылы А.И. Опарин теориялық ойларға сүйене отырып, мұхитта органикалық заттар, мүмкін көмірсутектер, қарапайым қосылыстардан жасалуы мүмкін деген пікір білдірді. Оттегінің жетіспеуі өмірдің пайда болуының алғышарты болған шығар; зертханалық тәжірибелер көрсеткендей, органикалық заттар (тіршіліктің негізі) оттегі аз атмосферада түзіледі. Қазіргі атмосферада бастапқыдан айырмашылығы көп мөлшерде оттегі бар. Ол екі жолмен пайда болуы мүмкін: күннің ультрафиолет сәулесінің әсерінен судың ыдырауы немесе жасыл өсімдіктердің фотосинтезі нәтижесінде. Бүгінгі таңда атмосфералық оттегінің фотосинтетикалық шығу тегі екендігі жалпыға бірдей қабылданды (яғни бүгінгі концентрациядағы оттегі тек өмір туылғаннан кейін пайда болды). Демек, өсімдіктер, тіршілік, Жерде азаятын атмосферада пайда болуы керек. Бұл түсінікті: оттегі биологиялық макромолекулалар пайда болуы мүмкін химиялық қосылыстарды жай тотықтырады. Тотықсыздандырғыш атмосферада бастапқы органикалық қосылыстардың пайда болуына қосымша дәлел — анаэробты бактериялардың болуы.
Тәжірибелер көрсеткендей, әр түрлі күрделі органикалық қосылыстар электр разряды жағдайында көміртектің, оттегінің, азоттың және сол сияқты қарапайым қосылыстардан тез пайда болады. Беттің төмен температурасы мен бөлшектердің аз энергиясы бірқатар түзілген қосылыстардың сәтті полимерленуіне жағдай жасады. Бұл полимерлердің массасының көбеюі олардың конденсациялануына және мұз жамылғысына түсуіне әкелді. Онда олар «жақсы» уақытқа дейін сақталды.
Тіршіліктің пайда болуын зерттеудегі кейбір болашақ бағыттар
◊ ХХІ ғасырда тіршіліктің пайда болу проблемасын айқындау үшін зерттеушілер екі объектіге — 1610 жылы Г.Галилей ашқан Юпитердің жер серігіне деген қызығушылықты арттыруда. Ол Жерден 671000 км-ге тең қашықтықта орналасқан. Оның диаметрі 3100 км. Ол бірнеше шақырымдық мұз қабатымен жабылған. Алайда мұхит мұз жамылғысының астында және ол ежелгі өмірдің қарапайым түрлерін сақтаған болуы мүмкін.
◊ Тағы бір объект — Шығыс көлі, ол реликті су қоймасы деп аталады. Ол Антарктидада төрт шақырымдық мұз қабатының астында орналасқан. Біздің зерттеушілер оны терең теңіз бұрғылауының нәтижесінде тапты. Қазіргі уақытта осы көлдің реликтикалық тазалығын бұзбай, оның суларына енуге бағытталған халықаралық бағдарлама әзірленуде. Мүмкін, бірнеше миллион жылдық реликті организмдер болуы мүмкін.
◊ Румыния аумағында жарыққа қол жетімді болмай табылған үңгірге де үлкен қызығушылық бар. Олар осы үңгірге кіре берісті бұрғылағанда, микроорганизмдермен қоректенетін қателіктер сияқты соқыр тірі организмдердің бар екенін анықтады. Бұл микроорганизмдер өз тіршілігі үшін осы үңгірдің түбінен шыққан күкіртті сутегі бар бейорганикалық қосылыстарды пайдаланады. Бұл үңгірге жарық түспейді, бірақ су бар.
◊ Жақында американдық ғалымдар тұзды көлдердің бірін зерттеу кезінде тапқан микроорганизмдер ерекше қызығушылық тудырады. Бұл микроорганизмдер қоршаған ортаға ерекше төзімділікті дамытады. Олар тіпті мышьякты ортада өмір сүре алады.
◊ «Қара шегушілер» деп аталатын жерлерде тіршілік ететін организмдер де көп көңіл бөледі.
«Қара шегушілер» — мұхит түбінде жұмыс істейтін, орта мұхит жоталарының осьтік бөліктерімен шектелген көптеген гидротермиялық бұлақтар. Олардың ішінде 250 атм қысыммен мұхиттарға. жоғары минералданған ыстық су (350 ° С) жеткізіледі. Олардың Жердің жылу ағынына қосқан үлесі шамамен 20% құрайды.
Жоғарыда аталған «ерекше» объектілерді терең зерттеу ғалымдарды біздің планетамыздағы тіршіліктің пайда болуы және оның биосферасының қалыптасуы мәселесін объективті түсінуге жетелейтіні сөзсіз.
Алайда, осы уақытқа дейін өмірді эксперименталды түрде алу мүмкін болмағанын атап өту керек.
Қолданылған әдебиеттер : М.Х.Шығаева, Ә.Т.Қанаев. «Микробиология және вирусология».
Сәтімбеков Р. Биология: Жалпы білім беретін мектептің қоғамдык-гуманитарлық бағытындағы 11-сыныбына арналған окулық.