Креационизм, самозарождение, панспермия и биохимическая эволюция: обзор представлений о возникновении жизни
Проблема происхождения жизни
Вопрос о том, как на Земле возникла жизнь, — один из самых сложных и фундаментальных в естествознании: между неживой (косной) и живой материей лежит качественный скачок, механизм которого нельзя было наблюдать напрямую, а восстанавливать его приходится по косвенным данным геологии, химии, астрономии и биологии. За историю науки было выдвинуто несколько принципиально разных гипотез происхождения жизни; в этой статье они рассмотрены обзорно, а подробный разбор наиболее обоснованной современной научной гипотезы — биохимической эволюции (гипотезы Опарина-Холдейна) — дан в следующей теме.
Креационизм
Креационизм — представление о том, что жизнь была создана сверхъестественным существом (Творцом, Богом) в результате единовременного акта творения. Это не научная, а религиозно-философская концепция: она принципиально не может быть проверена научными методами (не выдвигает проверяемых предсказаний, не опирается на наблюдаемые и воспроизводимые факты), а потому не рассматривается в рамках естественно-научной картины мира и не является предметом биологии как науки. Тем не менее креационизм имеет большое культурно-историческое значение и был господствующим представлением о происхождении жизни в европейской науке вплоть до XIX века.
Гипотеза самопроизвольного зарождения
Гипотеза самозарождения (абиогенеза в его наивной, донаучной форме) утверждала, что живые организмы могут регулярно и самопроизвольно возникать из неживого вещества: например, черви — из гниющего мяса, мыши — из грязного белья и зерна, а мухи — из тухлого мяса. Эти представления, восходящие ещё к Аристотелю, были распространены в античности и Средневековье и объясняли повседневные наблюдения (появление личинок на испортившихся продуктах) отсутствием знаний о невидимых глазом стадиях развития и о микроорганизмах.
Итальянский учёный Франческо Реди в 1668 году экспериментально опроверг самозарождение личинок мух: в сосудах с мясом, закрытых марлей (не пропускавшей мух, но пропускавшей воздух), личинки не появлялись, тогда как в открытых сосудах — появлялись. Однако вопрос о самозарождении микроорганизмов оставался спорным ещё два столетия. Окончательную точку в споре поставил Луи Пастер в 1862 году: он показал, что в колбах с прокипячённым (стерилизованным) питательным бульоном, снабжённых S-образным горлышком (пропускавшим воздух, но задерживавшим на изгибах пыль с микробами), жизнь не возникает сколь угодно долго, тогда как при попадании пыли извне бульон быстро заселяется микроорганизмами. Опыты Пастера доказали, что в современных земных условиях самопроизвольное зарождение живого из неживого не происходит — «всё живое из живого» (принцип биогенеза).
Гипотеза панспермии
Панспермия — гипотеза о занесении жизни (или её «зачатков» — спор микроорганизмов) на Землю из космоса, с метеоритами, кометной пылью или космическими телами. Идею высказывали ещё в античности, а в конце XIX — начале XX века её научно развивали Г. Гельмгольц, С. Аррениус и позднее В. И. Вернадский; в современной форме («направленная панспермия») её рассматривали Ф. Крик и Л. Оргел, допускавшие возможность целенаправленного посева жизни разумными цивилизациями. Панспермия опирается на некоторые косвенные факты: в метеоритах и кометном веществе обнаружены сложные органические соединения (аминокислоты, азотистые основания), а споры некоторых бактерий и лишайников способны переносить условия открытого космоса (глубокий вакуум, жёсткое излучение, экстремальные температуры) в течение длительного времени.
Принципиальная слабость гипотезы панспермии в том, что она не решает, а лишь отодвигает и переносит вопрос о происхождении жизни в другую точку Вселенной, не объясняя, как жизнь возникла там. Кроме того, до сих пор нет прямых, общепризнанных доказательств заноса живых организмов или их спор на Землю из космоса. Поэтому панспермия рассматривается современной наукой не как альтернатива, а как вспомогательная гипотеза о возможных путях распространения жизни и её «строительного материала» (абиогенно образовавшихся органических веществ) во Вселенной.
Гипотеза стационарного состояния
Существовала также гипотеза стационарного состояния, согласно которой Земля (и жизнь на ней) существовали всегда, никогда не имея начала. Эта гипотеза противоречит всем современным данным космологии и геологии о конечном возрасте Земли (около 4,54 млрд лет) и Солнечной системы в целом и в наши дни не рассматривается как научная.
Гипотеза биохимической эволюции
Наиболее обоснованная и общепринятая в современной науке гипотеза — гипотеза биохимической (химической) эволюции, независимо предложенная в 1920-е годы советским биохимиком А. И. Опариным (1924) и британским учёным-биологом Дж. Холдейном (1929), поэтому часто называемая гипотезой Опарина-Холдейна. Согласно ей, жизнь возникла на Земле естественным, закономерным путём в результате длительной (сотни миллионов лет) химической эволюции — постепенного усложнения органических соединений в условиях первичной атмосферы и первичного океана, без участия живых организмов, — с последующим переходом от сложных химических систем к простейшим формам жизни.
Ключевое отличие этой гипотезы от наивного самозарождения (которое эксперименты Реди и Пастера опровергли применительно к современным условиям) состоит в том, что биохимическая эволюция считается возможной только в особых условиях ранней Земли — при отсутствии свободного кислорода и жизни как таковой (а значит, и конкурентов, и разрушителей органики), при интенсивном ультрафиолетовом излучении, грозовой активности и вулканизме, служивших источниками энергии для абиогенного синтеза органических веществ. В современной кислородсодержащей атмосфере, населённой организмами, такой путь повторно реализоваться не может — именно поэтому опыты Пастера и гипотеза Опарина-Холдейна не противоречат друг другу.
Сравнение гипотез происхождения жизни
| Гипотеза | Основная идея | Статус в науке |
|---|---|---|
Креационизм | Жизнь создана сверхъестественным Творцом | Религиозно-философская, непроверяема научно |
Самозарождение | Живое регулярно самопроизвольно возникает из неживого (мясо → черви и т.п.) | Опровергнута опытами Реди и Пастера |
Панспермия | Жизнь занесена на Землю из космоса | Не имеет прямых доказательств; переносит вопрос в другое место |
Стационарное состояние | Жизнь и Земля существовали всегда | Противоречит данным о конечном возрасте Земли |
Биохимическая эволюция (Опарин-Холдейн) | Жизнь возникла закономерно путём химической эволюции на ранней Земле | Общепринятая научная гипотеза, подтверждена экспериментально (опыт Миллера-Юри) |
Почему вопрос происхождения жизни остаётся гипотезой
Важно понимать разницу между научным статусом эволюции видов и статусом гипотез о происхождении самой жизни. Эволюция органического мира (изменение уже существующих живых систем) подтверждена огромным массивом палеонтологических, генетических и наблюдаемых в реальном времени данных и является научной теорией в строгом смысле слова. Событие же зарождения первых живых систем из неживой материи произошло единожды, около 3,5–4 млрд лет назад, не оставило прямых свидетельств и принципиально не может быть напрямую пронаблюдано или воспроизведено во всей полноте — поэтому наука говорит здесь о гипотезе (пусть и хорошо экспериментально подкреплённой), а не о доказанном факте. Это не делает гипотезу Опарина-Холдейна менее научной: она построена на проверяемых предположениях, часть которых (возможность абиогенного синтеза органических веществ) была подтверждена экспериментально.
Типичные ошибки
Частая ошибка — путать гипотезу биохимической эволюции с наивным самозарождением и считать, будто современная наука допускает регулярное самопроизвольное зарождение жизни из неживого сегодня; это не так — речь идёт об уникальном событии, возможном только в особых условиях ранней бескислородной Земли. Другая ошибка — считать панспермию доказанной альтернативой абиогенезу: панспермия не объясняет происхождение жизни как таковое, а лишь предполагает иное место её возникновения. Наконец, ошибочно противопоставлять креационизм и научные гипотезы как равноценные научные теории: креационизм лежит вне поля естественно-научной проверки и относится к области мировоззрения, а не науки.
Краткий словарь терминов
Креационизм — представление о сотворении жизни сверхъестественным Творцом; не является научной гипотезой.
Самозарождение — донаучное представление о регулярном самопроизвольном возникновении живого из неживого, опровергнутое опытами Реди и Пастера.
Панспермия — гипотеза о занесении жизни на Землю из космоса.
Принцип биогенеза — положение «всё живое — из живого», доказанное опытами Л. Пастера для современных условий Земли.
Биохимическая эволюция — постепенное закономерное усложнение химических соединений на ранней Земле, приведшее к возникновению жизни.
Гипотеза Опарина-Холдейна — современная научная гипотеза абиогенного происхождения жизни путём химической эволюции в условиях ранней Земли.
Заключение
Из всех рассмотренных представлений о происхождении жизни только гипотеза биохимической эволюции Опарина-Холдейна опирается на проверяемые научные предпосылки и частично подтверждена экспериментально, что делает её общепринятой в современном естествознании. Подробному разбору её механизма — от абиогенного синтеза органических молекул до появления первых способных к самовоспроизведению систем — посвящена следующая тема.
