"Биология. Базовый уровень", Андреева Н.Д.
Представления о происхождении жизни менялись по мере развития науки. Самозарождение объясняло появление организмов из неживого вещества, но опыты Реди, Спалланцани и Пастера показали роль уже существующих организмов и микроорганизмов. Биогенез описывает возникновение живого от живого, панспермия предполагает космический перенос жизни, а биохимическая эволюция рассматривает возможные земные этапы появления первых живых систем.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Самозарождение жизни — историческое представление о возникновении организмов непосредственно из неживого вещества в обычных условиях. Например, появление личинок на мясе раньше связывали с самим мясом. Этот термин нужен, чтобы понять, какую идею проверяли классические опыты учёных.
Биогенез — принцип, согласно которому живое возникает от живого. Он описывает появление новых организмов от уже существующих, например развитие личинок из яиц мух. Биогенез важен для объяснения размножения современных организмов, но сам по себе не раскрывает происхождение первой жизни.
Панспермия — гипотеза о занесении жизни или её предшественников на Землю из космоса. В роли переносчиков могут предполагаться космические тела или частицы вещества. Понятие помогает отделить вопрос о месте появления жизни от вопроса о механизме её первоначального возникновения.
Биохимическая эволюция — гипотеза о постепенном возникновении жизни на Земле из неживых веществ. Согласно ей, простые соединения могли превращаться в органические вещества, а затем объединяться в более сложные системы. Это обозначение используют для обсуждения возможного земного пути к первым живым структурам.
Представление о самозарождении складывалось из повседневных наблюдений: на испорченной пище появлялись личинки, в воде — мелкие организмы, а после дождя возникали лягушки или насекомые. Причина таких явлений была скрыта: яйца, споры и микроорганизмы не всегда были видны человеку. Поэтому наблюдение само по себе не позволяло отличить появление нового организма от развития уже существующего зачатка.
Опыты стали нужны, чтобы изменить только один существенный фактор и сравнить результат с контролем. Реди помещал мясо в открытые и закрытые сосуды и обнаружил, что личинки появляются там, где к мясу могут добраться мухи. Спалланцани кипятил питательный бульон и герметично закрывал сосуды: без попадания микроорганизмов извне бульон оставался чистым.
Опыт Пастера уточнил значение доступа воздуха. Он использовал сосуды с изогнутыми горлышками: воздух проходил внутрь, но пыль и микроорганизмы оседали в изгибе и не достигали бульона. После разрушения защиты или контакта бульона с загрязнённой частью сосуда микроорганизмы появлялись, поэтому результат связывали с заражением, а не с самозарождением.
Самозарождение и биогенез отвечают на разные вопросы. Самозарождение утверждало, что живое может возникать прямо из неживого в обычной среде, а биогенез связывает появление организма с другим живым организмом. Подтверждение биогенеза для современных условий показывает источник наблюдаемых организмов, но не объясняет, как появился первый организм.
Панспермия и биохимическая эволюция различаются предполагаемым местом и ходом событий. Панспермия связывает появление жизни на Земле с космическим заносом и не описывает её первоначальное возникновение. Биохимическая эволюция предполагает последовательные земные этапы: образование органических веществ, усложнение систем и появление признаков живого; детали этого пути остаются предметом исследований.
Таблица помогает сравнивать гипотезы не только по названию, но и по месту возникновения жизни, основанию и нерешённым вопросам. Особенно важно отделять объяснение появления современных организмов от объяснения первой жизни. При чтении последнего столбца обращайте внимание на границы каждого утверждения.
| Представление или гипотеза | Где и как возникает жизнь | Главный аргумент или основание | Что объясняет и что остаётся открытым |
|---|---|---|---|
| Самозарождение | В обычных условиях из неживого вещества | Повседневные наблюдения, истолкованные без учёта скрытых зачатков | Объясняет старое представление о появлении организмов, но опровергнуто контролируемыми опытами для наблюдаемых условий |
| Биогенез | От уже существующих живых организмов | Опыты с защитой от мух, кипячением и загрязнением микроорганизмами | Объясняет появление современных организмов, но не происхождение первой жизни |
| Панспермия | Жизнь или её предшественники заносятся на Землю из космоса | Предположение о возможности космического переноса | Предлагает источник заноса, но не объясняет первоначальное возникновение жизни |
| Биохимическая эволюция | На Земле, через постепенное усложнение веществ и систем | Исследования химических превращений и возможных ранних условий Земли | Намечает земной путь к живому, но точная последовательность этапов открыта |
В закрытую от мух банку с мясом не попали личинки, а в открытой банке они появились. Определите, какую гипотезу проверял опыт и какой вывод из него следует. Нужно сравнить не только результат, но и условие, которое различалось в двух банках.
Ответ: опыт проверял гипотезу самозарождения. Личинки развиваются из яиц мух, а не возникают из мяса; закрытая банка служит контролем доступа мух.
Сравните опыты Спалланцани и Пастера. Объясните, почему сохранение бульона без микроорганизмов не означало, что жизнь вообще не может возникнуть. В обоих опытах проверяли появление микроорганизмов в питательной среде, но условия доступа воздуха и загрязняющих частиц были организованы по-разному.
Ответ: опыты опровергали самозарождение современных микроорганизмов в защищённом бульоне. Они не решали вопрос о первой жизни, которая могла возникать в иных условиях ранней Земли и за длительное время.
Ученик утверждает: «Панспермия объясняет, как появилась жизнь». Оцените утверждение и сопоставьте панспермию с биохимической эволюцией. Для ответа нужно различить место предполагаемого заноса и механизм первоначального возникновения жизни.
Ответ: утверждение неполно. Панспермия предлагает космический источник заноса, а биохимическая эволюция — возможный земной путь возникновения первых живых систем.
Ошибка 1. Считать, что Пастер доказал невозможность появления первой жизни. Так думают, потому что его опыт часто называют опровержением самозарождения без уточнения условий. Проверяйте себя вопросом: речь идёт о современных микроорганизмах в бульоне или о первой жизни на Земле?
Ошибка 2. Смешивать биогенез с происхождением жизни. Биогенез объясняет появление новых организмов от уже существующих, поэтому он не может описать первый живой организм. Если в объяснении уже предполагается родительский организм, вопрос о начале жизни ещё не решён.
Ошибка 3. Называть панспермию полным объяснением. Она предполагает космический перенос жизни или её предшественников, но оставляет открытым их первоначальное происхождение. Проверьте, указано ли в ответе, как возникла жизнь до заноса.
Ошибка 4. Представлять биохимическую эволюцию как окончательно доказанную последовательность. Это научная гипотеза, а отдельные этапы и условия продолжают исследоваться. Используйте слова «предполагает» и «возможный путь», если речь идёт о реконструкции происхождения жизни.
Для понимания темы нужны различия между живой и неживой природой, а также представления о наблюдении, гипотезе и контролируемом эксперименте. Именно контроль условий позволил отделить развитие организмов из зачатков от предполагаемого самозарождения.
Тема связана с клеточной теорией и размножением организмов: они помогают понять принцип биогенеза и роль клеток как живых систем. Позднее эти знания понадобятся при изучении эволюции, первых клеток и ранней истории Земли.
Почему люди раньше верили в самозарождение жизни?
Люди наблюдали, как на мясе появляются личинки, а в стоячей воде — микроорганизмы, и связывали эти события с самим неживым веществом. Причину появления организмов — яйца мух или невидимые микроорганизмы — тогда не замечали.
Что именно доказал опыт Пастера?
Пастер показал, что микроорганизмы не возникают в стерильном бульоне сами по себе, если в него не попадают частицы из воздуха. При доступе загрязнённого воздуха микроорганизмы появляются, поэтому опыт опровергал самозарождение в проверенных условиях, но не объяснял появление первой жизни.
Почему биогенез не объясняет появление первой жизни?
Биогенез утверждает, что новые организмы происходят от уже существующих организмов. Для первой жизни не было предшествующего организма, поэтому принцип биогенеза не отвечает на вопрос о её первоначальном возникновении.
Панспермия утверждает, что жизнь возникла на Земле?
Нет. Панспермия предполагает, что жизнь или её предшественники были занесены на Землю из космоса. Поэтому она переносит вопрос о первоначальном возникновении жизни за пределы Земли.
Как биохимическая эволюция объясняет возможное появление первых живых систем?
Гипотеза предполагает постепенное образование простых органических веществ из неживых компонентов Земли, их объединение в более сложные соединения и системы. В дальнейшем могли появиться структуры, способные к обмену веществ, самовоспроизведению и наследованию, но точная последовательность этапов ещё исследуется.
§ 53. Становление и развитие представлений о происхождении жизни
