Начало науки. Античная наука

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт

Кафедра ботаники и экологии

По дисциплине «Концепции современного естествознания»

Выполнил: Дудина Е.Ю.

студентка 1курса

экономического факультета

специальность

«Финансы и кредит»

Проверил:

Логуа Н.Ф.

Кемерово, 2007

ПЛАН:

1. Начало науки. Античная наука …………………………………… с. 3-12

2. Сильное взаимодействие ………………………………………… с. 13-14

3. Современные концепции происхождения жизни ……………… с. 15-20

1. НАЧАЛО НАУКИ. АНТИЧНАЯ НАУКА.

Наука – это сложное многогранное общественное явление, которое вне общества не могло ни возникнуть, ни развиваться.

Общий процесс развития науки включает в себя несколько основных ступеней познания природы и мира:

1. Натур-философский этап – непосредственное созерцание природы, как нерасчлененного целого. Идет верхний охват общей картины мира Характерен для Античности.

2. Аналитический этап – идет анализ природы, расчленение целого на части. Характерен для Средневековья и Нового времени.

3. Синтетический этап – воссоздается целостная картина мира на основе уже познанных частностей, путем соединения анализа и синтеза. Характерен для современной науки.

Можно говорить о появлении науки именно в период Античности.

Античная цивилизация – величайшее явление в истории человечества. Созданная древними греками и древними римлянами цивилизация, просуществовала более 1200 лет (с VIII в. до н.э . вплоть до падения Западной Римской империи в V в. н.э. ). Была не только культурным центром своего времени, давшем миру выдающиеся образцы творчества во всех сферах человеческого духа, но и стала колыбелью двух современных цивилизаций: западной и византийско-провославной.

Ко времени становления Античной цивилизации, древними культурами Месопотамии, Восточного Средиземноморья и Малой Азии был накоплен значительный культурно-исторический опыт. И географически, и исторически Греция стала мостом между древними культурами Востока и новыми цивилизациями Европы.

Итак, с полным основанием можно говорить о появлении науки именно в Древней Греции. Происходило это в форме научных программ. Ведь прежде чем заниматься собственно на­учными исследованиями, нужно было ответить на важнейшие вопросы: Что изучать? Какими методами? Почему мы можем познавать мир?

Именно древнегреческой культуре принадлежит несколько основополагающих идей, программ, которые легли в основу науки и научного познания мира. Среди них — идея рождения мира из первоначального Хаоса, впервые зафиксированная еще в мифах. Хаос понимался как некое первичное состояние мира, аморфное и бессистемное. По мере внесения в него идеи поряд­ка он, превращался в известный нам сегодня мир, разумно орга­низованный и устроенный — Космос. Превращение Хаоса в Космос связывалось с действием универсального космического закона — Логоса. Именно он превращал беспорядок (Хаос) в порядок (Космос). Изучение процесса превращения Хаоса в Кос­мос, поиск космического (упорядочивающего) закона и должны были стать предметом исследования античной науки.

Еще одной важной идеей стало представление о единстве микро- и макрокосмоса, абсолютном подобии человека и мира. Отсюда вытекала возможность познания Космоса, так как по­добное познается подобным — эта ключевая для теории познания мысль также была сформулирована в Древней Греции.

Итак, объектом изучения древнегреческой науки стал Кос­мос — окружающий мир, существующий вечно, не созданный никем ни из богов, ни из людей, — мир, ставший упорядочен­ной системой благодаря универсальному космическому закону. Поэтому самым важным для древнегреческих мыслителей было ответить на вопрос, что лежит в основе мира и является его первоначалом, из которого все возникает и в которое со временем все возвраща­ется? Не случайно первые древнегреческие философы — представители милетской школы начали с поисков этого первоначала. Фалес нашел его в воде, Анаксимен — в воздухе, Анаксимандр— в некоем вечном начале, которое он назвал апейроном.

Постепенно был дан ответ и на вопрос, как возможно позна­ние мира. Он был сформулирован в работах философов-элеатов (Парменида, Зенона). Они впервые обратили внимание на раз­ницу между представлением о мире, формируемым на основе чувственного познания, и данными разума. Они заявили, что ум человека — это не просто зеркало, пассивно отражающее при­роду. Разум накладывает свой отпечаток на мир, активно фор­мируя его картину. В работах элеатов, которые создали фунда­мент античной науки, было сказано, что бытие (Космос) пости­гается только разумом и ни в коем случае не чувствами. Поэтому древнегреческая наука практически не использовала экспери­мент как метод познания мира. Так была четко сформулирована рационалистическая позиция , позже ставшая господствующей в европейской культуре.

Ответы на вышеназванные вопросы дали возможность сфор­мулировать первые научные программы, или парадигмы. Они отличались друг от друга прежде всего ответом на вопрос, что лежит в основе мира.

Первой научной программой античности стала математическая программа, представ­ленная Пифагором ( ок. 570 – ок. 500 до н.э.) и позднее развитая Пла­тоном. В ее основе, как и в основе других античных программ, лежало представление, что мир (Космос) — это упорядоченное выражение целого ряда первоначальных сущностей. Пифагор эти сущности нашел в числах и представил их в качестве первоос­новы мира. Вещи не равны числам, а подобны им. Таким образом, в математической программе в основе мира лежат количественные отношения действи­тельности. Этот подход позволил увидеть за миром разнообразных качественно различ­ных предметов их количественное единство.

Картина мира, представленная пифагорейцами, поражала своей гармонией — протяженный мир тел, подчиненный зако­нам геометрии (греки пошли по пути геометризации математики, то есть решения арифметических и алгебраических задач с помощью геометрических образов), движение небесных тел по математическим законам (пифагорейцам принадлежит идея гар­монии «небесных сфер»), закон прекрасно устроенного челове­ческого тела, данный каноном Поликлета.

Свое завершение математическая программа получила в фи­лософии Платона, который нарисовал грандиозную картину мира идей, представляющего собой иерархиче­ски упорядоченную структуру. Мир вещей, в котором мы жи­вем, возникает, подражая миру идей, из мертвой, косной мате­рии. Творцом всего является Бог-демиург (творец, создатель). При этом создание им мира идет на основе математических за­кономерностей, которые Платон и пытался вычленить, тем самым математизируя физику. В Новое время именно по этому пути пойдет наука. А пока, числа для Платона — это путь к постиже­нию идей, к познанию сущности мира.

Платон уточняет рассуждения пифагорейцев, для которых весь мир был однородной гармоничной сферой. Для Платона же Космос делится на две качественно различные области: божест­венную — это небо, где находятся идеальные сущности (звезды, Солнце, планеты и т.д.), и земную — мир преходящих, измен­чивых вещей. Именно Платон сформулировал идею об идеаль­ности, божественности небесных сфер, которая господствовала в науке до Нового времени. Лишь опровергнув ее, началось фор­мироваться современное естествознание.

Самым ярким воплощением математической программы стала геометрия Евклида , знаменитая книга которого «Начала» появи­лась около 300 г. до н. э. Еще пифагорейцы создали геометриче­скую алгебру, первичным элементом которой был отрезок. Сло­жение и вычитание понималось как приставление и отбрасыва­ние отрезков, Умножение двух отрезков позволяло строить пло­щади, трех — объемы. Все задачи решались с помощью циркуля и линейки. Но методы геометрической алгебры имели принци­пиальные ограничения: позволяли определить только один по­ложительный корень квадратного уравнения, не могли решаться уравнения выше третьей степени, был целый ряд нерешаемых задач (квадратура круга, удвоение куба, трисекция угла). Евклид пошел дальше и создал теорию геометрии не просто как чисто математическую, но и как физическую теорию. Его геометрия изучала величины, фигуры и их границы, их отношения, а так­же относительные положения и движения. При этом все эти тела находились не в пространстве, а в шаре, потому что основу космологических представлений античности составляла Геомет­рия шара. Шар и круг считались самыми совершенными фигу­рами, которые находились в надлунном мире.

Второй научной программой античности , оказавшей громадное влияние на все после­дующее развитие науки, стал атомизм. Он является итогом развития древнегреческой философской традиции, синтезом целого ряда ее тенденций и идейных установок. Основателями атомизма стали Левкипп и Демокрит ( ок. 470 или 460 до н.э. – умер в глубокой старости).

В основу мира атомистическая программа положила мельчайшие, неделимые, бесструк­турные частицы — атомы, которые двигались в пустоте. Атомы — это бытие в собственном смысле слова, пустота — небытие. Ничто не возникает из несуществующего и не уходит в небытие, так как атомы никогда не возника­ют и не погибают, существуя вечно. Возник­новение вещей есть соединение атомов, а уничтожение — это распад вещей на части, в пределе — на атомы. Причиной возникнове­ния вещей является вихрь, собирающий ато­мы вместе, сталкивающий и сцепляющий их. Разделение на части означает уничтожение вещей, но не атомов.

В рамках атомистической программы было сделано несколько очень важных предположений. Среди них — идея пустоты, ле­жащая в основе концепции бесконечного пространства.

Атомизм является физической программой, одной из самых плодотворных в истории науки. Она ориентировала ученых на поиски механистических причин всех возможных изменений в природе, на развитие представлений о структуре материи. По сути дела, атомистическая программа стала рождением механисти­ческого метода, требовавшего объяснить сущность природных процессов механическим соединением составляющих их частей.

Программа Аристотеля (384 – 322 до н.э.) стала третьей, завер­шающей научной программой античности. Она возникла на переломе эпох. С одной сто­роны, она еще близка к античной классике с ее стремлением к целостному философскому осмыслению действительности. С другой сто­роны, в ней отчетливо проявляются эллинистические тенденции к выделению отдельных направлений исследования в относи­тельно самостоятельные науки, каждая со своим предметом и методом исследования.

Аристотеля не устраивают крайности двух предыдущих научных программ и он пытается найти компромисс между ними, предлагая третий путь. Он возражает и Де­мокриту, и Платону с Пифагором, отказы­ваясь признать как появление вещей только из материальных атомов, так и существова­ние идей или математических объектов, су­ществующих независимо от вещей. Аристо­тель считает, что идеи и чувственные вещи не могут существовать отдельно. Мир един, а не распадается на две части — чувствен­ную и идеальную. Поэтому познания заслу­живают не только идеи, но и мир чувственных вещей.

Чтобы обосновать это утверждение, Аристотель в качестве первоосновы мира предлагает четыре причины бытия: формаль­ную, материальную, действующую и целевую. Материя — это пассивное начало, материал. Чтобы стать вещью, она должна со­единиться с формой, идеальным началом, которое придает вещи конкретность. В каждой вещи обнаруживается соединение мате­рии и формы, при этом материя данной вещи является формой для материи тех элементов, из которых эта вещь состоит. Двигаясь так вглубь материи, вещества, можно прийти к первоматерии, ли­шенной всяких свойств и качеств. Если первоматерия соединится с простейшими формами (теплое, холодное, сухое и влажное), об­разуются первоэлементы — земля, вода, воздух и огонь. Конечно, эти элементы не существуют в чистом виде — все тела земного мира являются смесью этих элементов. Тем не менее, все элемен­ты располагаются в определенном порядке, образуя структуру Космоса. Отдельные тела также стремятся занять свои места, кото­рые определяются преобладанием в них тех или иных элементов.

Самый «тяжелый» элемент — земля — находится в центре мира, поэтому Земля, образующаяся из этого элемента, является центром аристотелевского Космоса. Она неподвижна и шарооб­разна. Шарообразность Земли уже можно было подтвердить на­блюдениями за лунными затмениями. Когда происходит такое затмение, Земля становится между Луной и Солнцем и отбрасы­вает круглую тень на Луну.

Вокруг Земли располагаются более «легкие» элементы — во­да, воздух и огонь, который поднимается до Луны. Выше идет надлунный божественный мир, существующий по иным зако­нам, чем земной мир (в этом Аристотель был солидарен с Пла­тоном), так как там все тела состоят из пятого элемента — эфи­ра. Из него сделаны небесные сферы, к которым прикреплены планеты, Луна и Солнце, вращающиеся вместе с этими сферами вокруг Земли. Это вращение происходит по круговым орбитам. Представление о круговом вращении связано с убеждением ан­тичных мыслителей, что именно круг, сфера или шар являются идеальными телами или траекториями движения. Также эти взгля­ды соответствовали представлениям о совершенстве конечного, завершенного, замкнутого (для античного философа и ученого была неприятна даже мысль о возможности бесконечности).

Картину античного Космоса замыкала сфера неподвижных звезд, за которой находился перводвигатель мира — Бог. В Космосе Аристотеля не было пустоты (с тех пор известна фраза: «Природа не терпит пустоты»). Поэтому его программа может быть названа континуальной, она принципиально противополож­на Космосу Демокрита, который состоит из атомов и пустоты.

Так была сформулирована знаменитая геоцентрическая модель Вселенной, господствовавшая в науке до XVI в. и опровергнутая только в ходе первой глобальной естественно-научной революции.

Отличается античная картина мира и в части представлений о движении. Это понятие было центральным в физике Аристо­теля. Движение понималось в широком смысле — как возник­новение и уничтожение определенных тел, их рост или умень­шение, изменение качества, перемещение и перемена места. Движение у Аристотеля — это всегда движение к какой-то зара­нее предопределенной цели. Движение кардинально отличалось в совершенном небесном и несовершенном земном мирах. Там, соответственно, существовали совершенное круговое и несовер­шенные движения. Если небесные движения вечны и неизмен­ны, не имеют начала и конца, то земные движения их имеют и делятся на естественные и насильственные. Аристотель считал, что у каждого тела есть предназначенное ему по его природе ме­сто, которое это тело и стремится занять. Движение тел к своему месту — это естественное движение, оно происходит само собой, без приложения силы. Примером может служить падение тяжело­го тела вниз, стремление огня вверх. Все прочие движения на Земле требуют приложения силы, направлены против природы тел и являются насильственными. Аристотель доказывал вечность движения, но не признает возможности самодвижения материи. Все движущееся приводится в движение другими телами. Перво­источником движения в мире является перводвигатель — Бог. Как и модель Космоса, эти представления благодаря непререкае­мому авторитету Аристотеля настолько укоренились в умах евро­пейских мыслителей, что были опровергнуты только в Новое время, после открытия Г. Галилеем идеи инерции.

Учение Аристотеля о пространстве и времени исходит из по­нятия непрерывности. Поэтому пространство для него — это протяженность тел, а время — их длительность. Пространство и время Аристотеля существуют только вместе с материей, поэтому его концепция пространства и времени может быть названа относительной. Он отрицает существование пустоты, весь космос заполнен материей, он не однороден, так как в нем есть центр и периферия, верх и низ. Именно по отношению к ним мы разде­ляем движения на естественные и насильственные.

Бесспорным достижением. Аристотеля стало создание фор­мальной логики, изложенной в его трактате «Органон» и поста­вившей науку на прочный фундамент логически обоснованного мышления с использованием понятийно-категориального аппарата. Ему же принадлежит утверждение порядка научного иссле­дования, которое включает изучение истории вопроса, постановку проблемы, внесение аргументов «за» и «против», а также обоснование решения.

После его работ научное знание окончательно отделилось от метафизики (философии), произошла дифферен­циация самого научного знания. В нем выделились математика, физика, география, основы биологии и медицинской науки.

Активно развивалась астрономия , которой нужно было привести в соответствие наблюдаемое движение планет (они движутся по очень сложным тра­екториям, совершая колебательные, петлеобразные движения) с предполагаемым их движением по круговым орбитам, как этого требовала геоцентрическая модель мира. Решением этой про­блемы стала система эпициклов и деферентов александрийского астронома Клавдия Птолемея ( I — II вв. н.э.). Чтобы спасти гео­центрическую модель мира, он предположил, что вокруг непод­вижной Земли находится окружность, с центром, смещенным относительно центра Земли. По этой окружности, которая на­зывается деферентом, движется центр меньшей окружности, ко­торая называется эпициклом. Это движение происходит с угло­вой скоростью, постоянной по отношению к точке, располо­женной симметрично центру большей окружности относительно Земли. Планеты в геоцентрической модели Птолемея равномер­но двигались по эпициклам

Нельзя не сказать еще об одном антич­ном ученом, заложившем основы математи­ческой физики, — Архимеде, жившем в III в. до н. э . Его труды по физике и механике были исключением из общих правил антич­ной науки, так как он использовал свои знания для построения различных машин и механизмов. Ему приписывается изобрете­ние винта Архимеда — машины для подъе­ма воды, планетария — механической моде­ли небесной сферы, различных военных ма­шин — баллисты, крана для поднятия ко­раблей и др. Тем не менее, не следует пре­увеличивать роль этих открытий. Все же глав­ным для него, как и для других античных ученых, была сама наука. И механика для него становится важ­ным средством решения математических задач. Безусловно, для Архимеда его практическая деятельность рассматривалась как второстепенное дело, игра, не имеющая большой ценности. При этом он все равно сводил практические задачи к теоретическим проблемам, решал их и лишь после этого давал практические рекомендации. Дело в том, что для него изучение с помощью ме­ханического метода еще не было доказательством, с его помощью можно было получить лишь некоторое предварительное пред­ставление об исследуемом.

В статике Ар­химед ввел в науку понятие центра тяжести тел, сформулировал закон рычага . В гидростатике он открыл закон, носящий его имя: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая си­ла, равная весу жидкости, вытесненной телом.

Развиваются в античности основы биологических знаний . Сре­ди них большое значение для дальнейшею развития пауки имеют две концепции происхождения жизни — креационистская , которая утверждает, что жизнь была создана богом, и концепция самозарож­дения жизни из неживого . Огромное значение имели работы Ари­стотеля, который заложил основы систематизации видов животных, описал свыше пятисот видов растений и животных. Гиппо­крат становится родоначальником научной медицины.

Такова была античная наука, во многих своих положениях и выводах, опровергнутая сегодня, но сыгравшая исключительно важную роль в становлении современной цивилизации. Выделе­ние науки в самостоятельную сферу культуры, было важнейшим шагом в формировании активного, творчески-преобразующего отношения человека к миру. Вся дальнейшая история науки была развитием и преобразованием античной науки.

2. СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.

Взаимодействие – представляет собой развертывающийся во времени и пространстве процесс взаимодействия одних объектов на другие путем обмена материей и движением.

Выделяют 4 вида взаимодействия:

1. Сильное взаимодействие

2. Гравитация

3. Электромагнетизм

4. Слабое взаимодействие.

Сильное взаимодействие занимает первое место по силе и является источником огромной энергии. Основная функция силь­ного взаимодействия — соединять кварки и антикварки в адроны. Теория сильного взаимодействия является типичной полевой теорией и называется квантовой хромодинамикой .

Исходным положением теории является постулат о существо­вании трех типов цветовых зарядов (красного, синего, желтого). Они присущи кваркам и выражают способность вещества к силь­ному взаимодействию. Цвет кварков подобен электрическому за­ряду. Как и электрические заряды, одноименные цвета отталки­ваются, разноименные притягиваются. Когда три кварка или кварк и антикварк объединяются в адрон, суммарная комбинация цветовых зарядов в нем такова, что адрон в целом обладает цве­товой нейтральностью.

Цветовые заряды создают поля с присущими им квантами — бозонами. Переносчики сильного взаимодействия названы глюонами (от англ, glue — клей). Они, подобно фотонам, имеют спин, равный единице, и массу, равную нулю. Но электромагнитное взаимодействие является дальнодействующим, а сильное взаи­модействие имеет очень ограниченный радиус действия — до 10~13 см (порядка атомного ядра).

Сильное взаимодействие зависит от расстояния между цветовыми зарядами и прямо пропорционально. Из-за особых свойств глюонного поля цветовое взаимодействие между кварками тем меньше, чем они ближе друг к другу. На малых расстояниях кварки перестают влиять друг на друга и ведут себя как свободные частицы. Такое свойство кварков получило название асимптотической свободы . Но как только расстояние между кварками начинает увеличи­ваться, сила взаимодействия нарастает. Для разделения двух час­тиц с цветовыми зарядами понадобилась бы бесконечно боль­шая энергия. Лишь в первые моменты после Большого взрыва существовавшие тогда огромные температуры позволяли сво­бодное существование кварков. Но сейчас попытка разорвать связь между кварками приведет к тому, что глюонные струны между ними будут натягиваться все сильнее, в результате воз­никнут новые кварки и антикварки, которые соединятся с пер­вичными частицами и образуют новые адроны. Именно это и наблюдается в опытах на ускорителях.

До открытия кварков и цветового взаимодействия фундамен­тальным считалось ядерное взаимодействие, объединяющее про­тоны и нейтроны в ядрах атомов. Но с открытием кваркового уровня вещества под сильным взаимодействием стали понимать цветовые взаимодействия между кварками, объединяющимися в адроны. Ядерные силы перестали считаться фундаментальными, они должны как-то выражаться через цветовые силы.

Теория предполагает, что при сближении барионов (прото­нов и нейтронов) на расстояние меньшее, чем 10-13 см, они те­ряют свои индивидуальные особенности, глюонный обмен меж­ду кварками, удерживающий их в адронах, принимает коллективный характер, в результате такого взаимодействия всех барионов связываются в единую систему — атомное ядро

Таким образом, ядерные силы — это только отголоски цве­товых сил, слабое подобие настоящего сильного взаимодейст­вия. Не случайно для того, чтобы расколоть атомное ядро, нужна совсем небольшая энергия. Расколоть же протон или ней­трон невозможно.

3. СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ.

Под понятием «жизнь» большинство ученых сейчас подразумевают процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и способных самовоспроизводиться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.

Теории, касающиеся возникновения Земли и жизни на ней, разнообразны. Среди множества теорий возникновения жизни на Земле можно выделить основные:

1.жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм )

2. жизни возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение )

3. жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния )

4. жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия )

5. жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция )

В настоящее время центральной проблемой в вопросе про­исхождения жизни на Земле является описание эволюции раз­вития механизма наследственности. Ученые сегодня убеждены, что жизнь возникла только тогда, когда начал действовать механизм репликации. Любая самая сложная комбинация аминокислот и других сложных органических соединений это ещё не жизнь. Но проблема в том, что появление праДНК вместо коацерватной капли тоже не может считаться началом жизни па Земле. Дело в том, что современная ДНК может функционировать только при наличии белковых ферментов.

Таким образом, ученые-биологи, занимающиеся сегодня решением вопроса о происхождении жизни, сводят его к характеристике доклеточного предка — протобионта, его структурных и функциональных особенностей.

Концепции голобиоза и генобиоза.

Трудность решения этого вопроса объясняется хорошо известным фактом: для саморепродукции нуклеиновых кислот — основы генетического кода — необходимы ферментные белки, а для синтеза белков — нуклеиновые кислоты.

Конечно, проще всего было бы предположить, что оба эти свойства появились одновременно, объединились в единую систе­му в пределах протобионта, после чего началась их коэволюция одновременная и взаимосвязанная эволюция. К сожалению, этот компромиссный вариант не получил признания ученых. Дело в том, что белковые и нуклеиновые макромолекулы структурно и функционально глубоко различны. В силу этого они не могла поя­виться одновременно, в результате одного скачка в ходе химической эволюции. Таким образом, невозможно их сосуществование в протобиологической системе (протобионте).

В результате, на протяжении большей части XX в. ученые вели дискуссию о том, что было первичным — белки или нуклеиновые кислоты, а также о том, как и на каком этапе произошло их объединение в систему, способную к передаче генетической информации и регуляции биосинтеза белков, то есть являющуюся живым организмом.

В зависимости от ответа на вопрос о первичности белков или нуклеиновых кислот, все существующие гипотезы и концепции можно разделить на две большие группы — голобиоза и генобиоза

Концепция Опарина относится к группе голобиоза — методологического подхода, утверждающего первичность структур клеточного типа, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментных белков. Появление нуклеиновых кислот в этой концепции считается завершением эволюции, итогом конкуренции протобионтов. Эту точку зрения можно назвать субстратной.

Сторонники генобиоза исходят из убеждения в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода. Эту группу гипотез и концепций можно назвать информа­ционной . Примером этой точки зрения может служить концеп­ция Дж. Холдейна . Согласно ей, первичной была не структура, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, подобная гену и способная к саморепро­дукции, и поэтому названная им «голым геном».

Вплоть до 1980-х годов имело место четко выраженное про­тивостояние гипотез голобиоза и генобиоза. Оно обрело форму дискуссии при обсуждении вопроса, что старше — голый ген (способность к генетической репродукции) или белковый протобионт (способность к метаболизму). В иной трактовке эта дискуссия стала представлять собой противостояние двух кон­цепций — информационной (генетической) и субстратной (обменно-метаболической).

В рамках этой дискуссии большую популярность приобрела гипотеза английского биохимика П. Деккера , принадлежавшая к направлению голобиоза. Он предположил, что структурной осно­вой предка — биоида — были жизнеподобные неравновесные диссипативные системы. С точки зрения Деккера, они представ­ляли собой открытые микросистемы с мощным ферментативным аппаратом. Биоид подвергался мутациям, накапливал при этом информацию, после чего эволюционировал.

Тем не менее, к началу 1980-х годов чаша весов стала скло­няться в пользу концепции генобиоза. Во многом это произош­ло благодаря новому истолкованию открытого еще Л. Пастером свойства молекулярной хиральности живых организмов. Посте­пенно ученым стало ясно, что стереохимический код передается одновременно с генетическим кодом. То есть сегодня считается, что если молекулярная хиральность — изначальный и фунда­ментальный признак живой материи, то способность возрождать хирально чистые молекулярные блоки зародилась столь же рано, как и способность к генетической саморепродукции. Функцией стереохимического кода стало кодирование построения хираль­но чистых мономеров, без которых невозможно комплиментар­ное взаимодействие молекул субстрата и ферментов при биохимических реакциях. Это кодирование производится с помощью молекул ДНК или РНК.

Но оставался нерешенным вопрос о том, какая из этих ин­формационных молекул появилась первой и сыграла роль мат­рицы для первичной комплиментарной полимеризации? Кроме того, по-прежнему стоял вопрос, как могла функционировать протобиотичсская система в отсутствие ферментных бслков, ес­ли мы допускаем, что они появились позже?

Ответ на эти вопросы был получен к концу 1980-х годов. Он гласил, что первичной была молекула РНК, а не ДНК. Призна­ние этого факта было связано с наличием у РНК уникальных свойств. Оказалось, что она наделена такой же генетической па­мятью, как и молекула ДНК. Далее была установлена настоящая вездесущность РНК — стало ясно, что нет организмов, о которых отсутствовала бы РНК, хотя есть множество вирусов, геном которых не содержит ДНК. Также, вопреки устоявшейся догме, ут­верждавшей, что перенос генетической информации идет в на­правлении от ДНК к РНК и белку, оказался возможным перепос этой информации от РНК к ДНК при участии фермента, открытого в начале 1970-х годов.

В начале 1980-х годов была установлена способность РНК к саморепродукции в отсутствии белковых ферментов, то есть бы­ла открыта се автокаталитическая функция. Это объясняло все нерешаемые ранее вопросы. Таким образом, сегодня считаемся, что протобионт представлял собой молекулу РНК. Древняя РНК была транспортной и совмещала в себе черты как фенотипа, так и генотипа. Иными словами, она могла подвергаться как генетическим преобразованиям, так и естественному отбору. Сегодня уже очевидно, что процесс эволюции шел от РНК к белку, и затем к образованию молекулы ДНК. у которой С-Н связи более прочны, чем С-ОН связи РНК.

Очевидно, что возникновение хиральности, а также первичных молекул РНК не могло произойти в ходе плавного эволю­ционного развития. Судя по всему, имел место скачок со всеми характерными чертами самоорганизации вещества, об особенностях, которой уже говорилось выше.

В 1990-с годы появился сиге ряд версий, в соответствии с которыми жизнь могла появиться в геотермальных источниках на морском дне, в тонких пленках органического вещества, адсорбированного на поверхности кристаллов пирита или апатитов. Их появление вызвано некоторыми недостатками концепции генобиоза, но они еще не получили достаточного обоснования и развития.

Следующим этапом в процессе появления жизни стало рождение настоящей живой клетки. Сегодня ученые знают о первичной клетке (археклетке) намного больше, чем раньше. Археклетка была первичным живым организмом. У нее, очевидно, была двукслойная оболочка (мембрана), она обладала способностью всасывать через нее протоны, ионы и мелкие мо­лекулы, а ее метаболизм основывался на низкомолекулярных углеродных соединениях. В археклетке существовал клеточный скелет, отвечавший за ее целостность, а также обеспечивавший возможность ее деления. Жизнедеятельность клетки обеспечива­лась за счет аденозинтрифосфорной кислоты. Возможно, археклетки были схожи с недавно открытыми археобактериями и представляли собой прото-эукариотную систему, дальнейшая эволюция которых шла как по линии приобретения новых свойств эукариотами, так и по пути их утраты прокариота­ми. Этот процесс занял несколько миллиардов лет. Считается, что первые прокариоты появились более 4 млрд лет назад. Ими были бактерии и сине-зеленые водоросли — практически бессмертные организмы, жившие в очень сложных условиях. Эукариоты появи­лись около 2,6 млрд лет назад, они уже не были бессмертными, и с их появлением процесс эволюции жизни начал ускоряться.

Существует три гипотезы, объясняющих появление эукариотной клетки .

Согласно аутогенной версии усложнение археклетки шло по­степенно по пути приобретения все новых внутренних структур и функций, результатом чего стало появление оформленного ядра.

Существует гипотеза симбиогенеза , которая предполагает, что качественное усложнение клетки и появление в ней ядра про­изошло в результате внедрения нескольких прокариотных кле­ток в клетку-хозяина.

Гипотеза споры сводит процесс образования эукариотной клет­ки к спорообразованию, свойственному многим одноклеточным организмам. Существует возможность торможения процесса спорообразования в результате мутации, что привело к образо­ванию прокариотов. Если же таких мутаций не было, то появи­лись эукариоты.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: Высшее образование, 1997. – 335 с.

2. Грушевицкая Т.Г. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2003. – 670 с.

3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.– М.: Академический проспект, 1997. – 640 с.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.– М., 1999. – 656 с.

содержание   ..  350  351  352   ..