Ежелгі Жердегі тіршіліктің пайда болуы туралы көзқарастар. Жер бетіндегі тіршіліктің пайда болуы туралы қазіргі заманның теориясы. Тіршіліктің пайда болуы туралы сұраққа ғалымдар бірдей тұжырымға келмеген. Бір негізгі топтарға біріктіруге болатын бірнеше болжамдар бар: панспермия гипотезасы және біздің планетада тіршіліктің туылу гипотезасы.
Панспермия гипотезасы бойынша, алғаш рет швед ғалымы С.Аррениуспен (1895) ұсынылған, тіршілік космостан метеориттер мен космос шаңы арқылы микроорганизмдермен келген дейді. Кейіннен бұл гипотеза Жер бетін саналы тіршілік иелері бөгде планеталықтардың келіп көргендігі туралы идеялармен толықтырылды. Бірақ осы екі пікірді не дәлелдей алмады, не жоққа шығара алмады.
Біздің планетада тіршіліктің өз алдына пайда болуы гипотезасы адамзат дамуы тарихында бірнеше рет түрін де өзгертті. Мыңжылдықтар бойында, XVII ғ. ортасына дейін тірі организмдердің пайда болуы үнемі жүреді деген пікір билеген. Бұл идеялар алғашында Ежелгі Грецияда кең өріс ала бастады. Демокрит (б.э.д. 400-370 мыңжылдықтар) тіршіліктің өз бетімен пайда болуы жердің элементарлы ылғалды бөліктерін от атомдарымен біріктіруден пайда болған деп есептейді. Орта ғасырларда бақалар шөгіндіден, құрттар топырақтан, шыбындар шіріген еттен пайда болуы мүмкін деп ойлаған. Тек 1665 жылы итальяндық ғалым Ф.Реди (1626-1697) тәжірибе арқылы тіршіліктің өз бетінше пайда бола алмайтындығын дәлелдеген. Ол таза етті алып бірнеше колбаларға орналастырады, олардың жартысының бетін марлімен жауып тастайды. Шыбын дернәсілдері тек ашық колбаларда пайда болады, ал жабықтарында олар пайда болмайды. Осыдан дернәсілдер шыбындардың тастап кеткен жұмыртқаларынан пайда болды деген қорытынды жасалады.
Тіршіліктің өз бетінше пайда болмайтынын, XIX ғ. ортасында Л.Пастермен (1822-1895) дәлелдеді. Ол қарапайым тәжірибеде көрсеткен. S тәрізді түтікше бекітілген колбаға ет сорпасын құйып, қайнатады. Бірнеше айлар бойы сорпа стерильді сақталады, себебі ауадағы микроорганизмдер оған түсе алмаған, бірақ сорпа бір күні кенеттен тұнық болып кетеді, себебі түтікшені алып тастағанда ондағы микробтар дереу ішке кіріп кетеді.
Орыс ғалымы А.И. Опарин (1924) және ағылшын ғалымы Дж.Холдейн (1929) материяның алғашқы мұхиттың ұзақ уақыт дамуынан пайда болды деген гипотеза айтады. Олардың ойынша, тіршіліктің пайда болуы көптеген молекулалық химиялық түзілістерінен, олардың полимеризациясынан, күрделі агрегаттардың және т.б. пайда болуы деп есептейді. Бұл гипотеза жердің пайда болуы туралы көптеген көзқарастардың шығуына бастама берді. Нәтижеде ол бірнеше рет түрін өзгертті, ежелгі Жердегі тіршіліктің шығу механизмдері мен жолдары туралы көптеген пікірлермен толықтырылып отырды.
Қазірде Жер бетіндегі тіршіліктің пайда болуы келесі негізгі этаптарға жіктеледі:
- Жай органикалық қосылыстардың химиялық синтезі, соның қатарында биологиялық полимерлер мономерлерінің, аминқышқылдар, нуклеотидтер, моносахаридтер және т.б. тірі организмдер қатысынсыз жүреді.
- Нуклеин қышқылдары, белоктар және өзге биологиялық полимерлер түзу арқылы жүретін мономерлер полимеризациясы.
- Биологиялыққа дейінгі фазалық күрделі жүйелердің түзілуі протобионттар, қоршаған ортадан мембранамен бөлініп, тірі заттардың бірқатар қасиеттеріне ие болады.
- Барлық тіршілік қабілеттілігіне ие қарапайым клеткалардың пайда болуы және олардың ары қарай биологиялық эволюциясы.
Алғашқы үш этапты химиялық эволюция кезеңіне жатқызады, төртіншісінен биологиялық эволюция басталады.
- Төмен молекулалық органикалық қосылыстардың синтезі. Жер аспан денесі сияқты 5 млрд жыл бұрын қалыптасқан. Бірнеше жүз миллион жылдар бойында термоядерлік реакциялар салдарынан, оның ішкі қабаттарының қыздырылуы процестері жүрді. Газтәрізді өнімдер жарылып, жер бетіне шығып, белсенді вулкандық әрекетін жүргізіп, алғашқы атмосфераны түзді. Онда көп мөлшерде азот, көмертек оксиді, сутек, су булары, өзге қосындылар болды. Алғашқы атмосферада оттегі мүлдем болмаған. Жер бетіндегі температура біртіндеп төмендей берді, ол су буларының конденсациясына алып келді. Әлемдік мұхитты түзетін жаңбырлар кезеңі басталды.ыстық жаңбыр суында алғашқы атмосфераның газтәрізді бөлшектері ери бастады.
Жер бетінде тіршіліктің пайда болуының бастапқы кезеңдері
Алғашқы клеткалылардың гентикалық ақпараты өте қарапайым болған. Ол бірнеше сақиналы рибонуклеинқышқылдарынан тұрған, ол генетикалық та, каталиттік те функциялар атқарған. Ары қарай мутациялар салдарынан нуклеотидтер реттілігімен ерекшеленетін ірі РНК молекулалары пайда болады, нәтижесінде көптеген белок ферменттердің синтезін жүргізу мүмкіндіктеріне ие болады, олардың түзілуімен химиялық реакциялардың алуантүрлілігі күрт арта бастайды. Барлық тірі зат үшін қанаттардың, аминқышқылдарының және майлардың метаболизмінің жолдары қалыптасты.
Клеткалардың күрделенуі олардың генетикалық ақпараттың жандануымен, бірінші кезекте ДНК молекулаларының пайда болуынан басталады. Олардың тізбектері бірден ажырап, бірден белок ферменттер көмегімен қайта қалпына келе алады. Оның бұл қасиеті – РНК молекуласына қарағанда генетикалық ақпараттың ұрпақтарға толығымен берілуі, сол арқылы табиғи сұрыптаудың ролін арттыруға мүмкіндік береді. Сол себептен ДНК генетикалық ақпараттың негізгі сақтаушысына айналады.
Алғашында жер бетіндегі тіршілік енді қалыптаса бастағанда қарапайым прокариоттық клеткалар өздерінің қалыптасуы үшін барлық қажетті органикалық заттарды қоршаған ортадан алады. Энергетикалық қажеттіліктерін алғашқы клеткалар гликолиз арқылы реттеп отырады, себебі алғашқы атмосфера аэробты алмасуға қажетті оттегінсіз болды, яғни олар анаэробты гетеротрофтар болды.
Әлем мұхитының органикалық ресурстарын мөлшеріне орай табиғи сұрыптау популяциялар клеткаларына қарапайым органикалық заттарды игеруге көмектесе бастады, тотығу және тотықсыздану қарапайым реакциялардың энергиясын қолдана отырып, жүзеге асырылды. Нәтижеде автотрофты хемосинтездеуші бактериялар пайда болды.
Бірақ тіршілік үшін күресте артықшылыққа фотосинтездеуші пигменті бар организмдер ие болды, олар күн сәулесінің таусылмас энергиясын пайдалана бастады. Бұл қатынаста жасыл пигмент хлорофилді синтездей бастаған бактериялар ерекшеленді. Бірінші фотосинтездеуші бактериялар сутек және электрондар доноры ретінде күкірт сутекті және өзге де күкірттің тотықсызданған қосылыстарын қолдана бастайды. Кейіндеу, 2,5 млрд жыл өткен соң цианобактериялар (көк-жасыл балдырлар) фотосинтез процесі барысында бос оттегі бөле отырып, суды тотықтырады. Цианобактериялардың тез таралуы мен дамуы атмосферада оттегінің жинақталуына алып келді. Нәтижеде шамамен 2,25 млрд жыл бұрын стратосферада озон қабаты қалыптаса бастады, ол ультракүлгін сәулелерді ұстап қалу арқылы Жер бетіндегі тіршіліктің дамуына қолайлы жағдайлар жасайды. Атмосферадағы оттегі мөлшері 1% жеткенде бірінші прокариоттардың аэробты организмдері түзіледі. Аэробты тыныс алу арқасында олар зат алмасуды қарқынды жүргізе бастайды.
Клеткалардың ары қарай эволюциясы оның көлемінің артуы мен бөліктерге бөлінуімен байланысты, яғни мембраналардың да қалыптасуы жүрді. Осылайша, ядро жіктеліп, эндоплазмалық ретикулум, Гольджи аппараты, өзге мембраналы органоидтар қалыптасты.
Митохондриялар және хлоропласттар эукариоттарға тән өзінің ДНК болады. Шығу тегі тәуелсіз және болжам бойынша прокариоттардың симбионттарынан тараған. Бұл теорияны алғаш рет орыс ғалымы С.Мережковский ұсынған (1905). Митохондриялар ұсақ ежелгі аэробты бактерияның ірі прокариоттық анаэробты гетеротрофты еге клеткасына ену арқылы пайда болады. Хлоропласттардың пайда болуы өз құрамында митохондриялардан тұратын еге клеткасына фотосинтездеуші көк-жасыл балдырлардың (цианобактериялар) енуі арқылы іске асады.
Митохондриялар және хлоропласттарға дейінгі құрылымдар еге клеткасымен мутуалиттік қатынасқа түседі, нәтижеде эукариоттық организмге тән бүтін жүйе пайда болады. Эукариоттық клеткалардың қазба қалдықтарының жасы шамамен 1,7 млрд жылды құрайды, ал алғашқы мұндай клеткалар бірнеше жүздеген жылдар бұрын пайда болған.