1.3. Виникнення життя.Основні етапи біогенезу

Нинічас більшість біологів дотримуються теорії походження біологічних молекул абіогенним шляхом. Ця теорія була розроблена незалежно один від одного російським біохіміком ОлександромІвановичемОпаріним(1924) і англійським натуралістом Джоном Голдейном(1929). Відповідно до цієї теорії, в умовах, що мали місце на планеті кілька мільярдів років тому, було можливе утворення живої речовини знеживого.До таких умов відносять:

1. наявність атмосфери відновного типу;

2. води;

3. джерел енергії (у вигляді ультрафіолетового та космічного випромінювання, теплоти земної кори, вулканічної діяльності, атмосферних електричних явищ, радіоактивного розпаду);

4. прийнятної температури;

5. відсутності інших живих істот.

У 1953р. американський вчений Стенлі Ллойд Міллер в умовах, наближенихдодревньої Землі, отримав амінокислоти, жирні кислоти, сечовину, оцтову, мурашину кислоти.

Головні етапи на шляху виникнення і розвитку життя полягають в наступному:

1. 19

   «сировиною» для синтезу органічних речовин (метану, оксиду і діоксиду вуглецю, аміаку, сірководню, ціанистих сполук), і пари води стали гази первісної атмосфери;

2. абіогенне утворення простих органічних речовин(амінокислот, цукрів, азотистих основ, АТФ та ін.);

3. полімеризація мономерів та як наслідок поява біологічних полімерів(білки, нуклеїнові кислотитаін);

4. утворення передбіологічних форм життя (протобионтів),що мають деякі властивості живого;

5. виникнення найпростіших живих форм (примітивних клітин),що мають всю сукупність головних властивостей життя;

6. біологічна еволюція виниклих живих істот.

Можливість абіогенного утворення органічних речовин в умовах, що були на Землі близько 4 млрд. років тому, доведено дослідами хіміків. Крім того, органічні сполуки виявлені в космічному просторі. У лабораторних умовах при пропущенні електричних розрядів через різні газові суміші, що нагадують примітивну атмосферу планети, вчені отримували амінокислоти (аланін, гліцин, аспарагінову кислоту), бурштинову, оцтову, молочну кислоти, сечовину, азотисті основи (аденін, гуанін), АДФ і АТФ. Низькомолекулярні органічні сполуки накопичувалися у водах первинного океану у виглядіпервинного бульйонуабо ж адсорбувалисяна поверхні глинистих відкладень. У міру підвищення концентрації поліпептидів, полінуклеотидів і інших органічних сполук у первинному бульйоні склалися умови для наступного етапу - мимовільного виникнення передбіологічнихформ складного хімічного складу, абопротобионтів.Імовірно вони могли бути представленікоацерватами(А. І. Опарін) абомікросферами(С. Фокс). Це колоїдні краплі з ущільненим поверхневим шаром, що імітує мембрану, вміст яких складали один або декілька видів біополімерів. Можливість утворення у колоїдних розчинах структур типу коацерватів або мікросфер також доведена дослідним шляхом. За певних умов протобіонти проявляють деякі загальні властивості живих форм. Вони здатні певною мірою вибірково поглинати і виділяти речовини. Відбувається процес, що нагадує обмін речовин. Накопичуючи речовини, коацервати збільшують свій об'єм (зростання). Післядосягненняпевних розмірів вони розпадаються на частини, зберігаючи при цьому деякі риси вихідної хімічної організації (розмноження?). Оскільки стійкість коацерватів різного хімічного складу різна, серед них відбувається відбір. Протобіонти представляються як відокремлені від навколишнього середовища, відкриті макромолекулярні системи, що виникали в первинному бульйоні ібули здатні до примітивних формросту, розмноження, обміну речовин і передбиологічного хімічного відбору.

П

20

ередбіологічнаеволюціяпротобионтів здійснювалася в трьох головних напрямках.

1. вдосконалення каталітичної функції білків.Так, включення заліза в порфіриновомукільцігемоглобіну збільшує його каталітичну активність у порівнянні з активністю самого заліза в розчині в 1000 разів.

2. придбання протобіонтами здатності до самовідтворення.Це зробило можливим передачу інформації від покоління до покоління. В основі цієї здатності лежитьматричний синтез.Механізм матричного синтезу був використаний також для переносу інформації з полінуклеотидів на поліпептиди.

3. виникнення мембран.Навколо коацерватів, багатих органічними сполуками, виникли шари ліпідів, що відокремили коацерват від навколишнього водного середовища. Ліпіди перетворилися в ході еволюції в зовнішню мембрану, істотно підвищівшижиттєздатність і стійкість організмів. Відмежування від навколишнього середовища мембраною з виборчою проникністю перетворює протобіонтівнастійкий набір макромолекул.

Все це призвело до виникнення живих організмів, які спочатку були представлені примітивними без'ядерними клітинами (прокаріоти).З моменту появи клітин передбіологічнийхімічний відбір поступився місцем біологічному відбору. Подальший розвиток життя йшовзгідно із законамибіологічної еволюції.