Біохімічна еволюція
Теорія абиогенной молекулярної еволюції життя з неорганічних речовин була створена російським ученим А. І. Опаріним (1924) і англійським ученим Дж. Холдейном (1929). На думку природознавців, Земля з’явилася приблизно 4,5-7 млрд років тому. Спочатку Земля була пиловидне хмара, температура якого коливалася в межах 4000-8000 ° С. Поступово в процесі охолодження важкі елементи почали розташовуватися в центрі нашої планети, а більш легкі – по периферії.
Передбачається, що найпростіші живі організми на Землі з’явилися 3,5 млрд років тому. Життя є результат спочатку хімічної, а потім біологічної еволюції.
Умови виникнення життя
За твердженням Дарвіна, життя може зародитися лише в умовах її відсутності. Новоутворені органічні речовини негайно знищуються гетеротрофних мікроорганізмами. Саме тому в даний час неможливо самозародження життя.
Другою необхідною умовою зародження життя на Землі є відсутність кисню в первинній атмосфері, так як наявність кисню привело б до розщеплення знову утворюються органічних речовин.
Етапи виникнення життя
Основними етапами біохімічної еволюції життя вважаються наступні.
- Утворення простих органічних речовин в результаті хімічних реакцій. Утворення полімерів типу поліпептидів і полінуклеотидів з мономерів. Утворення коацерватов шляхом концентрації високомолекулярних сполук. Утворення елементарних мембран, що оточують Коацервати. Виникнення процесу обміну речовин. Виникнення процесів самовідтворення на основі матричного синтезу (рис. 59).
Перші органічні речовини
Водень, азот, вуглець, кисень, які містилися в первинній атмосфері Землі, вступали в реакції взаємодії і при цьому утворювали такі прості органічні сполуки, як аміак, метан, оксиди вуглецю, сірководень і водяні пари (рис. 56). Вільний кисень, колишній спочатку в дуже малих кількостях, повністю увійшов до складу з’єднань. Біологічні мономери синтезувалися абіогенним шляхом. В результаті охолодження Землі виникли первинні океани. За рахунок кисню, який містився в молекулах води, відбувалося окислення простих органічних речовин і утворилися спирти, альдегіди, амінокислоти, і первинний океан все більше і більше насичується складними органічними речовинами.
Коацервати
На думку А. І. Опаріна, білкові молекули утворювали колоїдні сполуки, які перетворювалися в коацерватние краплі (коацервати – від лат. Coacervus – накопичений, зібраний – це колоїдні гідрофільні комплекси білків). Коацервати могли приєднувати до себе різні речовини з води і поступово стали набувати різних властивості, в них відбувалися хімічні реакції, з них виділялися непотрібні речовини. Однак Коацервати ще не можуть бути названі живими істотами.
Первинні клітини (протобіонти)
На наступних етапах хімічної еволюції Коацервати почали рости, в них почало відбуватися щось, подібне обміну речовин у живих істот. Передбачається, що коацервати були оточені мембраною і придбали здатність ділитися (рис. 58). Такі Коацервати називаються протобионтов або первинними клітинами.
Протобіонти також ще не є закінченою формою життя. Передбачається, що у них поступово абіогенним шляхом з’являлися з’єднання, подібні ферментам (коферменти, власне ферменти), АТФ.
Виникнення клітини (матричний синтез)
У перетворенні протобионтов в справжні клітини велику роль зіграло виникнення матричного синтезу в результаті взаємного пристосування і злиття функцій білків і нуклеїнових кислот.
Матричний синтез – це біологічний синтез білкових молекул на основі інформації, що міститься в нуклеїнових кислотах.
З виникненням процесу матричного синтезу хімічна еволюція поступилася місцем біологічної. Розвиток життя тривало тепер шляхом біологічної еволюції.
Експериментальні докази теорії
А. І. Опарін першим висунув ідею експериментального вивчення виникнення життя. І дійсно, С. Міллер (1953) створив дослідну модель первинних умов Землі. Впливаючи на нагріте метан, аміак, водень і водяні пари електричним розрядом, він здійснив синтез таких амінокислот, як аспарагін, гліцин, глутамін. Д. Оро, нагріваючи ціаністий водень, аміак і воду, здійснив синтез аденіну. Шляхом впливу на метан, аміак і воду іонізуючим випромінюванням були синтезовані рибоза і дезоксирибоза. Результати подібних дослідів підтвердилися численними дослідженнями. В процесі еволюції мономери поступово перетворювалися в біологічні полімери (поліпептиди, полінуклеотіди), що також підтвердилося дослідним шляхом. Так, в дослідах С. Фокса були синтезовані протеіноіди (белковообразние речовини) шляхом нагрівання суміші амінокислот. Згодом в дослідах були синтезовані полімери нуклеотидів. З’єднання, подібні коацерватам, були синтезовані дослідним шляхом і досконально вивчені А. І. Опаріним і його учнями.
Генетична гіпотеза (РНК світ)
Однак було невідомо, що в ході біохімічної еволюції життя виникло раніше: білки або нуклеїнові кислоти. Відповідно до теорії А. І. Опаріна, першими з’явилися молекули білка. Прихильники генетичної гіпотези, навпаки, вважали, що спочатку виникли нуклеїнові кислоти. Таке припущення було висунуто в 1929 р Г. Міллером. Лабораторні дослідження довели можливість реплікації нуклеїнових кислот і без впливу ферментів. На думку вчених, первинні рибосоми складалися тільки з РНК, і властивість синтезувати білок у них могло з’явитися згодом. Пізніше були отримані нові дані, що підтверджують це припущення. Реплікація рибонуклеїнової кислоти без участі ферментів, зворотна транскрипція, т. Е. Можливість синтезу ДНК на основі РНК – все це є доказом генетичної гіпотези.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)