Сучасні уявлення про виникнення життя на Землі
У 1924 р вітчизняний вчений-біохімік А. І. Опарін опублікував працю “Походження життя”, що змусив весь світ по-новому поглянути на питання про походження життя на Землі.
Згідно з гіпотезою, висунутою Опаріним, життя зародилося на Землі, а не
У своїй роботі Опарін підкреслював, що перші попередники організмів (протобіонти) в ході ряду хімічних і фізичних процесів (етап хімічної еволюції), що відбувалися протягом тривалого часу в умовах молодої планети, придбали властивості організмів. Після цього почався етап боротьби за існування і відбору живих істот у відповідності з закономірностями, виявленими Ч. Дарвіном (етап біологічної еволюції).
Великої заслугою А. І. Опаріна є створення теорії еволюції живої матерії. Її основні ідеї: спочатку життя виникло в Світовому океані як результат хімічної еволюції (т. Е. Абиогенно); розвиток живої матерії і поява великої різноманітності форм життя відбулися в процесі біологічної еволюції (т. е. біогенної), яка стала другим, започаткованим після хімічної еволюції, найважливішим етапом розвитку життя в історії Землі. Надалі А. І. Опарін неодноразово уточнював і поглиблював свої ідеї, підкріплюючи їх новими дослідницькими матеріалами.
Подібну з Опарінскій точку зору в 1929 р висловив англійський учений Дж. Холдейн. В кінці 50-х рр. XX ст. її розвинув англійський фізик Дж. Бернал, який вважав, що скупчення органічних молекул відбувалося шляхом кристалізації перших полімерних молекул на мінеральних частинках. Вітчизняний ботанік і мікробіолог Н. Г. Холодний вважав, що спочатку виникли не білки, а вуглеводні, причому життя зародилося не в Світовому океані, а на мілководдях після утворення суші. Були й інші гіпотези, але всі вони не суперечать один одному в головному, а лише показують можливість різних шляхів появи первинних організмів на нашій планеті.
Які ж умови були на Землі в той час, коли виникли перші організми?
Згідно з сучасними науковими даними, Земля утворилася приблизно 4,5-7 млрд років тому з скупчення газів і холодних (замерзлих) пилових частинок, що складалися з металів та інших хімічних елементів, що оточували формирующуюся молоду зірку – Сонце. Спочатку Земля була газоподібної і холодною, але в міру стиснення пилових хмар, під дією гравітації і під впливом тепла від розпаду радіоактивних елементів її надра згущалися, розігрівалися і розплавлялися. При цьому захоронення усередині планети гази виділилися назовні і утворили первинну газову атмосферу що формується Землі.
Первинна атмосфера за своїм складом сильно відрізнялася від сучасної: в ній була присутня значна кількість водню, були молекули води (у вигляді пари), вуглекислого газу, метану й аміаку. Вільного кисню в земній атмосфері не було. Новоутворена Земля володіла достатньо великою масою, що дозволяло їй утримувати в своєму оточенні гази. У той же час вона перебувала на такій відстані від Сонця, щоб одержуваного кількості енергії вистачало для підтримки води в рідкому стані.
В результаті розігрівання Земля стала дуже гарячою, і вода, випаровуючись з її поверхні, утворила скупчення густих хмар пара, окутавших молоду планету. Пари води, охолоджуючись на висотах, перетворювалися на рідину і у вигляді злив випадали на гарячу поверхню Землі. Такі зливи йшли тисячоліттями, заповнюючи водою всі западини і тріщини земної поверхні, утворюючи Світовий океан і одночасно викликаючи охолодження верхніх шарів планети.
У дощовій воді розчинялися хімічні речовини з атмосфери і земної кори: метан, аміак, ціаністий водень, вуглекислий газ і багато інших. Вода, яка стікала в океани, приносила з собою неорганічні речовини, з їхніх сполук з водою утворилися різні солі. З зливовими дощами в водойми потрапляли і молекули найпростіших органічних речовин, що виникали в атмосфері під впливом ультрафіолетових променів і електричних розрядів блискавок.
Накопичення органічних речовин перетворило води Світового океану в свого роду бульйон, що містив суміш різних органічних молекул. Ці молекули, перебуваючи близько один від одного і вступаючи між собою в різні взаємодії, створювали більш складні з’єднання. Так траплялося незліченну кількість разів протягом дуже тривалого часу, що обчислюється мільярдами років. Серед безлічі утворилися з’єднань виникали окремі складні молекули, зокрема білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, цукру та ін., Які потім могли стати “живою” молекулярної системою у вигляді клітки, існуючої у водному середовищі.
Припущення про те, що у водах Світового океану було розчинена велика кількість органічних речовин, отримало підтвердження в ряді експериментів, проведених вченими в наш час.
У 1953 р американський біохімік С. Міллер створив установку, яка дозволила змоделювати найдавніші умови первісної Землі. У підсумку експерименту їм були синтезовані з неорганічних речовин органічні, в тому числі з’єднання зі складними молекулами: ряд амінокислот, аденін, різні вуглеводи – цукру, і серед них рибоза. Інші дослідники в подібних дослідах синтезували молекули простих нуклеїнових кислот у вигляді невеликих ланцюгів з шестімономерних одиниць.
А. І. Опарін вважав, що головна роль у перетворенні органічних речовин в організм належить білкам, так як вони здатні утворювати колоїдні комплекси, що притягають до себе воду і тим створюють навколо себе своєрідну оболонку. Інші вчені вважають, що крім білків велику роль у створенні комплексів грали нуклеїнові кислоти. Такі комплекси завдяки дифузії могли злипатися і зливатися один з одним, видаляючи зайву воду. Цей процес був названий вченим коацерваціей, а самі білкові комплекси – коацерватнимікраплями або коацерватами. З часом у коацерватов з’явилася оболонка і вони виявилися здатними до поглинання речовин, багатих енергією, і завдяки цьому – до збільшення маси і розмірів. Проте досліди, проведені рядом вчених, підтверджують лише саму можливість таких процесів в ті далекі часи.
Коацервати представляли собою перші “організації” молекул.
Збільшуючись в розмірі, коацервати поділялися на більш дрібні частинки – так був позначений шлях розмноження первинних живих організмів. Для підтримки стійкості коацерватам була потрібна енергія, яка, мабуть, була представлена різними хімічними зв’язками. Стійкість деяких коацерватов забезпечувала їм збереження й існування. Можливо, саме такі стійкі структури з часом (а цей процес тривав мільйони років) і дали початок першим живим організмам у вигляді живої клітини, де нуклеїнові кислоти встановили первинний контроль над основними внутрішньоклітинними процесами, в тому числі і такими, як харчування, ріст і розмноження. Вчені вважають, що ці перші форми життя на Землі з’явилися приблизно 3500-3900 млн років тому.
Отже, ідею, висунуту А. І. Опаріним, коротко можна виразити таким чином.
Життя на Землі пройшла тривалий шлях еволюції хімічних речовин: з неорганічних речовин утворилися складні органічні речовини. Накопичення їх протягом мільярдів років в океанах забезпечило можливість складним молекулам концентруватися в коацервати, які стали основою появи елементарних первинних організмів.
Не всі ще зрозуміло на самому моменті переходу від складних органічних речовин в коацерватной краплині до живій клітині, але ясно, що ця еволюція тривала кілька мільйонів років. Експериментально поки ще не відтворено момент, коли складна молекулярна система стає “живою системою”. Тому ідеї, висловлені Опаріним, Холдейном, Берналом та іншими вченими, називають гіпотезою, а не теорією, так як вона ще вимагає свого докази.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)