Походження життя

ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ. ГІПОТЕЗА А.И.ОПАРИНА.

Під поняттям «життя» більшість учених зараз розуміють процес існування складних систем, які з великих органічних молекул і здатних самовоспроизводиться і підтримувати своє існування у результаті обміну енергією і речовиною з довкіллям. За сучасними уявленням вік Землі, як і всієї Сонячної системи, близько 4,6 млрд. років, тому навряд життя старше цього часу. Є й давня гіпотеза у тому, що таке життя має неземне походження і занесена на Землю ззовні, з космосу, проте доказів цього немає. З іншого боку, їхнє життя, що її знаємо, дивовижно пристосована в існуванні в земних умовах, і якщо він виник поза Землі, то, на планеті земного типу. Тому зазвичай при вивченні походження життя походять від умов, що існували не лише що яка склалася Земле.

Ще Ч. Дарвин зрозумів, що може виникнути лише за відсутності життя. У 1871 р. він писав: «Але якби зараз… в якомусь теплом водоймі, що містить всі необхідні солі амонію і фосфору і доступному впливу світла, тепла, електрики тощо., хімічно утворився білок, здатний щодо подальших, дедалі складнішим перетворенням, це речовина негайно було б зруйновано чи поглинене, було неможливо під час до виникнення живих істот». Гетеротрофные організми, поширені нині землі, використовували знову виникаючі органічні речовини. Тому виникнення життя жінок у звичних нам земних умовах невозможно.

Друге умова, у якому життя може виникнути, — відсутність вільного кисню у атмосфері. Це важливе відкриття зробив російський учений А. И. Опарин в 1924 р. (такого самого висновку в 1929 р. прийшов англійський учений Дж.Б.С.Холдейн). А. И. Опарин висловив припущення, що з потужних електричних розрядах в земної атмосфері, яка 4−4,5 млрд. років тому я складалася з азоту, водню, вуглекислого газу, водяної пари і аміаку, можливо, з добавкою синильної кислоти (її знайшли у хвостах комет), могли виникнути найпростіші органічні сполуки, необхідних виникнення життя. Тому виникаючі лежить на поверхні Землі органічні речовини могли накопичуватися, не окисляючи. І тепер на планеті вони накопичуються лише у бескислородных умовах, так виникають торф, кам’яне вугілля і. Творець матеріалістичної гіпотези виникнення життя Землі, російський біохімік, академік Олександр Іванович Опарін (1894- 1980) таки присвятив усе своє життя проблемі походження живого.

Американський біолог Ж. Леб в 1912 р. першим одержав із суміші газів під дією електричного розряду найпростіший компонент білків — амінокислоту глицин.

Можливо, крім глицина він одержав, і інші амінокислоти, але ще був методів, дозволяють визначити їх малі количества.

Відкриття Леба пройшло непоміченим, тому перший абіогенний синтез органічних речовин (тобто. що йде й без участі живих організмів) з випадкової суміші газів приписують американським ученим С. Миллеру і Г. Юри. У 1953 р. вони поставили експеримент за програмою, наміченої Опариным, і отримали під впливом електричних розрядів напругою до 60 тыс. В, які імітували блискавку, з водню, метану, аміаку і водяної пари під тиском на кілька Паскалів при t=80С складну суміш із багатьох десятків органічних речовин. У тому числі переважали органічні (карбонові) кислоти — мурашина, оцтова і яблучна, їх альдегіди, і навіть амінокислоти (зокрема гліцин і аланин). Досліди Міллера і Юрі були багаторазово перевірені на сумішах різних газів і за різних джерелах енергії (сонячне світло, ультрафіолетове і радіоактивне випромінювання і просто тепло). Органічні речовини виникали завжди. Отримані Міллером і Юрі результати спонукали учених різних країн зайнятися дослідженнями можливих шляхів предбиологической еволюції. У 1957 року у Москві відбулося перше Міжнародний симпозіум на проблеми походження жизни.

За даними, здобутих у останнім часом наші вчені, найпростіші органічні речовини можуть бути й у космічному просторі при температурі, близька до абсолютному нулю. У принципі так Земля міг би отримати абиогенные органічні речовини як і посаг при возникновении.

Через війну океан перетворився на складний розчин органічних речовин (т.зв. первинний океан), що у принципі міг би харчуватися анаэробные бактерії (організми, здатні жити та розвиватися за відсутності вільного кисню і отримують енергію для життєдіяльності з допомогою розщеплення органічних чи неорганічних речовин). Крім амінокислот у ньому було і попередники нуклеїнових кислот — пуриновые підстави, цукру, фосфати і др.

Проте низькомолекулярні органічні речовини ще життя. Основу життя представляють біополімери — довгі молекули білків і нуклеїнових кислот, що складаються з ланок — амінокислот і нуклеотидів. Реакція полімеризації первинних ланок у водному розчині не йде, бо за поєднанні друг з одним двох амінокислот чи двох нуклеотидів відщепляється молекула води. Реакція у питній воді піде у зворотний бік. Швидкість розщеплення (гідролізу) біополімерів буде більше, ніж їхнє синтезу. У цитоплазмі наших клітин синтез біополімерів — складного процесу, який з витратою енергії АТФ. Щоб йшов, потрібні ДНК, РНК і білки, які самі результат цього процесу. Зрозуміло, що біополімери не могли виникнути самі у первинному океане.

Можливо, первинний синтез біополімерів йшов при заморожуванні первинного океану або ж при нагріванні сухого його залишку. Американський дослідник С. У. Фокс, нагріваючи до 130С суху суміш амінокислот, показав, у цьому разі реакція полімеризації йде (выделяющаяся вода випаровується) і виходять штучні протеиноиды, схожі на білки, мають до 200 і більш амінокислот у ланцюзі. Розчинені у питній воді, вони мали властивостями білків, представляли сприятливе середовище для бактерій і навіть катализировали (прискорювали) деякі хімічні реакції, як справжні ферменти. Можливо, вони виникали у предбиологическую епоху на розпечених схилах вулканів, а потім дощі змивали в первинний океан. Є й така думка, що синтез біополімерів йшов у первинної атмосфери і які утворюються сполуки випадали в первинний океан як частинок пыли.

Наступний гаданий етап виникнення життя — протоклітини. А.І. Опарін показав, що у що стоять розчинах органічних речовин утворюються коацерваты — мікроскопічні «крапельки», обмежені напівпроникної оболонкою — первинної мембраною. У коацерватах можуть концентруватися органічні речовини, у яких швидше йдуть реакції, обмін речовин з навколишнім середовищем, і вони просто можуть ділитися, як бактерії. Такий процес спостерігав при розчиненні штучних протеиноидов Фокс, він їх назвав ці кульки микросферами.

У протоклетках на кшталт коацерватов чи мікросфер йшли реакції полімеризації нуклеотидів, що із них сформувався протоген — первинний ген, здатний каталізувати виникнення певної амінокислотною послідовності - першого білка. Мабуть, першим таким білком був попередник ферменту, катализирующего синтез ДНК чи РНК. Ті протоклітини, у яких виник примітивний механізм спадкоємності та білкового синтезу, швидше ділилися і в себе всі органічні речовини первинного океану. І на цій стадії йшов вже природний відбір на швидкість розмноження; будь-яке вдосконалення біосинтезу подхватывалось, і нові протоклітини витісняли все предыдущие.

Останні етапи виникнення життя — походження рибосом і транспортних РНК, генетичного коду й енергетичного механізму клітини з використанням АТФ — ще вдалося відтворити до лабораторій. Всі ці структури та процеси є вже в найпримітивніших мікроорганізмів, і принцип їх будівлі та функціонування не змінювався за історію Землі. Тому завершальний етап походження життя ми можемо поки реконструювати лише може бути — до того часу, поки його вдасться відтворити в экспериментах.

Поки що можна лише стверджувати, що у виникнення життя жінок у земній варіанті знадобилося щодо бракує часу — менше млрд. років. Вже 3,8 млрд. років тому я існували перші мікроорганізми, яких сталося усе різноманіття форм земної жизни.

Життя виникла землі абиогенным шляхом. Нині живе відбувається від живого (биогенное походження). Можливість повторного виникнення життя землі исключена.