Биохимическая теория возникновения жизни Первую
научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал
советский биохимик Александр Иванович Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал
работу «Происхождение жизни на Земле», в которых изложил представления о том,
как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в
специфических условиях древней Земли, и рассматривается Опариным как единый
естественный процесс, который состоял первоначальной химической эволюции,
перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию.
По Опарину, процесс, приведший к
возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа: 1.
Возникновение органических веществ. 2. Образование из более простых
органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов,
липидов и др.) и образованию коацерватных капель - структур типа геля. 3.
Образованию полинуклеотидов – ДНК и РНК и включение их в коацерваты. Возникают
примитивные самовоспроизводящиеся организмы.
Огромное достоинство этой теории состоит в
том, что большая ее часть может быть проверена. Например, в 1953 году на установке биолога Стэнли
Миллера были проведены такие опыты.
Эксперимент Миллера был предельно
прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В
одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты - два электрода,
между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой
колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой,
предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и
аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты
реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в растворе
также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и
простейшие аминокислоты – так называемый «первичный бульон».
Первичные клетки предположительно
возникли при помощи молекул жиров (липидов). Так создавался комплекс
упорядоченных молекул жиров, которые за счет прибавления к ним новых молекул
постепенно отграничивали от всей окружающей среды некоторое пространство,
которое и стало первичной клеткой, или коацерватом
— вязкая, гелеобразная капля. Коацерваты оказались способными поглощать из
внешней среды различные органические вещества, что обеспечивало возможность
первичного обмена веществ со средой. Иногда эту гипотезу называют коацерватная.
У этой гипотезы есть сторонники и противники.
Теория биохимической эволюции
имеет сторонников среди современных ученых. Земля возникла около пяти
миллиардов лет назад, первоначально температура ее поверхности была очень
высокой, по мере ее остывания образовались твердая поверхность - земная кора.
Атмосфера, первоначально состоявшая из
легких газов (водород, гелий), затем эти газы заменялись более тяжелыми -
водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли
опустилась ниже 100ºС, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой
океан. В это время, в соответствии с представлениями А.И. Опарина, в первичных
земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в
первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний,
ультрафиолетовой радиации и других факторов среды начался синтез более сложных
органических соединений, а затем и биополимеров. Сложные молекулы аминокислот
случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали
первоначальные белки. Из этих белков синтезировались первичные живые существа
микроскопических размеров.
Гипотеза Опарина была лишь первым шагом
в развитии биохимических представлений о возникновении жизни. Он говорил о
запуске процесса химической эволюции, которая предшествует эволюции
биологической.
|