Происхождение и эволюция органического мира
четыре сосуда, поместил в один из них мертвую змею, в другой – немного
рыбы, в третий – дохлых угрей, в четвертый – кусок телятины, плотно закрыл
их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда,
оставив их открытыми. Вскоре мясо и рыба в открытых сосудах зачервивели.
Можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них.
Но в запечатанных сосудах я не увидел ни одного червяка, хотя прошло много
дней после того, как в них была положена дохлая рыба и мясо».
В 1675 г. итальянский ученый Ладзаро Спаланцани прокипятил в запаянном
сосуде крепкий мясной бульон. Прошло несколько дней, но никаких признаков
жизни в бульоне не обнаружилось.
Наконец, в 1860 г. Луи Пастер с помощью ряда блестящих опытов, похожих
на опыт Спалланцани, окончательно доказал, что жизнь в современных условиях
не самозарождается. Он показал, что даже бактерии могут возникать только от
других бактерий.
КАК ЖЕ ВОЗНИКЛА ЖИЗНЬ?
Опыты Пастера не разрешили вопрос о происхождении жизни, а поставили
его с новой остротой. Если жизнь в современных условиях не самозарождается,
то когда и как она возникла впервые?
Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в
результате Большого Взрыва около 15-20 млрд. лет назад. Возраст нашей
планеты – около 5 млрд. лет. Сейчас большинство ученых склоняется к мнению
о том, что жизнь зародилась на Земле на заре ее существования.
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету, на которой мы живем.
Ее атмосфера состояла из водяных паров, углекислого газа и, по одним
данным, - из азота, по другим – из метана и аммиака. Кислорода в воздухе
безжизненной планеты не было. И, надо сказать, отсутствие кислорода было
необходимо для возникновения жизни. Возможно, что необычное словосочетание
«смертоносный кислород» вызовет некоторое удивление. Между тем кислород
разрушительно действует на органические молекулы. Мы привыкли к его
воздействию, но на Земле и сейчас есть бактерии, которые воспринимают
кислород как яд и в его присутствии жить не могут. Кислородная атмосфера
делает невозможным в наше время самозарождение жизни.
Итак, в атмосфере древней Земли гремели грозы, ее пронизывало жестокое
ультрафиолетовое излучение Солнца, на планете извергались вулканы.
Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем
поверхность Земли, образовывались органические вещества – простейшие
«кирпичики», из которых строится все живое. В наше время их немедленно
поглотили бы бактерии и грибы. Но тогда их еще не было, и поэтому
органические вещества накапливались, пока весь первичный океан не
превратился в «теплый разбавленный бульон».
Такое предположение впервые высказал в 1922 г. советский биолог
Александр Опарин.
В 1953 г. американский биолог Стэнли Миллер решил проверить гипотезу
Опарина и воспроизвел в специальной установке природные условия древней
Земли. В стеклянном сосуде находились нагретая вода («океан») и смесь газов
– аммиака, метана и водорода («первичная атмосфера»). Через «атмосферу»
проскакивали искры – «молнии». Опыт продолжался в течении недели.
Через неделю «первичный бульон» проанализировали и нашли в нем многие
органические вещества, в том числе 5 аминокислот. В другой раз в результате
такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки, длиной
до шести звеньев.
Согласно одной гипотезе, содержание органических веществ выше всего
было в высыхающих лужах, оставшихся на берегу океана после отлива. Здесь
образовывались цепочки белков и нуклеиновых кислот. При этом чем длиннее
была цепочка, тем она была устойчивее. Она закручивалась в клубок, который
разрушался уже не так легко.
Опарин считал, что главная роль в превращении неживого в живое
принадлежала белкам. В «первичном бульоне» образовывались «сгустки» белка
«коацерваты). Они могли вбирать в себя новые питательные вещества,
разбиваться на более мелкие капельки. Конечно, они еще не были живыми.
По словам Опарина, расстояние от этих «сгустков» до самых примитивных
бактерий ничуть не меньше, чем от амебы до человека. Главное, что отличало
«сгустки» от клеток, - неспособность точно воспроизводить самих себя.
Чтобы «штамповать» одинаковые белки, нужна матрица. В ныне живущих
организмах (от бактерий и вирусов до человека) этой матрицей служат
нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК).
В какой момент белковые «сгустки» «перешагнули» порог живого? Тогда,
когда включили в себя нуклеиновые кислоты, которые позволили создавать хотя
бы грубые, приблизительные копии уже имеющихся белков. Это были уже зачатки
примитивных клеток.
Один из скептиков высказал мнение, что возникновение жизни в результате
перечисленных процессов столь же неправдоподобно, как сборка самолета
«Боинг-747» в результате урагана, пронесшегося над мусорной свалкой. Но не
будем забывать, что на протяжении длительного времени (миллиарда лет) в
огромном пространстве, где происходил «опыт» (весь земной океан), самое
маловероятное событие могло стать почти неизбежным.
Развитие жизни на земле (КРАТКИЙ ОЧЕРК)
Докембрий. Самая древняя эпоха развития жизни – докембрийская – длилась
невероятно долго: свыше 3 млрд. лет.
Выше было рассказано об условиях, в которых жили первые живые
организмы. Пищей им служил «первичный бульон» окружающего океана или их
менее удачливые собратья. Постепенно, однако, в течение миллионов лет этот
бульон становился все более «разбавленным», и, наконец, запасы питательных
веществ исчерпались.
Развитие жизни зашло в тупик. Но эволюция благополучно нашла из него
выход. Появились первые организмы (бактерии), способные с помощью
солнечного света превращать неорганические вещества в органические.
Чтобы строить свои организмы, всему живому требуется, в частности
водород. Зеленые растения получают его, расщепляя воду и выделяя кислород.
Но бактерии этого делать еще не умеют. Они поглощают не воду, а
сероводород, что гораздо проще. При этом выделяется не кислород, а сера.
(Поэтому на поверхности некоторых болот можно встретить пленку из серы).
Так и поступали древние бактерии. Но количество сероводорода на Земле
было довольно ограничено. Наступил новый кризис в развитии жизни.
Выход из него «нашли» сине-зеленые водоросли. Они научились расщеплять
воду. Молекулы воды – непростой «орешек», не так-то легко «растащить»
водород и кислород. Это в 7 раз труднее, чем расщепить сероводород. Можно
сказать, что сине-зеленые водоросли совершили настоящий подвиг. Это
произошло 2 млрд. 300 млн. лет назад.
Теперь в качестве побочного продукта в атмосферу начал выделяться
кислород. Накопление кислорода представляло серьезную угрозу для жизни.
Начиная с некоторого времени новое самозарождение жизни на Земле стало
невозможным – содержание кислорода достигло 1% от современного. А перед
живыми организмами встала новая проблема – как бороться с возрастающим
количеством этого агрессивного вещества.
Но эволюция сумела преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую
победу. Через небольшой промежуток времени на Земле появился первый
организм, «вдохнувший» кислород. Так возникло дыхание.
До этого момента живые организмы жили в океане, укрываясь в водной
толще от губительных для всего живого потоков солнечного ультрафиолета.
Теперь благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона,
смягчивший излучение. Под защитой озона жизнь смогла выйти на сушу.
Американский писатель-фантаст Клиффорд Саймак в повести «Кто там в
толще скал?» так описывает воображаемое путешествие своего героя во времени
– в докембрий: «Дышать было трудно. Кислорода еще хватало, хоть и с грехом
пополам, - из-за этого он и дышал гораздо чаще обычного. Отступи он в
прошлое еще на миллион лет – кислорода перестало бы хватать. А отступи еще
немного дальше – и свободного кислорода не оказалось бы совсем.
Всмотревшись в береговую кромку, он приметил, что она населена
множеством крохотных созданий, снующих туда-сюда, копошащихся в пенном
прибрежном соре или сверлящих булавочные норки в грязи. Он опустил руку и
слегка поскреб камень, на котором сидел. На камне проступало зеленоватое
пятно – оно тут же отделилось и прилипло к ладони толстой пленкой, склизкой
на ощупь.
Значит, перед ним была первая жизнь, осмелившаяся выбраться на сушу, -
существа, не готовые, да и не способные оторваться от подола ласковой
матери-воды, которая бессменно пестовала жизнь с самого ее начала.
Здесь происходило многое, что даст себя знать в грядущем, но
происходило тайно, исподволь. Снующие козявки и осклизлый налет на скалах –
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
