Возникновение жизни на земле

случайности могла возникнуть эта внутренняя приспособленность, которая так

характерна для всех, даже наипростейших живых форм?

Антинаучно отрицая закономерность процесса происхождения жизни,

рассматривая это важнейшее в жизни нашей планеты событие как случайное,

сторонники указанных взглядов ничего не могут ответить на этот вопрос и

неизбежно скатываются к самым идеалистическим, мистическим представлениям

о первичной творческой воле божества и об определенном плане создания

жизни.

Так в недавно вышедшей книжке Шредингера «Что такое жизнь с точки

зрения физики», в книге американского биолога Александера «Жизнь, ее

природа и происхождение» и в ряде других произведений буржуазных авторов

мы находим прямое утверждение того, что жизнь могла возникнуть только в

результате творческой воли божества. Менделизм-морганизм пытается

идеологически разоружить ученых биологов в их борьбе с идеализмом. Он

стремится доказать, что вопрос о происхождении жизни — эта важнейшая

мировоззренческая проблема — неразрешим с материалистических позиций.

Однако такого рода утверждение насквозь ложно. Оно легко опровергается,

если мы подойдем к интересующему нас вопросу с позиций единственно

правильной, подлинно научной философии — с позиций диалектического

материализма.

Жизнь как особая форма существования материи характеризуется двумя

отличительными свойствами — самовоспроизведением и обменом веществ с

окружающей средой. На свойствах саморепродукции и обмена веществ строятся

все современные гипотезы возникновения жизни. Наиболее широко признанные

гипотезы коацерватная и генетическая.

Коацерватная гипотеза. В 1924 г. А. И. Опарин впервые сформулировал

основные положения концепции предбиологической эволюции и затем, опираясь

на эксперименты Бунгенберга де Йонга, развил эти положения в коацерватной

гипотезе происхождения жизни. Основу гипотезы составляет утверждение, что

начальные этапы биогенеза были связаны с формированием белковых структур.

Первые белковые структуры (протобионты, по терминологии Опарина)

появились в период, когда молекулы белков отграничивались от окружающей

среды мембраной. Эти структуры могли возникнуть из первичного «бульона»

благодаря коацервации — самопроизвольному разделению водного раствора

полимеров на фазы с различной их концентрацией. Процесс коацервации

приводил к образованию микроскопических капелек с высокой концентрацией

полимеров. Часть этих капелек поглощали из среды низкомолекулярные

соединения: аминокислоты, глюкозу, примитивные катализаторы.

Взаимодействие молекулярного субстрата и катализаторов уже означало

возникновение простейшего метаболизма внутри протобионтов.

Обладавшие метаболизмом капельки включали в себя из окружающей среды

новые соединения и увеличивались в объеме. Когда коацерваты достигали

размера, максимально допустимого в данных физических условиях, они

распадались на более мелкие капельки, например, под действием волн, как

это происходит при встряхивании сосуда с эмульсией масла в воде. Мелкие

капельки вновь продолжали расти и затем образовывать новые поколения

коацерватов.

Постепенное усложнение протобионтов осуществлялось отбором таких

коацерватных капель, которые обладали преимуществом в лучшем использовании

вещества и энергии среды. Отбор как основная причина совершенствования

коацерватов до первичных живых существ — центральное положение в гипотезе

Опарина.

Генетическая гипотеза. Согласно этой гипотезе, вначале возникли

нуклеиновые кислоты как матричная основа синтеза белков. Впервые ее

выдвинул в 1929 г. Г. Мёллер.

Экспериментально доказано, что несложные нуклеиновые кислоты могут

реплицироваться и без ферментов. Синтез белков на рибосомах идет при

участии транспортной (т-РНК) и рибосомной РНК (р-РНК). Они способны

строить не просто случайные сочетания аминокислот, а упорядоченные

полимеры белков. Возможно, первичные рибосомы состояли только из РНК.

Такие безбелковые рибосомы могли синтезировать упорядоченные пептиды при

участии молекул т-РНК, которые связывались с р-РНК через спаривание

оснований.

На следующей стадии химической эволюции появились матрицы,

определявшие последовательность молекул т-РНК, а тем самым и

последовательность аминокислот, которые связываются молекулами т-РНК.

Способность нуклеиновых кислот служить матрицами при образовании

комплементарных цепей (например, синтез и-РНК на ДНК) — наиболее

убедительный аргумент в пользу представлений о ведущем значении в процессе

биогенеза наследственного аппарата и, следовательно, в пользу генетической

гипотезы происхождения жизни.

Основные этапы биогенеза. Процесс биогенеза включал три основных

этапа: возникновение органических веществ, появление сложных полимеров

(нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов), образование первичных живых

организмов.

Первый этап — возникновение органических веществ. Уже в период

формирования Земли образовался значительный запас абиогенных органических

соединений. Исходными для их синтеза были газообразные продукты

докислородной атмосферы и гидросферы (СН4, СО2, H2О, Н2, NH3, NО2). Именно

эти продукты используются и в искусственном синтезе органических

соединений, составляющих биохимическую основу жизни. Экспериментальный

синтез белковых компонентов — аминокислот в попытках создать живое «в

пробирке» начался с работ С. Миллера (1951-1957). С. Миллер провел серию

опытов по воздействию искровыми электрическими разрядами на смесь газов

СН4, NH3, H2 и паров воды, в результате чего обнаружил аминокислоты

аспарагин, глицин, глютамин. Полученные Миллером данные подтвердили

советские и зарубежные ученые.

Наряду с синтезом белковых компонентов экспериментально синтезированы

нуклеиновые компоненты — пуриновые и пиримидиновые основания и сахара. При

умеренном нагревании смеси цианистого водорода, аммиака и воды Д. Оро

получил аденин. Он же синтезировал урацил при взаимодействии аммиачного

раствора мочевины с соединениями, возникающими из простых газов под

влиянием электрических разрядов. Из смеси метана, аммиака и воды под

действием ионизирующей радиации образовывались углеводные компоненты

нуклеотидов — рибоза и дезоксирибоза. Опыты с применением

ультрафиолетового облучения показали возможность синтеза нуклеотидов из

смеси пуриновых оснований, рибозы или дезоксирибозы и полифосфатов.

Нуклеотиды, как известно, являются мономерами нуклеиновых кислот.

Второй этап — образование сложных полимеров. Этот этап возникновения

жизни характеризовался абиогенным синтезом полимеров, подобных нуклеиновым

кислотам и белкам.

С. Акабюри впервые синтезировал полимеры протобелков со случайным

расположением аминокислотных остатков. Затем на куске вулканической лавы

при нагревании смеси аминокислот до 100°С С. Фоке получил полимер с

молекулярной массой до 10000, содержащий все включенные в опыт типичные

для белков аминокислоты. Этот полимер Фоке назвал протеиноидом.

Искусственно созданным протеиноидам были характерны свойства,

присущие белкам современных организмов: повторяющаяся последовательность

аминокислотных остатков в первичной структуре и заметная ферментативная

активность.

Полимеры из нуклеотидов, подобные нуклеиновым кислотам организмов,

были синтезированы в лабораторных условиях, не воспроизводимых в природе.

Г. Корнберг показал возможность синтеза нуклеиновых кислот in vitro; для

этого требовались специфические ферменты, которые не могли присутствовать

в условиях примитивной Земли.

В начальных процессах биогенеза большое значение имеет химический

отбор, который является фактором синтеза простых и сложных соединений.

Одной из предпосылок химического синтеза выступает способность атомов и

молекул к избирательности при их взаимодействиях в реакциях. Например,

галоген хлор или неорганические кислоты предпочитают соединяться с легкими

металлами. Свойство избирательности определяет способность молекул к

самосборке, что было показано С. Фоксом в сложных макромолекул

характеризуется строгой упорядоченностью, как по числу мономеров, так и по

их пространственному расположению.

Способность макромолекул к самосборке А. И. Опарин рассматривал в

качестве доказательства выдвинутого им положения, что белковые молекулы

коацерватов могли синтезироваться и без матричного кода.

Третий этап — появление первичных живых организмов. От простых

углеродистых соединений химическая эволюция привела к высокополимерным

молекулам, которые составили основу формирования примитивных живых

существ. Переход от химической эволюции к биологической характеризовался

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10