Теория стационарного состояния.

Для этой концепции проблема «первичного» организма не возникает, поскольку, согласно ей, Земля существует вечно и никогда не возникала. Поэтому у жизни также нет начала — она существовала всегда.

Концепция явно противоречит данным современной астрономии, палеонтологии и других наук, поэтому отмахнуться от вопроса происхождения жизни на однажды возникшей Земле не удается.

Теория панспермии.

Другой вариант «вынесения за скобки» проблемы происхождения первичных организмов — концепция панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю из Космоса. Сторонники этой теории считают: рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни (к примеру, споры микроорганизмов) переносятся с одного небесного тела на другое метеоритами или давлением света. Очевидно, что эта теория не снимает вопроса о происхождении жизни, а лишь переносит эту проблему в неопределенную область Вселенной.

Биохимическая эволюция.

Наиболее убедительной к настоящему времени является теория биохимической эволюции. Она опирается на современные представления о космической эволюции, о происхождении и развитии планеты Земля. Очевидно, вначале температура земной поверхности составляла 4000—8000°С, а по мере остывания Земли углерод и более тугоплавкие вещества, конденсируясь, образовали земную кору, на поверхности которой под влиянием тектонической деятельности формировались складки и разрывы. Отличалась от нынешней и атмосфера планеты. Пока температура земной поверхности была выше 100°С, вся вода, очевидно, находилась в парообразном состоянии. В начальной атмосфере практически отсутствовал кислород, и это было важнейшим фактором становления жизни, поскольку органические вещества гораздо легче формируются в восстановительной среде, чем в атмосфере, обогащенной кислородом.

В 1924 г. академик А. И. Опарин (1894—1980) опубликовал гипотезу о том, что органические вещества могли синтезироваться в океане из более простых соединений. Энергию для реакций синтеза при отсутствии озона доставляла интенсивная солнечная радиация.

В процессе биогенеза он выделил три этапа:

  • • возникновение органических веществ;
  • • образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);
  • • возникновение примитивных самовосироизводящихся организмов.

Условия реализации этих этапов: 1) разнообразие находившихся в океане простых соединений; 2) площадь поверхности Земли; 3) доступность энергии; 4) длительные масштабы времени.

А. И. Опарин показал, что в растворах высокомолекулярных соединений (а именно такие растворы представляла собой поверхность первобытного океана) могут образовываться зоны повышенной концентрации, которые обособились от окружающей среды посредством внешней оболочки. Решающая роль в превращениях неживого в живое принадлежала белковым молекулам, которые притягивали к себе молекулы воды и создавали оболочку вокруг коллоидного комплекса. В процессе слияния таких комплексов друг с другом — процессе коацервации (от лат. coacewatio — собирание, накопление) — коллоиды отделялись от водной среды. Коацерваты обменивались с окружающей средой веществами и избирательно накапливали химические соединения. В коацерватах происходили химические реакции, образовывались ферменты. На границе между коацерватами и внешней средой из липидов[1] формировались примитивные клеточные мембраны. Благодаря способности к самовоспроизведению и внутренней перестройке коацервата могла возникнуть примитивная клетка.

Некоторое представление о коацерватах могут дать жировые капли на поверхности наваристого супа или борща: эти капли обладают оболочкой, внутри которой находится совокупность химических веществ; через эту оболочку могут проникать (или оболочка может препятствовать такому проникновению) вещества из окружающей среды. Внутри оболочки могут происходить различные химические реакции.

Сходная теория была сформулирована британским генетиком Дж. Холдейном (1892—1964). Гипотеза оставалась умозрительной до 1953 г., когда студент Чикагского университета С. Миллер (1930—2007) под руководством Нобелевского лауреата Г. Юри (1893—1981) экспериментально смоделировал условия, предположительно существовавшие на первобытной Земле (рис. 14.2). Схема этой установки позволяет наглядно связать представления о начальных этапах эволюции Земли, гипотезу Руденко о химико-биологической эволюции и гипотезу Опарина. В колбе, имитирующей физико-химические условия первобытной атмосферы (так, непрерывные грозы, бушевавшие в атмосфере, моделировались посредством электрических разрядов), он получил из смеси паров воды, метана, аммиака, водорода и монооксида углерода ряд сложных органических веществ (сахара, липиды), а также до 15 аминокислот — строительных кирпичиков для белков, в том числе глицин и аланин.

Установка Стэнли Миллера

Рис. 14.2. Установка Стэнли Миллера1

После этого Орджел в Институте Солка (Калифорния, США) в сходном эксперименте синтезировал нуклеотидные цепи длиной в шесть мономерных единиц (простые нуклеиновые кислоты). Сходные результаты опытов были получены в Институте биохимии АН СССР, в исследованиях индийского ученого К. Бахадура, японского исследователя Ш. Акабори и других.

Теория Опарина завоевала широкое, однако, не повсеместное признание. В частности, она оставляет нерешенными проблемы, связанные с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Астроном Ф. Хойл однажды не без юмора заметил, что мысль о возникновении жизни в результате описанных случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке “Боинга-747”»[2] [3]. Он упускает из виду, что речь идет не об абсолютной случайности, а о закономерной цепочке химических реакций, направляемой конкретными земными условиями, смоделированными Миллером. Дополнительные аргументы против замечания Хойла дает рассмотренная в предыдущей главе гипотеза химико-биологической эволюции, предложенная А. П. Руденко.

Все же большинство биологов признает в настоящее время следующие этапы химической эволюции: абиогенное образование низкомолекулярных органических соединений (аминокислоты) —» высокомолекулярные органические соединения (нуклеиновые кислоты) —> полимерные агрегаты (коа- церватные капли и микросферы).

Решающее значение в происхождении жизни сыграли процессы, которые привели к образованию клеток.

  • [1] Липиды — группа природных органических соединений, которая включает жирыи жироподобиые вещества.
  • [2] Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Т. 3. С. 276.
  • [3] Цит. по: Концепции современного естествознания / под ред. С. И. Самыгииа. Ростов н/Д.: Феникс, 2003. С. 275.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >