Біохімічна еволюція
Серед астрономів, геологів і біологів прийнято - вважати, що вік
Землі становить приблизно 4,5-5 млрд. років.
На думку багатьох біологів, в далекому минулому стан нашої планетибуло мало схоже на нинішнє: цілком ймовірно, температура їїповерхні була дуже високою (4000-8000 ° С), і по мірі того, як Земляостигала, вуглець і більше тугоплавкі метали конденсованих і утворилиземну кору; поверхню планети була, ймовірно, голою і нерівною, оскількина неї в результаті вулканічної активності, безперервних переміщень кори істиснення, викликаної охолоджуванням, відбувалося утворення складок і розривів.
Вважають, що в ті часи атмосфера була зовсім не така, яктепер. Легкі гази - водень, гелій, азот, кисень та аргон - виходили затмосфери, тому що гравітаційне поле нашої ще недостатньо щільноїпланети не могло їх утримати. Однак прості з'єднання, що містять (середінших) ці елементи, повинні були утримуватися; до них відносяться вода,аміак, двоокис вуглецю і метан. До тих пір, поки температура Землі невпала нижче 100 ° С, вся вода, ймовірно, знаходилася в пароподібному стані.
Атмосфера була, очевидно, "відновлювальної", про щосвідчить наявність в самих древніх гірських породах Землі металів увідновленій формі, таких як двовалентне залізо. Більш молоді гірськіпороди містять метали в окисленої формі, наприклад тривалентне залізо.
Відсутність в атмосфері кисню було, ймовірно, необхідною умовою длявиникнення життя; лабораторні досліди показують, що, як це непарадоксально, органічні речовини (основа живих організмів) набагатолегше створюються в відновної середовищі, ніж в атмосфері,, багатоїкиснем. У 1923 р. А. І. Опарін висловив думку, що атмосфера первинної
Землі була не такою, як зараз, а приблизно відповідала зробленому вищеопису. Виходячи з теоретичних міркувань, він вважав, що органічніречовини, можливо вуглеводні, могли створюватися в океані з більшпростих з'єднань; енергію для цих реакцій синтезу, ймовірно, доставлялаінтенсивна сонячна радіація (головним чином ультрафіолетова), що падалана Землю до того, як утворився шар озону, який став затримуватибільшу її частину. На думку Опаріна, різноманітністьщо знаходилися в океанах простих з'єднань, площа поверхні Землі,доступність енергії і масштаби часу дозволяють припустити, що вокеанах поступово нагромадилися органічні речовини і утворився той
"Первинний бульйон", в якому могло виникнути життя. Ця ідея була ненова: в 1871 р. подібну думку висловив Дарвін:
"Часто кажуть, що всі необхідні для створення живого організмуумови, які могли колись існувати, є і в даний час.
Але якщо (ох, яке це велике "якщо") уявити собі, що в якомусьневеликому теплом ставку, що містить всілякі амонійні і фосфорнісолі, за наявності світла, тепла, електрики і т.п. утворився бхімічним шляхом білок, готовий зазнати ще більш складні перетворення,то в наші дні такий матеріал безупинно пожирає б або поглинався, чогоне могло трапитися до того, як з'явилися живі істоти ".
У 1953 р. Стенлі Міллер у ряді експериментів моделював умови,приблизно існували на первісній Землі. У створеній нимустановці (мал. 24.1), забезпеченою джерелом енергії, йому вдалосясинтезувати багато речовин, що мають важливе біологічне значення, в томучислі ряд амінокислот, аденін і простий цукор, такий як рибоза. Післяцього Орджел в Інституті Солка в схожому експерименті синтезувавнуклеотидні ланцюга довжиною в шість мономірних одиниць (прості нуклеїновікислоти).
Пізніше виникло припущення, що в первинній атмосфері, ввідносно високої концентрації містився двоокис вуглецю. Недавніексперименти, наведені з використанням установки Міллера, н яку,проте, помістили суміш СО2 і Н2О і тільки кількості слідів іншихгазів, дали такі ж результати, які отримав Міллер. Теорія Опаріназавоювала широке визнання, але вона, залишає невирішеними проблеми,пов'язані з переходом від складних органічних речовин до простих живихорганізмам. Саме в цьому аспекті теорія біохімічної еволюції пропонуєзагальну схему, прийнятну для більшості сучасних біологів. Проте вони неприйшли до єдиної думки про деталі цього процесу.
Опарін вважав, що вирішальна роль в перетворенні неживого в живеналежала білків. Завдяки амфотерності білкових молекул вони здатні доутворення колоїдних гідрофільних комплексів-притягають до себе молекуливоди, що створюють навколо них оболонку. Ці комплекси можуть відокремлюватися відвсієї маси води, в якій вони суспендировані (водної фази), і утворюватисвого роду емульсію. Злиття таких комплексів один з одним призводить довідділення колоїдів від водного середовища - процес, званий коацерваціей (відлат. coacervus - згусток або купа). Багаті колоїдами коацервати,можливо, були здатні обмінюватися з навколишнім середовищем речовинами івиборче нагромаджувати різні сполуки, особливо кристалоїди.
Колоїдний складу даного коацервату, очевидно, залежав від складу середовища.
Різноманітність складу "бульйону" в різних місцях вела до відмінностей вхімічному складі коацерватів і постачала таким чином сировину для
"Біохімічного природного відбору".
Передбачається, що в самих коацерватах що входять до їх складу речовинивступали в подальші хімічні реакції; при цьому відбувалося поглинаннякоацерватами іонів металів і утворення ферментів. На кордоні міжкоацерватами і зовнішнім середовищем шикувалися молекули ліпідів (складнівуглеводні), що призводило до утворення примітивної клітинної мембрани,забезпечувала концерватам стабільність. В результаті включення в коацерватиперед існуючої молекули, здатної к. самовідтворення, і внутрішньоїперебудови покритого ліпідної оболонкою коацервату могла виникнутипримітивна клітина. Збільшення розмірів коацерватів і їх фрагментація,можливо, вели до утворення ідентичних коацерватів, які моглипоглинати більше компонентів середовища, так що цей процес міг продовжуватися.
Така можлива послідовність подій повинна була призвести довиникнення примітивного самовідтворюються гетеротрофного організму,питались органічними речовинами первинного бульйону.
Хоча цю гіпотезу походження життя визнають дуже багато вчених,астроном Фред Хойл недавно висловив думку, що думка про виникненняживого в результаті описаних вище випадкових взаємодій молекул "настількиже безглузда і неправдоподібна, як твердження, що ураган, що пронісся надсміттєзвалищем, може привести до збирання Боїнга-747 "1.
1 Саме важке для цієї теорії - пояснити появу здатностіживих систем до самовідтворення. Гіпотези з цього питання поки що малопереконливі.
