ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ. ГІПОТЕЗА А. І. Опарін.
Під поняттям «життя» більшість вчених зараз мають на увазі процесіснування складних систем, що складаються з великих органічних молекул іздатних самовідтворюватися і підтримувати своє існування врезультаті обміну енергією і речовиною з навколишнім середовищем. За сучаснимиуявленнями вік Землі, як і всієї Сонячної системи, близько 4,6 млрд.років, тому навряд чи життя старше цього строку. Існує і давня гіпотезапро те, що життя має неземне походження і занесена на Землю ззовні, зкосмосу, однак доказів цього немає. Крім того, те життя, яку мизнаємо, дивно пристосована для існування в земних умовах, іякщо вона виникла поза Землею, то на планеті земного типу. Тому звичайно прививченні походження життя виходять з тих умов, які існувалина тільки що сформувалася Землі.
Ще Ч. Дарвін зрозумів, що життя може виникнути тільки при відсутностіжиття. У 1871 р. він писав: «Але якщо б зараз ... в якому-небудь теплом водоймищі,що містить всі необхідні солі амонію і фосфору та доступному впливусвітла, тепла, електрики і т.п., хімічно утворився білок, здатнийдо подальших, все більш складним перетворень, то це речовина негайнобуло б зруйновано або поглинена, що було неможливо в період довиникнення живих істот ». Гетеротрофні організми, поширенізараз на землі, використовували б знову виникають органічні речовини.
Тому виникнення життя у звичних нам земних умовах неможливо.
Друга умова, при якому життя може виникнути, - відсутністьвільного кисню в атмосфері. Це важливе відкриття зробив російський учений
А. І. Опарін у 1924 р. (до такого ж висновку в 1929 р. прийшов англійський учений
Дж.Б.С.Холдейн). А. І. Опарін висловив припущення, що при потужнихелектричних розрядах в земній атмосфері, яка 4-4,5 млрд. років томускладалася з азоту, водню, вуглекислого газу, пари води і аміаку,можливо, з добавкою синильної кислоти (її виявили в хвостах комет),могли виникнути найпростіші органічні сполуки, необхідні длявиникнення життя. Тому що виникають на поверхні Землі органічніречовини могли накопичуватися, не окислюючись. І зараз на нашій планеті вонинакопичуються тільки безкисневих, так виникають торф,кам'яне вугілля і нафту. Творець матеріалістичної гіпотези виникненняжиття на Землі, російська біохімік, академік Олександр Іванович Опарін (1894 -
1980) присвятив все своє життя проблеми походження живого.
Американський біолог Ж. Леб в 1912 р. першим отримав із суміші газів піддією електричного розряду найпростіший компонент білків - амінокислотугліцин.
Можливо, крім гліцину він отримав і інші амінокислоти, але в тойчас ще не було методів, які дозволяють визначити їх малі кількості.
Відкриття Леба пройшло непоміченим, тому перший абіогенним синтезорганічних речовин (тобто йде без участі живих організмів) звипадкової суміші газів приписують американським ученим С. Міллеру і Г. Юри. У
1953 вони поставили експеримент за програмою, наміченої Опаріним, іотримали під дією електричних розрядів напругою до 60 тис.В,імітують блискавку, з водню, метану, аміаку та парів води під тискомв кілька Паскалем при t = 80С складну суміш з багатьох десятківорганічних речовин. Серед них переважали органічні (карбонові)кислоти - мурашина, оцтова і яблучна, їх альдегіди, а такожамінокислоти (у тому числі гліцин і аланін). Досліди Міллера і Юрі булибагаторазово перевірені на сумішах різних газів і при різних джерелахенергії (сонячне світло, ультрафіолетове і радіоактивне випромінювання іпросто тепло). Органічні речовини виникали у всіх випадках. Отримані
Міллером і Юрі результати спонукали вчених різних країн зайнятисядослідженнями можливих шляхів предбіологічною еволюції. У 1957 році в
Москві відбувся перший Міжнародний симпозіум з проблеми походженняжиття.
За даними, отриманими в останній час нашими вченими, найпростішіорганічні речовини можуть виникати і в космічному просторі притемпературі, близькій до абсолютного нуля. У принципі Земля могла ботримати абіогенним органічні речовини і як придане при виникненні.
У результаті океан перетворився на складний розчин органічних речовин
(т.зв. первинний океан), яким в принципі могли б харчуватися анаеробнібактерії (організми, здатні жити і розвиватися за відсутності вільногокисню і одержують енергію для життєдіяльності за рахунок розщепленняорганічних або неорганічних речовин). Крім амінокислот у ньому були іпопередники нуклеїнових кислот - пуринові основи, цукру, фосфати іін
Однак низькомолекулярні органічні речовини ще не життя. Основужиття представляють біополімери - довгі молекули білків і нуклеїновихкислот, складаються з ланок - амінокислот і нуклеотидів. Реакціяполімеризації первинних ланок у водному розчині не йде, тому що приз'єднані один з одним двох амінокислот або двох нуклеотидів відщеплюєтьсямолекула води. Реакція у воді піде у зворотний бік. Швидкістьрозщеплення (гідролізу) біополімерів буде більше, ніж швидкість їхсинтезу. У цитоплазмі наших клітин синтез біополімерів - складний процес,що йде з витратою енергії АТФ. Щоб він ішов, потрібні ДНК, РНК і білки,які самі є результатом цього процесу. Ясно, що біополімери НЕмогли виникнути самі в первинному океані.
Можливо, первинний синтез біополімерів йшов при заморожуванняпервинного океану або ж при нагріванні сухого його залишку. Американськийдослідник С.У. Фокс, нагріваючи до 130 С. суху суміш амінокислот, показав,що в цьому випадку реакція полімеризації йде (виділяється вода випаровується)і виходять штучні протеіноіди, схожі на білки, що мають до 200 ібільше амінокислот в ланцюзі. Розчинені у воді, вони володіли властивостямибілків, представляли поживне середовище для бактерій і навіть каталізувала
(прискорювали) деякі хімічні реакції, як справжні ферменти. Можливо,вони виникали в предбіологічною епоху на розпечених схилах вулканів, апотім дощі змивали їх в первинний океан. Є й така точка зору, щосинтез біополімерів йшов безпосередньо в первинній атмосфері іутворюються з'єднання випадали в первинний океан у вигляді часток пилу.
Наступний передбачуваний етап виникнення життя - протоклеткі. А.І.
Опарін показав, що стоять в розчинах органічних речовин утворюютьсякоацервати - мікроскопічні «крапельки», обмежені напівпроникноюоболонкою - первинної мембраною. У коацерватах можуть концентруватисяорганічні речовини, у них швидше йдуть реакції, обмін речовин знавколишнім середовищем, і вони навіть можуть ділитися, як бактерії. Подібнийпроцес спостерігав при розчиненні штучних протеіноідов Фокс, він назвавці кульки мікросферами.
У протоклетках кшталт коацерватів або мікросфер йшли реакціїполімеризації нуклеотидів, поки з них не сформувався Протогена --первинний ген, здатний каталізувати виникнення певноїамінокислотної послідовності - перша білка. Ймовірно, першим такимбілком був попередник ферменту, що каталізує синтез ДНК або РНК. Тіпротоклеткі, у яких виник примітивний механізм спадковості ібілкового синтезу, швидше ділилися і забрали до себе всі органічніречовини первинного океану. На цій стадії йшов уже природний відбір нашвидкість розмноження; будь-яке вдосконалення біосинтезу підхоплювалося, інові протоклеткі витісняли всі попередні.
Останні етапи виникнення життя - походження рибосом ітранспортних РНК, генетичного коду та енергетичного механізму клітини звикористанням АТФ - ще не вдалося відтворити в лабораторії. Всі ціструктури і процеси мають місце вже у самих примітивних мікроорганізмів, іпринцип їх будови і функціонування не змінювався за всю історію Землі.
Тому заключний етап походження життя ми можемо покиреконструювати тільки імовірно - до тих пір, поки його не вдастьсявідтворити в експериментах.
Поки можна лише стверджувати, що на виникнення життя у земномуваріанті треба було відносно мало часу - менше одного млрд. років.
Вже 3,8 млрд. років тому існували перші мікроорганізми, від якихсталося все різноманіття форм земного життя.
Життя виникла на землі абіогенним шляхом. В даний час живевідбувається тільки від живого (биогенное походження). Можливістьповторного виникнення життя на землі виключена.
