Концепция биохимической эволюции

В 1924 г. молодой русский биохимик А.И. Опарин на собрании Русского ботанического общества заявил:

" …мы не имеем никакого логического права считать жизнь чем-то совершенно принципиально отличным от всего остального мира… Жизнь характеризуется не какими-либо определенными свойствами, а особенной, специфической комбинацией этих свойств" .

После этого он стал общепризнанным отцом современного учения о происхождении жизни.

Опарин полагал, что органические вещества могли формироваться в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакций доставляла интенсивная солнечная радиация. Из органических веществ формировались коллоидные комплексы, которые притягивали к себе молекулы воды и создавали вокруг себя оболочку. Эти комплексы, объединяясь, формировали эмульсию. В океане образовался «первичный бульон», в котором шел процесс отделения коллоидных комплексов от водной среды — коацервация. Коацерваты приобретали способность обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и избирательно накапливать различные соединения. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов (сложные углеводы), что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам большую стабильность. Так постепенно формировалась примитивная клетка, а вместе с ней и способность к самовоспроизведению и внутренней перестройке.

Идеи Опарина вдохновили ученых к физико-химическому моделированию процессов образования органических соединений в условиях предполагаемой первичной атмосферы Земли.

Немецкий исследователь Мюллер показал, что при воздействии физических излучений могут образовываться биоорганические молекулы, в которых содержится водород, азот, аммиак, углекислый газ, метан, синильная кислота и др. в самых различных сочетаниях.

Первоначально на молекулярном уровне могли возникнуть белковои нуклеино-подобные полимеры; где-то на этой стадии возникает естественный отбор, способствующий сохранению наиболее совершенных структур. При объединении полимеров в многомолекулярные системы могли возникнуть биологические системы.

Исходный материал для биологических систем в избытке имеется в космическом пространстве (формальдегид, ацетальдегид и др. органические соединения); сенсацией явилось открытие космических облаков этилового спирта с концентрацией 1012−1013 молекул в 1 см 3 и с температурой 200 К. Такие соединения близки к органическим молекулам или легко могут превращаться в них.

В древних отложениях Земли были обнаружены вещества, подобные тем, которые обнаружились при изучении вещества метеоритов и лунных пород: предшественники нуклеиновых кислот и хлорофилла, углеводороды.

Первые достоверные следы жизни, оставленные синезелеными водорослями, обнаружены в отложениях, возраст которых около 3 млрд. лет. но им предшествовали более древние и примитивные формы жизни.

Хотя эту гипотезу признают очень многие ученые, астроном Чандра Викрамасингх не так давно высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над местносной свалкой, может привести к сборке Боинга-747» .

Существенный недостаток старых теорий о происхождении жизни, и в т. ч. теории Опарина, в том, что они не опираются на современную молекулярную биологию и не могут объяснить появление способности живых организмов к самовоспроизведению.

Существует гипотеза о роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем: не белок и не ДНК/РНК, вероятно, положили начало доклеточным предшественникам современной жизни («пробиотам»); жизнь эволюционировала на базе динамической игры малых молекул (железа, цинка, меди и др.), соединений серы, фосфора, а также углеводов, небольших органических молекул (типа аминов) и т. д. И даже функция наследственной передачи признаков первоначально зависела от «неорганических генов» — матриц для синтеза молекул, построенных на основе силикатов глины. Первые биополимеры могли быть результатом автокаталитических реакций малых молекул.

Сценарий " возникновения жизни в облаках" : мельчайшие дождевые капли поглощали частицы металлов и неметаллов и под действием ультрафиолета первобытного Солнца синтезировали до более сложных, органических молекул, поступавших с дождевыми потоками в океан, где жизнь «дозревала» уже по сценарию опаринского «первичного бульона» и «коацерватных капель» .

Гипотеза о занесении жизни из Космоса разумными существами либо намеренно, либо в связи с недостаточной стерильностью аппаратуры.

Многие научные дисциплины — космология, астрофизика, космохимия, планетология, биофизика и др. — дают основания для вывода о том, что жизнь представляет собой результат естественной эволюции Вселенной, что живые структуры многочисленными нитями связаны с ближайшим и дальним космосом, что нет необходимости прибегать к помощи сверхъестественного разума в объяснении происхождения жизни.