Происхождение жизни

Рассмотрим основные события, которые могли способствовать возникновению жизни на нашей планете, в аспекте гипотезы абиогенеза Опарина-Холдейна.

Современный взгляд на образование Солнечной системы и место Земли среди планет. Современная астрономия утверждает, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого вещества около 5 млрд лет назад. Такая газово-пылевая материя встречается в межзвездном пространстве и в наше время. Чтобы на планете могла возникнуть жизнь, она должна иметь определенные размеры и получать энергию от какой-либо звезды.

Размеры планеты. Масса планеты не должна быть слишком большой, так как энергия атомного распада естественных радиоактивных веществ может привести к перегреву планеты или, что еще более важно, радиоактивное загрязнение среды, несовместимо с жизнью. В то же время в слишком маленьких планет есть другой недостаток. Они не могут содержать у себя атмосферу, так как сила тяжести в них невелика (например, Луна).

Источник энергии. Для возникновения жизни и ее дальнейшего существования необходима энергия. Постоянно и равномерно получать необходимое количество энергии позволяет движение планеты вокруг какой-нибудь звезды по круговой или близкой к круговой орбите. Кроме того, необходима постоянная интенсивность излучения светила. Это очень важно, потому что иначе поток лучистой энергии, который поступает на планету, а не будет равномерным. Неравномерность потока энергии приведет к резким колебаниям температуры, а это будет препятствовать возникновению и развитию жизни, потому что существование живых организмов возможно в определенном температурном диапазоне (ведь все живое на 70-80% состоит из воды). Всем этим требованиям отвечала планета Земля.

Итак, около 5 млрд лет назад на Земле появились космические, планетарные и химические условия для более высокого уровня развития материи - ее эволюции в направлении возникновения жизни.

Основные этапы химической эволюции, предшествовавшей абиогенеза. Эти этапы включают образование химических элементов и простых неорганических соединений.

Образование химических элементов. Образование химических элементов в процессе развития звездных систем, в том числе и таких, как наша Солнечная система, - закономерное явление в эволюции материи.

Благодаря спектральному анализу доказано, что водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной. В результате реакций ядерного синтеза с него возникает гелий, из которого, в свою очередь, образуется углерод. В результате присоединения к ядру углерода других ядер гелия возникают изотопы кислорода, неона, магния и других элементов. Таким образом, возникновение атомов химических элементов, из которых состоит основная масса звезд, планет и их атмосфер, является лишь начальным этапом неорганической эволюции. Однако для дальнейшего развития в направлении к возникновению жизни необходимы были определенные космические и планетарные условия.

Образование простейших неорганических веществ. Водород, углерод, кислород, азот и фосфор (биогенные элементы) достаточно распространены в космосе и могут вступать в реакции, образуя при этом простые неорганические соединения, - это следующий этап неорганической эволюции. Благоприятным фактором является поступление энергии от звезд в виде электромагнитного излучения и тепла.

Начальный этап существования Земли отмечался интенсивным термоядерным процессом, высокой температурой (более 1000 ° С) и активной химической деятельностью. По мере остывания планеты тяжелые элементы перемещались к ее центру, а более легкие соединения (H2, CO2, CH4та др.) Оставались на поверхности. Металлы и другие элементы, способные окисляться, соединялись с кислородом, и в атмосфере планеты свободного кислорода не было. Вся атмосфера ранней Земли состояла из свободного водорода и его соединений, поэтому имела восстановительный характер. Именно эта атмосфера - не окислительная, а восстановительная - и способствовала возникновению жизни. Она состояла из водяного пара (Н2О), метана (СН,), диоксида углерода (С02), оксида углерода (СО), аммиака (NH3), азота (N2), сероводорода (H2S) и др.

Последние наблюдения радиоастрономии межзвездного пространства показали, что те же молекулы, которые возникают одновременно с рождением звезд, присутствующие в первичной атмосфере любой планеты. Многим радиоастрономы удалось идентифицировать в межзвездном пространстве аммиак и водяной пар.

Соответствующие эксперименты, проведенные в то же время, подтвердили, что при наличии метана, воды и аммиака наверняка могут образоваться такие соединения, как цианистый водород (HCN) и формальдегид (НСОН). Именно эти молекулы и было обнаружено в межзвездном пространстве. Сам факт существования таких соединений свидетельствует о том, что они могли возникнуть из первичных газовых смесей в результате реакций, связанных с формированием новых звезд. Это подготовило условия для третьего этапа эволюции, который непосредственно и начал процесс абиогенеза.

Абиогенез. Первый этап - образование простых органических соединений. Для синтеза первых "кирпичиков" жизни необходима была "сырье", то есть "строительный материал" и энергия.

Сырьем могли быть N2 Н2, CO, СО2, Н20, NH3, СН4, H2S, HCN, НСОН и др.

Источниками энергии были: тепловая энергия - тепло земной коры, которая охлаждалась; а также энергия вулканических извержений и метеоритов, попадающих в атмосферу Земли; ионизирующая радиация - космические лучи и энергия радиоактивного распада тяжелых элементов; солнечный свет - в первую очередь мощное ультрафиолетовое излучение, которое при отсутствии озонового экрана беспрепятственно проникал на Землю; энергия электрических разрядов от ударов молний; ударные волны (вследствие падения метеоритов).

Об этом этап, то есть о создании мономеров - "кирпичиков" биологических полимеров - из газов, содержавшиеся в первичной атмосфере, известно больше, так как эти реакции можно воспроизвести и полностью из моделей юваты в лабораторных условиях. Достаточно успешные эксперименты в этой области были проведены уже в 1913 году (Ж. Леб). Но наибольшую известность получили эксперименты американских биохимиков С. Миллера и Юри, которые в 1953 г.. Убедительно доказали возможность таких преобразований. Пропуская в течение нескольких дней через смесь газов Н2, СН4 и NH3 и водяного пара электрический разряд при напряжении 60 тыс Вольт (что по количеству энергии можно сравнить с продолжительностью периода около 50 млн. Лет на примитивной Земле) они получили в водяной фазе смесь, состоящая из различных органических веществ, в том числе из 6 аминокислот (среди них - аспарагин; глицин, глутамин), 11 органических кислот - от муравьиной и уксусной к янтарной, мочевину и метилсечовину.

В дальнейшем оказалось, что абиогенным путем при отсутствии кислорода с ядовитой смеси газов (N2 Н2, CO, СО2, NH3, СН4, H2S, HCN, НСОН) и водяного пара (Н, 0) с участием растворов солей тяжелых металлов, смеси глин и минералов в качестве катализаторов, а в качестве источника энергии - электрических разрядов, ультрафиолетового излучения, ионизирующей радиации и очень высокой температуры, можно синтезировать очень много простых органических соединений, входящих в состав биологических полимеров: белков, полисахаридов, липидов и нуклеиновых кислот.

Так, американский биохимик С. Фокс синтезировал почти все жизненно важные аминокислоты.

Этапы синтеза аминокислот, которые образуются под действием электрического разряда или ультрафиолетового излучения, если их пропускать через смесь газов Н2, СН4 и NH, i водяной пар, исследовали в свое время Миллер и Юри. Изучая появление и исчезновение отдельных продуктов синтеза, который длился в течение многих недель, они убедились, что концентрация аммиака неуклонно снижалась, а азот аммиака входил в состав прежде всего щанистого водорода (HCN) и цианогены (C2N2). Это и были рядом с альдегидами первые синтезированные соединения. Аминокислоты синтезировались позже с цианистого водорода и альдегидов. Такой ход синтеза позволяет предположить, что аминокислоты образовались из альдегидов путем, который хорошо известен химик-органик под названием реакции Штрекер.

Кроме аминокислот, при нагревании смесей в закрытых сосудах к высоким температурам (600-900 ° С) при участии руд различных металлов в качестве катализаторов образовывались жирные кислоты и некоторые сахара. Среди синтезированных искусственным путем сахаров является шести-углеродные (гексозы) и пьятивуглецеви (пентозы). Рибозу и дезоксирибозу, в частности, было получено в результате воздействия на смесь газов ультрафиолета и гамма-излучения.

Еще Бутлеров в XIX веке доказал, что при нагревании в прочном щелочном растворе формальдегид (НСОН) превращается в смесь сахаров.

В XX веке другие авторы (Поннамперума и Бейбел) предложили модель возникновения сахаров под действием гидротермальных источников. Пропускания разбавленного раствора формальдегида над поверхностью нагретой глины или даже обычное кипячение формальдегида вызывали реакции конденсации и образования сахаров.

В наше время химики-органики достаточно легко получают сахара из смеси метана (СН.), Аммиака (NH3) и Н20 благодаря действию ионизирующей радиации. При этом пентозы, в частности, образуются в результате конденсации промежуточного продукта - формальдегида (НСОН). Этот процесс состоит из ряда этапов, но суммарная реакция проста: из 5-ти молекул формальдегида образуется одна молекула рибозы.

Как известно, гексозы (глюкоза, в частности) входят как мономеры в состав полисахаридов, а пентозы (рибоза и дезоксирибоза) - в состав нуклеотидов, которые являются мономерами нуклеиновых кислот. Для образования нуклеотида, кроме пентозы, нужны еще фосфорная кислота и одна из азотистых оснований, которые принадлежат к двум классам - пуринов и пиримидинов.

Неоднократно предпринимались попытки - и довольно успешные - продемонстрировать возможность абиогенного синтеза азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот, путем ряда реакций конденсации с цианистого водорода (HCN), который, в свою очередь, удается получить при нагревании до высоких температур смесей из метана ( СН4), аммиака (NH3) и воды.

Цианистый водород (HCN), который является смертельным ядом для современной биосферы, на первичной Земле, вероятно, был очень распространенной составом и види игра вал важную роль в абиогенных процессах. Результаты спектроскопических исследований свидетельствуют о том, что он входит и в состав комет. Согласно последним радиоастрономическими данным, HCN распространен также в межзвездном пространстве.

Благодаря разнообразным реакциям, источником которых был HCN, его производные и некоторые другие соединения, в условиях, приближающихся к условиям первобытной Земли, было получено аденин, гуанин, урацил и цитозин. При этом легче синтезируется аденин.

Одним из первых достижений в синтезе пуринов в возможных первичных условиях Земли была работа Хуана Оро из университета Хьюстона, который путем термического воздействия на цианистый аммоний получил аденин.

Если внимательно рассмотреть молекулу аденин а о составе которой дает представление эмпирическая формула C5H5N5, можно установить, что представляет собой пентамер цианистого водорода, то есть с 5-й молекул HCN образуется одна молекула C5H5N5. Вероятно, что сначала с 4-х молекул цианистого водорода (HCN) возникает его тетрамер C4H4N4 (диаминомалеонитрил). Это соединение является важным промежуточным продуктом во многих реакциях, приводящих к синтезу азотистых оснований. Оказалось, что под действием света может происходить перестройка молекулы C4H4N4 с присоединением еще одной молекулы HCN, в результате чего образуется аденин.

Несколько иным путем можно получить другую азотистых оснований, которая входит в состав нуклеотидов, - гуанин. Исходным продуктом для его синтеза является то же диамино-малеонитрил (C4H4N4). Но в данном случае прибегают к реакции гидролиза с участием цианогены (C2N2).

Сложнее с синтезом пиримидинов (тимина, урацила и цитозина), однако определенного успеха достигнуто и здесь. Так, Оро удалось синтезировать урацил путем взаимодействия аммиачного раствора мочевины с соединениями, которые возникают из простых газов под влиянием электрических разрядов. Л. Оргела синтезировал цитозин, нагревая вместе мочевину и цианоацетилен (C3HN), который образуется, в свою очередь, в результате воздействия электрического разряда на смесь метана и азота.

Азотистые основания (аденин, гуанин, тимин, урацил и цитозин), соединяясь с пентозы (рибозой или дезоксирибозой), образуют нуклеозиды. Последние, в свою очередь, соединяясь с фосфорной кислотой, образуют нуклеотиды. В результате присоединения аденина к рибозы образуется аденозин. Из него после присоединения к молекуле "хвоста", который состоит из трех фосфатных групп, образуется аденозинтрифосфат (АТФ).

Следует заметить, что для соединения с трифосфатом в процессе абиогенеза было выбрано именно аденозин, а не какой-либо другой нуклеозид. Нет никаких явных указаний на то, что АТФ приспособлен для сохранения энергии лучше, чем ГТФ (гуанозинтры-фосфат), ЦТФ (цитидинтрифосфат), ТТФ (тимидинтрифосфат) или УТФ (уридин-трифосфат). Возможно, что аденин использовался для синтеза энергосберегающей соединения именно потому, что он был компонентом первичного "бульона" в более высокой концентрации, поскольку синтез его относительно прост.

Подводя итог, можно сказать, что подобные результаты, подтверждающие теорию абиогенного образования простейших органических соединений, были получены во всех вышеприведенных и других экспериментах. При этом оказалось, что из смеси газов (N, Н2, CO, CO., NH3, СН4, H2S) и водяного пара сначала образуются высокоактивные промежуточные соединения, такие, как цианистый водород (HCN), формальдегид (НСОН), цианогены (CjNj ) и др., а уже потом из этих соединений образуются в результате химической эволюции мономеры биологических полимеров; именно они и составляли содержание "первичного бульона" на нашей планете. Отсюда следует, что возникновение "первичного бульона" - не случайность, а закономерность. На планете с оптимальной температурой, достаточным количеством воды и атмосферой, состоящей из самых распространенных во Вселенной газов, "первичный бульон" должен был возникать в 100 случаях из 100.

На этом заканчивается 1-й этап химической эволюции. Следующая фаза - образование полимеров, поскольку аминокислоты, жирные кислоты, сахара и азотистые основания - это еще не жизнь.

Второй этап - образование биополимеров. Следующим шагом эволюции было образование с малых органических мономеров крупных - полимеров, похожих на белки и нуклеиновые кислоты.

Белковые молекулы и молекулы нуклеиновых кислот - сложные из биологических полимеров. их синтез в клетке представляет собой многоступенчатый ферментативный процесс, который происходит с потреблением энергии. Источником энергии является АТФ (или ГТФ в некоторых реакциях синтеза белка). Вряд ли можно считать вероятной внезапное появление в процессе химической эволюции единичной молекулы нуклеиновой кислоты или такое же появление молекулы белка. Только соединения, которые возникали в больших количествах, могли стать основой для дальнейшего развития. Кроме того, эти соединения конечно же не были настолько сложными, как современные белки и нуклеиновые кислоты. Появление больших органических молекул - важное событие в химической эволюции, предшествовавшей появлению жизни на Земле, - была, очевидно, также многоступенчатым процессом.

Анализ этого этапа в экспериментальном и выглядит намного беднее, хотя и здесь есть некоторые модели. Этот цикл экспериментов связан с конденсацией или полимеризацией мономеров с целью получения более крупных молекул. Как известно, эти реакции происходят с выделением воды, то есть сопровождаются обезвоживанием. Так, например, при сочетании (конденсации) аминокислот в полипептидную цепочку (первичная структура белковой молекулы) по месту образования пептидной связи (связь между карбоксильной группой и аминогруппой) происходит выделение молекулы воды. Когда образуется нуклеиновая кислота, то происходит аналогичный процесс: фосфат соединяется с сахарами, а сахара - с основанием, при этом выделяется молекула воды. Поскольку для синтеза полимера необходимо быстрее удалить воду, то, вероятно, легче всего это сделать путем нагревания смеси аминокислот. Такой же процесс возможен и при образовании нуклеиновой кислоты: смесь основы и сахаров нагревается, что приводит к их дегидратации и приводит к образованию нуклеозида. Подобным же образом, нагревая нуклеозид и фосфат, можно получить нуклеотид.

Для первичной Земли такая последовательность событий вполне вероятно. Первым, кто обратил на это внимание, был английский физик Дж. Бернал. По его мнению, морские лагуны, периодически пересыхают, могли быть идеальным местом для образования больших молекул. Влияние солнечного излучения на органический материал, адсорбированный на илистом дне лагун, приводил к его дегидратации. Полимеры, которые возникали при этом, смывались затем водой в океан. Подобные реакции могли происходить вдоль всей прибрежной полосы.

Одна из самых удачных моделей этого этапа принадлежит С. Фоксу, который в результате нагревания смеси сухих аминокислот получил полипептиды различной длины. Они получили название "протеиноидов", то есть предшественников белков. Полученные полипептиды можно было потом растворять в воде; при этом они оставались стабильными. В одном из экспериментов Фокс вместо колбы использовал выдолбленный кусок вулканической лавы. Выход пептидов при этом достигал 40% от исходного количества аминокислот. По убеждению Фокса, центрами возникновения жизни на этом этапе были горячие, сухие вулканические районы, которых в то время на Земле было много. Горячие склоны вулканов покрывались коркой органических веществ; дождь смывал пептиды, которые образовывались, в океан. Вряд ли первичный океан напоминал современный, если сравнивать глубины. Воды на первичной Земли было, скорее всего, мало, такой океан могла бы перебрести и курица. Именно незначительное количество воды обеспечила высокую концентрацию низкомолекулярных веществ в "первичном бульоне" и сделала вероятной их взаимодействие.

Если для образования простых органических веществ необходимы были достаточно мощные источники энергии, то для образования полимеров достаточно было простого нагрева. Однако для реакции полимеризации необходимые катализаторы. В клетке эту роль выполняют ферменты. Было высказано предположение, что катализаторами в процессе синтеза полимеров на первичной Земли могли быть поверхности минеральных глин. Экспериментально было доказано, что раствор аминокислоты аланина в водной среде в присутствии особого вида глинозема и АТФ может давать полимерные цепочки полиаланину.

Таким образом на древней Земле могли образоваться полипептиды. Некоторые из них были, возможно, каталитически активными. Однако это могло и не иметь прямого отношения к возникновению жизни, поскольку полипептиды не имеют способности к самовоспроизведению, что является наиболее важным признаком живого. Это свойство является, как известно, в нуклеиновых кислот, которые способны к репликации.

Были попытки синтезировать нуклеиновые кислоты неферментативные способом. Исходным веществом для этого были высокоэнергетические фосфаты. Благодаря этим соединениям удалось получить полинуклеотиды даже при умеренных температурах. Некоторые реакции проводились при температуре 150-160 ° С, но полимеризация происходила даже при температуре 65 ° С.

Интересными оказались эксперименты, когда в среде, содержащей соли фосфорной кислоты (фосфаты) и рибонуклеотиды в высоких концентрациях, спонтанно синтезируются короткие полирибонуклеотиды. Также спонтанно, путем спаривания комплементарных оснований, могут образоваться РНК-копии. Обе эти реакции протекают без участия ферментов или других белков. Отсюда следовало, что РНК может проявлять собственную каталитическую активность, и подтвердил американский биохимик Т. Чек, который открыл в 1982 году. Каталитические свойства РНК.

Пока трудно установить, как могла возникнуть ДНК. Это органическое вещество приспособлена лучше, чем РНК, к долгосрочного хранения информации. Во всяком случае известно, что отсутствие кислорода в 2-положении дезоксирибозы делает молекулу ДНК более устойчивой, в отличие от РНК, к гидролитического расщепления в слабощелочных водных растворах, а именно такие растворы были в первичных водоемах и сохранились в современных клетках. Кроме того, наличие двух комплементарных цепей ДНК обеспечивает процесс репликации и облегчает исправление ошибок, возникающих в каждом из двух цепочек ДНК. Вполне возможно, что благодаря активности древнего белка, который является близким к современному фермента - обратной транскриптазы (т.е. способен синтезировать ДНК, используя в качестве матрицы РНК), и образовались первые молекулы ДНК на Земле.

Непонятным остается также вопрос о том, как древнейшая РНК начала кодировать аминокислотную последовательность. Но когда это произошло, то образовались системы с обратной связью, в которых нуклеиновые кислоты содержали информацию о структуре белков, что способствовало увеличению количества кодирующих их нуклеиновых кислот. Кроме того, белки могли защищать нуклеиновые кислоты от разрушительного действия ультрафиолета.

Обсуждается в литературе и вопрос о том, что же появилось на Земле раньше: полипептидная последовательность или полинуклеотидных, то есть было первичным - белок или нуклеиновая кислота?

Генетическое гипотезу, или гипотезу "голого гена", предложили еще в 1929 г.. Дж. Холдейн и Г. Мюллер. Согласно этой гипотезе, которую поддержали впоследствии и другие авторы, сначала возникли нуклеиновые кислоты как матричная основа для синтеза более поздних по времени образования белков. Доводом в пользу этого факта можно считать открытие каталитической свойства РНК.

Из приведенных данных ясно, что в этой гипотезе, когда речь шла о процессах абиогенеза, дань отдавалось приоритета такого свойства живого, как способности к самовоспроизведению. А. И. Опарин, который первым предложил гипотезу абиогенеза (1924 p.), Изначально предполагал, что первичным является белок, поскольку без ферментов (то есть белков) невозможен обмен веществ, а без последнего невозможны никакие проявления жизни. Вполне очевидно, что в этой гипотезе отдается дань приоритета в процессах абиогенеза такой важной свойства живого, как обмен веществ.

Однако после того, как появились сведения о строении и роль нуклеиновых кислот в проявлениях жизни, А. И. Опарин несколько изменил свои взгляды и в последней своей монографии "Материя - жизнь - интеллект" (1977) высказал замечательную мысль о том , что полипептиды и полинуклеотиды еще на заре жизни на Земле эволюционировали вместе путем взаимодействия, сначала далеко не совсем совершенной, то есть происходила совместная эволюция, или коэволюция.

Таким образом, объединение способности к самовоспроизведению полинуклеотидов с каталитической активностью полипептидов следует считать одной из наиболее важных ступенек химической эволюции. Для возникновения жизни необходима была в качестве полинуклеотидов, так и полипептидов. Наибольшие шансы на сохранение в ходе предбиологических отбора имели те системы, в которых способность к обмену веществ сочеталась со способностью к самовоспроизведению.

В дальнейшем усложнении обмена веществ в таких системах существенную роль должны были играть катализаторы и пространственно-временное разъединение начальных и конечных продуктов реакции. Последнее не могло возникнуть без фазово-контрастного разделения, то есть без возникновения мембраны и образование, предшествовало клетке, - в этом и заключается основная сущность следующему этапу эволюции, о котором мы можем рассуждать лишь гипотетически.

Третий этап - возникновение пробионты и биологических мембран. Вопрос о том, как происходил переход от биополимеров до первых живых существ, является самым сложным моментом в проблеме возникновения жизни. Наиболее известный подход к решению этого вопроса содержится в экспериментах А. И. Опарина, который предложил коацерватных гипотезу (1924 p.).

А. И. Опарин предположил, что переход от химической эволюции к биологической связан с возникновением простейших фазово-обособленных органических систем - пробионты, способных использовать вещество и энергию из окружающей среды и благодаря этому осуществлять важнейшую жизненную функцию - функцию роста.

Наиболее удачным объектом для моделирования оказались коацерватных капли (коацерваты). А. И. Опарин наблюдал, как в коллоидных растворах полипептидов, полисахаридов, РНК и других высокомолекулярных соединений при определенных условиях образуются сгущения, имеют объем от до см3. Эти сгущения и является коацерватами. Вокруг коацерватных капель является граница раздела, которую можно увидеть в микроскоп. Коацерваты способны адсорбировать вещества из внешней среды, в них внутри уже может осуществляться синтез новых соединений. Поскольку концентрация веществ у коацерватных капли больше, чем в окружающей среде, то это значит, что и химические реакции происходят с большей скоростью. Достигая определенного размера, под действием механических сил коацерватных капли могут делиться на меньшие части. Но коацерваты - неживые существа. Это лишь самые простые модели пробионты, оказывающие внешнее сходство с такими свойствами живого, как рост и обмен веществ с окружающей средой.

Особое значение в эволюции пробионты мало формирования каталитических систем. Первыми катализаторами были неорганические соединения, такие как соли железа, меди и других тяжелых металлов. Однако их действие было достаточно слабой. Постепенно на основе предбиологических отбора возникли биологические катализаторы, что имело большое значение для совершенствования обмена веществ.

Настоящий начало биологической эволюции ознаменовало возникновения пробионты с кодовыми взаимосвязями между белками и нуклеиновыми кислотами. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот обусловила возникновение таких свойств живого, как способность к самовоспроизведению, к сохранению наследственной информации и передачи ее следующим поколениям. Пробионты, в которых обмен веществ сочетался со способностью к самовоспроизведению, имели лучшую перспективу сохраниться в предбиологическом подборе.

Другой механизм образования клеток предложил С. Фокс из университета в Ма-йами. Как уже отмечалось, Фокс путем нагревания безводной смеси аминокислот получал полипептиды. Ученый назвал их протеиноидов. В результате растворения протеиноидов в горячей воде он получил жидкость - непрозрачную суспензию. Под микроскопом удалось увидеть, что эта суспензия состоит из крошечных шариков, которые напоминают современных бактерий-кокков. Фокс назвал их микросферами, то есть маленькими шариками. Некоторые из них образовывали цепочки или были похожи на дрожжевые клетки в период деления. Электронный микроскоп показал, что каждая микросфера окружена двойной клеточной оболочкой, очень похожей на мембраны современных клеток. В дальнейшем Фокс проводил опыты с комплексами протеиноидов и полинуклеотидов. Эти комплексы также могли образовывать микросферы, причем такие, что могли делиться и почковаться. их сходство с современными микроорганизмов впечатляет.

Какая из моделей ближе к п рот клетки - коацерваты опару на или микросферы Фокса - трудно сказать. Во всяком случае, в предбиологическом подборе только те образования оказались конкурентоспособными, которые окружили себя внешней мембраной.

Биологические мембраны, как известно, состоят из белков и липидов. Они отделяют вещество от среды и оказывают прочности молекулярном агрегата. Есть две наиболее распространенные точки зрения по поводу возможного возникновения биологических мембран. Согласно одной из них, мембраны могли возникнуть в ходе формирования коацерватов, которые образовывались в воде при столкновении двух слабо взаимодействующих полимеров. Согласно другой точке зрения, образование мембран происходило при адсорбции полимеров на поверхности глин. Пока нет достаточных оснований, чтобы отдать предпочтение какой-то одной из этих двух точек зрения.

Появление биологической мембраны, которая отделяет содержимое пробионта от окружающей водной среды и обладает способностью к избирательной проницаемости, определила направление дальнейшей химической эволюции среды по пути развития все более совершенных, способных к саморегулированию систем - вплоть до возникновения первых примитивных клеток. Дальнейшее их развитие уже полностью приобретает черты биологической эволюции, которая охватывает промежуток времени не менее 3500000000. Лет.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >