10. Гипотеза Опарина-Холдейна о происхождении жизни.

Биологической эволюции предшествовала предбиотическая эволюция, связанная с переходом от неорганической материи к органической, а затем к элементарным формам жизни. Это было возможным в определенных условиях, которые имели место на Земле в то время, а именно:

- высокая температура, порядка 400°С;

- атмосфера, состоящая из водяных паров, СО2, СН3, NH3;

- присутствие сернистых соединений (вулканическая активность);

- высокая электрическая активность атмосферы;

- ультрафиолетовое излучение Солнца, которое беспрепятственно достигало нижних слоев атмосферы и поверхности Земли, поскольку озоновый слой еще не сформировался.

Начальный этап существования Земли отличался интенсивными термоядерными процессами, высокой температурой (более 1000 °С) и активной химической деятельностью. Образовавшиеся при этом газы (NH3, СН4, С02 и др.) и водяной пар под огромным давлением извергались на поверхность и создавали первичную атмосферу Земли. Когда температура стала ниже 100 °С, на Землю произошла конденсация паров и образовались моря и океаны. В первобытном океане за счет энергии электрических разрядов, непрекращающихся гроз, ультрафиолетовых излучений и вулканической деятельности из растворенных в горячей воде неорганических веществ возникли органические соединения (сахар, аминокислоты, азотистые основания и др.), в том числе большое количество соединений металлов с углеродом (карбидов).

Второй этап биогенеза характеризовался возникновением более сложных органических соединений, в частности белковых веществ, углеводов, жиров, аминокислот, нуклеиновых кислот за счет взаимодействия друг с другом.

Следующий этап – обьеденение в мелкие обособленные структуры раствора – образование скоплений – коацерватов. Коацерватные капли были способны захватывать из окружающей среды – питательного бульона – различные вещества и увеличиваться в размерах, в них могли происходить процессы распада и выделения продуктов распада. Эти вещества вступали во взаимодействие, а крупные капли распадались на мелкие, которые, в свою очередь, могли расти и т. д. Между коацерватами выстраивались молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны. Включение в коацерват молекулы, способной к самовоспроизведению, приводило к возникновению примитивной

клетки, которая могла расти.

Первые организмы были гетеротрофами и питались за счет органических веществ, растворенных в первородном океане, использовали энергии недр планеты.

Следующий этап – это возникновение автотрофов, использующих солнечную энергию для синтеза органических соединений из простейших неорганических.

11. Основные проблемы гипотезы Опарина-Холдейна о происхождении жизни.

1. Решение даже чисто технической химической задачи: как синтезировать сложные органические макромолекулы из простых, которые составляли первичную атмосферу Земли, чрезвычайно далеко от своего разрешения. При любом абиогенном синтезе образующиеся аминокислоты будут состоять из приблизительно равных долей право- и левовращающих изомеров, то в дальнейшем – при синтезе из этого "сырья" белков – перед нами встанет задача:

как химическими методами разделить смесь веществ, которые по определению химически идентичны? Т.е. получаемые соединения не соответствуют хиральной чистоте.

2. Центральной проблемой происхождения жизни на Земле является реконструкция эволюции механизма наследственности. Любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других сложных органических соединений — это еще не живой организм. Проблема усугубляется еще тем, что современная ДНК сама по себе совершенно беспомощна. Она может функционировать только при наличии белков-ферментов (их необходимо порядка тысячи).

3. Три сопряженных процесса и явления имеют одинаковый возраст: образование древнейших осадочных пород Земли; фиксация изотопов углерода биогенной природы в этих породах; нахождение в них же форм бактериевидных организмов. Все эти явления датируются одинаково: 3,6-3,8 миллиарда лет. При этом следует учесть еще и то, что самая примитивная, бактерия — в сущности, сложнейшая живая система, сложнейший организм. Для его формирования требуется непредсказуемый отрезок времени. В результате можно сформулировать следующий вопрос: можем ли мы с уверенностью утверждать, что же древнее — Земля как планета или жизнь?