4. Гипотезы возникновения жизни на Земле

В процессе накопления знаний человека об окружающем мире и живых организмах возникало много гипотез о том, где и как могла возникнуть жизнь на Земле. Среди них можно выделить несколько основных (табл. 14.2).

По мнению одного из создателей теории биохимической эво­люции А. И. Опарина (1923), происхождению жизни предшество­вал достаточно длительный период химической эволюции, и по­явление жизни, ее начальное развитие тесно связаны с геологи­ческой эволюцией Земли.

При возникновении Земли около 5 млрд лет назад температура ее поверхности была очень высокой. По мере ее остывания обра­зовалась твердая поверхность (литосфера). Атмосфера, первона­чально состоявшая из легких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землей, и эти газы заменялись более тяжелыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опусти­лась ниже 100°С, водяной пар начал конденсироваться, образуя Мировой океан. В это время сложные органические вещества могли синтезироваться из первичных соединений за счет энер­гии грозовых разрядов и интенсивной ультрафиолетовой радиа­ции. Накоплению органических веществ способствовало отсут­ствие живых организмов — потребителей органики — и главного окислителя — кислорода.

Таблица 14.2

Гипотеза	Основная идея
Креационизм	Жизнь на Земле создана Творцом — сверхъестест­венным существом в известное определенное время
Теория стацио­нарного состоя­ния	Жизнь на Земле существовала вечно
Спонтанное зарождение	Самозарождение жизни из неживой материи при наличии веществ, содержащих «активное начало», происходило неоднократно
Панспермия	Жизнь на Землю занесена из космоса либо в виде спор с метеоритами, либо инопланетянами
Теория биохи­мической эволюции	Жизнь возникла в результате процессов, подчи­няющимся естественно-научным законам

Такая возможность накопления в первичном океане органики не биогенного происхождения была подтверждена опытом С. Мил­лера (1953). В специальной установке он воспроизвел условия, приближенные к атмосфере молодой Земли, и в присутствии уль­трафиолетового излучения и электрических разрядов из метана, углекислоты, аммиака и воды синтезировал аминокислоты, нук­леиновые кислоты и простые сахара.

А. И. Опарин считал, что первые протоорганизмы представ­ляли собой белковые клеточные структуры. Белковые молеку­лы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гид­рофильные комплексы, слияние которых друг с другом вело к образованию коацерватов. На границе коацерватов и среды выстраивались молекулы липидов — примитивная клеточная мембрана. Коллоиды могли обмениваться молекулами с окру­жающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накап­ливать определенные вещества. Образующиеся параллельно нук­леиновые кислоты научились «запоминать» последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. Это обеспечило спо­собность к самовоспроизведению протоорганизмов. Это — ги­потеза голобиоза.

Гипотезу биохимического происхождения жизни выдвинул А. Холдейн (1929) — гипотезу генобиоза. Он считал, что первы­ми возникли макромолекулярные структуры с функциями гене­тического кода. Периодически идеи то генобиоза, то голобиоза становятся более популярными, подбираются новые аргументы.

Наиболее сложной проблемой является превращение орга­нических веществ в простые живые организмы. Полимериза­ция молекул на пути к живой клетке не могла идти путем пере­бора вариантов, для чего требуется время, большее времени су­ществования Вселенной. Мономеры быстро и экономично скла­дываются в полимерную цепочку по четкому правилу. Те цик­лы, которые работают быстрее и эффективнее, чем остальные, и «побеждают» в конкурентной борьбе. Пищей служат молеку­лы мономеров, которые хотят поглотить, присоединить к себе макромолекулы полимеров, или, точнее, циклы реакций. В пер­вичном бульоне присутствуют и катализаторы химических ре­акций, которые сами образуются в них как промежуточные про­дукты, тем самым протекающие реакции похожи на реакции типа Белоусова -Жаботинского, т.е. являются автокаталитическими.

Понятие конкуренции гиперциклов, или циклов химических реакций, которые приводят к образованию белковых молекул, рас­пространил на процессы, которые должны были происходить при эволюционном скачке (кроме принципа дарвиновского отбора), и ввел М. Эйген в работе «Самоорганизация материи в ходе хими­ческой эволюции» (1971).