1.2. Формирование живых организмов

Долгое время после ее образования Земля находилась в таком нагретом состоянии, что на ней не могло существовать никаких химических соединений. Первыми соединениями, появившимися после охлаждения земного шара, были углеводороды и аммиак. В результате химических превращений этих веществ и их взаимодействия в водной среде образовались углеводы, аминокислоты, жироподобные вещества и другие сложные органические соединения. Дальнейшее взаимодействие вышеупомянутых соединений привело к появлению и объединению больших молекул в капельеподобные структуры, которые были отделены от окружающего водного раствора, из которого они могли поглощать различные вещества. В одних случаях поглощение каплями различных веществ может привести к распаду этих капель, в других - к их увеличению. Существовали такие капли, в которых определялась определенная связь между процессами синтеза и распада образующих их веществ, на ход которых воздействовали различные катализаторы. В результате были сформированы наиболее совершенные каталитические вещества белковой природы, такие как ферменты, способствующие ускорению химических процессов и повышению их специфичности.

Такие системы, которые являлись прототипами очень простых живых существ, имели больше шансов на выживание, чем системы, в которых процессы протекали медленнее, а их взаимодействие с веществами водного раствора было менее активным. Таким образом, можно с некоторым обоснованием утверждать, что процессы, напоминающие процессы естественного отбора, сыграли свою роль в появлении первых организмов.

Первые организмы были гетеротрофами и питались в основном органическим веществом, которое развивалось без участия организмов. Степень их синтетических процессов все еще незначительна; они не могут производить органические вещества из неорганических соединений из-за отсутствия необходимого аппарата. В атмосфере, окружающей рассматриваемые организмы, не было свободного кислорода, так как он поглощался при охлаждении Земли в ходе различных реакций.

Следовательно, первые организмы после типа ферментации рассеивались, высвобождая сравнительно небольшое количество энергии. Это ограничивало их активность и снижало возможность синтеза органических веществ, образующихся при поглощении энергии. Их структура была простой, вероятно, еще не было специальных деталей с определенными функциями.

С появлением на Земле белок-подобных веществ начался новый этап эволюции материи - переход от органических соединений к живым существам. Первоначально органическая материя существовала в морях и океанах в качестве решения. У них не было ни структуры, ни структуры вообще. Но когда такие органические соединения смешивались друг с другом, из растворов образовывались специальные полужидкие желеобразные вещества, называемые коацерватами. В них концентрировались все белки в растворе.

Под микроскопом можно было наблюдать, что капли коацервата были жидкими, но имели четкую внутреннюю структуру. Частицы вещества были расположены не случайно, как в растворе, а с определенной регулярностью. В формировании коацервата присутствовали зачатки организации, хотя и очень примитивные, и неустойчивые. Для самой капли эта организация имела большое значение. Каждая капля коацервата могла улавливать определенные вещества из раствора, в котором она плавала. Они были химически связаны с веществами самой капли. Таким образом, процесс формирования и роста происходил в капельке. Но в каждой капельке, помимо образования, было и разложение. В зависимости от состава и внутренней структуры капли, тот или иной из этих процессов стал преобладать.

В результате в некоторых местах первичного океана смешивались растворы протеиноподобных веществ и образовывались капли коацервата. Они плавали не в чистой воде, а в растворе различных веществ. Капли улавливали эти вещества и росли за их счет. Скорость роста отдельных капель варьировалась. Это зависело от внутренней структуры каждой капли.

Когда процессы разложения преобладали в капельке, она распадалась. Вещества, входящие в его состав, попадали в раствор и поглощались другими каплями. Более или менее длительное время существовали только те капли, в которых процессы образования доминировали над процессами разложения.

Каждая отдельная капля не могла расти бесконечно в виде непрерывной массы; она распадалась на дочерние капли. Но в то же время каждая капля отличалась от других капель, и после разделения она росла и менялась сама по себе. В новом поколении все плохо организованные капли погибли, а самые совершенные приняли участие в дальнейшей эволюции жизни. Таким образом, в процессе зарождения жизни происходил естественный отбор капель коацервата. Кроме того, наука подтверждает, что жизнь появилась не в открытом океане, а в шельфовой зоне моря или в лагунах, где существовали наиболее благоприятные условия для концентрации органических молекул и формирования сложных макромолекулярных систем.

В конечном счете, совершенствование коацерватов привело к новой форме существования материи - появлению простейших живых организмов на Земле. В целом, необычайное разнообразие жизни основано на однородной биохимической основе: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды, а также некоторые более редкие соединения, такие как фосфаты.

Строительными блоками жизни являются углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Понятно, что организмы используют самые простые и обильные элементы во Вселенной, потому что это природа этих элементов. Например, атомы водорода, углерода, кислорода и азота имеют небольшие размеры и образуют стабильные соединения с двойной и тройной связями, что повышает их реакционную способность. А образование сложных полимеров, без которых возникновение и развитие жизни вообще невозможно, обусловлено специфическими химическими свойствами углерода.

Сера и фосфор присутствуют в относительно небольших количествах, но их роль в жизни особенно важна. Химические свойства этих элементов позволяют формировать многочисленные химические связи. Сера является компонентом белков, а фосфор - компонентом нуклеиновых кислот. [9]