1. Проблемы происхождения жизни

В современном естествознании существует пять основных концепций возникновения жизни:

1. креационизм — божественное сотворение живого;

2. концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества;

3. концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

4. концепция панспермии — внеземного происхождения жизни;

5. концепция случайного однократного происхождения жизни;

6. концепция закономерного происхождения жизни путем биохимической эволюции.

Сложную химическую эволюцию обычно выражают следующей обобщенной схемой:

атомы —> простые соединения —> простые биоорганические соединения —> макромолекулы —> организованные системы.

Следующим этапом после химической эволюции элементов является биохимическая эволюция.

Жизнь как особая форма существования материи характеризуется двумя отличительными свойствами — самовоспроизведением и обменом веществ с окружающей средой. На свойствах саморепродукции и обмена веществ строятся все современные гипотезы возникновения жизни. [5, с. 344]

2. Эволюционная химия

Под эволюционными процессами в химии понимают процессы самопроизвольного (без участия человека) синтеза новых химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами.

Поэтому эволюционную химию заслуженно считают предбиологией, наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем. [8, с. 35]

До последней трети XX в. об эволюционной химии ничего не было известно. В отличие от биологов, которые вынуждены были использовать эволюционную теорию Дарвина для объяснения происхождения многочисленных видов растений и животных, вопрос о происхождении вещества для химиков не представлял интереса, поскольку получение любого нового химического индивида всегда было делом рук и разума человека. Молекулы новых химических соединений конструировались по законам структурной химии из атомов и атомных групп. Но изучение и освоение опыта живой природы было давней мечтой ученых.

И. Берцелиусом было установлено, что в основе функционирования живого организма лежит биокатализ. Затем исследования в этом направлении велись Ю. Либихом, П. Бертло и Н.Н. Семеновым. Работы этих ученых способствовали укреплению связи химии с биологией.

Постепенное развитие науки в XIX в., приведшее к раскрытию структуры атома и детальному познанию строения и состава клетки, открыло перед химиками и биологами практические возможности совместной работы над химическими проблемами учения о клетке.

Химики ставят своей целью создать новую химию, основанную на каталитическом опыте живой природы. Они стремятся к новым принципам управления химическими процессами, в которых будет применяться синтез себе подобных молекул, по принципу ферментов будут созданы катализаторы с таким разнообразием качеств, которые далеко превзойдут существующие в нашей промышленности до сих пор.

Несмотря на то, что ферменты обладают общими свойствами, присущими всем катализаторам, они не тождественны последним, поскольку функционируют в рамках живых систем. Поэтому все попытки использовать опыт живой природы для ускорения химических процессов в неорганическом мире сталкиваются с серьезными ограничениями. Таким образом, возникновению эволюционной химии как новой науки способствовали исследования в области моделирования биокатализаторов-ферментов.

Изучение процессов самоорганизации в химии привело к формированию двух подходов к анализу предбиологических систем: субстратного и функционального.