Главная » НАУКА » Что говорит Наука » Возникновение жизни

Возникновение жизни

Источник: lektsii.com

С точки зрения современной физики и космологии, Вселенная произошла благодаря Большому взрыву. Первоначально Вселенная состояла исключительно из энергии, которая превратилась в материю, появились первые частицы материи и первые химические элементы – водород и гелий. Из водорода и гелия образовались первые звёзды (т.н. звёзды первого поколения). Израсходовав запас горючего, звёзды взорвались и рассеяли новые химические элементы. Звёздная пыль распространилась по Вселенной и послужила материалом для формирования звёзд второго поколения и планет (подробнее о происхождении Вселенной смотри в предыдущем разделе сайта). Звёзды первого поколения стали своеобразными фабриками по производству элементов, необходимых для будущей жизни – углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и др. Вместе с возникновением планеты Земля появляется и геохимический круговорот химических элементов – вещества, поступающие из недр зарождающейся планеты и приходящие из космоса, смешивались друг с другом, вступая в химические реакции и преобразуясь в новые соединения. Земля превращается в огромный «химический завод». Создавались условия для синтеза органических молекул.

На данный момент общепринятой в науке является концепция, согласно которой сложные органические вещества и биохимические реакции произошли от простых химических реакций. Представляется, что в процессе круговорота химических элементов и чрезвычайно активных химических процессов, между химическими реакциями возникала своеобразная конкуренция – «борьба» за вещества, необходимые для реакций. В этой борьбе преимущество получали реакции, проходящие быстрее. Начинается «естественный отбор» среди химических процессов. Медленные реакции постепенно вытесняются более быстрыми.

Также важную роль в этом «соревновании» играли катализаторы – вещества, способствующие ускорению химических процессов. Здесь выигрывали реакции, которые могли ускоряться (катализироваться) своими собственными продуктами. Затем стали формироваться автономные циклы, в ходе которых происходит самостоятельный синтез катализаторов (автокаталитический процесс) и частичное возобновление расходуемых веществ. Сложные автокаталитические циклы послужили основой процесса превращения неживой природы в живую, ведь жизнь в основе своей – это и есть самоподдерживающийся автокаталитический процесс.

Прежде чем перейти к следующему этапу, отметим, что все живое на Земле имеет в своей основе три класса сложных органических соединений (молекул): ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК (рибонуклеиновая кислота) и белки (протеины, полипептиды). Задачей ДНК является хранение наследственной информации. Белки выполняют все виды активных процессов. РНК служат посредниками между ДНК и белками, обеспечивая считывание наследственной информации. При помощи РНК осуществляется синтез белков в соответствии с информацией, содержащейся в молекуле ДНК.

Согласно одной из последних научных теорий – «гипотезе мира РНК», первые живые организмы были РНК-организмами без белков и ДНК. Прообразом РНК-организма мог стать автокаталитический цикл, образованный самовоспроизводящимися молекулами РНК, которые способны катализировать синтез собственных копий.

Как представляется, в результате химических реакций в водах древних водоемов появились особые химические растворы, состоящие из колоний самовоспроизводящихся молекул РНК. Первоначально они находились в крошечных полостях внутри минералов, так как иначе, не обладая внешней оболочкой, могли окончательно раствориться в окружающей жидкости.

Затем данные растворы получили оболочку, в роли которой выступили липиды – молекулы, которые могут образовывать на поверхности воды тончайшие пленки. Если взболтать такую воду, в ней образуются водяные капельки, покрытые липидной оболочкой. Водно-липидные капли получили название коацерватов. Эти капельки обладают очень важным свойством – избирательной проницаемостью: одни молекулы могут проходить сквозь них, другие – нет. Благодаря этому одни вещества могут проникать в каплю, другие выходить, третьи – накапливаться внутри. Этот процесс может стать постоянным – для этого необходимо, чтобы внутри капли одни вещества превращались в другие, а также находились катализаторы. В качестве таких катализаторов вполне могут выступать молекулы РНК.

Таким образом, коацерваты могли вступить в симбиоз с колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и катализирующие синтез липидов. Подобное сообщество уже является организмом.

Существуют и другие теории происхождения жизни, в том числе и предполагающие, что жизнь зародилась в космосе и была принесена на Землю (теория панспермии).

∼

Смотри также:

С точки зрения науки: Как начиналась жизнь