Биология » Происхождение и начальное развитие жизни на Земле » Научный период исследования вопроса о происхождении жизни на Земле

Научный период исследования вопроса о происхождении жизни на Земле
Страница 3

Как происходил этот процесс, сказать трудно. Возможно, что сгустки органических веществ осаждались на прибрежном песке или в виде пены выделялись на поверхность воды. Академик Опарин считает наиболее вероятным, что этот процесс происходил в силу присущей всем высокомолекулярным веществам способности самопроизвольно концентрироваться и образовывать так называемые коацерваты. Явление коацервации состоит в том, что при некоторых условиях (например, в присутствии электролитов) высокомолекулярные вещества отделяются из раствора, но не в форме осадка, а в виде раствора же, но более концентрированного. Таким образом, раствор, оставаясь жидкостью, расслаивается на два несмешивающихся раствора, отличающихся по концентрации высокомолекулярного вещества. Более концентрированный раствор и называется коацерватом.

При встряхивании коацервата он разбивается на мелкие капельки. Капельки коацервата представляют собой многомолекулярную систему, обладающую простейшей организацией. Благодаря более высокой концентрации органических веществ в коацервате и, следовательно, более тесному расположению молекул возможность их взаимодействия между собой резко увеличивается. Таким образом, благодаря концентрированию органических веществ возможности органического синтеза значительно расширяются.

Исследования академика А.И. Опарина показали, что капельки коацервата проявляют ряд свойств, внешне напоминающих свойства живой системы: они, например, способны поглощать из окружающего раствора различные вещества. Это напоминает процесс питания. В результате поглощения веществ капельки коацервата увеличиваются в размерах. Внешне это сходно с процессом роста клетки. Можно подобрать такие условия опыта, при которых вещества поглощенные будут вступать между собой в реакцию, а продукты этой реакции будут выделяться из коацервата в окружающую среду. Это похоже на процесс выделения из клетки продуктов обмена веществ. По мнению А.И. Опарина, между капельками коацервата происходит даже нечто напоминающее борьбу за существование, в результате которой в целости остаются капельки, более устойчивые, более приспособленные к окружающей среде.

Хотя коацерваты и по своей форме, и по некоторым свойствам внешне напоминают живые объекты, они являются, конечно, неживыми образованиями. В них еще отсутствует главный признак живого организма — способность к воспроизведению одних и тех же молекул, входящих в его состав, в них нет еще столь характерной для живой системы способности к самообновлению своего состава.

Третьей и последней ступенью к созданию жизни и явилось возникновение процесса самовоспроизведения молекул.

Полинуклеотиды — ДНК и РНК, обладают замечательной способностью их к редупликации. Полинуклеотиды содержатся на всех ступенях эволюции во всех живых системах, от самых простых до самых сложных — от вирусов до нервных клеток человека. Возможно, что первыми самовоспроизводящимися молекулами могли быть также полинуклеотиды. Первобытные полинуклеотиды были, наверное, значительно проще, чем современные, и содержали всего один-два десятка звеньев. Процесс редупликации происходил у них, вероятно, медленнее, чем в наше время. Однако сборка на молекуле такой же по составу и структуре другой молекулы означала возникновение нового принципа химического синтеза — матричного синтеза, столь характерного для живых систем.

Конечно, в истории этого перехода от коацервата к простейшей системе, способной к самовоспроизведению, многое еще неясно. В этом процессе у современных нам клеток участвуют, кроме самовоспроизводящейся молекулы, также ферменты, катализирующие процесс «сшивания» полинуклеотида. Для осуществления этого процесса необходимо также присутствие молекул АТФ, поставляющей энергию. Впрочем, возможно, что все эти необходимые компоненты процесса самовоспроизведения были в воде первобытного океана и поглощались капельками коацервата. Возможно, что первобытные существа были подобны современным вирусам, которые по своему составу представляют собой почти чистый полинуклеотид. Правда, современные вирусы способны размножаться только внутри живой клетки. Возможно, однако, что на заре жизни предки нынешних вирусов могли размножаться в капельках коацервата, так как в них могли быть все необходимые для этого условия.

В процессе воспроизведения полинуклеотидных молекул в некоторых случаях возникают «ошибки», т. е. новая молекула полинуклеотида не вполне точно копирует исходную. В дальнейшем, однако, происходит копирование уже этой новой, измененной молекулы. Таким образом, возникают изменения, называемые мутациями. Частота их резко повышается при воздействии излучений, особенно ионизирующих излучений.

Первобытные организмы по способу питания были настоящими гетеротрофами, так как они использовали уже готовые органические вещества. Питание в этот период еще не было острой проблемой: первичный океан содержал достаточное количество разнообразных соединений. По мере размножения организмов запасы органических веществ, однако, иссякали, а синтез новых не поспевал за потребностью. Началась борьба за пищу, в которой выживали более активные, более стойкие и приспособленные. Случайно приобретенные в результате наследственных изменений защитные приспособления, или особенности строения, или особенности характера обмена веществ закреплялись отбором, если они давали, хотя бы небольшие преимущества выжить. По-видимому, именно в результате действия отбора закреплялись многие свойства живых образований, приведшие к превращению первичных организмов в современные вирусы и клетки. Так, например, образовалась защитная оболочка вокруг нуклеиновой кислоты у вирусов или возник слой цитоплазмы вокруг ядра, образовалась поверхностная мембрана у клеток и т. д.

Страницы: 1 2 3 4

Статьи и публикации:

Адаптация. Социальная и биологическая адаптация. Возрастные особенности адаптации и факторы, способствующие адаптации детского организма
Адаптация - в широком смысле - приспособление к изменяющимся внешним и внутренним условиям. А. человека имеет два аспекта: биологический и психологический (социальный). Социальная адаптация- процесс приспособления, освоения, как правило ...

Технологические усовершенствования
К эффективным методам улучшения процесса относится метод подпитки. К периодической культуре добавляются компоненты питания - обычно соединения углерода, по мере его исчерпывания. Культура не страдает от избытка углерода в начале роста, чт ...

Этапы становления человека
Линия человека отделилась от общего с обезьянами ствола не ранее 10 и не позднее б млн. лет назад. Первые представители рода Ноmo появились около 2 млн. лег, а современный человек - не позднее 50 тыс. лет назад. Древнейшие следы трудовой ...

Разделы