Гіпотеза панспермії і абіогенеза

Гіпотеза панспермії (грец. Pan – все і сперма) не пропонує вирішення проблеми походження життя у Всесвіті, а пояснює лише поява її на нашій планеті занесенням з космосу. Дійсно, з одного боку, відомо, що деякі мікроорганізми, а особливо їх спори, можуть зберігати життєздатність при дуже жорстких впливах. З іншого боку, при вивченні метеоритів і комет виявляють невеликі органічні молекули, однак ніяких форм життя на них не знайдено.

Гіпотеза абіогенеза передбачає виникнення життя на нашій планеті близько 4 мільярдів років тому в тих умовах, які тоді існували, в результаті декількох тривалих етапів еволюції: абіогенний синтез простих органічних сполук;
• освіту біополімерів;
• встановлення зв’язків між биополимерами;
• виникнення мембран, що відокремлюють перші подоби живих організмів – пробіонтов, або протобионтов, – від навколишнього середовища;
• поява здатності до самовідтворення;
формування екологічних зв’язків і утворення перших екосистем. Гіпотеза абіогенеза передбачає відомості сучасної науки про зародження життя на Землі не менше 4,5-5 мільярдів років тому.

Після формування нашої планети як твердого матеріалу і її повільного охолодження зросла потужність земної кори, при цьому її поверхню, як вважають, була спочатку горбистої – з каньйонами і горами. У западинах початку стікатися вода з розчиненими в ній сполуками.

Тодішня атмосфера істотно відрізнялася від нинішньої: в ній практично не було кисню, але значно більшою була складова вуглекислого газу, а, крім того, в величезних обсягах був сірководень, метан, аміак, пари води і, як припускають, деякі інші гази. Так як не було кисню, то не було і озонового екрану. Зрозуміло, жорстка складова ультрафіолетового спектра сонця опромінювала поверхню Землі. Середовище в цілому була насичена енергією.

Американські вчені Стенлі Міллер і Гарольд Юрі в дослідах продемонстрували, як в далекому минулому могли утворитися біологічно значущі хімічні речовини. Вони зробили підбір газів в пропорціях, схожими на склад стародавньої атмосфери, і фільтрували через цю суміш непостійні розряди. В результаті утворилися такі біологічно основні матеріали, як мурашина і молочна кислоти, сечовина і амінокислоти (гліцин, аланін, глутамінова кислота, аспарагінова кислота). Аналогічні експерименти проводилися неодноразово. Їх висновки в цілому були схожими. Багато амінокислоти, що входять до складу білків, виявлені як в залишках вулканічних вивержень, так і в ряді метеоритах.

Води на поверхні і головним чином під поверхнею Землі насичувалися цими сполуками (часто така суміш називається “первинним бульйоном”). Склад і пропорції органічних сполук залежали від навколишнього середовища і, напевно, були різними в різних місцях поверхні планети.

Частина формуються органічні речовини руйнувалися. Однак інша частина могла накопичуватися, наприклад, в мінеральних сполуках, створюючи полімери. Жирні кислоти, з’єднуючись із спиртами, могли формувати ліпідні плівки на поверхні річок і озер. У дослідах довели, що підігрівання суміші амінокислот призводить до формування досить довгих поліпептидів з неповторним чергуванням мономерів. Деякі з цих поліпептидів володіють ферментної здатністю.

Як могли з’явиться такі контакти між різними биополимерами та іншими сполуками? Цьому, як припускають, сприяла ізоляція малих обсягів, наприклад, при формуванні бульбашок з ліпідних плівок (так звані коацервати, від лат. Coacervus – згусток) або з пептидів (мікросфери). Роль коацерватов доводилася російським вченим Олександром Івановичем Опаріним і його англійським колегою Джоном Холдейном. Мікросфери були присвячені роботи американського вченого Сіднея Фокса. Ізоляція могла проводитися і іншими методами – наприклад, в порожнинах глин.
Як пробіонти придбали здатність до саморепродукції, тобто здатність до відтворення структури макромолекул? На це питання відповіді в даний час немає. У хімічному експерименті вдалося отримати олігорібонуклеотіди, які без участі ферментів можуть будувати комплементарні РНК-копії, тобто мають обмежену здатність до відтворення. Відкриття в 1982 році каталітичної активності деяких молекул РНК дозволяє припускати, що саме молекули РНК були першими биополимерами, в яких здатність до реплікації поєднувалася з ферментативної активністю.

...
ПОДІЛИТИСЯ: