Сучасна гіпотеза (Опаріна-Холдейна) про походження життя на Землі

Найбільш повно розробленою, аргументованою і широкорозповсюдженою гіпотезою слід визнати – походження життя шляхом біохімічної еволюції, або «гіпотеза Опаріна-Холдейна».

А. І. Опарін, російський біохімік, академік, ще в 1924 р. опублікував свою першу книгу з даної проблеми. Дж. Холдейн, англійський генетик і біохімік, з 1929 р. розвивав ідеї, співзвучні уявленням А. І. Опаріна.
Вона постулює, що життя виникло на Землі саме з неживої матерії, в умовах, що мали місце на планеті мільярди років тому. Ці умови включали наявність джерел енергії, визначеного температурного режиму, води та інших неорганічних речовин – попередників органічних сполук. Атмосфера тоді була безкисневою (джерелом кисню в даний час є рослини, а тоді їх не було).

Ідеї про формування та склад первинної атмосфери Землі базуються на об’єктивних даних різних наук, на вивченні газових оболонок інших планет Сонячної системи. Вельми переконливі докази можливості здійснення 2-го і 3-го етапів розвитку життя отримані в результаті численних експериментів по штучному синтезу біологічних мономерів. Так, вперше в 1953 р. С. Міллер (США) створив досить просту установку, на якій йому вдалося з суміші газів і парів води під дією ультрафіолетового опромінення та електричних розрядів синтезувати ряд амінокислот і інших органічних сполук.

Гази і водяні пари, що циркулювали в установці під високим тиском, піддавали протягом тижня впливу високої напруги. Після цієї речовини, зібрані в «пастці», досліджували методом хроматографії на папері. В цілому було виділено 15 амінокислот, зокрема гліцин, аланін і аспарагінова кислота.

У досвіді С. Міллера в його встановленні були відтворені умови, що існували на Землі в передбачуваний час. У приладі була присутня суміш газів: водню, аміаку, метану і пари води. В одну з камер були введені електроди для отримання розрядів, що імітували блискавки, як можливе джерело енергії для хімічних реакцій. В іншій камері була налита вода, і ця камера підігрівалася (для насичення газової суміші парами води). Ще одна камера піддавалася охолодженню, і тут вода конденсувалась («дощові опади»). Вже через тиждень в конденсаті і були виявлені різні органічні речовини.
У наступні десятиліття у багатьох лабораторіях світу був здійснений штучний синтез різних амінокислот, нуклеотидів, простих цукрів, а потім і більш складних органічних сполук. Все це підтверджує можливість утворення органічних речовин на Землі у віддалені часи без участі живих організмів. За відсутності вільного кисню (який руйнував би їх) і живих організмів (які могли б використовувати їх у вигляді їжі) ці речовини накопичувалися в первинному океані у високих концентраціях.

На наступному етапі відбувалося утворення більш складних сполук – білковоподібних речовин (ланцюжки з амінокислот) і коротких полінуклеотідних молекул. Вірогідність цього багаторазово підтверджена: сьогодні подібне отримують експериментально. При досягненні певної концентрації органічних речовин в первинному океані могли виникати складні агрегати різноманітних сполук – коацервати, дрібні кулясті утворення.

Вивчення штучно створюваних коацерватів (дуже широко досліджених А. І. Опаріним і його співробітниками) показало, що вони виявляють деякі властивості живих систем. Маючи ущільнений зовнішній шар, якусь подобу клітинної мембрани, коацервати здатні вибірково поглинати різні речовини з навколишнього середовища, які беруть участь у хімічних реакціях усередині коацерватних крапель, а частина продуктів цих реакцій виділяється назад в середовище. Накопичуючи речовини, коацервати «ростуть» і, збільшившись в розмірах, можуть розпадатися на декілька частин – «розмножуватися».

Коацервати, різні за своїм складом, характеризуються різним ступенем стійкості. Більш стійкі зберігаються, інші зникають, руйнуються.
Ці спостереження дали підставу А. І. Опаріну припустити можливість дії природного відбору (див. нижче) вже на цій стадії становлення живого.

Проте коацервати при всій складності їх організації не можуть вважатися живими істотами насамперед тому, що у них немає стабільного самовідтворення.

На наступному етапі в коацерватах утворилися взаємозв’язки нуклеїнових кислот і білків. Синтез білків певного складу став здійснюватися на основі інформації, укладеної в нуклеїнових кислотах.
Виникає здатність нуклеїнових кислот до самовідтворення за участю специфічних білків – ферментів. Тобто можна говорити вже про появу протобіонтів – первинних форм життя, що не мають ще клітинної організації, але здатних до самовідтворення і обміну речовин.

Подальший розвиток протобіонтів, ускладнення їх організації призвели до появи організмів, що володіють клітинною будовою, – первинних прокаріот, бактерій. З цього моменту починається біологічна еволюція. Мабуть, спочатку існували гетеротрофні організми (оскільки в первинному океані містилося багато різних органічних речовин). У міру збільшення їх числа відбувалося зменшення харчових ресурсів і між ними зростала конкуренція. Це призвело до появи автотрофів – організмів, що синтезують необхідні їм органічні речовини з неорганічних.

Спочатку з’явилися організми, які використовували енергію, отриману в результаті окислення мінеральних речовин. Цей процес відомий як хемосинтез, а організми отримали назву хемосинтетиків. Потім, в ході подальших еволюційних перетворень, виникли автотрофні організми, що використовують енергію сонячного світла, – це фотосинтезуючі організми (фотосинтетики). Подальша біологічна еволюція обумовила формування того різноманітного світу живої природи, який ми і бачимо сьогодні.

Різноманітність видів як результат біологічної еволюції

Еволюційне вчення (теорія еволюції) – біологічна дисципліна, що досліджує причини і рушійні сили, закономірності та механізми розвитку живих організмів.
Під біологічною еволюцією розуміють необоротний і закономірний процес історичного розвитку живого від простого до складнішого починаючи з моменту виникнення перших живих організмів на Землі.
У ході еволюції одні види змінювалися іншими, відбувалося ускладнення і підвищення організації живих організмів, збільшувалася їх різноманітність, з’явилася людина.

Велико світоглядне значення еволюційного вчення: воно стверджує ідею єдності походження всього живого, пояснює причини різноманіття видів, що живуть на Землі, доцільність організації живих істот (тобто відповідність будови і функціонування всіх їх систем та органів умов існування), одночасна наявність в природі і простих, і високоорганізованих організмів.

Еволюційне вчення служить теоретичною основою сучасної біології, об’єднуючи, узагальнюючи результати, отримані численними приватними біологічними науками.
Очевидне його значення і для людини при вирішенні проблем взаємодії з біосферою.
Нарешті, знання законів і механізмів еволюції – база для розвитку селекції – науки, що розробляє методи створення і поліпшення сортів культурних рослин і порід домашніх тварин.
Історія розвитку уявлень про природне походження життя і еволюції організмів може бути підрозділена на три етапи:

додарвінівський,

дарвінівський

післядарвінівський (сучасний).

Посилання на основну публікацію