__________________________________________________________________
1) Мир вокруг нас. М., 1983 г., с, 101.
« Органический синтез осуществлялся в период, предшествовавший образованию Солнечной системы и во время её образования, он имел место уже на том этапе, когда Земля ещё окончательно не сформировалась» (1).
Механизм отбора действовал на самых ранних стадиях зарождения органических веществ - из множества образующихся веществ сохранялись устойчивые к дальнейшему усложнению.
2) возникновение сложных органических соединений.
Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрофиолетному излучению, относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись и образовывались углеводы, жиры, аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты. Возможность такого синтеза доказана опытами А.М.Бутлерова, который ещё в середине прошлого столетия получил из формальдегида - углеводы (сахар). А в 1953-1957 г.г. химиками различных стран в целом ряде экспериментов были синтезированы органические кислоты, в т.ч аминокислоты, которые являются материалом для образования белковых молекул. Эксперименты в этом направлении оказались перспективными, совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни.
С определённого этапа в процессе химической эволюции на Земле, активное участие стал принимать кислород, с накоплением которого в атмосфере восстановленные соединения стали окисляться. При окислении метана образовывались метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д., которые с дождевой водой попадали в первичный океан. Эти вещества вступая в реакции с аммиаком и цианистым водородом, дали начало аминокислотам. Так воды первичного океана постепенно насыщались разнообразными органическими веществами, образуя «первичный бульон».
3) « первичный бульон» и образование коацерватов.
После того, как углеродистые соединения образовали « первичный бульон», могли уже организоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, обладающие свойством самовоспроизводства себе подобных. В водах первичного океана концентрация органических веществ увеличивалась, происходило их смешивание, взаимодействие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора. Эти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «коацерватными каплями или коацерватами» (2). Коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами ( способны поглощать из окружающей среды разные вещества и увеличиваться в размерах, в них могут происходить процессы распада и выделяться продукты распада). Однако всё это не даёт основания для отнесения их к живым системам, но предпосылки живого уже содержались.
1) Холдейн Дж. Происхождение предбиологических систем. М., 1966 г., С.167. ся деятельность, активность. « Все живые существа должны или действовать или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».(1).
К важным свойствам живых систем относятся:
1) компактность;
2) способность создавать порядок из хаотического теплового движения молекул. Чем более сложно устроено живое вещество, тем более в нём скрытой энергии;
3) обмен с окружающей средой веществом, энергией, информацией;
4) жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в плане многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений;
5) в самоорганизации живых систем, схемы реакций просты, а молекулы - сложны;
6) у живых систем есть прошлое, у неживых его нет;
7) жизнь организма зависит от двух факторов - наследственности, определяемой генетическим аппаратом, и изменчивости, зависящей от условий окружающей среды и реакции на них индивида. Интересно, что сейчас жизнь не могла бы возникнуть из-за кислородной атмосферы и противодействия других организмов. Раз зародившись, жизнь находится в процессе постоянной эволюции;
8) способность к избыточному само производству.
III. Возникновение жизни.
1. Вещественная основа жизни.
В 1924 г. в книге А.И.Опарина впервые была сформулирована естественнонаучная концепция, согласно которой возникновение жизни - результат длительной эволюции на Земле: сначала химической, затем биологической. С позиций современной науки жизнь возникла из неживого вещества в результате эволюции материи, являющейся результатом естественных процессов, происходивших во Вселенной. Жизнь - это свойство материи, которое ранее не существовало и появилось в особый момент истории нашей планеты Земля. Жизнь возможна только при определённых физических и химических условиях: температура, на
2) Опарин А.И. Материя - жизнь - интеллект. М., 1977 г.
2. Этапы эволюции жизни.
Жизнь возникла не тогда, когда образовались очень сложные органические соединения, а тогда, когда начал действовать механизм редупликации. Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. На границе между коацерватами - сгустками органических веществ -могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть клетка, способная к росту.
Таким образом, завершение процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с переходом к матричному синтезу белка. Это было величайшим качественным скачком в эволюции материи. Однако механизм такого перехода пока не ясен. Основная трудность здесь состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны белки, а для создания белков - нуклеиновые кислоты. По этому поводу существуют разные гипотезы, но все они так или иначе не полны. В настоящее время наиболее перспективными являются гипотезы, которые опираются на принципы теории самоорганизации, синергетики. Синергетика изменила представление о мире, развитие понимается как процесс становления качественно нового, того, что ещё не существовало в природе и предсказать которое невозможно. Как показывает синергетика энергия имела для возникновения жизни не меньшее значение, чем вещество.
Следующим шагом в организации должно быть образование
мембран, которые отделяли смеси органических веществ от окружающей среды. С их появлением и получается клетка - «единица жизни», главное структурное отличие живого от неживого. В проблеме возникновения жизни ещё много неопределённого, она ещё далека от своего окончательного разрешения. Знание условий, которые способствовали возникновению жизни на Земле, позволяют понять почему в наше время невозможно появление живых существ из неорганических систем. В нашу эпоху отсутствуют условия для синтеза. Теперь живые существа появляются только вследствие размножения.
Состав клетки: 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота. Синтез белка осуществляется в цитоплазме клетки. Почти в каждой из клеток человека синтезируется свыше 10000 разных белков. Первичные живые организмы были анаэробными ( жили без кислорода) питались и воспроизводились за счёт «органического бульона», возникшего из неорганических систем. С « кислородной революцией» связан переход от прокариотов (клетки у которых нет ядра) к эукариотам ( есть ядро, где сосредоточены хромосомы). Прокариоты - это простые, выносливые организмы, обладающие высокой способностью к быстрому размножению, легко приспосабливающиеся к изменяющимся условиям природной среды. Клетки без ядра напоминают нынешние бактерии и сине-зелёные водоросли. Возраст самых древних организмов около 3 млрд. лет.
У эукариотов ДНК уже собраны в хромосомы, такие клетки появляются примерно 2 млрд. лет тому назад. Такая клетка воспроизводится без каких либо существенных изменений. В неизменной природной среде «дочерние» клетки имеют столько же шансов на выживание, сколько и « материнская».
Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растительные и животные клетки.
Следующим важным этапом развития жизни было возникновение примерно 900 млн. лет назад полового размножения, слияния ДНК двух индивидов. Это значительно повысило видовое разнообразие и резко ускорило эволюцию. Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление многоклеточных организмов (кишечно-полостные и т.д.). Эволюция многоклеточных шла в направлении совершенствования способов передвижения, лучшей координации деятельности клеток, совершенствование способов дыхания и др. Первые позвоночные, по-видимому, возникли в мелководных пресных водоёмах. Это мелкие существа, покрытые чешуёй, которая помогала защищаться от крупных хищников. Эволюция позвоночных шла в направлении образования челюстных рыбообразных.
3. Завоевание суши.
Важнейшим событием в эволюции форм живого является выход растений и живого из воды и последующее образование большого многообразия наземных растений и животных. Содержание кислорода в воздухе выше, чем в воде, что предполагало выработку соответствующих приспособлений. Растения, переселившиеся на сушу, получали значительные преимущества: солнечной энергии здесь больше, фотосинтез становится более совершенным. Первые наземные растения - псилофиты; они занимали промежуточное положение между наземными сосудистыми и водорослями.
Вслед за растениями из воды на сушу последовали различные виды членистоногих, первые обитатели суши напоминали по виду современных скорпионов.
4. Эволюция растений.
Растительные клетки покрыты жёсткой целлюлозной оболочкой, которая их защищает, но одновременно не даёт им перемещаться и получать пищу в процессе передвижения. Первый важный результат растительной деятельности - фотосинтез - создание органического вещества из углекислоты и воды при использовании солнечной энергии, улавливаемой хлорофилом. Продукт фотосинтеза - кислород в атмосфере. Растительные клетки совершенствовались в направлении использования фотосинтеза для накопления питательных веществ. После выхода растений на сушу эволюция была связана с усилением компактности тела, развитием корневой системы, тканей, клеток, проводящей системы и т.д.