Теория возникновения жизни (по Опарину)Страница 1
В настоящее время наиболее широкое признание получила гипотеза о происхождении жизни на Земле, разработанная советским ученым академиком А. И. Опариным. Эта гипотеза исходит из предположения о постепенном возникновении жизни на Земле из неорганических веществ путем длительной абиогенной (небиологической) молекулярной эволюции.
Считают, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого облака около 4,5 млрд. лет назад. На первых этапах своего формирования Земля имела высокую температуру. По мере остывания планеты тяжелые элементы перемещались к её центру, а более легкие оставались на поверхности. Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений (H2O,CH4,NH3,HCN) и поэтому носила восстановительный характер. Это обстоятельство послужило важной предпосылкой возникновения органических молекул небиологическим путем. Соединения, являющиеся восстановителями, легко вступают в химические реакции, отдавая водород, и при этом сами окисляются. Компоненты атмосферы подверглись воздействию различных источников энергии: жесткому, близкому к рентгеновскому, коротковолновому излучению Солнца, грозовым разрядам, высокой температуры в области грозовых разрядов и в районах активной вулканической деятельности и т. п. В результате этих воздействий химически простые компоненты атмосферы вступали во взаимодействие, изменяясь и усложняясь. Возникали молекулы сахаров, аминокислот, азотистые основания, органические кислоты (уксусная, муравьиная, молочная и др.) и другие простые органические соединения.
Некоторые из этих реакций ученые смогли воспроизвести в лабораторных условиях. В 1935 г. Американский ученый Л. С. Миллер, пропуская электрический разряд через смесь H2,H2O,CH4 и NH3, получил смесь нескольких аминокислот и органических кислот. В дальнейшем оказалось, что абиогенным путем в отсутствие кислорода могут быть синтезированы многие простые органические соединения, входящие в состав биологических полимеров- белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов. В водной среде при определенных условиях из синильной кислоты, аммиака и некоторых других соединений могут возникать аминокислоты. Из азотистых оснований в присутствии неорганических фосфорных соединений образуется аденозинмонофосфат (АМФ), а также аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), сахара, аминокислоты.
Возможность абиогенного синтеза органических соединений доказывается тем, что они обнаружены в космическом пространстве. В космосе найдены цианистый водород, формальдегид, муравьиная кислота, метиловый и этиловый спирты и другие вещества. В некоторых метеоритах заключены жирные кислоты, сахара, аминокислоты. Все это свидетельствует о том, что органические соединения могли возникнуть чисто химическим путем в условиях, существовавших на Земле около 4 млрд. лет назад.
Таким образом, условиями для абиогенного возникновения органических соединений можно считать восстановительный характер атмосферы Земли, высокую температуру, грозовые разряды и мощное ультрафиолетовое излучение Солнца, которое тогда еще не задерживалось озоновым экраном.
По мере охлаждения Земли водяной пар, содержавшийся в атмосфере, конденсировался, на поверхность Земли обрушивались дожди, образуя на ней большие водные пространства. В воде были растворены аммиак, диоксид углерода, синильная кислота, метан и более сложные органические соединения, образовавшиеся в атмосфере.
Органические молекулы, такие, как аминокислоты или нуклеотиды, в водной среде могут связываться друг с другом (конденсировать) с образованием полимеров. При этом выделяется вода. Две аминокислоты могут соединиться пептидной связью, а два нуклеотида - фосфодиэфирной связью. Следует отметить, что для синтеза простых соединений требуются более жесткие условия, чем для возникновения сложных. Например, синтез аминокислот происходит при температуре около 1000̊̊ С, а конденсация их в полипептиды- при температуре 160 С.
Реакция конденсации приводят к образованию линейных полимеров- полипептидов и полинуклеотидов- различной длины и имеющих случайную последовательность мономеров. Полинуклеотиды способны служить матрицей и, таким образом, определять последовательность нуклеотидов в новых полинуклеотидах. Матричные свойства основаны на специфическом, так называемом комплементарном, связывании аденина (A) с урацилом (U) с цитозином (C). Механизмы комплементарного матричного копирования в следующем заняли центральное место в процессах переноса информации в биологических системах. Генетическая информация каждой клетки закодирована в последовательности оснований её полинуклеотидов, и эта информация передается (наследуется) из поколения в поколение с помощью комплементарного спаривания оснований.
Также смотрите:
Прародина человека
Вопрос о прародине человека, под которой понимают место, где протекал процесс самой ранней стадии антропогенеза, возник еще в прошлом веке. Палеонтологи, антропологи и археологи в качестве возможного центра зарождения человечества называли самые различные части земног ...
Среды для выделения и идентификации микобактерий
Выделение возбудителя является более эффективным, чем бактериоскопия, и позволяет выявить 20 - 100 и более микобактерий в 1 мл исследуемого материала, а также определить их устойчивость к лекарственным препаратам, вирулентность, типовую принадлежность и другие важные ...
Учет и выпуск молоди
Целесообразно использовать сплошной объемный метод учета молоди. Его применяют на рыбоводных заводах при выпуске молоди из прудов, площадь которых не превышает 2—4 га. Учет количества выращенной молоди осуществляют в рыбоуловителе, изготовленном из металлической сетки ...