Мир Знаний

Теории зарождения жизни на Земле (стр. 4 из 5)

Принципиально иными в рассматриваемом аспекте являются гидротермальные системы. Кардинальное отличие гидротермальных систем от океана заключается в том, что они обладают собственной мощной энергетикой. Вследствие избытка свободной энергии в системе периодически происходит накопление напряжений, выражающееся в возрастании интенсивных параметров (температуры и давления). Так же периодически накопленные разряжаются, приводя к увеличению экстенсивных параметров – объема преобразованного растворами минерального вещества. Такая внутренняя активность гидротермальных систем и вызывает постоянные и различные по амплитуде флуктуации, поддерживающие состояние неравновесности.

Таким образом, наиболее вероятной средой для возникновения жизни являются глубокие области гидротермальных систем (от глубин в несколько километров до поверхности). Эта область характеризуется:

1. наличием высокотемпературной жидкой, существенно водной среды;

2. существованием в ней мощных динамических возмущений, и флуктуаций термодинамических и физико-химических параметров;

3. присутствием разнообразного растворенного и дисперсного органического вещества.

Эту зону можно рассматривает как своеобразный природный инкубатор, в котором зародились первичные эмбриональные формы протожизни.

Однако по другому мнению наиболее благоприятной средой для возникновения жизни были небольшие лужицы у берегов огромного океана, с большим содержанием минеральных солей, за счет испарения большого количества воды, ранее находившегося в этой лужице, и с достаточно большой температурой за счет энергии солнца.

Химические элементы объединяются друг с другом при относительно низких температурах на поверхности твердой коры планеты и, при перечисленных выше условиях, образуют широкий спектр малых молекул. Под действием потоков энергии (молнии, УФ-излучение, вулканическое тепло) наиболее стабильные молекулы (СО2, N2, Н2О) превращаются в более сложные соединения (сахара, и аминокислоты) которые становятся «строительными блоками» жизни. В последствии эти пока еще простые молекулы объединяются между собой в аминокислоты, сахара и азотистые основания – исходные вещества для ДНК и РНК.

Для создания любого полимера организм должен затратить энергию. Связано это с тем что биологические полимеры находятся в водной среде, где весьма вероятен их гидролиз. Живые организмы получают необходимую им энергию за счет каталитически активных ферментов.

Это и есть суть проблемы Уробороса[1]: создание полимеров требует наличия полимеров. Иными словами: для того чтобы получить энергию, необходимую для синтеза полимеров, необходимо затратить энергию.

Рассматривая энергетически метаболизм и процессы полимеризации активированных мономеров, мы сталкиваемся с одним интересным моментом: продукты этих процессов, полимеры, являются очень важными компонентами молекулярного аппарата, при помощи которого сами эти полимеры образуются.

В этом смысле полимеры представляют собой самозарождающиеся объекты. Их синтез служит иллюстрацией головоломки Уробороса на молекулярном уровне, и разгадка этой головоломки аналогична решению проблемы самозарождения механизма синтеза полимеров.

На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете именно с помощью энергии фосфатной связи появилась возможность направлять энергию геофизических окислительно-восстановительных реакций на инициацию процессов в органическом веществе, существовавшем на ранней Земле. Благодаря превращению энергии окислительно-восстановительных реакций в энергию фосфатных связей произошла энергетическая инициация полимеризации мономеров.

Подойти к решению проблемы перехода от неживой материи к живой позволяет изучение механизмов, используемых современными организмами для генерации энергии фосфатных связей и синтеза полимеров. Это помогает также выявить те компоненты и механизмы, которыми должен был обладать примитивный организм, чтобы считаться «живым».

Живая клетка использует белки в различных целях. Большинство видов белков является ферментами, катализирующими множество реакций, включая те из них, которые обеспечивают энергетический метаболизм, синтез мономеров и полинуклеотидов.

Полинуклеотиды используются клетками, прежде всего в процессе синтеза белков. Комплиментарность нуклеотидов четко контролирует аминокислотную последовательность синтезируемых белков и гарантирует правильность нуклеотидной последовательности в полинуклеотидах, образующихся в процессе репликации при размножении организма.

Пытаясь построить модель примитивного организма, мы все время должны помнить, что все события происходили в геологическом масштабе времени. Относительно простой, примитивный организм не мог возникнуть мгновенно даже после того, как на первобытной Земле были созданы условия, благоприятные для зарождения жизни.

Протеиноиды – термические белки. Образуются при самопроизвольном синтезе аминокислотных цепей. Длина и состав протеиноидов зависит от состава исходной аминокислоты, температуры и других условий.

Биохимики обнаружили, что при растворении протеиноидов в воде они спонтанно образуют сферы диаметром примерно 1 мкм. Такие объекты получили название микросфер.

Поскольку существовали микросферы, способные к синтезу РНК и, следовательно, небольших белков, то определенные последовательности РНК могли случайным образом кодировать короткие белки, способные катализировать копирование РНК (т. е. белки, обеспечивающие полимеризацию нуклеотидов на существующей молекуле РНК). Вторая копия этой РНК была бы идентична исходной РНК. Таким образом, эта модельная РНК могла функционировать как способный к воспроизведению ген, т. е. могла возникать самовоспроизводящаяся система – Уроборос.

Очень важной особенностью предложенной примитивной модели является ее эволюционные возможности: неточная репликация трансляция гена создает основу той самой мутабильности, которая может привести к отбору систем, обладающих наиболее совершенными механизмами энергетического сопряжения и использования энергии.

Эта теория является наиболее вероятной еще и потому, что ее правдивость, в некотором смысле, была подтверждена опытным путем. Опыт с получением простейшего организма провёлв 1953г. американский биолог Стэнли Миллер. Он воспроизвел в специальной установке природные условия древней Земли. В стеклянном сосуде находились нагретая вода («океан») и смесь газов аммиака, метана и водорода («первичная – атмосфера»). Через «атмосферу « проскакивали искры-«молнии». Опыт продолжался в течение недели.

Через неделю «первичный бульон» проанализировали и нашли в нем органические вещества, в том числе 5 аминокислот. В другой раз в результате такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки, длиной до шести звеньев.

Теория «вечности жизни».

Так же существует большая теория «вечности жизни». Одним из основоположников которой был академик В. И. Вернадский. Хотя в самой теории так же есть множество расхождений, но суть ее примерно следующая: Жизнь распространяется по вселенным при помощи спор, различных микроорганизмов, с квантами света. Так жизнь на Земле могла зародиться при попадании на нее метеорита – частицы другой планеты, распавшейся в результате какого-то катаклизма или метеорит ударился в планету и некоторые осколки самой планеты с бактериями или другими микроорганизмами вылетели за приделы атмосферы планеты и отправились в свой долгий путь к новому месту жизни. Она так же имеет веские доказательства: было обнаружено, что бактерии и вирусы способны практически бесконечно долго существовать в условиях безвоздушного пространства – космоса. Эта теория является конкурентом представленной выше.

Другие теории.

Кроме перечисленных, достаточно уже зрелых и состоявшихся, теорий, хотя в них существует множество внутренних противоречий и просто не доказанных домыслов, существует еще множество всякого рода гипотез, наиболее интересную и распространенную я опишу ниже.

Почти сразу же после первых слухах о НЛО, домыслов о существовании жизни на других планетах и сведениях о похищении людей для опытов, возникла теория того, что жизнь на Земле вообще и человечество в частности есть нечто иное, как эксперимент инопланетян. Теория эта многократно оспаривалась, она не имеет под собой никаких веских доводов, кроме многочисленных свидетельств очевидцев (но если раньше человек, то что не мог объяснить, относил к божественному проявлению, то теперь свидетели неординарных событий, которые иногда можно легко объяснить с точки науки, причисляют их пришельцам). Эта, даже гипотеза, а не теория, находит множество последователей среди неособо пресвященных масс населения и некоторых ученых – уфологов (от английского слова UFO, что в переводе на русский значит НЛО), занимающихся изучением фактов связанных с явлениями, которые причисляют к действиям иных рас. Здесь можно отметить ряд экспериментов, проводимых учеными, изучающими влияние на мозг того или иного фактора (Звуки, свет, электромагнитное излучение). При воздействии какого-либо из этих факторов у человеке возникают различные образы, которые создает мозг, когда не имеет точного представления, какие действия предпринять. А при действии сразу нескольких, возникают вполне отчетливые образы и ощущения чего-то необъяснимого. Интересно, что подобной реакцией является смех. Мозг не знает какие эмоции проявлять при чтении, например, несогласованного между собой текста: «Он и ухом не моргнул». Так, что по мнению большинства ученых эта гипотеза бездоказательна и попросту смешна, однако однозначно утверждать я не берусь.