Современные представления о возникновении жизни

Вопрос 1. Какие космические факторы на ран­них этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений?

На ранних этапах развития Земли органиче­ские соединения образовывались из неорганиче­ских абиогенным путем. Источником энергии для этих процессов служило ультрафиолетовое излучение Солнца. В атмосфере не существовало ни озона, ни кислорода, поэтому ультрафиолет ничем не задерживался и достигал поверхности планеты. Под его воздействием, а также при участии электрических грозовых разрядов из воды и газов образовывались простейшие орга­нические вещества: формальдегид, глицерин, аминокислоты, мочевина и др.

Вопрос 2. Назовите основные стадии возник­новения жизни согласно теории биопоэза.

Согласно теории биопоэза, сформулирован­ной в 1947 г. английским физиком и истори­ком науки Джоном Берналом (1901-1971), можно выделить три стадии возникновения жизни:

1. абиогенный синтез и накопление органи­ческих мономеров (формирование «первично­го бульона»);
2. образование биологических полимеров и коацерватов (от лат. coacervus — сгусток);
3. формирование мембранных структур и первичных организмов (пробионтов).

Основное место протекания всех этих про­цессов — древний океан.

Вопрос 3. Как образовывались, какими свойст­вами обладали и в каком направлении эволюци­онировали коацерваты?

Образование коацерватов было бы невоз­можно без взаимодействия органических ве­ществ друг с другом и с неорганическими со­единениями. В результате такого взаимодейст­вия из жирных кислот и спиртов образовались липиды, из аминокислот — пептиды, из нук­леотидов — нуклеиновые кислоты. Липиды формировали пленки на поверхности водое­мов, а белки — растворенные в воде полимер­ные комплексы. Такие комплексы, сливаясь друг с другом, образовывали коацерваты — структуры, обособленные от остальной массы воды. Коацерваты были способны, обменива­ясь с окружающей средой, концентрировать различные вещества. Так, накопление ионов металлов и их взаимодействие с белками при­вело к образованию ферментов. Нуклеиновые кислоты, попавшие в коацерваты, имели боль­ше шансов сохранить свою структуру и не раз­рушиться. Коацерваты обладали некоторыми признаками живого, но для превращений их в первые живые организмы не хватало биологи­ческих мембран.

Вопрос 4. Расскажите, как возникли проби­онты.

Мембраны пробионтов могли образовывать­ся из липидных пленок на поверхности водое­мов, к которым присоединялись плавающие в воде коацерваты. Для эволюции жизни были важны те коацерваты, которые содержали не только белок, но и нуклеиновые кислоты. Из их комплексов с липидами можно считать жи­выми организмами лишь те, которые оказа­лись способны к самовоспроизведению нукле­иновых кислот. Так возникли пробионты — примитивные гетеротрофы, живущие за счет органических веществ абиогенного происхож­дения («первичного бульона»). На этом этапе закончилась химическая и началась биологи­ческая эволюция.

Вопрос 5. Опишите, как могло происходить ус­ложнение внутреннего строения первых гетеротро­фов.

Постепенно количество органических ве­ществ абиогенного происхождения стало уменьшаться. Это привело к жесткой конку­ренции между пробионтами, которая ускори­ла возникновение автотрофов, использующих для создания органики энергию солнечного света. Первые автотрофы использовали бес­кислородный путь фотосинтеза. Позднее по­явились цианобактерии, способные к фотосин­тезу с выделением кислорода. Следствием накопления кислорода в атмосфере стало, во-первых, возникновение аэробных организ­мов, во-вторых, формирование защитного озо­нового слоя. Материал с сайта //iEssay.ru

Параллельно происходило усложнение внутреннего строения клеток, которое в итоге привело к появлению эукариотов. Некоторые гетеротрофы вступали в симбиоз с аэробными бактериями, захватывая их и используя в ка­честве «энергетических станций» — будущих митохондрий. Такие симбионты дали начало животным и грибам. Другие гетеротрофы, по­мимо аэробных бактерий, захватывали и автотрофов-цианобактерий, которые стали хлоропластами. Так появились предшественники растений.

Вопрос 6. Почему невозможно самозарожде­ние жизни в современных условиях?

Самозарождение жизни на Земле в настоя­щее время невозможно, поскольку в условиях современной богатой кислородом атмосферы органические соединения быстро разрушают­ся, не накапливаются и не достигают должной степени сложности. Кроме того, появления ко­ацерватов и пробионтов не происходит из-за огромного количества гетеротрофов, очень бы­стро «поедающих» любое скопление органиче­ских веществ.