Концепції сучасного природознавства - Карпов Я. С. - 6.1.6.1 Виникнення пробіонтів і біологічних мембран

Для першого етапу абіогенезу — утворення простих органічних сполук — необхідні були сировина, тобто "будівельний матеріал", та енергія. Сировиною стали N2, Н2,СО, СO2, Н2O, NH3, СН4, H2S, HCN, НСНО та інші хімічні сполуки.

Джерел енергії було досить багато: теплова енергія — тепло — надходила в результаті охолодження земної кори; а також у процесі вулканічних вивержень і згоряння метеоритів, які потрапляли в атмосферу Землі; іонізуюча радіація — космічні промені й енергія радіоактивного розпаду важких елементів; сонячне світло — у першу чергу могутнє ультрафіолетове випромінювання, яке за відсутності озонового екрана безперешкодно проникало на Землю; енергія електричних розрядів від ударів блискавок; ударні хвилі (унаслідок падіння метеоритів). Про цей етап, тобто про період утворення мономерів — "цеглинок" біологічних полімерів з газів, що містилися в первинній атмосфері, — відомо найбільше, тому що ці реакції можна відтворити й повністю змоделювати в лабораторних умовах.

Згодом виявилося, що абіогенним способом з отруйної суміші газів і водяної пари за відсутності кисню може синтезуватися дуже багато простих органічних сполук, які входять до складу біологічних полімерів: білків, полісахаридів, ліпідів і нуклеїнових кислот. При цьому роль каталізаторів можуть відігравати розчини солей важких металів, суміші глин і мінералів Ці прості органічні сполуки і визначили вміст "первинного бульйону" на нашій планеті. Таким чином, виникнення "первинного бульйону" — не випадковість, а закономірність. На цьому завершується третій етап хімічної еволюції, яка відтепер вступає в наступну фазу — фазу утворення полімерів, оскільки амінокислоти, жирні кислоти, цукри та азотисті основи — це ще не життя. Наступним етапом еволюції було утворення з малих органічних мономерів більш крупних - полімерів, подібних до білків і нуклеїнових кислот. Поява великих органічних молекул — важлива подія в хімічній еволюції, що передувала виникненню життя на Землі і була, очевидно, також багатоступінчастим процесом.

6.1.6.1 Виникнення пробіонтів і біологічних мембран

Питання про те, як відбувався перехід від біополімерів до перших живих істот, є найскладнішим і найзагадковішим моментом проблеми виникнення життя. Найбільш вірогідне вирішення цієї проблеми запропонував О. І. Опарін, висунувши коацерват-ну гіпотезу (1924 p.), що базувалася на серії проведених експериментів. О. І. Опарін висловив припущення, що перехід від хімічної еволюції до біологічної пов'язаний із виникненням найпростіших фазово-відособлених органічних систем — пробіонтів, здатних використовувати з навколишнього середовища речовини й енергію, завдяки чому вони реалізують найважливішу життєву функцію — функцію росту. С. Фокс з університету в Майамі запропонував інший механізм утворення клітини — модель мікросфер. Електронний мікроскоп засвідчив, що кожна мікросфера оточена подвійною клітинною оболонкою, дуже схожою на мембрани сучасних клітин.

Яка з моделей ближча до протоклітини — коацервати Опаріна чи мікросфери Фокса — важко сказати. У всякому разі, у передбіологічному доборі лише те утворення виявилося конкурентоспроможним, яке оточило себе зовнішньою мембраною.

Біологічні мембрани являють собою агрегати білків і ліпідів, які відділяють речовину від середовища і надають цим органічним згусткам молекул міцності. Поява біологічної мембрани, яка відокремлює вміст иробіонта від навколишнього водного середовища і має властивість вибіркової проникності, визначила напрямок подальшої хімічної еволюції середовища в напрямку розвитку все більш досконалих систем, які здатні здійснювати саморегулювання, аж до виникнення перших дуже примітивних клітин. Подальший їх розвиток уже повною мірою набуває рис біологічної еволюції, яка відбувалася протягом не менш як 3,5 млрд. років.