Современные концепции возникновения жизни

Гипотезы тАФ это леса, которые возвоВндят

перед зданием и сносят, когда здаВнние готово.

И. В. Гете

Жизнь тАФ это самое прекрасное и в конечном итоге саВнмое важное из всего того, что существует на нашей планете. Научное раскрытие тайн живой природы имеет исключительное, решающее значение как в теоретичеВнском, мировоззренческом отношении, так и во всех тех областях практической деятельности человека, где он имеет дело с живыми объектами,тАФ в области медицины, сельского хозяйства и ряда отраслей промышленности.

Проблема сущности жизни не может быть рациоВннально разрешена без понимания ее возникновения и развития. Господствовавший еще недавно в естествознаВннии механистический материализм, игнорируя это полоВнжение, тщетно пытался познать живой организм как каВнкой-то сложный механизм, разбирая его, как часы, на отдельные винтики и колесики и на основании изучения этих деталей стремясь познать живое существо как цеВнлое.

Конечно, детальный анализ веществ и явлений, свойВнственных живым телам, чрезвычайно важен, совершенно необходим для правильного понимания жизни. БлестяВнщие успехи современной биохимии и биофизики являютВнся наглядным доказательством этого. Но как бы глубоВнко и полно мы не познали вещества, структуры и проВнцессы, лежащие в основе организации современных живых тел, мы никогда, исходя только из одного этого, не сможем ответить на вопрос, почему эта организация является именно такой, какой она есть, в частности таВнкой ВлцелесообразнойВ», т. е. организацией, при которой строение всех составляющих организм частей (молекул, органоидов и органов) так совершенно приспособлено к выполняемым ими функциям, а весь организм как целое приспособлен к существованию в данных условиях внешВнней среды.

Все религиозные учения видят причину этой целесоВнобразности в творческой воле создателя, который пороВндил жизнь согласно определенному плану и направил

ее прогрессивное развитие к единой финальной цели, к конечному совершенству. Такой точки зрения придерВнживаются, однако, не только теологи, но и представитеВнли других идеалистических учений (холисты, финалисты, органицисты).

Только на основе диалектико-материалистических представлений, рассматривающих жизнь как особую каВнчественно новую форму организации и движения матеВнрии, возникшую когда-то в процессе эволюционного разВнвития материи, можно рационально подойти к решению проблемы происхождения жизни.

Успехи, достигнутые в настоящее время в различВнных областях современного естествознания, позволяют нам на указанной основе наполнить конкретным содерВнжанием и первую часть нашей формулы, раскрыть те пути, которыми происходило возникновение жизни из безжизненной материи.

В разных пунктах ВселенВнной, на различных объектах нашего звездного мира эволюционное развитие материи осуществлялось и осущестВнвляется различными путями и в различных темпах. ПоВнэтому в схеме мы не должны его себе представлять как какую-то прямую линию, а скорее как целый пучок различных путей, отдельные ответвления которых могут приводить к очень сложным, совершенным, но глубоко различным между собой формам организации и движеВнния материи.

Изучение зарождения жизни на Земле представляет собой исследование лишь одного примера события, коВнторое должно было происходить в мире бессчетное число раз. Поэтому выяснение вопроса о том, как появилась жизнь на Земле, безусловно, должно служить убедительВнным доводом в пользу теории о существовании жизни и на других объектах Вселенной.

Глава I. Обзор литературы

Вз1.1 Гипотеза Крика тАУ Оргела

Позже идею панспермии в очень решительной форме тАУ как доставку жизни к мёртвой Земле на космическом корабле тАУ выдвинули Ф. Крик и Л. Оргел.

И в этом случае выступили учёные, мнение которых трудно игнорировать. Например, Френсис Харри Комптон Крик (р. 1916) тАУ английский биофизик и генетик, лауреат Нобелевской премии. В 1953 г. совместно с Дж. Уотсоном он создал модель структуры ДНК (двойную спираль), что положило начало молекулярной генетике. Является автором трудов по расшифровке генетического кода, по нейрофизиологии и др Взгляды Крика и Оргела поддерживаются рядом других учёных.

Однако, коммунистическая наука не считала такие взгляды материалистическими и на корню отвергала их, подобно идее божественного творения. Большинство советских учёных полагало, что идея панспермии тАУ это лишь уход от решения проблемы происхождения жизни.

В памяти ещё не стёрлась история генетики и кибернетики, долго отвергавшихся коммунистической наукой, а теперь определяющих вершины научного прогресса. Не уготован ли такой же путь и науке о происхождении жизни? Вероятно, здесь не обойтись без борьбы мнений, но разве правильное понимание биологической истории менее существенно, чем иные фундаментальные проблемы?

Для земной науки оказалась непосильной загадка 100%-ной зеркальной асимметрии биологических молекул. К ней примкнули загадки единства аминокислотного набора, генетического алфавита и кода, Влэнергетической валютыВ» в виде АТФ. Комплекс фундаментальных загадок земной жизни довершился отсутствием ожидаемой предбиологической эволюции. Но фундаментальные загадки разом исчезают, если признать целенаправленное занесение первых клеток на Землю извне. Тогда обнаруживается точное соответствие между теоретическими ожиданиями и реальными фактами.

Такая же ситуация со взглядами А.И. Опарина. Все перечисленные особенностиранних этапов эволюции (однотипная хиральность биомолекул, одинаковый набор аминокислот, единые генетический алфавит, генетический код и АТФ, отсутствие предбиологической эволюции) противоречат ожиданиям, только если стоять на почве гипотезы А.И. Опарина о зарождении жизни на Земле.Достаточно перейти к гипотезе панспермии, как эти противоречия разом отпадают.

Если раньше гипотеза А.И. Опарина вступала в конфликт, главным образом, с фактами биохимии, то после успехов микропалеонтологии архея стало ясно, что ей противоречит и этот раздел науки. Беда не в том, что обнаружилось непропорционально долгое формирование клеточного ядра. Важно, что в палеонтологической летописи вообще не оказалось места для длительной предбиологической эволюции, неминуемой в случае естественного возникновения жизни на Земле. При этом последующие палеонтологические открытия не способны изменить ситуацию.

Например, если бы выяснилось, что одноклеточные эукариоты появились ранее, чем мы думаем сегодня (скажем, 3,3тАУ3,5 млрд. лет назад), то малому времени предбиологической эволюции стало бы противоречить слишком долгое формирование многоклеточных организмов на основе одноклеточных эукариот (в таком случае оказалось бы, что многоклеточные формировались около 2 млрд. лет).

Палеонтологические данные о сроках возникновения жизни поставили дилемму:

тАУ либо жизнь возникла на Земле сама собой, но это произошло с немыслимо высокой скоростью, из-за чего процесс не оставил следов в палеонтологической летописи,

тАУ либо жизнь занесена на Землю извне.

На решение этой дилеммы существенно влияет парадокс молекулярной асимметрии земной жизни. Даже если бы предбиологическая эволюция, вопреки всему, длилась, скажем, 100тАУ200 тысяч лет, что могло бы не оставить палеонтологических следов, то и тогда предшественниками биохимических процессов могли явиться лишь обычные химические реакции, не проявляющие предпочтения к молекулам определённой хиральности. Иначе говоря, независимо от длительности предбиологического этапа, на Земле обязательно остались бы следы жизни с разными типами хиральности молекул.

И наоборот тАУ если предбиологическая эволюция протекала на иной планете, то нет и проблем хиральности, бесполезно искать на Земле наследие чисто химических процессов в виде равного (или неравного) участия в живой материи молекул левой и правой симметрии. Если эти следы и сохранились, то находятся вне Земли.

Известно, что земные организмы используют два разных генетических кода. Первый из них тАУсобственно код генов на ДНК, а второй тАУ это структурогенный код пространственного расположения генов в ядре. Первый код используется во всех организмах, второй тАУ только у эукариот. Первый код явно возник не на Земле, а был занесен сюда, второй тАУ так же неоспоримо является продуктом местной, земной эволюции.

Сравнение этих двух случаев особенно подчёркивает привнесенность первого кода и автономное происхождение второго. Тогда как палеонтология не обнаруживает периода формирования первого кода, на возникновение второго затрачены миллиарды лет от возникновения жизни до появления первых эукариот. И тогда, как биология не видит ступеней формирования кода ДНК, детально прослеживаются этапы становления генетической системы эукариот.

При поверхностном взгляде может показаться, что исходная позиция учёного тАУ согласие или несогласие с возможностью занесения жизни из космоса тАУ не способна повлиять на итог исследований. Мол, всё равно, в конце концов, нужно узнать, как возникло живое из неживого. Но нет! Исходная позиция, исходные ограничения имеют огромное, принципиальное значение!

Вообразим, что после изучения горных кряжей обжитых континентов учёные стали исследовать погребённые подо льдом горы Элсуорта в Антарктиде. И вдруг в горном массиве Винсон обнаружили верхушку горы, сложенную из полированных гранитных плит! Одни учёные стали думать тАУ как такие плиты могли туда попасть? А другие, поскольку в Антарктиде не известно цивилизаций, сразу отмели возможность их искусственного происхождения и занялись поиском условий, ведущих к естественному формированию горной вершины из гладких гранитных блоков. Легко представить себе, в какие дебри завели бы такие поиски!

Аналогичная ситуация сложилась с попытками объяснить естественное возникновение жизни на Земле. Исследователи натолкнулись на неоспоримые факты, противоречащие гипотезе А.И. Опарина, но хорошо объяснимые идеей панспермии. И только идеей панспермии. Как же реагировать на это?

Вз1.2 О возможностях случайного посева

Для понимания первых этапов жизни на Земле и её дальнейшего развития важно знать не только, имела ли место панспермия, но если она произошла, то в каком варианте? Был ли это случайный перенос мельчайших клеток через космос, либо перенос их метеоритами, как представляли себе многие сторонники идеи панспермии, или же это была целенаправленная доставка на космическом корабле специально подобранных микроорганизмов в соответствии со сценарием Ф. Крика и Л. Оргела?

Литературные данные позволяют уточнить ситуацию. Одно из направлений исследований было связано с изучением возможности случайного переноса жизнеспособных клеток через космос.

После того, как П.Н. Лебедев экспериментально доказал, что свет оказывает давление, С. Аррениус рассчитал, что под давлением солнечных лучей споры с поперечником 1,5тАУ2 мкм могут за 14 месяцев покинуть пределы нашей планеты. Позже американский учёный К. Саган указывал, что частицы размером 0,2тАУ0,6 мкм могут быть вынесены с Земли световым давлением и за несколько недель могут достигнуть орбиты Марса. Орбиты Нептуна они могут достигнуть через несколько лет, а до ближайших звёзд долететь за несколько десятков лет. При этом он исходил из предположения, что споры движутся прямолинейно с достаточно высокой скоростью.

Однако подобные предположения отпадают, если вспомнить, что на орбите Земли ультрафиолетовая радиация Солнца имеет плотность 1,4*10⁶ эрг на 1 см²/с. Даже если допустить нереально высокую скорость перемещения спор в космическом пространстве, равную четверти скорости света, то полёт к Марсу займёт около 1000 секунд. Тогда доза облучения составит 1,4*10⁹ эрг/см², что во много раз выше смертельной дозы 10²тАУ10⁶ эрг/см² [Рубенчик, 1983].

Поскольку выяснилось, что ультрафиолетовая радиация Космоса гарантированно убивает незащищённые клетки (большинство видов клеток не может переносить и воздействие вакуума), особое внимание привлекли метеориты, способные стать для микроорганизмов как бы транспортными контейнерами.

Каждые сутки Земля принимает значительную массу этого космического вещества. За год выпадает от 10 тыс. до 1 млн. метеоритов и много метеоритной пыли. Вес метеоритов колеблется от миллиграммов до десятков тонн. Главное, что отличает метеориты от земных горных пород, это содержание в метеоритном веществе железа с примесью никеля. По количеству Fe метеориты подразделяются на железные, железокаменные и каменные. Больше всего на Землю попадает каменных метеоритов (около 90%), тогда как железных тАУ около 5тАУ6%.

В железных метеоритах металл подвергался воздействию температур выше 1500В°С, а затем, как полагают некоторые исследователи, в течение десятков миллионов лет расплавленная масса охлаждалась и кристаллизовалась.

Для объяснения уникальных особенностей структуры метеоритов приходится заключить, что вещество, прошедшее глубокое плавление, составляет в них лишь некоторую часть. Как правило, плавлению при высокой температуре подвергалась лишь малая доля вещества, находившаяся при соударении исходных частиц непосредственно в зоне контакта. Главным формирующим процессом для них являлось медленное, длившееся миллионы лет, спекание мелких частиц в вакууме под действием сил адгезии и космических излучений.

В этом смысле микроструктура метеоритов близка не к монолиту чугунной отливки, а к микроструктуре твёрдосплавных инструментов из ВлпобедитаВ», изготавливаемых путём прессования мельчайших гранул при температуре, намного ниже их точки плавления. И твёрдосплавные пластинки, и метеориты, на микроуровне представляют собой губчатую структуру, пронизанную густой сетью капилляров. Это очень важно с точки зрения возможного переноса Жизни через Космос.

Особый интерес представляют углеродистые хондриты, относящиеся к каменным метеоритам. Кроме железа, они содержат серу, связанную воду и до 5% углерода в виде различных органических соединений. Это битумообразные вещества, содержащие углеводороды, ароматические и жирные кислоты, серо- и хлорсодержащие органические соединения, углеводы и др.

В хондритах найдены аминокислоты, присутствующие в земных организмах (глицин, аланин, глутаминовая кислота и др.), а также аминокислоты, не свойственные им. Например, в метеорите Мурчисон выявлены не используемые земными организмами аминокислоты 2-метилаланин и саркозин. (Интересно, что 2-метилаланин и саркозин также оказались синтезированными в опытах, при которых моделировались условия первобытной Земли).

Микроорганизмы искали в метеоритах ещё в прошлом столетии. В 1864 г. вблизи французского селения Оргейль упал крупный метеорит. Луи Пастер сконструировал специальный зонд для стерильного извлечения проб из внутренних частей метеорита. Однако посевы на питательные среды дали отрицательный результат тАУ жизнеспособные микроорганизмы не были обнаружены. В 1921 г. В Галипп и Ж. Суфлянд обследовали 21 метеорит различных типов и обнаружили в них как подвижные, так и неподвижные микроорганизмы.

В 1932 г. Ц. Липман провёл исследования внутренних зон метеоритов, тщательно стерелизовав перед этим их поверхности, и выявил в глубине значительное количество бактерий. Были обнаружены бактерии и в железистом хондрите Оргейль, в котором их безуспешно искал Пастер.

В 1961 г. Ф. Сислер выделил из метеорита Муррей несколько бактерий, которые росли на питательных средах, но не развивались при введении их в организмы крыс, мышей и кур. Однако при проверке в 1962 г. М.Н. Бриггсом эти данные не подтвердились.

В 1962 г. Ч. Байриев и С. Мамедов исследовали один из кусков Сихоте-Алинского железного метеорита через 15 лет после его падения и обнаружили бактериальную палочку, сохраняющую жизнеспособность при повышенной температуре.

Таким образом, в метеоритах были найдены жизнеспособные микроорганизмы. Но действительно ли эти микроорганизмы принесены из далёкого космоса? Например, Дж. Бернал предположил, что при вулканических извержениях земная пыль, вместе с содержащимися на ней микробными клетками, может уноситься в межпланетное пространство, встречаться там с метеоритами, прилипать к ним и с ними возвращаться на Землю.

Наконец, не исключено, что микроорганизмы могут проникать внутрь метеоритов уже после их падения. Чтобы проверить эту возможность, в 1970 г. А.А. Имшенецкий и С.С. Абызов провели эксперименты над образцами горных пород тАУ туфа, пемзы, талька, магнезита, гранита, каменного угля тАУ размером 10´10 см.

Образцы стерилизовались 8тАУ12 часов в муфельной печи при 400тАУ500В°С, а затем в автоклаве при избыточном давлении 1 атм. Часть стерильных образцов помещалась в ящик с влажной почвой, а часть (для контроля) хранилась в лабораторных условиях. Через разные сроки (от 8 дней до 6 месяцев) поверхность каждого образца тщательно стерилизовалась и специальным сверлом отбиралась проба из его центральной части. Посевы проб на питательные среды обнаружили рост микроорганизмов даже тогда, когда образцами являлись такие плотные породы, как туф, гранит и др. В контрольных образцах микробы ни разу не обнаружились.

Таким образом, почвенные микроорганизмы находили способ проникать внутрь исследуемых пород.

Другая серия экспериментов проводилась с образцами метеоритов тАУ Сихотэ-Алинского (железный октаэдрит), Чинге (железный атаксит), Кунашак и Саратов (каменные хондриты). В образцах были просверлены вертикальные каналы диаметром до 10 мм, затем образцы подверглись стерилизации и в каналы была внесена почва с чистой культурой бактерий Serratia marcescens. В таком виде образцы были частично погружены в питательную среду. Через 2тАУ15 суток во всех питательных средах, кроме омывающей метеорит Чинге, было зарегистрировано массовое размножение микроорганизмов.

Это показало, что для микроорганизмов проницаемы не только различные горные породы, но и большинство исследованных метеоритов. Следовательно, метеориты, приземляющиеся на влажную почву, способны загрязняться почвенноймикрофлорой,

из-за чего обнаруженные в них жизнеспособные клетки не могут служить доводом в пользу метеоритного переноса Жизни.

Если нельзя получить данные о переносе метеоритами жизнеспособных клеток, то не помогут ли они, по крайней мере, узнать, существует ли жизнь в мире, из которого они прилетают? Иначе говоря, не содержат ли метеориты следов мёртвых, ископаемых (фоссилизированных) организмов? Такие исследования были проведены.

В 1961 г. Ж. Клаус и Б. Надь обнаружили в метеорите Оргейль так называемые Влорганизованные элементыВ», которые, по мнению исследователей, могли являться ископаемыми (фоссилизированными) остатками каких-то биологических образований. Эти элементы люминесцировали в ультрафиолетовом свете, окрашивались, как и бактерии, оснóвными анилиновыми красителями, давали положительную реакцию по Фёльгену, характерную для ДНК. Исследователи предполагали, что это остатки микроорганизмов внеземного происхождения.

Впоследствии такие исследования были продолжены. В метеоритах, найденных в Советском Союзе (Мигеи, Старое Борискино, Саратов) и за рубежом (Ивуна, Але, Беккевельд, Топк) были обнаружены сходные образования размером от 4 до 30 мкм. В метеоритах Оргейль и Ивуна количество таких включений достигало 1700 мг. По поводу происхождения этих образований высказывались серьёзные сомнения. В 1970 г. Г.П. Вдовыкин показал, что некоторые Влорганизованные элементыВ» представляют собой минеральные образования.

Таким образом, результаты исследований метеоритов не подтвердили и не опровергли возможности существования Жизни вне Земли. Они также не противоречат и не дают весомого подтверждения предположению о переносе метеоритами Жизни из иных миров на Землю.

Другая группа фактов связана с единством биохимии земных организмов.

Предположим, что какая-то частичка космической пыли или метеорит принесли в земной Океан клетку прокариотической водоросли. Могло бы это дать старт устойчивой биологической эволюции? Возможно. Но сомнительно. Вероятнее, что за первым этапом быстрого размножения последовало бы исчерпание питательных веществ, отравление среды продуктами собственной жизнедеятельности тАУ что мы часто наблюдаем при Влцветении водыВ» в изолированных водоёмах тАУ и гибель клеток.

Дело даже не в том, что обязательно погибли бы все до одной клетки. На периферии очага жизни, вероятно, сохранились бы немногочисленные клетки, позволяющие жизни ВлтеплитьсяВ» далее. Но не смогло бы образоваться такое количество продуктов фотосинтеза, чтобы его можно было найти почти через четыре миллиарда лет, как они найдены, например, в разрезе Исуа (Западная Гренландия) в виде отложений нефтеподобного вещества.

Чтобы на Земле возникли значительные массы продуктов фотосинтеза, оставившие весомые отложения нефтеподобного вещества, должна была сформироваться устойчивая экосистема с замкнутым круговоротом наиболее критичных веществ (фосфора, азота, серы и др.). К этому времени (3,69тАУ3,83 млрд. лет назад) в Океане уже должны были существовать, вероятно, не менее 3-4-х типов клеток, по характеру биохимических процессов напоминающих фотосинтезирующие водоросли, хемотрофов и животных.

Если бы в Океан был занесен только один тип клеток, от которого все остальные типы (родоначальники будущих крупных таксонов) произошли значительно позже, то, соответственно, и обнаруженное нефтеподобное вещество датировалось бы более поздней отметкой, а не появилось бы практически сразу за возникновением на Земле необходимых для жизни условий.

Но этого мало! Если предположить, что на Землю могли быть случайнозанесены метеоритом несколько типов клеток, создавших устойчивый замкнутый круговорот веществ, то метеорит должен был содержать не 3-4 вида клеток, а хотя бы втрое больше, чтобы в этойслучайной выборке обязательно присутствовали все необходимые типы. При этом все виды должны были бы иметь одинаковую биохимию, у них должны были бы совпадать и хиральности молекул, и наборы аминокислот, и т.д.

Если клетки случайно попали к нам из мира, где существовали разные ветви жизни (разные варианты биохимии), то невозможно, чтобы десяток принесенных метеоритами видов клеток случайно имел одинаковую биохимию. В случайной выборке обязательно должны были бы присутствовать клетки, относящиеся к иным ветвям Жизни, с иной биохимией.

Да, отдельные типы клеток с иной биохимией не могли идеально включиться в круговорот веществ. Но это не значит, что они должны были полностью погибнуть. Часть рассеянных по Океану клеток имела возможность продолжить существование. В таком случае они, вероятно, были бы обнаружены, как в метеорите Мурчисон выявлены не используемые земными организмами аминокислоты 2-метилаланин и саркозин.

То, что клетки с иной биохимией до сих пор не найдены, косвенно свидетельствует против случайного занесения Жизни на Землю с помощью метеоритов. Во всяком случае, против занесения её с планеты, имеющей формы Жизни с разной биохимией.

Пытаясь разобраться в филогении прокариот, палеоботаники отмечают, что у них свободно сочетаются многие признаки. Поэтому система прокариот, по выражению Г.А. Заварзина, приобретает характермногомернойрешётки. Узлы решётки отвечают таксонам, каждый из которых характеризуется определённым сочетанием признаков. Из-за того, что некоторые сочетания запрещены, в решётке образуются пробелы. Но остающиеся участки решётки не образуют структуру, которую можно было бы интерпретировать как филогенетическое дерево. Построение системы прокариот на филогенетической основе Г.А. Заварзин считает принципиально невозможнымВ». Такая ситуация заставляет задуматься тАУ не потому ли стало невозможным построение филогенетического древа прокариот, что на Земле в начале биологической эволюции одновременно появились не единицы, а десятки (или сотни?) видов прокариотических клеток с одинаковой биохимией?! Не потому ли мы не видим их филогенетического родства, что эволюционные пути прокариот разошлись задолго до их прибытия на Землю? Если такое предположение справедливо, то разговоры о случайномзанесении Жизни на Землю можно полностью прекратить тАУ слишком уж невероятно случайное падение на Землю с метеоритами десятков видов живых клеток с одинаковой биохимией!

В случае если Жизнь переносится в наиболее примитивных формах, эволюция получает максимальный простор. Появляется возможность наиболее разнообразного, оригинального и безудержного развития. Единственное сохраняющееся ограничение для всей эволюции тАУ единый, общий вариант биохимии. Если инопланетяне, действительно, занесли клетки с одним типом биохимии, то они тем самым избавили Землю от хорошо знакомых им, надо думать, проблем, связанных с несовместимостью разных ветвей жизни. Скорее всего, они выбрали для переноса клетки именно с такой биохимией, какой обладали в то время сами.

Вз1.3 Теория Ю. А. Колясникова.

На сегодня очевидно, что рождение Жизни могло произойти только в жидкой воде. Однако ни один исследователь не обратился к этому универсальному растворителю как к возможному, и, быть может, основному участнику кодирования белков в ДНК, а тем более как к главному дирижеру буквально всех процессов в нашем организме. Скорее всего, гипнотизирующая простота химического состава воды не давала даже повода к такой мысли. Но, исключив воду из рассмотрения возможных претендентов на матрицу синтеза предбиологической органики, исследователи за сорок лет безуспешных поисков были вынуждены обратиться к очень популярным ныне среди космобиохимиков идеям внеземного происхождения жизни и направленной панспермии.

Однако при таком простом составе структура аномальной по всем свойствам воды настолько сложна, что не поддается всем самым современным методам исследования.

В 1990 году Ю. А. Колясников предложил оригинальную политетрамерную модель структуры воды, в которой роль молекул играют не Н₂О, а сверхсжатые водные тетрамеры Н₈О₄, соразмерные кремнекислородным тетраэдрам тАУ элементарным тАЬкирпичикамтАЭ литосферы.

Важным элементом модели является обнаруженная графически рацемичность воды, то есть наличие в ней зеркально-симметричных, по распределению внутренних Н- связей, тетрамеров. А как полагали еще П. Кюри и В. И. Вернадский, правизна - левизна живого вещества есть следствие диссиметрии среды, в данном случае тАУ воды. Кроме того, в живом веществе, вода находится в связанном состоянии, когда тетрамеры ВлразвязываютсяВ», образуя, правые и левые спиральные цепочки, в которых в связи с дипольностью молекул может быть записана некая информация.

Попробуем представить, что происходило на Земле 4 млрд. лет назад.

Сейчас наука возвращается к взглядам Р. Декарта об изначально горячей Земле. Именно с таких позиций пытались представить возникновение Жизни, или биопоэз, Дж. Холдейн, А. И. Опарин, Дж. Бернал и другие, но без конкретного сценария образования самого первородного океана.

В своей теории (или сценарии), автор пытается восполнить этот пробел.

По мере остывания планеты ее плотный облачный покров, подобный венерианскому, опускался все ниже и ниже. Из облаков проливались горячие ливни, но поначалу они выкипали на лету. Наконец дождевые капли стали достигать поверхности, но они падали и тут же вскипали. Это продолжалось достаточно долго, вплоть до того момента, когда одна из них не выкипела целиком, упав, следовательно, на максимально охлажденную точку горячей протокоры, с которой и начался стремительный рост гидросферы. В составе тонкой пленки первородного бульона имелись все нужные для синтеза предбиологической органики компоненты, хотя сама вода была тогда в дефиците.

В той первой капле в подкипящем состоянии (250 тАУ 200 ^оС и 50 атм.) первая тетрамерная спиральная цепочка связанной с жестким силикатным субстратом воды, совершенно случайно оказалось левовращающей (с той же вероятностью она могла быть и правовращающей). На ней была синтезирована первая аминокислота, которая уже не случайно получилась левовращающей. К первой тетрамерной цепочке присоединилась вторая, тоже левая, как и синтезированная на ней аминокислота, то есть все последующие аминокислоты становились левовращающими. И так последовательно заработал водно-матричный механизм синтеза сразу хирально-чистой аминокислотной органики.

Однако одновременно с левовращающими ВлразворачивалисьВ» и правовращающие тетрамерные цепочки связанной воды, на которых позднее начался синтез менее термостойких сахаров тАУ основы нуклеиновых кислот. Такой синхронный синтез полипептидов и полинуклеотидов неумолимо вел к образованию сложных нуклеопротеидных комплексов с записью в их примитивной РНК однозначного генетического кода.

Итак, главным фактором хирального очищения органики и возникновения генетического кода живого вещества Земли могло быть лишь одно из необычайных свойств воды, а именно ее собственная рацемичность. Следует отметить также, что в принятых сейчас сценариях биопоэза синтез рацемичной предбиологической органики происходил в уже существовавшем океане, в котором позднее произошла хиральная катастрофа.

В интерпретации же Ю. А. Колясникова все началось с самой первой капли, и далее шла стремительная экспансия бульонной пленки с синтезом в ней сразу хирально-чистой органики, что исключает маловероятную хиральную катастрофу. В результате на поверхности планеты образовался первобытный Солярис, огромная сеть бульонной пленки состоящей из предбиологического органического вещества.

С появлением в первом вулканическом катаклизме 4 млрд. лет назад на поверхности планеты свободной воды, уцелевшие фрагменты первобытного Соляриса дезинтегрировались в плазмиды, прионы и наноразмерные нуклеопротеидные комплексы. Избегая прямого контакта с чуждой им объемной политетрамерной водой, последние сворачивались, формируя белковые капсулы с РНК внутри них. Следовательно, вторым этапом биопоэза можно считать образование в первичной гидросфере бесчисленного множества разнообразных протовирусов, вироидов и прочих.

Позднее появились мембраны разного состава, а на их основе возникли первые клетки как вполне автономные истинно живые системы. Но и те, и другие продолжали использовать в своей жизнедеятельности первичную водную матрицу, обеспечивающую ускоренный синтез их биополимеров.

Вз1.4 Теория У. Мартина и М. Рассела

Уильям Мартин из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе, Германия, и Майкл Рассел из Центра изучения окружающей среды, Университет Шотландии, Глазго, Великобритания утверждают, что первые живые организмы на Земле могли появиться внутри камней, выстилающих дно океана.

Более 4 миллиардов лет назад крошечные полости внутри минералов могли выступить в роли клеток.

Ключевой момент в этой теории тАУ отложения сульфида железа (FeS). В горячих источниках на морском дне это соединение образует ВлсотыВ» с ячейками шириной в несколько сотых миллиметра. Как считают Мартин и Рассел, эти ячейки тАУ идеальное место для возникновения жизни По сравнению с другими гипотезами возникновения жизни на Земле, теория Мартина и Рассела уникальна тем, что она предполагают, что возникновение клетки предшествовало возникновению белков и самореплицирующихся молекул. С притоком горячей воды в ячейки попадают ионы аммония (NH₄⁺) и монооксид углерода (CO), и сульфид железа выступает в роли одного из катализаторов синтеза органических веществ из неорганики. Простые соединения концентрировались в ВлкамерахВ» из сульфида железа, что могло привести к возникновению сложных молекул тАУ белков и нуклеиновых кислот.

Форд Дулитл из канадского университета Далхаузи, Галифакс считает данную теорию красивой и практически всеобъемлющей. Другие ученые согласны, что ячейки сульфида железа вполне могут быть ВлинкубаторамиВ» первичных жизненных форм, однако указывают на Влнедостающее звеноВ» между простыми органическими соединениями и химией живых существ. Так, Пьер Луиджи Люизи из Федерального института технологий в Цюрихе, Швейцария считает, что без объяснения происхождения ферментов все вышесказанное останется голой теорией.

Мартин и Рассел предположили, что живые организмы покинули каменные ячейки, когда научились сами строить клеточную стенку. Поэтому они выдвинули довольно спорное предположение о том, что жизнь на Земле возникала дважды. Об этом, по их мнению, свидетельствует большая разница в строении клеточной стенки у двух основных царств примитивных прокариот тАУ бактерий и архебактерий.

С этим согласны далеко не все. Например, Томас Кавалье-Смит из Оксфордского университета в Великобритании говорит, что у бактерий и архебактерий есть сотни гомологичных генов, а также множество сходных признаков, таких как, скажем, способ встраивания белков в мембрану.

Мартин в ответ утверждает, что из-за способности бактерий обмениваться ДНК сейчас нам трудно установить последовательность событий только на основе генетики. Он предполагает, что выход обоих царств из каменных ячеек произошел около 3,8 миллиардов лет назад, в то время как самые древние ископаемые образцы, бесспорно свидетельствующие о наличии бактерий на Земле, относятся к периоду около 2,5 миллиардов лет назад, хотя некоторые исследователи говорят о возникновения жизни еще 3,5 миллиарда лет назад.

Вз1.5 Гипотеза Сванте Аррениуса

Даже если считать, что путь от неживой материи к прокариотической клетке не сложнее, чем последующее формирование клеточного ядра (что далеко не так), а скорость эволюции неизменна (в действительности она постоянно нарастает), то и тогда создание первой клетки должно было бы длиться хотя бы столько, сколько длилось формирование ядра (т.е. 2,0¸2,4 млрд. лет). Как же воспринять практическое отсутствие этого промежутка времени, отсутствиестоль принципиально важного предбиологического этапа эволюции,этапа подхода к появлению Жизни?

Противоречие в сроках, как и противоречия однотипной биохимии, касаются ранних этапов биологической эволюции, не оставивших ясных следов в палеонтологической летописи. Это требует более внимательного и критического рассмотрения проблемы возникновения жизни на Земле в целом.

В бывшем СССР официальной наукой признавалась только тАЮматериалистическая теория происхождения жизнитАЭ А.И. Опарина (1922 г.) и примыкающие к ней работы. Речь шла о развитии клеток из так называемых коацерватных капель в водах Первичного океана. За рубежом же ещё ранее была высказана гипотеза С.Аррениуса о случайном занесении на Землю жизни из космоса, получившая название гипотезы панспермии.

Обращаясь к истории представлений о панспермии, можно отметить, что идея о существовании внеземной жизни высказывалась не только в религиозных учениях, в священной книге индусов Веде, в Авесте персов, в учении Заратустры, но и в трудах философов древнего мира. По учению о панспермии древнегреческого мыслителя Анаксагора, зародыши жизни распространены повсюду. Философская школа Эпикура учила, что существует множество обитаемых миров, подобных нашей Земле.

Один из сторонников этой школы Митридор сказал, что Влсчитать Землю единственным населённым миром в беспредельном пространстве было бы такой же вопиющей нелепостью, как утверждать, что на громадном засеянном поле мог бы вырасти только один пшеничный колосВ».

Римский философ Лукреций Кар в поэме ВлО природе вещейВ» писал: ВлВесь этот видимый мир вовсе не единственный в природе, и мы должны верить, что в других областях пространства имеются другие земли с другими людьми и другими животнымиВ». Аналогичную мысль выражал Джордано Бруно. Он писал: ВлСуществуют бесчисленные солнца, бесчисленные земли, которые кружатся вокруг своих солнц, подобно тому, как наши 7 планет кружатся вокруг нашего Солнца.. На этих мирах обитают живые существаВ».

Вопреки старинному латинскому звучан

Вместе с этим смотрят:

G-белки и их функция

Австралопитеки - обезьянолюди или человекообезьяны?

Адаптация микроорганизмов в экстремальных условиях космоса

Адвентивна флора Чернiгiвськоi областi: iсторiя формування та сучасний стан

Адсорбция ионных и неионных поверхностно-активных веществ (ПАВ)