Теорії з’являються і зникають, а жабеня залишається.

Жан Ростан (1960)

Як  ви розумієте, що таке “життя”?

Чим відрізняється найпростіша(умовно!) біологічна система від простого набору хімічних елементі в?

Скажімо, синій кіт довжиною 30м., чи одноклітинний організм – амеба, розміром 1/2000-на мм. Вважається, що система є живою не стільки через унікальний хімічний склад(що в основному міст ить вуглець, азот, кисень, водень), скільки завдяки складній впорядкованості, яка визначає протіка ння особливих біологічних процесів. Цими основними функціямии є: перетворення енергії, зберігання інформації та самовідтворення. У світі науки прийнято за факт, що найперша жива система була набаг ато простішою від будь-якої із сучасних бактерій; тим не менш, ці базові функції обовязково мали б ути забезпечені. Питання про виникнення життя – це питання про появу саме такої системи.

 

Терміном “хімічна еволюція” позначають гіпотезу, загальноприйняту як наукове поясн ення процесів, що мали призвести до виникнення перших найпростіших форм життя. Біохімічна еволюція розглядається в якості ранньої фази еволюційного процесу.

Загальноприйнятим сценарієм подій вважається наступний.

Вплив сонячної енергії на атмосферу раннього періода і земну поверхню призвів до появи «пе рвинного бульйону» : органічні молекули, розчинені в первинному океані. У ході біохімічної е волюції необхідно пройти 4 кроки на шляху від неживого до живого. Якщо хоча б один з них не буде в иконано – життя не зможе утворитись «саме по собі».

Давайте розглянемо ці гіпотетичні кроки 1 за 1.

Це :- виникнення органічних молекул з неорганічних речовин,

  • утворення з них макромолекул шляхом поліконденсації,
  • виникнення зв”язку між макромолекулами – перша реплікація,
  • заключення реплікативного комплексу в мембрану - утворення першої функціональної одиниці ̵ 1; клітини.

Отже, 1-й крок.

  1. Виникнення органічних молекул

Взагалі у науковців не існує спільної думки про те, якими мали б бути первинні умови. Наприклад .

А) Літосфера

Для проблеми походження життя має значення лише кора Землі. Хімічний склад її вуглистих комплек сів мало вивчено. Зокрема, мають бути нвявні силікати Al, Ca, Fe, Mg, Na та інші компоненти.

Б) Гідросфера

До цього часу не існує точних даних про кількість води в первинному океані. Вважають, що на пов ерхні Землі було менше 1/10 об’єму сучасних вод. Суперечливі погляди існують і з питання рН. УФ-промені проникали в океан на глибину 19м. Однак, накопичення біохімічних сполук в результаті ф отохімічної дії здається малоймовірним, оскільки реакційноздатні сполуки дуже нестабільні у водни х розчинах, до того ж – при дії опромінення. Таким чином, життя могло б виникнути лише у міс цях розділу двох фаз: твердої і рідкої, рідкої і газової, чи двома рідкими чи твердими – а з овсім не в традиційній “колисці живого” – глибинах первинного океану.

В) Атмосфера

Існує щонайменше, три гіпотези складу суміші газів первинної атмосфери:

Відновна

Слабкокисла

Нейтральна

СН4,NH4, H2O, H2

СО2,СН4, NH3,

N2, Н2О

 

Є також припущення про склад атмосфери, що містить крім того СО, Н2S, та РН3< /sub>. Вміст кисню, очевидно, не перевищував 0,1% від сучасного, хоча локально можливо було колива ння його кількості.

Г) Джерела енергії

Відома руйнівна дія деяких видів енергії. Можливими дженрелами є:

  • повна сонячна радіація,
  • УПФ 300-250, 250-200, 200-150 нм,
  • електричні розряди,
  • ударні хвилі та хвилі тиску,
  • сонячний вітер,
  • вулканічне тепло,
  • космічне проміння.

Синтез низькомолекулярних сполук

Однозначно ніхто не може назвати, якими мали бути первинні умови.

1952р – Міллер і Юрі : хімічні судини було наповнено сумішшю газів первинної гіпотетичної атмосфери і піддано дії ел. Розрядів. УРА ! аналіз того, що утворилось у спеціальних ловушках, по казав 2% а-к. З часів цих експериментів надихнутими вченими було отримано в різних дослідах 19 з 2 0 а-к (крім лізіну), 5 основ НК і різні ж/к.

Однак, успіхи дослідників у цій області піддаються серйозній критиці через невиконання умов гіпотетичного раннього середовища. Справа у застосованих сумішах газів: метан, просто необхі дний для с-зу а-к і аміак швидко руйнуються під дією УФ, Н не може накопичуватись і т.д. Крім того , рибоза і дезоксирибоза – цукри РНК і ДНК так ніколи і не були отримані.

Ідемо далі

2. Синтез ДНК, РНК і білку – основ життя

Експериментально не показано, яким чином можна ізолювати амінокислоти від остаточних і побочних продуктів, очистити і зібрати їх у потрібній для подальших реакцій концентрації. У процесі реакці ї конденсації з двох амінокислот утворюється дипептид, вивільняється молекула води. При цьому хімі чна рівновага знаходиться на стороні окремих амінокислот, отже реакція може відбуватись тільки за особливих умов ( активовані амінокислоти або протеїновий каталіз ). В умовах “бульйону” ; це не показано. Крім того, значну проблему представляють процеси гідроліза: для поліпептидів у в одному середовищі ця реакція є конкурентноздатною щодо синтезу.

Фокс і Дозе при нагріванні чистих а-к сумішей отримували пептиди, але і тут є 4 проблеми:

  1. Усі а-к можуть бути Л- і Д-форми, у живому задіяна лише Л-форма, і хоча б 1

Д-а-к здатна вивести з ладу всю с-му,

  1. а-к з”єднуються не в ланцюг, а в сітку, тоді як вся інф-я в живому світі закодована ліні йно,
  2. а-к для утворення мол. білка мають розміщуватись в певній послідовності – від цього зал. усі ф-ї білка,
  3. а-к мають реагувати тільки з а-к, а в умовах розчину їм “дуже хочеться” реагувати з усіма підряд іншими речовинами.

Щодо НК – їх структура набагато складніша, і мало того, що всі ці проблеми існують для си нтезу їх – взагалі це настільки складно, що вченим доводиться просто вірити, що це могло від бутись.

 

Констатацією фактів є твердження: до сьогодні експериментально не отримано ні справжніх протеїн ів, ні нукл.кислот. Для подальших моделей треба виходити з того, що це все ж таки відбулося.

4. Реплікація

Наступним питанням є перехід від ланцюжків а-к і “фрагментів генів” до першого блок у сполучених між собою елементів, які могли б самовідтворюватись. Структура з білків, що закодован і в РНК і подвоюють її, називається реплікативною одиницею.

Отже, якщо уявити собі, що спіраль РНК якимось чином виникла, то далі їй треба якось подвоювати сь. Подвоєння інформативної молекули в живій системі можливо лише за допомогою ферментіф (білків-к аталізаторів реакцій), а структура ферменту закодована на самій РНК! Схоже на питання, що виникло перше : курка чи яйце?

Теорія Гілберта, що отримала назву “світ РНК”, запропонувала саме рибо-нуклеїнову к ислоту у якості первинного носія інформації. При проведенні експериментів із самозбіркою РНК за аб солютно точного виконання умов, у присутності йонів метала, відбувається сполучення нуклеотидів, щ о беруть участь в реакції. Але: по-перше, вони занадто короткі (макс. 300-400 нуклеот-в, тоді як п отрібні тисячі), по-друге, вони не кодують білка – отже головне питання зв”язку з білк ами не вирішується.

Таким чином, наукової гіпотези про те, як міг виникнути генетичний код, не існує.

4. Ну що ж останній крок – утворення клітини, найменшої функціональної 1-ці живого. Як ми зазначали спочатку, для функціонування організм повинен мати принаймні такі 4 підсистеми

  1. Система збереження та зчитування інформації (нуклеїнові кислоти ДНК і РНК );
  2. Система, що забезпечує функціонування клітини (білки);
  3. Система енергетичного забезпечення (АТФ);
  4. Система внутрішнього гомеостазу та відмежовування від навколишнього середовища (клітинна мембр ана).

При цьому усі чотири системи взаємопов’язані, у тому числі, утворюючи замкнені кола:

  • ДНК реплікується за допомогою ферментів, що кодуються самою ДНК;
  • Білки синтезуються за участю білкових комплексів рибосом;
  • Двошарові асиметричні фосфоліпідні мембрани можуть синтезуватись лише на мембранах;
  • АТФ утворюється на мембранних комплексах, синтез яких неможливий без АТФ.

 

Док. біохімії, Біхі нещодавно опублікував свій т.зв. закон Irreducible complexity, або Мінімаль ної можливої складності, згідно з яким живий організм не може існувати без мінімума необхідних ком понентів. Наприклад, як мишоловка – без складових її механізму. Це означає, шо виникнення та кої складної системи як клітина може бути тільки одразу як єдине ціле – а не окремі компонен ти. В умовах “первинного бульйону” це не показано.

Але і це ще не все. Наскільки відомо науці, усі живі системи в природі знаходяться у складних в заємовідносинах, без яких їх існування немислиме. Це ж говорить про те, шо на початку мав би виник нути не окремий живий організм, а ціла екосистема, що вимагає ще більшої віри у випадковість цього .

Тому було запропоновано ще безліч теорій, як от:

-Кернз Сміт – виникнення життя на основі глинистих сланців,

-Гюнтер Вахтершаузер – гіпотеза про первинність метаболізму,

-Ейген – теорія гіперциклу і т.д.

Шкода, що ми мали час розглянути тільки класичну наукову гіпотезу. Висновок?

. Сьогодні наука не може дати пояснення феномену життя(зокрема, його виникнення) в межах відоми х законів природи. Навпаки, підтверджується висновок Пастера : Omne vivum ex vivo(живе походить ві д живого).

 

Пишите нам!     E-mail: ksono@ksono.org< font color="white">     Schreiben Sie uns!
Genoterra.ru - Все о Генетике вiтчизняний web-хостiнг This page written in the vi editor