Теория Опарина — Холдейна

Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

§ Возникновение органических веществ

§ Возникновение белков

§ Возникновение белковых тел

Современные научные представления

Химическая эволюции или периодическая эволюция - первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические, периодические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развертывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, которыми бесспорно являются все углерод-содержащие молекулы.

Генобиоз и голобиоз

§ Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.

§ Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

Мир РНК как предшественник современной жизни

К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место[6] более современной. Толчком к её разработке послужило открытие рибозимов — молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный теми самыми рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий.

Мир полиароматических углеводородов как предшественник мира РНК

Гипотеза мира поли ароматических углеводородов пытается ответить на вопрос, как возникли первые РНК, предлагая вариант химической эволюции от полициклических ароматических углеводородов до РНК-подобных цепочек.

 

 

Альтернативные концепции

Панспермия

Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям.

Фрэнсис Крик и Лесли Оргел предложили в 1973 году другой вариант — управляемую панспермию, то есть намеренное «заражение» Земли (наряду с другими планетными системами) микроорганизмами, доставленными на непилотируемых космических аппаратах развитой инопланетной цивилизацией, которая, возможно, находилась перед глобальной катастрофой или же просто надеялась произвести терраформирование других планет для будущей колонизации[8]. В пользу своей теории они привели два основных довода — универсальность генетического кода (известные другие вариации кода используются в биосфере гораздо реже и мало отличаются от универсального) и значительную роль молибдена в некоторых ферментах. Молибден — очень редкий элемент для всей Солнечной системы. По словам авторов, первоначальная цивилизация, возможно, обитала возле звезды, обогащённой молибденом.

Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью.

В 1981 году Ф. Крик написал книгу «Life itself: its origin and nature»[9], в которой он более подробно, чем в статье, и в популярной форме излагает гипотезу управляемой панспермии.

Академик РАН А. Ю. Розанов, глава комиссии по астробиологии в Российской академии наук, считает, что жизнь на Землю была занесена из космоса[10].

 

Признаки живого (вопрос № 30)

 

Живые системы состоят из тех же самых химических элементов, что и неживая материя, но соотношение их в живом и не живом различно. Живые системы в основном содержат элементы верхней части таблицы Менделеева.

В живых системах обязательно присутствуют как неорганические, так и органические вещества. В построении всех органических веществ, связующих звеном их обязательно является углерод. Углерод – идеальный химический элемент для образования прочных соедини. Он с элементами и слева от него (с водородом), и справа от него (кислором и азотом) объединяются электронами внешними орбиты, образуя прочные ковалентные связи.

Жизнь строится как на прочных ковалентных связях углерода, так и на слабых водородных связях. Ковалентные связи углерода обеспечивают структурированность жизни, составляют основу ее стабильность, а водородные связи обеспечивают функциональность жизни, ее лабильность.

Различают всего 4 основных класса органических веществ, входящих в состав живой материи. Органические вещества могут быть представлены как отдельные молекулами, так и полимерами.

Полисахариды – это простые, составляющие из многратного повторяющихся одних и тех звеньев – регулярные гомополимеры. Белки и нуклеиновые кислоты – сложные, состоящие всегда только из разных молекул – нерегулярные гетерополимерные молекулы.

Именно апериодизм молекул нуклеиновых кислот и белков обеспечивают огромное разнообразие жизни.

Все живое имеет клеточное строение.

В основе жизни лежит матричный синтез, но совершенно двух разных типов: траскрипция и трансляция.

Размножение клеток в оногенезе, т.е. способность создавать такие же точно клетки, основывается на их наследственной информации записанной в ДНК, передаваемой новым клеткам при митозе без изменений – наследственность. ДНК, обладая способность к изменениям, служит источником эволюционных преобразований видов и появлению новых надвидовых таксонов в филогене – изменчивость.

Все клетки отделены от внешнего пространства плазматической мембраны и в то же время они могут существовать только как открытые системы, обмениваясь с окружающей средой веществом, энергией и информацией.

Открытость живых систем обеспечивает их способность создавать упорядоченность – уменьшать энтропию внутри себя, находясь в среде с меньшей упорядоченность.

Поддержание гомеостаза – относительно постоянства условии внутренней среды организмами, построенного по принципу обратной связи, осуществляется живыми системами, находящимися в довольно широком меняющемся диапазоне внешних факторов

Все живые системы, обладая способностью к раздражимости, являются прекрасно адаптированными к конкретным условиям существования.

Любые живые системы характеризуются четким подчинением отдельных дискретных частей определенному единству – целости.

Все живое – способно умереть.

 

 

Уровни организации живых систем (вопрос № 31)

Уровни организации живой материи — иерархически соподчиненные уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. Выделяют шесть основных структурных уровней жизни: