Возникновение жизни на Земле

 

В современном естествознании принято считать, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого облака около 4,5 млрд. лет тому назад. Преобладающим элементом Вселенной был водород, из которого в результате реакции ядерного синтеза образуется гелий, а из него – другие химические элементы. Под воздействием высоких температур и гравитационного сжатия возникли различные химические элементы, составляющие основную массу звезд, планет и их атмосферы.

Для развития Солнечной системы и возникновения жизни необходимы были некоторые космические и планетарные условия:

1. РАЗМЕРЫ ПЛАНЕТЫ (ее масса не должна быть слишком большой, так как энергия атомного распада природных радиоактивных веществ может привести к перегреванию планеты или радиоактивному загрязнению, а также не должна быть слишком маленькой, так как маленькие планеты не способны удерживать атмосферу из-за небольшой силы притяжения);

2. ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТЫ ВОКРУГ ЗВЕЗДЫ ПО КРУГОВОЙ ИЛИ БЛИЗКОЙ К КРУГУ ОРБИТЕ (для постоянного и равномерного получения энергии);

3. ПОСТОЯННАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕТИЛА.

В начале своего формирования Земля имела очень высокую температуру. По мере остывания планеты тяжелые элементы перемещались к ее центру, а более легкие соединения оставались на поверхности. Свободного кислорода в атмосфере Земли не было. Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений (Н₂О (вода); СН₄ (метан); NH₃ (аммиак); HCN (цианисто-водородные соединения)) и носила восстановительный характер. Молекулы различных веществ объединялись, образуя многомолекулярные комплексы - КОАЦЕРВАТЫ. В первичном океане коацерваты обладали способностью поглощать различные вещества, растворенные в его водах. В результате этого внутреннее строение коацервата изменялось, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, то есть к росту и к изменению химического состава, повышалась устойчивость коацерватной капли в изменяющихся условиях окружающей среды.

Продолжали существование те коацерватные капли, которые, вступая в элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды лишь те вещества, которые обеспечивали их устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. В процессе длительного отбора (химической эволюции) сохранились лишь те капли, которые при распаде на дочерние сохраняли способности своей структуры, то есть приобретали способность к самовоспроизведению (рис.1.1)..

 

Рисунок 1.1. - Схема перехода химической эволюции в биологическую

Способность к самовоспроизведению возникло вместе со способностью к синтезу органических веществ внутри коацерватной капли, важнейшими составными частями которых уже в то время были ПОЛИПЕПТИДЫ и ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ.

В ходе эволюции появились полипептиды, обладающие каталитической активностью, то есть способностью значительно ускорять течение химических реакций.

Полинуклеотиды способны связываться друг с другом по принципу дополнения, и, следовательно, осуществлять не ферментативный синтез дочерних нуклеотидных цепей.

Следующий шаг небиологической эволюции - объединение способности полинуклеотидов к самовоспроизведению с возможностью полипептидов ускорять химические реакции.

Дальнейшее усложнение обмена веществ у предбиологических структур происходило в условиях пространственного разделения различных синтетических и энергетических процессов внутри коацервата, а также более прочной изоляции внутренней среды от внешних воздействий по сравнению с той, которую могла обеспечить водная оболочка. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои жиров, или липидов, отделившие коацерват от окружающей водной Среды и преобразовавшиеся в ходе дальнейшей эволюции в наружную мембрану будущих клеток. Далее химическая эволюция продолжилась образованием новых саморегулирующихся систем - клеток.

Образование первых клеточных организмов положило начало биологической эволюции.