istgeo

Глава 8. Проблема происхождения жизни на Земле

На данный момент известно, что вода появилась на нашей планете около 4-3,5 млрд. лет назад, а затем – первые бактерии приблизительно 3,8-3,5 млрд. лет назад. Как именно появилась жизнь на нашей планете: одновременно с образованием планеты или потом, есть ли жизнь во всей Вселенной или только на Земле?

Первое научное направление постулирует, что жизнь во Вселенной всегда была, есть и будет. Другое дело, в какой она форме. Вселенная может содержать в себе составные части для зарождения жизни. Другими словами, жизнь была принесена на Землю из космоса (гипотеза «космозоев») (Ха-ин, Короновский, Ясаманов, 1997).

Гипотеза панспермии С. Аррениуса (конец XIX в.) предусматривала занос спор микроорганизмов, рассеянных по всей Вселенной на Землю. Сейчас известно, что в космосе бактерий или вирусов не обнаружено, однако органические химические соединения, аминокислоты, спирты, углеводороды, способные образовать клеточные мембраны первичных организмов, присутствуют в метеоритах и кометах, космической пыли, которой ежегодно выпадает на Землю до 40 тыс. т. В метеоритах были найдены бактерии.

Падение метеоритов на Землю во время периода интенсивной метеоритной бомбардировки (4,2-3,9 млрд. лет) инициировало возникновение ударных волн и выделение тепла, которые, возможно, вызывали химические реакции в древней атмосфере.

Второе научное направление утверждает, что жизнь на Земле возникла автономно, независимо от существующей жизни на кометах или несуществующей жизни во Вселенной: при благоприятном стечении обстоятельств (Хаин, Ко-роновский, Ясаманов, 1997).

Каким образом преобиотические органические соединения – аминокислоты или нуклеиновые кислоты превратились в живое вещество?

Ключевую роль при этом должен играть синтез РНК (рибонуклеиновой кислоты), из которой в дальнейшем возникают живые клетки с ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислотой).

Гипотеза У. Гилберта гласит, что первичные организмы состояли из простых самовоспроизводящихся молекул РНК. В дальнейшем эти организмы приобрели способность синтезировать белки, что ускоряло скорость репликации, и липи-ды, сформировавшие мембрану, отграничившую внутреннюю среду организмов от внешней Среды. Так возникла клетка. Далее функция носителя генетической информации перешла к ДНК, более эффективным в этом отношении. Отдельные стадии этой гипотезы произведены экспериментально в лабораторных условиях.

Если жизни началась с РНК, то в какой обстановке это произошло?

Водная среда неблагоприятна, поскольку РНК быстро разлагается в воде. Однако, если подобные РНК полимеры образуются на поверхности кристаллов, они становятся более устойчивыми к действию воды. В связи с этим возникли

две гипотезы, отводящие твердым кристаллам решающую роль в происхождении живого вещества.

Гипотеза А. Кернс-Смита: глинистые образования могли приобрести способность адсорбировать или синтезировать на своей поверхности органические соединения -белки и нуклеиновые кислоты. В дальнейшем эти соединения могли начать самостоятельно воспроизводиться и эволюционировать .
Гипотеза Г. Вехтершойзера: кристаллы пирита способны катализировать синтез.

С открытием в конце 70-х годов XX века гидротерм на дне океанов и богатой органической жизни в зоне их влияния возникла гипотеза о зарождении жизни вокруг подводных гидротерм. Археобактерии выдерживают температуру до 120°С, а ряд их видов предпочитает лишенные кислорода места обитания с высокой кислотностью и содержанием сернистых соединений.

Таким образом, получается, что диапазон физико-географических обстановок, в которых могли появиться на Земле первые живые организмы, достаточно велик - от наземных условий с восстановительной или нейтральной атмосферой через прибрежную, приливно-отливную зону с ее теплыми водами до относительно глубоководной обстановки с горячими гидротермами.

С. Кауфман (США) математически показал, что достаточно сложная группа полимеров способна к репликации как целое, даже если отдельные полимеры к этому не способны. Но для этого некоторые полимеры должны быть способны

катализировать простые реакции, например, делить полимер надвое или соединять два полимера в один.

Содержание