Краткое содержание: Параграф § 35 / Биология 9 класс

Основные представления о возникновении жизни на Земле

Проблема возникновения жизни является одной из ключевых в естествознании, и на протяжении истории было выдвинуто несколько гипотез:

• Креационизм: Это религиозная концепция, объясняющая появление жизни как результат акта творения (воли Бога). Поскольку эта гипотеза не может быть подтверждена или опровергнута экспериментально, она не рассматривается как научная.
• Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни: До XVII века широко верилось, что живые существа могут возникать из неживой материи (например, мыши из тряпок, черви из почвы). Эксперименты Франческо Реди (1668 г.) и, окончательно, Луи Пастера (1862 г.) опровергли эту идею для современных условий, доказав принцип «всё живое — из живого».
• Гипотеза панспермии: Эта гипотеза предполагает, что жизнь возникла не на Земле, а была занесена из космоса (например, с метеоритами). Хотя она объясняет появление жизни на Земле, она не решает вопрос о том, как жизнь возникла в принципе, просто перенося его в другую часть Вселенной.

Гипотеза биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна

В 20-е годы XX века А. И. Опарин (русский учёный) и Дж. Холдейн (английский учёный) независимо друг от друга выдвинули гипотезу абиогенного (без участия живых организмов) происхождения жизни через процесс биохимической эволюции углеродных соединений. Эта гипотеза легла в основу современных научных взглядов.

• Первичные условия: Опарин предположил, что жизнь могла возникнуть только в условиях древней, восстановительной атмосферы Земли (без кислорода и, соответственно, без озонового экрана) при воздействии мощных электрических разрядов и ультрафиолетового излучения.
• Образование органических веществ: В таких условиях могли образоваться органические соединения (аминокислоты, сахара и т. д.), которые накапливались в океане, формируя «первичный бульон».
• Формирование коацерватов: В концентрированных растворах органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, липидов) могли образовываться сгустки — коацерватные капли (коацерваты). В восстановительной атмосфере они не разрушались и могли обмениваться веществами с окружающей средой, расти и усложняться.
• Пробионты: Белковые коацерваты рассматривались как пробионты — предшественники живого организма. Дальнейшее включение нуклеиновых кислот в эти комплексы привело к появлению ключевых свойств живого: самовоспроизведения, сохранения наследственной информации и её передачи. Пробионты, сочетающие обмен веществ и самовоспроизведение, можно считать примитивными проклетками.
• Первенство молекул: Опарин отдавал первенство белкам (как основе коацерватов), тогда как Холдейн считал первичными нуклеиновые кислоты (способные к самопроизводству).

Экспериментальное подтверждение

В 1953 году американский учёный Стэнли Миллер в эксперименте смоделировал предполагаемые условия первичной Земли и получил аминокислоты. Сходные опыты подтвердили возможность абиогенного синтеза практически всех мономеров основных биополимеров (аминокислот, нуклеотидов, сахаров). Позднее было доказано, что из этих мономеров могут синтезироваться более сложные биополимеры: полипептиды, полинуклеотиды, полисахариды и липиды.

Критика и современные взгляды

Главный недостаток гипотезы Опарина-Холдейна — невозможность объяснить «качественный скачок» от неживого к живому. Для саморепродукции нуклеиновых кислот нужны ферментные белки, а для синтеза белков — нуклеиновые кислоты (т. е. «белково-нуклеиновая дилемма»). Учёные продолжают искать наиболее вероятные пути решения этой проблемы.

Прогенот

Сравнение последовательности нуклеотидов в рибосомных РНК привело к выводу, что все живые организмы имеют общего предка, названного прогенотом. Предполагается, что эубактерии и архебактерии (прокариоты) произошли от прогенота, а эукариотическая клетка возникла, вероятно, в результате симбиоза.