2014-02-09
919
| Этапы | Геккель (1866) | Негели (1884) | Опарин (1924 - 1972) | Каплан (1963 -1972) | Эйген (1971) | Везе (1985) |
| I | Неорганические соединения | |||||
| II | Несложные органические соединения | |||||
| III | Плазма | Белковые молекулы | Органические полимеры | Пре-РНК с экзонами и интронами, пептиды | ||
| IV | Монеры | Мицеллы Пробионты | Коацерваты | Авторедуплицирующие сети (гиперциклы) | Сплайсинг РНК и кодовые отношения РНК-пептиды | |
| V | Простые клетки | Пробионты | Обратная транскриптаза - синтез ДНК | |||
| VI | Эобионты | |||||
| VII | Клетки, содержащие ядро | Прокариоты | Прогеноты | Эукариоты Эубактерии Архебактерии | ||
| VIII | Эукариоты | |||||
| IХ | Многоклеточные организмы |
Разогрев планеты был, вероятно, не настолько интенсивным, чтобы разрушилась вся органика космического происхождения. Её общая масса, по подсчетам данного автора, была на два порядка выше, чем общее количество соединений углерода в наше время. В этих условиях и появилось живое вещество, которое «концентрировалось» вокруг возникших абиогенно молекул ДНК. Биохимическая эволюция в дальнейшем привела к появлению и обособлению отдельных организмов.
|
|
|
Новейшие данные по химическому составу планет, Солнца, различных звезд, вещества межзвездного пространства даны в таблицах 2.2 и 2.3.
В элементном составе космического вещества преобладают биофильные элементы: Н, О, С, N; в заметных количествах содержаться Si, S, Fe, Mg, Al, P, Ca, К. Возможно, именно эти биофильные элементы и соединения способствовали возникновению живого вещества на Земле. Особенно важно открытие постоянного присутствия в межзвездном пространстве различных молекул типа формальдегида, ацетальдегида и др., которые могли послужить основой для синтеза органических полимеров, нуклеиновых кислот, полисахаридов и дать начало жизни (Ковда, 1985).
Таблица 2.2
Химический состав межзвездного пространства (Raymand, Talbot, 1980)
| Элементы относительно водорода | ||
| Н 1,0 | С 3,7х10-4 | Si 3,5·10-5 |
| Не 0,1 | N 1,2х10-4 | S 1,6·10-5 |
| О 6,8х10-4 | Fe 2,5·10-5 | |
| Mg 3,6·10-5 |
Таблица 2.3
Обнаруженные межзвездные молекулы (Raymand, Talbot, 1980)
| Н2 | Н2О | NH3 | HC3N | CH3OH | CH3C2H | НСООСН3 | (СН3)2О |
| ОН | Н2S | H2CO | HCOON | CH3CN | CH3CHO | СН3СН2ОН | |
| SiO | SO2 | HNCO | CH2NH | NH2CHO | NH2CH3 | СН3СН2СN | |
| SiS | HCN | H2CS | H2CCO | CH2CHCN | НС7N | ||
| NS | HNC | C3N | NH2CN | HC5N | |||
| CH+ | OCS | ||||||
| CH | HCO+ | ||||||
| CN | HCO | ||||||
| CO | CCH | ||||||
| CS | N2H+ |
Основоположник современного учения о биосфере, выдающийся русский геохимик В.И. Вернадский, предполагал, что возникновение жизни и биосферы на Земле является неизбежным следствием эволюции космоса, и в особенности присутствия простейших органических веществ во Вселенной (Вернадский, 1967). Неизвестно, являются ли эти молекулы продуктами абиотического синтеза или остатками погибших биосфер других планет, но присутствие органических соединений во Вселенной, по мнению В.И. Вернадского, является устойчивой и обязательной особенностью космоса.
|
|
|
В истории Земли малоизвестный стерильный период (2 - 2,5 млрд. лет) сопровождался неоднократным радиоактивным разогревом и самоплавлением планетной массы и оформлением современных структур Земли: ядра, представленного тяжелыми металлами, каменной силикатной оболочки - мантии, водной и газовой оболочек. Базальты и перекрывающие их граниты разных генераций являются как бы фундаментом земной коры, закрытой толщами последующих осадочных пород. Радиоактивный разогрев мантии, тектонические разрывы, вулканизм неоднократно вели к изменениям базальтовых лав, переплавлению осадочных пород, выходу на поверхность паров и масс воды, газов, растворов. В составе газов долгое время преобладал аммиак, углекислота, сероводород, метан. Обширные планетарные пространства оказались занятыми водами первичного океана. Остывание лав, движение водных и газовых масс, физико-химическое выветривание и растворение магматических пород под воздействием углекислоты, формирование осадочных пород, состоящих из известняков, кварцитов, кремневых отложений, сланцев, было первоначальным абиотическим периодом эволюции. В интересном обзоре развития жизни (Коржэ, 1974) упоминаются находки остатков бактерий, живших 2,7 - 3,1 млрд. лет назад. Но развитие и обильные формы жизни и массы живого вещества сложились значительно позже: 1,0 - 1,5 млрд. лет назад, в основном в Мировом океане.
Появление развитой жизни было началом формирования биосферы.
Обобщая вышеизложенное, можно отметить, что первый этап возникновения жизни рассматривается современной наукой как этап химической эволюции. В условиях высоких температур, повышенной вулканической деятельности, солнечного излучения из метана, аммиака и водорода образовались простые органические соединения. В первичном океаническом «бульоне» в результате взаимодействия циановодорода и альдегидов в присутствии аммиака были синтезированы аминокислоты, одновременно происходило образование простых сахаров (рибозы, дезоксирибозы). В водной среде образовались основные компоненты нуклеиновых кислот, предположительно две из основных четырех нуклеиновых кислот: аденин и гуанин. Эмпирическую формулу молекулы аденина С5Н5N5 можно представить в виде пяти объединенных молекул циановодорода НСN.
Рибоза и дезоксирибоза в сочетании с основаниями нуклеиновых кислот (аденин, гуанин, цитозин, тимин) образовали нуклеозиды, которые, в свою очередь, в сочетании с фосфатами - нуклеотиды - простейшие составляющие нуклеиновых кислот.
Следующий этап - полимеризация «малых» молекул в более крупные, т.е. образование собственно нуклеиновых аминокислот и белков, сопровождающееся выделением воды - дегидратацией.
Все эти процессы, однако, предшествуют биологической эволюции, которая началась с образования клеток и одноклеточных организмов.
