Опишите образование протоклеток (коацерватов)

Коацерваты имеют важное значение в ряде гипотез о происхождении жизни на Земле. Они в таких гипотезах представляют некие праорганизмы (протоорганизмы).

А.И.Опарин, исходя из теоретических соображений, высказал мысль, что органические вещества, возможно углеводороды, создавались в океане из более простых соединений. Энергию для этих процессов поставляла интенсивная солнечная радиация, главным образом ультрафиолетовое излучение, падавшее на Землю до того, как образовался слой озона, который стал задерживать большую ее часть. По мнению Опарина, разнообразие находившихся в океанах простых соединений, площадь поверхности Земли, доступность энергии и масштабы времени позволили предположить, что в океанах постепенно накопились органические вещества и образовался «первичный бульон». Решающая роль принадлежит белкам, благодаря их амфотерности они способны к образованию коллоидных гидрофильных комплексов – притягивают к себе молекулы воды, создающие вокруг них оболочку. Эти комплексы могут обособляться от водной фазы, в которой они суспендированы, и образовывать своего рода эмульсию. Слияние таких комплексов друг с другом приводит к отделению коллоидов от среды – процесс, называемый коацервацией.

Таким образом, коацервация – расслоение коллоидной системы с образованием коллоидных скоплений (коацерватов) в виде двух жидких слоев или капель. Сущность явления коацервации заключается в отмешивании из однородного коллоидного раствора слоя или капель, связанном с переходом от полного смешивания к ограниченной растворимости.

Коацерваты образуются в слабых растворах. Вследствие взаимодействия противоположных электрических зарядов происходит агрегация молекул. Мелкие сферические частицы возникают потому, что молекулы воды создают вокруг образовавшегося агрегата поверхность раздела.

Каждая молекула имеет определенно структурную организацию (атомы, входящие в ее состав, закономерно расположены в пространстве). Вследствие этого в молекуле образуются полюсы с различными зарядами. Например, молекула воды H₂O образует диполь, в котором одна часть молекулы, где находится водород, несет положительный заряд, а другая, где находится кислород – отрицательный. Кроме этого, некоторые молекулы (например, соли) в водной среде диссоциируют (распадаются) на ионы. В силу таких особенностей химической организации вокруг молекул образуются водные «рубашки», из определенным образом, ориентированных молекул воды. Молекулы, окруженные водной «рубашкой», могут объединяться, образуя многомолекулярные комплексы – коацерваты.

Коацерват – капли или слои с большей концентрацией коллоида (растворенного вещества), чем в остальной части раствора того же химического состава.

Богатые коллоидами коацерваты способны обмениваться с окружающей средой веществами и избирательно накапливать различные соединения, особенно кристаллоиды. Коллоидный состав такого коацервата зависит от состава среды.

В самих коацерватах, входящие в их состав вещества вступают в дальнейшие химические реакции. При этом происходило поглощение коацерватами ионов металлов и образование ферментов. На границе между коацерватами и средой выстраиваются молекулы липидов, что приводит к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающая коацерватам стабильность.

Накапливая вещества, коацерваты увеличивают свой объем. По достижению определенных размеров они распадаются на части, сохраняя при этом некоторые черты исходной химической организации. Поскольку устойчивость коацерватов различного химического состава различна, то среди них происходит отбор. Перечисленные выше свойства ученые усматривают у пробионтов. Они представляются как обособленные от окружающей среды, открытые макромолекулярные системы, возникавшие в первичном бульоне и способные к примитивным формам роста, размножения, обмена вещества и предбиологическому химическому отбору.

Список литературы

1. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004.

2. Горбачев В.В. Концепции современного естествознания: Учебник. – Изд. 2-е– М.: 2003.

3. В.П. Бондарев Концепции современного естествознания.– М.: 2005.

4. Т.Г.Грушевицкая Концепции современного естествознания. – М.: 1999.

5. Алексеев П.В., Панин А.В. Философия: Учебник. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Издательство «Проспект», 2003.