Сучасні концепції походження життя-гіпотези голобіоза і генобіоза
Генобіоза і голобіоза
Залежно від того, що вважається первинним, розрізняють два методологічних підходи до питання виникнення життя:
Генобіоза - методологічний підхід у питанні походження життя, заснований на переконанні в первинності молекулярної системи з властивостями первинного генетичного коду.
Голобіоза - методологічний підхід у питанні походження життя, заснований на ідеї первинності структур, наділених здатністю до елементарного обміну речовин за участю ферментного механізму.
Гіпотези і теорії походження життя.
Існує п'ять наукових концепцій виникнення життя:
1. Виникнення живого з неживого, підкоряючись певним фізичним і
хімічним закономірностям - (абиотическая концепція);
2. Гіпотеза «голобіоза» - концепція протобионтов або БІОДОМ, якогось
доклеточного предка, початкових «життєздатних» структур;
3. Гіпотеза «генобіоза», тобто пошуку геному як реліктового предка всіх
живих клітинних структур, вважаючи, що саме РНК відіграла провідну
роль в yoе зародження життя;
4. Концепція стаціонарного стану життя - життя існувало завжди,
початку життя не існує;
5. Неземне походження життя - життя була занесена на Землю з Космосу
(Концепція панспермії).
У розвитку навчань про походження життя істотне місце займає
теорія, яка стверджує, що все живе походить тільки від живого - теорія
біогенезу. Цю теорію в середині XIX століття протиставляли ненауковим
уявленням про самозародження організмів (хробаків, мух та ін.). Однак як
теорія походження життя біогенез неспроможний, оскільки принципово
протиставляє живе неживому, стверджує відхилену наукою ідею
вічності жізні.Абіотіческая концепція. Абіогенез - ідея про походження живого ізнежівого - вихідна гіпотеза сучасної теорії походження життя. У 1924 (вартість) р відомий біохімік А. І. Опарін висловив припущення, що при мощнихелектріческіх розрядах в земній атмосфері, яка 4-4,5 млрд.лет назадсостояла з аміаку, метану, вуглекислого газу і водяної пари, моглівознікнуть найпростіші органічні сполуки , необхідні длявиникнення життя. Передбачення академіка Опаріна виправдалося. У 1955 (вартість) г.амеріканскій дослідник С. Міллер, ропуская електричні заряди черезсмесь газів і парів, отримали зростання жирні кислоти, сечовину, уксуснуюі мурашину кислоти і кілька амінокислот. Таким чином в середині XXвека був ксперіментально здійснений абіогенний синтез белковоподобних идр. органічних речовин в умовах, які виробляють умови первобитнойЗемлі. Гіпотеза Опаріна про ознікновеніі життя на Землі спирається напредставленіе про поступове ускладненні хімічної структури іморфологіческого вигляду попередників життя (пробіонтов) на шляху до жівиморганізмам. На стику моря, суші і повітря створювалися сприятливі умовидля утворення складних органічних сполук. У концентрірованнихрастворах білків, нуклеїнових кислот можуть утворюватися згустки подобноводним розчинів желатину. А. І. Опарін назвав ці згустки коацерватнимікаплямі або коацерватамі.Коацервати - це відокремлені в розчині органічні многомолекулярниеструктури.
Це ще не живі істоти. Їх виникнення розглядають какстадію розвитку преджизни. Найбільш важливим етапом в походження жізнібило ознікновеніе механізму відтворення собі подібних і наследованіясвойств попередніх поколінь. Це стало можливим завдяки образованіюсложних комплексів нуклеїнових кислот і білків. Нуклеїнові кислоти, здатні до амовоспроізведенію, стали контролювати синтез білків, визначаючи в них порядок амінокислот. А білки-ферменти здійснювали процесссозданія нових копій нуклеїнових кислот. Так виникло головне властивість, характерна для життя - здатність до відтворення подібних себемолекул.Сільная сторона абіогенетіческой гіпотези - її еволюційний характер, життя - закономірний етап еволюції матерії. Можливість експеріментальнойпроверкі основних положень гіпотези. На коацерватних краплях ожносимітіровать доклеточного фази зародження життя. Слабка сторона гіпотезиОпаріна опускала відтворення протожівих структур в тсутствіімолекулярних структур генетичного коду. Гіпотеза Опаріна пред'являетособие ребованія до експериментального відтворення коацерватнихструктур: «первинний бульйон» з хімічно складною структурою, елементибіогенного походження (ферменти і коферменти) .Абіогенная гіпотеза зустрічає ешітельний відсіч вчених - прихильників ідеівечності і безначальности біологічного життя. український вчений біохімік С.П. Костичев в своїй брошурі «Про появу життя на Землі» зауважує, чтопростейшіе організми складніше всіх фабрик і заводів, і случайноевознікновеніе життя малоймовірно, життя ніколи «не створюється з мертвойматеріі». У тношеніі самозародження організмів необхідно відзначити, чтоФранцузская Академія наук ще в 1859 (вартість) р призначила спеціальну премію запопитку висвітлити по-новому питання про самовільне зародження життя. Етупремію в 1862 (вартість) р отримав знаменитий французький вчений, основоположніксовременной мікробіології Луї Пастер. Своїми дослідами він доказалневозможность самозародження мікроорганізмов.Важно підкреслити, що в даний час життя на Землі не може вознікнутьабіогенним шляхом. Ще Дарвін в 1871 (вартість) р писав: "Але якби зараз. Вкаком-небудь теплом водоймищі, що містить всі необхідні солі амонію іфосфора і доступному впливу світла, тепла, електрики і т.п., хімічно утворився білок, здатний до подальших все більш сложнимпревращеніям, то ця речовина негайно було б зруйновано і поглинена, щобуло неможливо в період виникнення живих істот ". Життя виникла на Землі абіогенним шляхом. В даний час живе походить тільки від живого (биогенное походження). Можливість овторного виникнення життя на Землі виключена. Теорія панспермії. Поряд з теорією абіогенного походження жізнісуществуют і інші гіпотези. Так, в 1865 (вартість) р німецький лікар Г.Ріхтервидвінул гіпотезу Космозоо (космічних зачатків), відповідно скоторой життя є вічною і зачатки, які населяють світовий простір, можуть переноситися з однієї планети на іншу. Подібну гіпотезу в 1907 (вартість) г.видвінул відомий шведський природодослідник С. Арреніус, припустивши, щов Всесвіту вічно існують зародки життя - гіпотезу панспермії. Онопісивал, як з населених іншими істотами планет йдуть у міровоепространство частинки еществ, порошинки і живі спори мікроорганізмів. Онісохраняют свою ізнеспособность, літаючи в просторі Всесвіту за счетсветового тиску. Потрапляючи на планету з відповідними умовами для життя, вони починають нове життя на цій планеті. Цю гіпотезу підтримували багато, в тому числі українські вчені С. П. Костичев, Л. С. Берг і П. П. Лазарев.Данная гіпотеза не припускає будь механізму для об'ясненіяпервічного виникнення життя і ереносіт проблему в інше местоВселенной.
Можливість овторного виникнення життя на Землі виключена. Теорія панспермії. Поряд з теорією абіогенного походження жізнісуществуют і інші гіпотези. Так, в 1865 р німецький лікар Г.Ріхтервидвінул гіпотезу Космозоо (космічних зачатків), відповідно скоторой життя є вічною і зачатки, які населяють світовий простір, можуть переноситися з однієї планети на іншу. Подібну гіпотезу в 1907 г.видвінул відомий шведський природодослідник С. Арреніус, припустивши, щов Всесвіту вічно існують зародки життя - гіпотезу панспермії. Онопісивал, як з населених іншими істотами планет йдуть у міровоепространство частинки еществ, порошинки і живі спори мікроорганізмів. Онісохраняют свою ізнеспособность, літаючи в просторі Всесвіту за счетсветового тиску. Потрапляючи на планету з відповідними умовами для життя, вони починають нове життя на цій планеті. Цю гіпотезу підтримували багато, в тому числі українські вчені С. П. Костичев, Л. С. Берг і П. П. Лазарев.Данная гіпотеза не припускає будь механізму для об'ясненіяпервічного виникнення життя і ереносіт проблему в інше местоВселенной. Лібіх вважав, що «атмосфери небесних тіл, а також вращающіхсякосміческіх туманностей можна вважати як віковічні сховища ожівленнойформи, як вічні плантації органічних зародків», звідки жізньрассеівается у вигляді цих зародків у Всесвіті. Подібним чином мисліліКельвін, Гельмгольц. Для обгрунтування панспермії зазвичай використовують наскальні малюнки сізображеніем предметів, схожих на ракети або космонавтів, або появи НЛО. Польоти космічних апаратів зруйнували віру в існування разумнойжізні на планетах сонячної системи, яка з'явилася після откритіяСкіпареллі каналів на Марсі в 1877 р Ловелл нарахував на Марсі 700 каналів. Мережа каналів охоплювала всематерікі. У 1924 р канали були сфотографовані, і більшість ученихувіделі в них доказ існування розумного життя. Фотознімки 500каналов зафіксували і сезонні зміни кольору, які підтвердили ідеісоветского астронома Г. А. Тіхова про рослинність на Марсі, сколькуозера і канали мали зелений колір. Цінна інформація про фізичних условіяхна Марсі була отримана радянським космічним апаратом «Марс» іамеріканскімі посадочними станціями «Вікінг-1» і «Вікінг-2». Так, полярниешапкі, які відчувають сезонні зміни, виявилися що складаються з водногопара з домішкою мінеральної пилу і з твердої двоокису вуглецю (сухогольда). Але поки слідів життя на Марсі не знайдено. Вивчення поверхні з борту штучних супутників позволілопредположіть, що канали і річки Марса могли виникнути в результатерастапліванія під поверхневого водяного льоду в зонах повишеннойактівності або внутрішнього тепла планети або при періодичних ізмененіяхклімата. В кінці 60-х років знову зріс інтерес до гіпотез панспермії. Пріізученіі речовини метеоритів і комет були виявлені ногие «попередники живого» - органічні сполуки, синильна кислота, вода, формальдегід, ціаногени. Формальдегід, зокрема, виявлено в 60% випадків в 22 досліджених областях, його хмари з концентрацією приблизно 1тисяча молекул в кубічному сантиметрі заповнюють великі простори. В1975 р попередники амінокислот знайдені в місячному грунті і метеоритах. Концепція стаціонарного стану життя. На думку В. І. Вернадського, потрібно говорити про споконвічності життя і проявів її організмів, як миговорім про споконвічності матеріального субстрату небесних тіл, їх теплових, електричних, магнітних властивостей і їх проявів. Далекий від наукових ісканійвопрос про початок життя, як і питання про початок матерії, теплоти, електрики, магнетизму, руху. Все живе походить від живого (прінціпРеді). Примітивні одноклітинні організми могли виникнути тільки вбіосфере Землі, а ширше, в біосфері Всесвіту. На думку Вернадського, природні науки побудовані на припущенні, що життя з її особимікачествамі не приймає ніякої участі в житті Всесвіту. Але біосферунужно брати як ціле, як єдиний живий космічний організм (тоді іотпадает питання про початок живого, про стрибок від неживого до живого). Гіпотеза «голобіоза» стосується прообразу доклеточного предка і егоспособностей. Є різні форми доклеточного предка - «біоіда», «біомонада», «мікросфера». Згідно біохіміку П. Деккера, структурнуюоснову «біоіда» складають «жізнеподобние» «» нерівноважні дисипативні (від лат. «Dissipate») структури, т. Е. Відкриття мікросистеми сферментатівним апаратом, що каталізує метаболізм біоіда. Ця гіпотезатрактует активність доклеточного предка в обмінно-метаболічному духе.Іменно в рамках гіпотези «голобіоза» моделювали біохіміки С. Фокс і К.Дозе свої біополімери, здатні до метаболізму - комплексному белковомусінтезу. Головний недолік цієї гіпотези - відсутність генетичної сістемипрі такому синтезі. Звідси перевагу «молекулярного прародителя» всякогожівого, а не первинної протоклеточной структури. Гіпотеза «генобіоза». Американський вчений Холдейн вважав, що первічнойбила не структура, здатна до обміну речовин з навколишнім середовищем, амакромолекулярная система, подібна гену і здатна до репродукції, атому і названим їм «голим геном». Загальне визнання гіпотез «генобіоза» отримали після відкриття РНК і ДНК і їх феноменальних властивостей. На початку 80-х рр. була встановлена здатність РНК до самопродукціі у відсутності белковихферментов. Другий момент - відкриття у РНК автокаталитических функцій.Іменно об'єднання двох функцій - каталітичної та інформаційно-генетичної - призвело до того, що макромолекулярная система сталаспособной до саморепродукції. Давня РНК поєднувала в собі риси фенотипу ігенотіпа, була схильна до як генетичним перетворенням, так іестественному відбору, т. Е. Вона еволюціонувала. Отже, РНК відіграла провідну роль у зародженні життя. Але ми ж знаємо, що сучасний геном біосфери саме ДНК, а не РНК. Але як етооб'ясніть, Ревертаза і матричний синтез з ДНК на РНК з'явилися компонентаміедіного для всього живого доклеточного предка. Але еволюція останнього йшла в сторону сучасної ДНК і втрати ним самостійних каталітичних функцій. РНК є тією первинною інформаційної молекулою, яка стояла уістоков життя. Ось так вирішує сучасна наука питання про прообразедоклеточного предка живої матерії.