Читать книгу Биология. Общие закономерности. 9 класс - Н. И. Сонин - Страница 18

Для того чтобы правильно представить процесс возникновения жизни, необходимо кратко рассмотреть современные взгляды на образование Солнечной системы и положение Земли среди ее планет. Эти представления очень важны, так как, несмотря на общность происхождения планет, окружающих Солнце, только на Земле появилась и достигла исключительного разнообразия жизнь.

14. Современные представления о возникновении жизни

Вспомните!

• Земная кора • Ядро Земли • Мантия • Атмосфера • Гидросфера

• Литосфера • Биологические полимеры • Обмен веществ

Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого облака около 4,5 млрд лет тому назад.

На первых этапах формирования Земли температура была очень высока. По мере остывания планеты тяжелые соединения перемещались к ее центру, а более легкие соединения (Н₂, СО₂, СН₄ и др.) оставались на поверхности. Металлы и другие способные к окислению элементы соединялись с кислородом, поэтому в атмосфере Земли свободного кислорода не было, она состояла из свободного водорода и его соединений (Н₂О, СН₄, NH₃, HCN).

Компоненты газовой оболочки нашей планеты подвергались воздействию различных источников энергии: жесткого, близкого к рентгеновскому, ультрафиолетового излучения Солнца, высокой температуры в области грозовых разрядов и в районах активной вулканической деятельности и т. д. В результате простейшие компоненты атмосферы вступали во взаимодействие, многократно изменяясь и усложняясь. Возникали молекулы Сахаров, аминокислот, азотистые основания, органические кислоты и другие органические соединения. (Возможность небиологического синтеза органических соединений доказывается тем, что они обнаружены в космическом пространстве.)

По мере остывания планеты водяные пары, находившиеся в ее атмосфере, также остывали, конденсировались и обрушивались на поверхность Земли ливнями. Образовывались огромные водные пространства. Поскольку Земля была еще достаточно горячей, вода испарялась, а затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, вновь выпадала на поверхность планеты в виде дождей. Это продолжалось в течение многих миллионов лет. В водах первичного океана были растворены компоненты атмосферы, различные соли, вымываемые водой из горных пород; сформировался «первичный бульон». Кроме того, туда постоянно попадали и непрерывно образующиеся в атмосфере простейшие органические соединения – те самые, из которых возникали более сложные молекулы. В водной среде они объединялись, в результате чего появились первичные органические полимеры – полипептиды и полинуклеотиды.

Следовательно, образование разнообразных органических соединений из неорганических веществ в тех условиях было закономерным процессом химической эволюции.

Итак, первичный океан, по-видимому, содержал в растворенном виде различные органические и неорганические молекулы, попадающие в него из атмосферы и вымываемые из поверхностных слоев Земли. Концентрация органических соединений постоянно увеличивалась, и в конце концов вода океана стала «бульоном» из отдельных аминокислот, белковоподобных веществ – пептидов, а также нуклеиновых кислот и других органических соединений.

Молекулы различных веществ объединялись, образовывали многомолекулярные комплексы – коацерваты, чье содержимое было отделено от основного раствора. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды те вещества, которые обеспечивали их устойчивость, а также выделять наружу некоторые продукты происходящих в них химических превращений. Это уже напоминало простейший обмен веществ между средой и коацерватной каплей.

Дальнейшее усложнение обмена веществ у предбиологических структур могло происходить только в условиях пространственного разделения внутри коацервата различных процессов синтеза и распада, а кроме того, при более надежной изоляции внутренней среды от внешних воздействий по сравнению с той, которую могла обеспечить водная оболочка. Такую изоляцию могла осуществить лишь мембрана. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои жиров, или липидов, отделившие их от окружающей водной среды и преобразовавшиеся в ходе дальнейшей эволюции в наружную мембрану.

Появление биологической мембраны, отделяющей содержимое коацервата от окружающей среды и обладающей способностью к избирательной проницаемости, предопределило направление дальнейшей химической эволюции по пути развития все более совершенных саморегулирующихся систем, вплоть до возникновения первых примитивно устроенных клеток.

Появление первых клеточных организмов положило начало биологической эволюции.

Эволюция структур, предшествовавших биологическим, таких, как коацерваты, началась очень рано – около 4 млрд 250 млн лет назад и протекала в течение длительного времени: понадобилось около миллиарда лет, чтобы из них возникли первые простейшие клеточные организмы. Их удалось обнаружить в породах, возраст которых составляет около 3 млрд лет.