Скористайтеся пошуком, наприклад Реферат        Грубий пошук Точний пошук
Вхід в абонемент





комплементарних ланцюгів ДНК забезпечує процес реплікації і полегшує виправлення помилок, які виникають у кожному із двох ланцюжків ДНК. Цілком можливо, що завдяки активності давнього білка, який є близьким до сучасного фермента — зворотної транскриптази (тобто здатний синтезувати ДНК, використовуючи як матрицю РНК), і утворилися перші молекули ДНК на Землі.

Незрозумілим залишається також питання про те, як найдавніша РНК почала кодувати амінокислотну послідовність. Але коли це відбулося, то утворилися системи зі зворотним зв'язком, у яких нуклеїнові кислоти містили інформацію про структуру білків, що сприяло збільшенню кількості кодуючих їх нуклеїнових кислот. Крім того, білки могли захищати нуклеїнові кислоти від руйнівної дії ультрафіолету.

Обговорюється в літературі і питання про те, що ж з'явилося на Землі раніше: поліпептидна послідовність чи полінуклеотидна, тобто що було первинним — білок чи нуклеїнова кислота?

Генетичну гіпотезу, або гіпотезу "голого гена", запропонували ще в 1929 р. Дж. Холдейн і Г. Мюллер. Відповідно до цієї гіпотези, яку підтримали згодом й інші автори, спочатку виникли нуклеїнові кислоти як матрична основа для синтезу більш пізніх за часом утворення білків. Доказом на користь цього факту можна вважати відкриття каталітичної властивості РНК.

З наведених даних зрозуміло, що в цій гіпотезі, коли йшлося про процеси абіогенезу, данина віддавалася пріоритету такої властивості живого, як здатності до самовідтворення. О. І. Опарін, який першим запропонував гіпотезу абіогенезу (1924 p.), спочатку припускав, що первинним є білок, оскільки без ферментів (тобто білків) неможливий обмін речовин, а без останнього неможливі ніякі прояви життя. Цілком очевидно, що в цій гіпотезі віддається данина пріоритету в процесах абіогенезу такій важливій властивості живого, як обмін речовин.

Однак після того, як з'явилися відомості про будову й роль нуклеїнових кислот у проявах життя, О. І. Опарін дещо змінив свої погляди і в останній своїй монографії "Матерія - життя - інтелект" (1977 р.) висловив чудову думку про те, що поліпептиди й полінуклеотиди ще на зорі життя на Землі еволюціонували разом шляхом взаємодії, спочатку далеко ще не зовсім досконалої, тобто відбувалася спільна еволюція, або коеволюція.

Таким чином, об'єднання здатності до самовідтворення полінуклеотидів з каталітичною активністю поліпептидів слід вважати однією з найбільш важливих сходинок хімічної еволюції. Для виникнення життя необхідною була участь як полінуклеотидів, так і поліпептидів. Найбільші шанси на збереження в ході передбіологічного добору мали ті системи, у яких здатність до обміну речовин поєднувалася зі здатністю до самовідтворення.

У подальшому ускладненні обміну речовин у таких системах істотну роль повинні були відігравати каталізатори й просторово-часове роз'єднання початкових і кінцевих продуктів реакції. Останнє не могло виникнути без фазово-контрастного поділу, тобто без виникнення мембрани й утворення, яке передувало клітині, — у цьому й полягає основна сутність наступного етапу еволюції, про який ми також можемо розмірковувати лише гіпотетично.

Третій етап — виникнення пробіонтів і біологічних мембран. Питання про те, як відбувався перехід від біополімерів до перших живих істот, є найскладнішим моментом у проблемі виникнення життя. Найбільш відомий підхід до вирішення цього питання міститься в експериментах О. І. Опаріна, який запропонував коацерватну гіпотезу (1924 p.).

О. І. Опарін припустив, що перехід від хімічної еволюції до біологічної пов'язаний з виникненням найпростіших фазово-відособлених органічних систем — пробіонтів, здатних використовувати речовину й енергію з навколишнього середовища і завдяки цьому здійснювати найважливішу життєву функцію — функцію росту.

Найбільш вдалим об'єктом для моделювання виявилися коацерватні краплі (коацервати). О. І. Опарін спостерігав, як у колоїдних розчинах поліпептидів, полісахаридів, РНК та інших високомолекулярних сполук за певних умов утворюються згущення, що мають об'єм від  до  см3. Ці згущення і є коацерватами. Навколо коацерватних крапель є межа розділу, яку можна побачити в мікроскоп. Коацервати здатні адсорбувати речовини із зовнішнього середовища, у них усередині вже може здійснюватися синтез нових сполук. Оскільки концентрація речовин у коацерватній краплі більша, ніж у навколишньому середовищі, то це означає, що і хімічні реакції відбуваються з більшою швидкістю. Досягаючи певного розміру, під дією механічних сил коацерватні краплі можуть поділятися на менші частини. Але коацервати — неживі істоти. Це лише найпростіші моделі пробіонтів, що виявляють зовнішню подібність з такими властивостями живого, як ріст та обмін речовин з навколишнім середовищем.

Особливе значення в еволюції пробіонтів мало формування каталітичних систем. Першими каталізаторами були неорганічні сполуки, такі як солі заліза, міді й інших важких металів. Однак їх дія була досить слабкою. Поступово на основі передбіологічного добору виникли біологічні каталізатори, що мало велике значення для удосконалення обміну речовин.

Справжній початок біологічної еволюції ознаменувало виникнення пробіонтів з кодовими взаємозв'язками між білками і нуклеїновими кислотами. Взаємодія білків і нуклеїнових кислот зумовила виникнення таких властивостей живого, як здатність до самовідтворення, до збереження спадкової інформації і передавання її наступним поколінням. Пробіонти, у яких обмін речовин поєднувався зі здатністю до самовідтворення, мали найкращу перспективу зберегтися в передбіологічному доборі.

Інший механізм утворення клітин запропонував С. Фокс з університету в Ма-йамі. Як уже зазначалося, Фокс шляхом нагрівання безводної суміші амінокислот одержував поліпептиди. Учений назвав їх протеїноїдами. У результаті розчинення протеїноїдів у гарячій воді він одержав рідину — непрозору суспензію. Під мікроскопом вдалося побачити, що ця суспензія складається з крихітних кульок, які нагадують сучасних бактерій-коків. Фокс назвав їх мікросферами, тобто маленькими кульками. Деякі з них утворювали ланцюжки або були схожі на дріжджові клітини в період поділу. Електронний мікроскоп показав, що кожна мікросфера оточена подвійною клітинною оболонкою, дуже схожою на мембрани сучасних клітин. Надалі Фокс проводив досліди з комплексами протеїноїдів і полінуклеотидів. Ці комплекси також могли утворювати мікросфери, причому такі, що могли ділитися й брунькуватися. їх подібність до сучасних мікроорганізмів вражає.

Яка з моделей ближча до п рото клітини — коацервати Опарі на чи мікросфери Фокса — важко сказати. У всякому разі, у передбіологічному доборі лише ті утворення виявилися конкурентоздатними, які оточили себе зовнішньою мембраною.

Біологічні мембрани, як відомо, складаються з білків і ліпідів. Вони відокремлюють речовину від середовища й надають міцності молекулярному агрегату. Є дві найбільш розповсюджені точки зору з приводу можливого виникнення біологічних мембран. Відповідно до однієї з них, мембрани могли виникнути в ході формування коацерватів, які утворювалися у воді при зіткненні двох слабо взаємодіючих полімерів. Відповідно до іншої точки зору, утворення мембран відбувалося при адсорбції полімерів на поверхні глин. Поки що немає достатніх підстав, щоб віддати перевагу якійсь одній із цих двох точок зору.

Поява біологічної мембрани, яка відокремлює вміст пробіонта від навколишнього водного середовища і має здатність до вибіркової проникності, визначила напрямок подальшої хімічної еволюції середовища по шляху розвитку все більш досконалих, здатних до саморегулювання систем — аж до виникнення перших примітивних клітин. Подальший їх розвиток уже повністю набуває рис біологічної еволюції, яка охоплює проміжок часу не менш як 3,5 млрд. років.

Список використаної літератури

1. Абачиеп С. К. Концепции современного естествознания (в 2-х частях). Балашиха. - 1988. - I ч.: 150 с, II ч.: 190 с.

2. Ампер А. Электродинамика. М.: ИЛ. — 1954. — 369 с.

3. Античная цивилизация. — М.: Наука. — 1973. — 269 с.

4. Аристотель. Соч. В 4-х тт. Т. 4. - М.: Мысль. - 1983. - 828 с.

5. Арцимович Л. А. Управляемые термоядерные реакции. М.: Гос. изд. физ.-мат. лит. - 1961.-468 с.

6. Арцимович Л. А. Элементарная физика плазмы. М.: Госатомйздат. — 1963. — 192 с.

7. Бсрнал Дж. Возникновение жизни. — М.: Мир. — 1969. — 391 с.


Сторінки: 1 2 3