Глава 6. ЭКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ 137

 Глава 6. ЭКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ
137
реакций в первичной атмосфере, содержащей азот, угле(
кислый газ, метан, пары воды и водород. Эти реакции про(
текали в отсутствии кислорода под влиянием высокой тем(
пературы, жесткого облучения, плазмы молний. В резуль(
тате (по Миллеру) появились органические соединения (их
было около 1% в первичном океане), в составе которых
были аминокислоты, а возможно, и азотистые основания.
Примерно 3,8 млрд лет назад из них образовались по(
липептиды, или прабелки, (данные Фокса и др.), и поли(
нуклеотиды, предположительно в объединенной форме в
составе одной молекулы. Они существовали сначала в виде
коацерватов (Опарин), которые, объединяясь с липосома(
ми (ассоциатами органических ПАВ), образовали снача(
ла протобионты (промежуточное звено в процессе возник(
новения жизни), а потом и первые клетки (около 3,5–
3,6 млрд лет назад). По данным ученых США, это были
термофильные археобактерии — строматолиты. Заметим,
что самый древний найденный кусок угля (продукт преоб(
разования остатков организмов) датируется 3,5 млрд лет.
С этого момента наука начинает отсчет жизни на Земле.
Какие же условия привели к появлению живой клетки?
1. Восстановительная первичная атмосфера, содержа(
щая биогены, и высокоэнергетические воздействия на нее,
что позволило осуществить синтез первичных органиче(
ских молекул (так называемых мономеров — аминокис(
лот, нуклеотидов, сахаров и др.) без последующего их сго(
рания (в кислороде).
2. Наличие жидкой воды — «матрицы жизни», раство(
рившей и тем самым сохранившей указанные мономеры,
а также липиды, жиры и пр. от разложения. Кроме того,
она способствовала формированию липидами и другими
ПАВ замкнутых структур, содержащих воду (везикулы,
липосомы) и способных избирательно включать в состав
бислоя биополимеры, главным образом белки, а внутрь —
определенные ионы (калий, магний) и определенные орга(
нические молекулы (левовращающие).
3. Наличие условий для поликонденсации мономеров
(Фокс) с образованием полимеров (полипептидов — белков,
полинуклеотидов — ДНК, РНК, а также и полисахаридов)

138
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
и сополимеров. Полипептиды с включенными катионами
металлов или без них, а также некоторые неорганические
соединения здесь и далее выступают в роли катализаторов
синтеза и других реакций. Полинуклеотиды являются мат+
рицами для направленного синтеза, а полисахариды — ис+
точником энергии для этих реакций. Все они находятся в
воде в виде коацерватов (Опарин), т. е. набухших в воде
клубков.
4. Объединение таких коацерватов с липидными струк+
турами с образованием безъядерных праклеток, или про+
тобионтов (в чем+то подобных современным вирусам), ко+
торые обладали или в процессе дальнейшей эволюции
приобретали способность к метаболизму, адаптации, са+
морегуляции. По+видимому, для них были характерны
раздражимость и другие признаки живого организма, в
том числе возможность к воспроизводству, например за
счет растворенных в воде органических молекул. В ре+
зультате они становятся средством создания, хранения,
накопления и использования информации — как мы по+
лагаем, основного признака жизни (Тринчер, Егоров).
5. Конкуренция и жесткий отбор наиболее жизнеспо+
собных одноклеточных форм, а далее их усложнение и со+
вершенствование, т. е. эволюция одноклеточных (прока+
риоты — эукариоты, гетеротрофы — автотрофы), а затем
и многоклеточных организмов (рис. 23).
При этом наряду с теорией о спонтанных мутациях, кон+
куренции и отборе наиболее устойчивых форм (Дарвин) нау+
ка сегодня рассматривает подход, связанный с направлен+
ным ходом эволюции. В частности, Кауфман полагает, что
«большая часть порядка, который мы наблюдаем в организ+
мах, может быть прямым результатом не естественного от+
бора, но естественного порядка, привилегию работать над
которым получил отбор…». С точки зрения теории Приго+
жина об открытых самоорганизующихся неравновесно ус+
тойчивых системах, к которым относятся организмы, их спо+
собность осуществлять циклы с обратной связью может обес+
печивать спонтанные переходы к структурам более высокого
порядка (например, в так называемых точках бифуркации —
раздвоения пути), т. е. эволюцию. Заметим, что в рамках та+
кого подхода рассматривается и возможная предбиологиче+
ская фаза эволюции. Но это пока только теория, хотя и под+

 Глава 6. ЭКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ
139
тверждаемая вероятностными оценками. Так, по мнению
ряда ученых, возможность возникновения даже простейших
клеток за обозримый период развития Земли практически
равна нулю (Капра).
К своего рода точкам бифуркации часто относят и ката4
строфы, повторяющиеся на планете. Например, полагают,
что резкое падение содержания водорода в атмосфере более
двух миллиардов лет назад привело к эволюционной иннова4
ции — использованию воды в фотосинтезе, а накопление в
результате этого кислорода спустя миллионы лет — к гибе4
ли одних и появлению других — дышащих им бактерий. Две
последующие катастрофы — 245 и 66 миллионов лет назад —
расчистили путь для эволюции млекопитающих.
Вернемся к появлению организмов. По мнению амери4
канских ученых, сначала возникли гетеротрофные фото4
синтезирующие одноклеточные организмы4прокариоты —
строматолиты (цианобактерии. — Авт.), очевидно, анаэроб4
ные (отсутствовал в атмосфере кислород), а далее — авто4
трофные фотосинтезирующие анаэробные и аэробные орга4
низмы, про4 и эукариоты. Первые археобактерии использо4
вали вместо кислорода для получения энергии углекислый

жүктеу/скачать 2,47 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: