Сторінка
2

Різноманітності життєвих форм

Але дослідження деяких учених поставили під сумнів ви­хідну ідею, від якої відштовхувався у своїх експериментах С. Міллер: який був склад первісної атмосфери Землі? У ре­зультаті складних дослідів та комп'ютерного моделювання стародавньої земної атмосфери (Дж. Уокер (США) та ін.) було показано, що ультрафіолетове сонячне випромінювання, яке тоді ще не стримувалось озоновим екраном, повинно було руй­нувати гідрогеновмісні молекули газів. Нині передбачається, що основними компонентами первинної атмосфери були вуглекислий газ і азот. При цьому частка вуглекислого газу в атмосфері була настільки велика, що працював «парниковий ефект», під впливом якого вода в океанах майже кипіла.

У подібних умовах синтез амінокислот був надто проблема­тичним.

Передбачається, що перші живі організми Землі могли бути гетеротрофами, тому що їм доступні були готові органічні мо­лекули, які утворюються шляхом хімічного синтезу в первин­ному середовищі їхнього існування. З появою хемо- і фото­синтезу в атмосфері Землі з'явився і став накопичуватися кисень, після чого почав формуватись «озоновий екран».

Яка молекула була першою — білок чи нуклеїнова кисло­та?

Суперечка біохіміків, еволюціоністів та інших учених нав­коло цієї проблеми нагадує знайому дискусію: «Що було ра­ніше — курка чи яйце?» Як відомо, білок не може бути син­тезований у живій клітині з амінокислот без контролю з боку нуклеїнових кислот, які несуть інформацію про структуру всіх білків даного виду. Разом з тим, нуклеїнові кислоти можуть реплікуватися («розмножуватися») лише за наявності біл-ків-ферментів (полімераз, лігаз).

Згідно з теорією О. І. Опаріна та працями американських учених С. Фокса і С. Поннамперумі першими біомолекулами були білки (коагуляти-протиноїди). Однак критики відхиля­ють цю ідею, наводячи головний аргумент: білки та проте-ноїди не можуть самостійно ні самовідтворюватися, ні ево­люціонувати.

У 1989 р. американські біохіміки Т. Чек і С. Альтман знай­шли певний клас РНК, здатних до самокаталізу своєї реплікації (аутосплайсинг). Таким чином, певні види РНК можуть вико­нувати подвійну функцію — генну (точніше, його копії) та каталізатора подвоєння цього гена, тобто виступати як «яйце» і як «курка» одночасно. Згідно з цими фактами виникли гіпо­тези, наприклад У. Гілберта (США), що перші земні організми складались із простих молекул РНК, які самовідтворювались. Поступово такі організми набули здатності синтезувати білки (поява яких забезпечила швидкий та ефективний рух реплі­кації) і ліпіди (жири), що формують разом із білками мемб­рану, допомогли виникнути клітинним структурам.

Деякі вчені (А. Ребек, Л. Оргел та ін.) дотримуються думки, Що первинно існували гібридні молекули, які виявляли влас­тивості і білків, і нуклеїнових кислот. Такі молекули були одержані в біохімічних лабораторіях.

Оригінальну точку зору висловив німецький дослідник Г. Вехтершойзер. На його думку, спочатку життя з'явилось як певна послідовність перетворювань органічних сполук, які адсорбовані на кристалах піриту FeS2- Принципово новим у цій гіпотезі є те, що утворення та перетворення біомолекул здійснюється на межі твердої та рідкої фаз (гетерофазне се­редовище), а не в рідкофазному «первинному бульйоні».

Отже, початковою ланкою в еволюції був синтез перших елементів у пробіонти (попередники живої матерії), з яких потім був побудований увесь навколишній світ. Використо­вуючи гравітаційну та ядерну енергію, великі маси найпро­стішого хімічного елемента Гідрогену перетворювалися на ядра більш складних елементів. Ядерний нуклеосинтез здійс­нювався в космічних умовах за участю протонів, альфа-час­тинок (ядер атомів Гелію — 2 Не) і електронів. Прикладами таких реакцій є реакції утворення стабільних ядер Карбону С та Оксигену О:

У результаті таких процесів здійснювалося накопичення перших хімічних елементів на планеті (Н, С, О, N, Na, Mg, P, S, СІ, К, Са, Fe). Хімічна структура первинних найпростіших біологічних систем представлена першими ЗО елементами су­часної періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва.

Атоми хімічних елементів, які утворилися в умовах кос­мосу, взаємодіяли між собою, утворюючи малі молекули. У результаті складалась основа для формування складних орга­нічних речовин. Цікаво зазначити, що і зараз, через мільйони років набір стабільних малих молекул, які формують основу біосфери, залишився колишнім. Крім того, набір мономерів (амінокислот, моносахаридів, нуклеотидів) був завжди одна­ковим. З 20 амінокислот були побудовані білки і поліпептиди:

Механізм утворення біополімерів із мономерів універсаль­ний та єдиний для всіх клітин живих організмів. Усі біопо-лімери формуються шляхом послідовних операцій. На кожно­му етапі приєднання нової ланки до ланцюга здійснюється виділення молекули води (реакція поліконденсації). На утво­рення кожного нового зв'язку потрібна порція енергії, яка по­стачається до організму за допомогою хімічного елемента Фосфору.

Завершуючи розгляд питання про виникнення життя на Землі, необхідно підкреслити, що життя розвивалося та роз­вивається за єдними законами. Глибоке розуміння цих законів можливо лише під час розгляду їх фундаментальних основ — атомно-молекулярних процесів. Основні колообіги важливих хімічних елементів є головною умовою стабільності біосфери взагалі. Вони були сформовані ще в кембрії, близько 600 млн років тому. Надзвичайне явище стаціонарного стану живих систем — від бактерії до біосфери забезпечується динаміч­ними процесами: диханням, виділенням, обміном речовин та ш. Таким чином, стабільність та динамічність водночас висту­пають головними специфічними рисами життя.

Еволюція життя та середовища, яке оточує це життя, від­повідають девізу «Mobiles in mobile» («Рухливий у рухливо­му»). Екологічні проблеми, які виникали в результаті катакліз-мів у житті планети, розв'язувалися природним шляхом і впли­вали на процес еволюції. Один з екологічних законів амери­канського вченого Б. Коммонера говорить: «Природа знає кра­ще». Тому сьогодні перед людством постає з