Образование сложных органических соединений-биополимеров

Второй этап биогенеза характеризовался возник­новением более сложных органических соединений – полимеров в водах первичного океа­на. Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усилен­ному ультрафиолетовому излучению относительно простые мо­лекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись, полимеризировались и образовывались углеводы, жиры, белки и нуклеиновые ки­слоты. Эксперименты в этом направлении оказались перспективны­ми, путем реакции полимеризации из простых молекул получали более сложные молекулы. Особенно важно то, что лабораторные эксперименты совершенно опреде­ленно показали возможность образования белковых молекул в ус­ловиях отсутствия жизни.

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Голобиоз — методологический подход, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма - белковых молекул. Белки выполняют всю работу в живой клетке, без них жизнь невозможна. Сторонником голобиоза был Опарин. Ему возражали: белки не могут хранить наследственную информацию, а без этого жизнь и подавно невозможна.

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами генетического кода - нуклеиновой кислоты. Сторонником этого подхода был Холдейн

С чего начиналась жизнь на Земле, с нуклеиновых кислот или белков? Основная трудность здесь состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны ферментные белки, а для создания белков — нуклеиновые кислоты.

Ситуация казалась неразрешимой: ДНК ни на что не годна без белков, белки - без ДНК. Ранее считалось, что белки не способны к самовоспроизводству, а нуклеиновые ки­слоты не способны катализировать химические реакции, необхо­димые для самовоспроизводства, ферментами могут быть только молекулы белков. Но после открытия в 1977 г. рибозимов - молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Среди рибозимов были найдены катализаторы репликации молекул РНК – своих собственных копий. Оказалось, что она, и только она, может выполнять сразу обе главные жизненные задачи – и хранение информации и активную работу. Стало ясно, что возможен полноценный живой организм, не имеющий ни белков, ни ДНК, в котором все функции выполняются только молекулами РНК. РНК- организмы могли приобрести белки и ДНК позже, а поначалу обходиться без них Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков.

Именно молекулы РНК впервые начали и самовоспроизводиться и систе­матически синтезировать белок. И уже впоследствии, в ходе эволюции, из РНК, сформировалась ДНК, обладающая более совер­шенными механизмами репликации, но утратившая способность катализировать свой биосинтез.

Теория РНК- мира, вначале умозрительная, очень быстро «обрастает» экспериментальными данными. Химики научились получать рибозимы чуть ли не с любыми желаемыми характеристиками, получая колонии размножающихся молекул РНК, способных к тому же синтезировать белки. Любопытно, что многие рибозимы работают лучше всего при низких температурах – в крошечных полостях льда, где достигаются высокие концентрации реагентов. Некоторые считают это свидетельством того, что жизнь зарождалась при низких температурах.

Дата добавления: 2015-06-04