Образование фазовообособленных систем

Дальнейший этап биогенеза связан с концентра­цией органических веществ и образованием фазовообособленных систем. Такие системы носят открытый характер и способны вза­имодействовать с внешней средой. «Механизм», определяющий образование фазовообособленных систем, — так называемая не­специфическая самосборка, спонтанное упорядоченное объеди­нение биополимеров за счет образования нековалентных, вторич­ных связей (ионные, водородные, межмолекулярного взаимодей­ствия). Особенно активно такое объединение происходит в условиях пространственной взаимодополняемости (взаимное соответствие) поверхностей взаимодействующих молекул (комплементарность). Фазовообособленные системы — это некие протоклетки (пробионты). В качестве пробионтов могли выступать коацерваты — мельчайшие коллоидальные частицы, капли, обла­дающие осмотическими свойствами.

В водах первичного океана концентрация органических ве­ществ увеличивалась, происходили их смешивание, взаимодейст­вие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора. Такие структуры довольно просто получить искусственно, сме­шивая растворы разных белков, например желатина и альбумина. Эти обособленные в растворе органические многомолекулярные структуры русский ученый А.И. Опарин назвал коацерватными каплями, или коацерватами.

Исследования показали, что коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сбли­жают их с простейшими живыми системами. Например, они спо­собны поглощать из окружающей среды разные вещества, кото­рые вступают во взаимодействие с соединениями самой капли, и увеличиваться в размере. Эти процессы в какой-то мере напоми­нают первичную форму ассимиляции. Вместе с тем в коацерватах могут происходить процессы распада и выделения продуктов рас­пада. Соотношение между этими процессами у разных коацерватов неодинаково. Выделяются отдельные динамически более стойкие структуры с преобладанием синтетической деятельности.

Коацерваты объясняют, как появились биологические мем­браны. Образование мембранной структуры считается одним из самых «трудных» этапов химической эволюции жизни. Истинное живое существо (в виде клетки, пусть даже самой примитивной) не могло оформиться до возникновения мембранной структуры и ферментов. Биологические мембраны — это агрегаты белков и липидов, способные отграничить вещество от среды и придать упа­ковке молекул прочность. Мембраны могли возникнуть в ходе формирования коацерватов.

На стадии формирования коацерватов естественный отбор начинает играть важную

роль; он приводит к сохранению наиболее устойчивых, организованных структур. Од­

нако все это еще не дает основания считать коацсрваты живыми системами, потому

что они лишены способности к самовоспро­изведению и саморегуляции синтеза

органических веществ. Но предпосылки возникновения живого в них

уже содержались.

. Возникновение простейших форм живого

Главная задача в учении о происхождении жиз­ни — объяснить возникновение матричного синтеза белков. Жизнь возникла не тогда, когда образовались пусть даже очень сложные органические соединения, отдельные молекулы РНК, ДНК и др., а тогда, когда начал действовать механизм репликации. Именно поэтому процесс биогенеза связан с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению со­ставных частей, генетического кода, с переходом к матричному синтезу белка, характерному для живых организмов. В ходе предбиологического отбора наибольшие шансы на сохранение имели те коацерваты, у которых способность к обмену веществ сочета­лась со способностью к самовоспроизведению.

Знание условий, которые способствовали возникновению жиз­ни на Земле, позволяет понять, почему в наше время невозможно появление живых существ из неорганических систем. В нашу эпо­ху отсутствуют условия для синтеза и усложнения органических веществ: простые соединения, которые могли бы где-то образо­ваться, сразу же были бы использованы гетеротрофами. Возник­шая на Земле жизнь преобразовала те условия, которые сделали возможным ее появление. Теперь живые существа появляются только вследствие размножения.

-

Дата добавления: 2015-06-04