Пробионты и их дальнейшая эволюция
Наиболее трудная часть проблемы возникновения жизни - переход от биополимеров к первым живым существам. Ученые пытаются найти ее решение на модельных экспериментах. Наибольшую известность получили опыты А.И. Опарина и его сотрудников. А.И. Опарин предположил, что переход от химической эволюции к биологической связан с возникновением простейших фазовообособленных органических систем - пробионтов, способных использовать из окружащей среды вещества и энергию и на этой основе осуществлять важнейшие жизненные функции - расти и подвергаться естественному отбору.
Наиболее перспективным объектом для моделирования подобной системы могут служить коацерватные капли. А.И. Опарин наблюдал, как в коллоидных растворах полипептидов, полисахаридов, РНК и других высокомолекулярных соединений при определенных условиях образуются сгустки объемом от 10 в -8 степени до 10 в -6 степени куб.см. Эти сгустки называются коацерватными каплями, или коацерватами . Вокруг капель имеется граница раздела, хорошо видимая в микроскоп. Коацерваты способны адсорбировать различные вещества. В них осмотически могут поступать из окружающей среды химические соединения и идти синтез новых соединений. Под действием механических сил коацерватные капли дробятся. Но коацерваты - еще не живые существа. Это лишь простейшие модели пробионтов, проявляющие лишь внешнее сходство с такими свойствами живого, как рост и обмен веществ с окружающей средой.
Особое значение в эволюции пробионтов сыграло формирование каталитических систем. Первыми катализаторами были простейшие соединения, соли железа, меди, других тяжелых металлов, но их действие было очень слабым. Постепенно на основе предбиологического отбора эволюционно формировались биологические катализаторы. Из огромного количества химических соединений, присутствующих в "первичном бульоне", отбирались наиболее эффективные в каталитическом отношении комбинации молекул. На определенном этапе эволюции простые катализаторы были заменены ферментами. Ферменты контролируют строго определенные реакции, и это имело огромное значение для совершенствования процесса обмена веществ.
Подлинное начало биологической эволюции ознаменовано возникновением нробионтов с кодовыми отношениями между белками и нуклеиновыми кислотами. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот обусловило возникновение таких свойств живого, как самовоспроизведение, сохранение наследственной информации и ее передача последующим поколениям. Вероятно, на более ранних этапах преджизни существовали независимые друг от друга молекулярные системы полипептидов и полинуклеидов с весьма несовершенным обменом веществ и механизмом самовоспроизведения. Огромный шаг вперед был сделан именно в тот момент, когда произошло их объединение: способность к самовоспроизводству нуклеиновых кислот дополнилась каталитической активностью белков. Пробионты, в которых обмен веществ сочетался со способностью к самовоспроизведению, имели наилучшую перспективу сохраниться в предбиологическом отборе. Дальнейшее их развитие уже полностью приобрело черты биологической эволюции, которая и осуществлялась на протяжении не менее чем 3,5 млрд. лет.
Кроме теории Опарина, существует теория, согласно которой жизнь началась с возникновения самовоспроизводящихся молекул нуклеиновых кислот. Следующим этапом было установление связей между ДНК и РНК и способность РНК синтезироваться на матрице ДНК. Установление связи ДНК и РНК с возникшими в результате абиогенного синтеза молекулами белков есть третий этап эволюции жизни.
появлении асимметрии живых организмов ,
возникновении и эволюции каталитической активности и
возникновении матричного синтеза .
