Абиогенный синтез органических веществ кратко

Обновлено: 02.07.2024

Из множества теорий, пытающихся объяснить процесс возникновения жизни на Земле, наиболее популярной и признанной в научном мире является теория биохимической эволюции. эта теория была предложена в 1924 году, автором теории стал советский ученый А. И. Опарин.

Сущность теории Опарина заключается в том, что биологической эволюции предшествовала химическая.

Химическая эволюция – это достаточно длительный период в истории Земли, который связан с возникновением, усложнением и усовершенствованием взаимодействия между органическими молекулами – элементарными единицами, из которых состоит все живое.

Большинство ученых, в частности, геологов и астрономов, полагают, что Земля как небесное тело была сформирована примерно 5 миллиардов лет назад. Формирование Земли произошло в процессе конденсации частиц газопылевого облака, вращавшегося вокруг Солнца.

В период формирования планета представляла собой раскаленный шар, а температура ее поверхности достигала до 8000°С. В процессе излучения тепловой энергии в космическое пространство, поверхность Земли постепенно начинает остывать. По подсчетам ученых, примерно 4 миллиарда лет назад поверхность Земли остыла до такой степени, что на поверхности сформировалась твердая кора. Одновременно с этим из недр Земли выделяются легкие, газообразные вещества, которые поднимаются вверх и формируют первичную атмосферу.

Состав первичной атмосферы значительно отличался от состава современной атмосферы. В первую очередь, в атмосфере древней Земли не присутствовал свободный кислород. В состав первичной атмосферы входили такие вещества, как водород, аммиак, метан, азот, пары воды, а также окись углерода и двуокись углерода.

Именно отсутствие в атмосфере древней Земли свободного кислорода является предпосылкой формирования жизни, так как кислород окисляет органические соединения и тем самым разрушает их. Если бы в первичной атмосфере присутствовал свободный кислород, накопление большей части органических веществ на древней Земле было бы невозможным.

Готовые работы на аналогичную тему

При достижении температуры первичной атмосферы в 100°С, в ней начинается процесс синтеза простых органических молекул – аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, многоатомных спиртов, простых сахаров, органических кислот и т. д. В качестве энергии для такого синтеза выступают грозовые разряды, жесткое космическое излучение, деятельность вулканов и ультрафиолетовое излучение Солнца. От солнечного излучения первичная Земля еще не была защищена озоновым экраном. Основным источником энергии для абиогенного синтеза органических веществ ученые считают именно ультрафиолетовое излучение.

Образование первичного бульона

Когда температура атмосферы древней Земли опускается ниже 100°С, образуется первичный океан, начинается процесс синтеза простых органических молекул, а далее и сложных биополимеров.

В первичном океане появляются коацерватные капли, которые стали прообразами живых организмов и сформировали первичный органический бульон. Коацерватные капли обладают своеобразным подобием обмена веществ:

способны избирательно впитывать из раствора некоторые вещества и выделять продукты их распада в окружающую среду и расти
начинают размножаться при достижении определенного размера: от большой капли отделяются маленькие капельки, которые также могут расти и размножаться
в результате смешивания под воздействием ветра и волн коацерватные капли могут покрываться оболочкой из липидов. Оболочка может быть одинарной, схожей с мицеллами мыла – при однократном отрыве капли от поверхности, либо двойной, которая напоминает клеточную мембрану. Двойная оболочка формируется при повторном падении капли, уже покрытой одним слоем липидной мембраны.

Описанные процессы формирования коацерватных капель, их роста и размножения, а также покрытия двойной липидной мембраной пленкой моделируются в условиях лаборатории. Соответственно, процессы абиогенного синтеза органических молекул можно воспроизвести в модельных экспериментах, что и было сделано учеными.

Эксперименты по абиогенному синтезу органических веществ

В 1828 году известным немецким химиком Ф. Велером было синтезировано из неорганического вещества - циановокислого аммония органическое вещество – мочевина.

Позже, в 1953 году американским исследователем Стенли Миллером была воспроизведена первичная атмосфера Земли, состоявшая, согласно предположениям ученых, из аммиака, метана и паров воды. Через эту газовую смесь, содержащуюся в стеклянной колбе, в которую были впаяны электроды, Миллер на протяжении недели пропускал электрические разряды, которые имитировали грозовые. В результате эксперимента в колбе были обнаружены α-аминокислоты (глицин, аланин, аспарагин, глутамин), мочевина, у-оксимасляная кислота и органические кислоты – гликоловая, молочная, янтарная, уксусная. Повторение этого эксперимента в результате дало получение отдельных нуклеотидов и коротких полинуклеотидных цепочек, состоящих из пяти-шести звеньев.

Позже Дж. Оро получил аденин путем умеренного нагревания смеси, состоявшей из азота, аммиака, углерода и воды. В процессе взаимодействия аммиачного раствора мочевины и соединений, образующихся из газов под воздействием электрических разрядов, был получен урацил.

В 1980-е годы при проведении похожих экспериментов Л. Орджелу удалось синтезировать нуклеотидные цепи, длина которых составляла шесть мономерных единиц.

Затем С. Акабюри сумел получить полимеры простейших белков.

Процесс абиогенного синтеза органических молекул может осуществляться на Земле и в настоящее время, например, в результате вулканической деятельности. этим объясняется то, что при вулканических выбросах обнаруживается не только синильная кислота, которая является предшественником нуклеотидов и аминокислот, но и отдельные нуклеотиды, аминокислоты и даже порфирины, которые имеют сложное строение.

Абиогенный синтез органических веществ может происходить не только на Земле, но и в условиях космического пространства. Например, простейшие аминокислоты были обнаружены в составе комет и метеоритов.

Происхождение жизни на Земле представляет собой один из самых загадочных вопросов, на который до настоящего времени нет однозначного ответа. Существует несколько теорий зарождения жизни на Земле.

Одной из которых является теория биохимической эволюции А.И. Опарина, основанная на абиогенном синтезе. Основой данной теории была идея о том, что миллиарды лет назад при формировании планеты первыми органическими веществами были углеводороды, образовавшиеся в океане из более простых соединений.

Абиогенный синтез представляет собой образование органических соединений, которые присущи живой природе, при отсутствии организмов и без участия ферментов, а происходящее при действии химической реакции между неорганическими веществами. Иными словами, живое образовалось из неживого.

Гипотеза абиогенного синтеза

По данным на сегодняшний день возраст Земли равен приблизительно 4,55 миллиарда лет. В соответствии с большим количеством гипотез в течение большого промежутка времени Земля была безжизненной и на ее поверхности, в атмосфере и океане происходил абиогенный синтез органических соединений, который привел к образованию первых примитивных организмов.

Так на нашей планете происходила длительная химическая эволюция, предшествовавшая биологической и охватившая временной интервал не менее 1 миллиарда лет.
Абиогенный синтез исходит из того, что первые образованные жизненные формы были крайне примитивными, постепенно становясь все более сложными. Со временем, когда атмосфера нашей планеты приобрела свой современный состав абиогенез стал невыполним. Жизнь на Земле стала появляться в результате репродукции другой жизни (биогенез).

Теория абиогенного синтеза

В двадцатом веке британским ученым Холдейном, Джоном Бёрдон Сандерсоном и русским биохимиком Александром Опариным были выдвинуты две схожие теории об условиях возникновения жизни на Земле. Сущность теорий заключалась в том, что органические молекулы способны образоваться из абиогенных материалов при наличии внешнего источника энергии.

Теория А.И. Опарина основана на том, возникновение жизни пошло из коацерватов, которые представляли собой мельчайшие самопроизвольно образованные шарообразные агрегаты липидных молекул, способные удерживаться вместе за счет электростатических сил. По мнению Опарина они представляли собой предшественника клеток.

Холдейн в своей теории указывал, что сперва формируются простые органические молекулы и исключительно в присутствии солнечного света они преобразуются во все более сложные, постепенно формируя клетки. Теории А.И. Опарина и Холдейна стали основой большинства исследований абиогенеза в более поздние времена.

В соответствии с теорией биохимической эволюции Опарина-Холдейна зарождение жизни на нашей планете осуществлялось несколькими этапами. В начале осуществлялся абиогенный синтез простых органических соединений. Дальнейший этап связан с возникновением биополимеров и установлением связей между ними.

Потом стали формироваться мембраны, способные отделять первые подобия живых организмов от окружающей среды. Произошло возникновение обмена веществ и энергии с окружающей средой. Далее появилась способность репродукции. Так постепенно осуществилась установка экологических связей и образование первых экосистем.

Теория абиогенного синтеза впервые была экспериментально подтверждена в 1950-1960-е годы.

Итак, теория абиогенного синтеза предполагает собой то, что жизнь на нашей планете возникла самостоятельно из неживой материи при существовании определенных условий.

На сегодняшний день основываясь на современных данных теория абиогенного синтеза подверглась существенным изменениям, получила расширение и дополнение. Так, большинство ученых в настоящее время считают, что образованию самовоспроизведения предшествовал процесс образования мембран и полноценного обмена веществ, который мог происходить одновременно с ними. Репродукция несет в себе сохранение свойств в ряду поколений организмов, является основой в естественном отборе и эволюции в целом.

Вслед за формированием Земли как твердого тела и ее охлаждения с течением времени происходит конденсация водяного пара в ее первоначальной атмосфере. Вода из осадков с растворенными в ней веществами начинала накапливаться в рельефных нишах.

В первоначальной атмосфере в большом объеме было содержание углекислого газа, сероводорода, метана, аммиака, паров воды, при этом практически отсутствовал кислород. В виду отсутствия озонового слоя Земля подвергалась сильнейшему ультрафиолетовому излучению. Важными источниками, образующими или разрывающими химические связи, были: сильное солнечное излучение; разряды электрической энергии; естественная радиоактивность; ветер; вулканическая деятельность.

Проблема абиогенного синтеза довольно сложна и должна рассматриваться лишь как одна из теорий происхождения жизни на планете Земля.

Особенности процесса абиогенного синтеза

Значительная часть ученых прошлого и настоящего времени считает, что абиогенный синтез может происходить только при наличии определенных обстоятельств. При осуществления данной операции происходит образование оптически неактивных или рацемических смесей.

На сегодняшний день процесс абиогенного синтеза возможен в специализированных лабораториях. За счет проведения данных лабораторных исследований осуществляется изучение многих биологически значимых мономеров. Нефть представляет собой один из наиболее существенных продуктов абиогенного синтеза. Учеными доказано, что перемещаясь, вещество проходит через весь слой осадочной породы, выделяя органическую смесь.

Большая часть исследователей для доказательства реальности осуществления процесса абиогенного синтеза использовала специальную методику. Сущность которой заключалась в промышленном процессе образования синтетического топлива. Однако, при дальнейшем исследовании нефти, ученые пришли к значительным расхождениям между составом природных и синтетических углеводородных смесей. Поскольку в синтетических углеводородных смесях по сути нет сложных молекул.

В условиях лаборатории абиогенный синтез происходит с использованием солнечного излучения, разряда электроэнергии или под воздействием повышенной температуры.

Абиогенный синтез органических веществ

В соответствии с научными взглядами А.И. Опарина зарождение жизни на нашей планете могло быть осуществимо исключительно в условиях древней атмосферы при отсутствии живых организмов. В начале своего существования наша планета являлась раскалённым шаром.

При постепенном охлаждении земной поверхности начинала создаваться первичная атмосфера, в которой отсутствовал кислород и озон.

Дальнейшее снижение температуры приводило к формированию первичного океана. Возникновение простых органических соединений осуществлялось под воздействием таких видов энергии, как электрические разряды, ядерные реакции, солнечная радиация, извержения вулканов.

В связи с отсутствием свободного кислорода окисление образовавшихся веществ не могло возникнуть. Прошедшие синтез вещества с течением времени активно накапливались в древнем океане. В результате через миллионы десятилетий это накопление способствовало образованию однородной массы, в которой по мнению Опарина началось зарождение жизни.

Данный этап биохимической эволюции нашел свое экспериментальное подтверждение Стэнли Миллером и Джорджом Оро и другими исследователями.

Этапы осуществления абиогенного синтеза

Большая часть ученых солидарна в том, что в настоящее время процесс абиогенного синтеза в не лабораторных условиях не осуществим. Исследователи считают, что это могло быть осуществимо около 3,5 миллиарда лет назад. Принято выделять два этапа абиогенного синтеза органических веществ.

На первом этапе происходит процесс формирования низкомолекулярных органических соединений, в число которых входят углеводороды. В дальнейшем углеводороды вступают в реакцию с парами воды.

Второй этап связан с возникновением синтеза простых соединений высокомолекулярных органических веществ (биополимеров). Синтез происходил при полимеризации, причина возникновения которой обусловлена воздействием повышенных температур и ионизирующим излучением.

Принято полагать, что наиболее значимыми для протекания процесса абиогенного синтеза обладали неорганические катализаторы, такие как: медь, глина, оксиды цинка, титана и кремния.

Условия для возникновения абиогенного синтеза

Условия возникновения абиогенного синтеза рассматривались в 1953 году аспирантом Стэнли Миллером. Сущность его идеи заключалась в том, чтобы оборудовать полуподвальное помещение лаборатории под древнейшую землю. При руководстве лауреата Нобелевской премии Гарольда Юри аспирант сконструировал несложный прибор, в состав которого входила колба шарообразной формы и множество трубочек.

В трубочках совершали циркуляцию сформировавшиеся вещества, охлаждаясь в течении времени, они поступали в колбу, в которой содержались газы. Данные газы (водяной пар, водород, аммиак, метан) и формировали атмосферу нашей планеты на этапе ее зарождения.

По мнению А.И. Опарина, Г. Юри и С. Миллера, в такой атмосфере осуществлялись процессы в древнейшие времена под воздействием излучения Солнца. Для подачи реакциям энергии, Стэнли Миллер задействовал нагретую на горелке колбу. Дополнительно для подобия создания вспышек молнии и электрического разряда применялся специальный прибор. Состав прибора представлял собой стеклянную трубку и два электрода. Так образовывался круговорот, после каждого из которых материал охлаждаясь, возвращался в колбу и заново повторялся.

В конечном итоге данных испытаний Миллер и Юри смогли доказать, что за несколько миллионов лет при воздействии электрических разрядов из молний в атмосфере нашей планеты имели возможность синтезироваться молекулы органических веществ. В дальнейшем, при попадании их с каплями осадков в однородную массу, из них появлялась возможность для формирования первейших живых микроорганизмов и их клеток.

Учеными доказано, что абиогенный синтез органических молекул возможен на Земле и в настоящее время. Примером может служить процесс вулканической деятельности. Однако, в вулканических выбросах возможно определить не только синильную кислоту, являющуюся предшественником аминокислот и нуклеотидов.

Помимо этого, в вулканических выбросах найдено содержание аминокислот, нуклеотидов и даже таких сложных по строению органических веществ, как порфирины. Более того, абиогенный синтез органических веществ может осуществляться не только на нашей планете. Было доказано его осуществление в космическом пространстве. Так, образования простейших аминокислот были найдены в составах метеоритов и комет.

Абиогенный синтез биополимеров

При возникновении некоторых положительных обстоятельств из простых органических веществ осуществляется синтез биополимеров. При этом аминокислоты соединяются в полипептиды, полисахариды образуются из простых сахаров и нуклеиновые кислоты образуются из нуклеотидов. Карбоновые кислоты соединяясь со спиртами, образуют липиды, покрывающие поверхности водоёма жирной плёнкой.

Коллоидные комплексы, образующиеся сформировавшимися белками, подтягивают к себе молекулы воды. Так происходит появление коацерватов, представленных сгустками органических веществ, обособленных от остальной массы воды. В коацерваты не переставая происходит поступление органических соединений и в конечном итоге осуществляется синтез более сложных веществ. Возникает возможность сливания и увеличения в размерах.

Возникновение биополимеров и коацерватов в древних условиях нашей планеты нашло свое экспериментальное подтверждение в работах британского химика Лесли Илизер Орджела и японского химика Сиро Акабори, которые смогли получить простейшие белки и нуклеотидные цепи.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Абиогенный синтез органических молекул. Современные взгляды на возникновение жизни. Возможно ли возникновение жизни на Земле в настоящее время ?

Ожидаемые результаты урока

Формирование осознанных представлений об эволюции, как об историческом развитии органического мира на Земле.

Развитие мышления, умения применять его в познавательной и коммуникативной практике

Развитие умения строить логическое рассуждение, умозаключение и делать выводы; анализировать и выделять главное из предложенного материала.

Воспитательная

Формирование научного мировоззрения.

Воспитание толерантного отношения к инакомыслящим – сторонникам других, отличающихся от общепринятых, точек зрения;

исследование

Форма работы

Групповая индивидуальная

Оборудование

Раздаточный материал, ватманы, фломастеры

Этап/ деятельность

Как возникла жизнь на Земле? Какие существуют современные взгляды и гипотезы происхождения жизни на Земле? Какие из них наиболее убедительны?

ЧТО ТАКОЕ ЖИЗНЬ

Проверка д.з

а) индивидуальное развитие организмов б) изменение особей

в) историческое необратимое развитие органи¬ческого мира

г) изменения в жизни растений и животных

2 , Главной движущей силой эволюции является:

а) изменчивость б) наследственность

в) борьба за существование г) естественный отбор

3. Борьба за существование - это:

а) конкуренция между организмами за условия среды

б) уничтожение особей одного вида особями дру¬гого вида

в) симбиотические взаимоотношения одних ви¬дов с другими

г) расселение вида на новую территорию

4.Половой отбор - это:

а) естественный отбор, происходящий между осо¬бями одного пола в период размножения

б) естественный отбор, обусловленный :конкуренцией особей разного пола одного вида за пищу

в) форма искусственного отбора, направленная на уничтожение особей мужского пола (напри¬мер, у кур, уток)

5. Не являются примерами действия естественного

отбора: а) родословная испанского дога.

б) индустриальный меланизм насекомых

в) устойчивость бактерий к антибиотикам

г) резистентность комнатных мух к ядохимика¬там

6. Мимикрия представляет собой:

а) сходство беззащитного и съедобного вида с одним или несколькими неродственными ви¬дами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской

б) сходство в форме и окраске особей двух род¬ственных видов .

в) наличие у особей вида специальных средств защиты

7.Ароморфозом является из перечисленных ниже эволюционных событий: а) возникновение класса птиц

б) появление большого количества семейств ряда хищных млекопитающих

в) возникновение паразитических форм сред плоских червей

Изучение нового материала

Задания:

1 составить кластер

2. сделать выводы

Составление кластеров по группам.

1 группа Абиогенный синтез органических веществ

2 группа Современные взгляды на возникновение жизни

3 группа Развитие представлений о возникновении жизни

Алгоритм написания дискуссионного очерка:

Обсуждаемая тема (проблема).

Возможные возражения, которые могут выдвигать другие.

Причина, почему данная позиция все же правильна.

Сформулируйте новую гипотезу происхождения жизни на Земле

Геологи, биологи и все палеонтологи

Генетики и химики

Свои ломают головы

А может кто-нибудь из Вас

Свою гипотезу создаст

Как , почему, когда и где

Жизнь зародилась на Земле?

I. Абиогенный синтез органических веществ – образование органических веществ из неорганических

1. Происходил 3,5 млрд лет назад

2. Осуществлялся в два этапа в первичном океане:

Первый этап – образование низкомолекулярных органических соединений

- углеводороды (СН4) первичной атмосферы реагировали с водяными парами, NH3 , H2, СО2, CO, N2 с образованием промежуточных органических соединений: спиртов, альдегидов, кетонов, органических кислот, которые выпадали с дождями в океан

- промежуточные соединения в первичном океане превращались в моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды, фосфты – АТФ ( источниками энергии для синтеза могли быть электрические разряды молний, ультрафиолетовое излучение, тепловая энергия, ударные волны, энергия извергающихся вулканов, приливно- отливная и т.д. )

- возможность подобного синтеза экспериментально доказана в 1953 г. С. Миллером (амер) – в герметичном аппарате с кипящей водой и холодильником, имитирующем условия существовавшие на Земле 4 млрд. лет назад, в котороый была помещена смесь газов СН4, NH4 и Н2 при пропускании через неё электрических разрядов были получены низкомолекулярные органические соединения – мочевина, спирты, альдегиды, органические кислоты, моносахариды, жирные кислоты, различные аминокислоты ( в случае использования вместо электрических разрядов ионизирующего УФ-излучения или тепла до 600 были получены другие аминокислоты, жирные кислоты, сахара- рибоза, дезоксирибоза, азотистые основания – нуклеотиды )

- возможность абиогенного синтеза органических соединений подтверждается тем, что они обнаружены в космосе( формальдегиды, муравьиная кислота, этиловый спирт, и др. )

Второй этап – синтез из простых органических соединений высокомолекулярных органических вещест – биополимеров: белков, липидов, полисахаридов, нуклеиновых кислот( РНК )

1. Происходил в первичном океане

2. Осуществлялся вследствие реакций поликонденсации ( полимеризации ); необходимая энергия достигалась температурой около 100 С или ионизирующим излучением с удалением свободной воды (С. Фокс, амер.,1997 г.)

3. Необходимая для начала реакции концентрация низкомолекулярных веществ достигалась в результате адсорбции их в донных глинистых отложениях или пористых вулканических туфах

( экспериментально показано, что водный раствор аминокислот в присутствии глинозёма и АТФ может давать полимерные цепочки – полипептиды )

Современные взгляды на возникновение жизни

Гипотеза А. И. Опарина. Наиболее существенная черта гипотезы А. И. Опарина — постепенное усложнение химической структуры и морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам.

Большое количество данных говорит о том, что средой возникновения жизни могли быть прибрежные районы морей и океанов. Здесь, на стыке моря, суши и воздуха, создавались благоприятные условия для образования сложных органических соединений. Например, растворы некоторых органических веществ (сахаров, спиртов) обладают большой устойчивостью и могут существовать неограниченно долгое время. В концентрированных растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки, подобные сгусткам желатина в водных растворах. Такие сгустки называют коацерватными каплями или коацерватами (рис. 70). Коацерваты способны адсорбировать различные вещества. Из раствора в них поступают химические соединения, которые преобразуются в результате реакций, происходящих в коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду.

Коацерваты — это еще не живые существа. Они проявляют лишь внешнее сходство с такими признаками живых организмов, как рост и обмен веществ с окружающей средой. Поэтому возникновение коацерватов рассматривают как стадию развития преджизни.

Коацерваты претерпели очень длительный отбор на устойчивость структуры. Устойчивость была достигнута вследствие создания ферментов, контролирующих синтез тех или иных соединений. Наиболее важным этапом в происхождении жизни было возникновение механизма воспроизведения себе подобных и наследования свойств предыдущих поколений. Это стало возможным благодаря образованию сложных комплексов нуклеиновых кислот и белков. Нуклеиновые кислоты, способные к самовоспроизведению, стали контролировать синтез белков, определяя в них порядок аминокислот. А белки-ферменты осуществляли процесс создания новых копий нуклеиновых кислот. Так возникло главное свойство, характерное для жизни, — способность к воспроизведению подобных себе молекул.

Живые существа представляют собой так называемые открытые системы, т. е. системы, в которые энергия поступает извне. Без поступления энергии жизнь существовать не может. Как вы знаете, по способам потребления энергии (см. гл. III) организмы делятся на две большие группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные организмы прямо используют солнечную энергию в процессе фотосинтеза (зеленые растения), гетеротрофные используют энергию, которая выделяется при распаде органических веществ.

Очевидно, первые организмы были гетеротрофами, получающими энергию путем бескислородного расщепления органических соединений. На заре жизни в атмосфере Земли не было свободного кислорода. Возникновение атмосферы современного химического состава теснейшим образом связано с развитием жизни. Появление организмов, способных к фотосинтезу, привело к выделению в атмосферу и воду кислорода. В его присутствии стало возможным кислородное расщепление органических веществ, при котором получается во много раз больше энергии, чем при бескислородном.

С момента своего возникновения жизнь образует единую биологическую систему — биосферу (см. главу XVI). Другими словами, жизнь возникла не в виде отдельных изолированных организмов, а сразу в форме сообществ. Для эволюции биосферы как единого целого характерно постоянное усложнение, т. е. возникновение все более и более сложных структур.

Возможно ли возникновение жизни на Земле сейчас? Из того, что мы знаем о происхождении жизни на Земли, ясно, что процесс возникновения живых организмов из простых органических соединений был крайне длительным. Чтобы на Земле зародилась жизнь, понадобился длившийся много миллионов лет эволюционный процесс, в течение которого сложные молекулярные структуры, прежде всего нуклеиновые кислоты и белки, прошли отбор на устойчивость, на способность к воспроизведению себе подобных.

Жизнь возникла на Земле абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.

Представления о химической эволюции вещества на пути к возникновению жизни сложились в результате целого ряда экспериментальных работ, в которых были осуществлены синтезы важнейших органических соединений в системах, моделирующих химический состав первичной земной атмосферы. Эти работы служат основным доказательством правомерности теории возникновения жизни, выдвинутой советскими учеными.

Начало серии работ по абиогенному синтезу было положено С. Миллером (1953), синтезировавшим ряд аминокислот при пропускании электрического разряда через смесь газов, предположительно составлявших первичную земную атмосферу (водород, пары воды, метан, аммиак). T.Е. Павловская и А.Г. Пасынский (1957) заменили водород в реакционной смеси на окись углерода. В этом случае при воздействии электрического разряда и ультрафиолетового излучения также происходило образование аминокислот. Очевидно, аминокислоты могли абиогенно образовываться и на той стадии развития Земли, когда значительная часть водорода была утеряна, и атмосфера, сохраняя восстановительный характер, могла содержать большие количества окиси углерода.

П. Эйбелсон (1956), используя газовую смесь, содержавшую наряду с метаном, аммиаком, водородом, парами воды также окись углерода, углекислый газ и азот, получил аналогичную смесь аминокислот. Он показал при этом, что аммиак может быть заменен на азот, а метан на углекислый газ. К. Хейпс (1957) и другие вводили в смесь исходных газов сероводород, но им удалось синтезировать не аминокислоты, содержащие серу, а лишь тиоацетат и тиомочевину.

Прибор С. Миллера (1955) для синтеза аминокислот в электрическом разряде.

К. Дозе и Б. Раевский (1957) обнаружили образование кислых и нейтральных аминокислот при действии рентгеновых лучей на смесь первичных газов. Т. Гассельстромом и другими исследователями (1957) были получены глицин и аспарагиновая кислота при облучении бета‑лучами растворов ацетата аммония. П. Пашке (1957) наблюдал образование глицина и аланина при облучении твердого карбоната аммония гамма‑лучами. А.Г. Пасынский и Т.Е. Павловская (1959) показали возможность образования аминокислот при действии ультрафиолетового излучения на раствор смеси формальдегида и солей аммония. К. Гроссенбахер (1963), пропуская длительное время искровой разряд через смесь аммиака, метана и водорода, обнаружил наряду с аминокислотами также пептиды, которые к концу опыта выделились из раствора в виде мелких сферических образований или капель. И.Е. Эльпинер (1960–1970) осуществил синтез ряда аминокислот и пептидов при действии ультразвуковых колебаний на воду, насыщенную водородом, азотом и окисью углерода, а также синтез имидазола. Дж. Оро (1963) произвел абиогенный синтез аденина, гуанина, пиримидинов, рибозы и дезоксирибозы. С. Поннамперума (1963) для синтеза нуклеотидов в водной среде применил этилметафосфат, а в качестве источника энергии – ультрафиолетовое излучение с длиной волны 2400–2900 А, которое, по‑видимому, получала поверхность первичной Земли. При этом ему удалось превратить аденин в аденозин, аденозин в аденозиномонофосфат, а последний – в аденозинтрифосфат. Таким образом, он показал возможность абиогенного синтеза АТФ – основного источника энергии живых организмов. А.А. Красновский и А.Г. Умрихина (1964) показали, что в присутствии кислорода облегчается синтез порфирина из пиррола и формальдегида. А. Шутка (1959) осуществил синтез порфирина и его производных абиогенным путем в присутствии кислорода. Это дало ему основание сделать вывод, что эти соединения возникли сравнительно поздно, когда в земной атмосфере появился кислород.

Существенным этапом в разработке рассматриваемой проблемы явился первый Международный симпозиум по происхождению жизни, состоявшийся в Москве в 1957 г. На этом симпозиуме А.Н. Белозерский высказал мысль о том, что в абиогенном синтезе определенную роль могли играть неорганические полифосфаты. В 1958 г. Г. Шраммом была осуществлена поликонденсация различных биологически важных соединений в безводной среде при температурах +55–60 °C с применением эстерифицированных полифосфатов. Им были получены некоторые пептиды, полисахариды, нуклеотиды и нуклеозиды, а также полиаденин и полиурацил. Это дало ему основание высказать предположение, что на поверхности Земли белковоподобные и нуклеиноподобные полимеры могли синтезироваться при помощи полифосфатов, которые легко вовлекались в простейшие механизмы сопряжения химических реакций, связанные с возникновением жизни. В 1963 г. на симпозиуме в США, посвященном проблеме происхождения предбиологических систем, С. Фокс с сотрудниками сообщили о работах по синтезу аминокислот из метана, аммиака и паров воды в лабораторных условиях, близких к вулканическим. Так как этот вид энергии на первичной Земле носил, по‑видимому, локальный характер, термический синтез мог иметь определенное значение для абиогенного образования аминокислот. При температурах 150–180 °C ими была осуществлена также термическая поликонденсация различных аминокислот, в результате которой образовались полипептиды с молекулярным весом 3000–9000. По целому ряду показателей протеиноиды Фокса не отличаются от таких белков, как казеин. Они выделяются при помощи 1 %‑ного водного раствора поваренной соли в виде обнаруживаемых под микроскопом шариков‑микросфер.

Дальнейшим важным шагом эволюции органических веществ на пути к возникновению жизни была полимеризация мономерных компонентов и образованием первичных полипептидов и полинуклеотидов.

Прибор С. Миллера (1955) для синтеза аминокислот в электрическом разряде.

Читайте также: