3.1. Вехи истории жизни на Земле :: vuzlib.su

3.1. Вехи истории жизни на Земле :: vuzlib.su

55
0

ТЕКСТЫ КНИГ ПРИНАДЛЕЖАТ ИХ АВТОРАМ И РАЗМЕЩЕНЫ ДЛЯ ОЗНАКОМЛЕНИЯ


3.1. Вехи истории жизни на Земле

.

3.1. Вехи истории жизни на Земле

Предполагается, что 15—20 млрд. лет назад произошел «Большой
Взрыв», который дал начало Вселенной. Земля сформировалась примерно 4.5 млрд.
лет назад; вид «человек разумный», подвид «разумный» (наш подвид, кроманьонец,
Homo sapiens sapiens) не старше ~100 тыс. лет. Если весь возраст Земли принять
за шесть дней (по метафорической аналогии с божественным творением в Библии),
то на долю H. sapiens  придутся лишь последние 12 секунд. Какие эволюционные
вехи предшествовали этому событию? Первейшей стадией биологической эволюции
было само возникновение жизни на планете.

До сих пор в научном мире популярна предложенная в 20е—30е
годы ХХ века концепция русского биолога А.Опарина и его английского коллеги
Дж.Б.С. Холдейна о постепенном возникновении живого в результате спонтанного
абиогенного (не вовлекающего живые организмы или их структуры) синтеза
органических молекул, включая биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты). Какие
именно компоненты живых систем возникли в первую очередь на примитивной Земле?

Еще совсем недавно молекулярные биологи, опьяненные успехами
в изучении нуклеиновых кислот, полагали, что начало жизни на планете Земля
совпадает с абиогенным синтезом первой молекулы ДНК (РНК?).  Им возражали те,
кто по-прежнему воспринимал как аксиому слова Ф. Энгельса о «жизни как способе
существования белковых тел» и, соответственно, видел в белке начало всего
живого (теория А. Опарина в первоначальном варианте). В последние десятилетия накапливаются
данные о том, что не белок и не ДНК/РНК, вероятно, положили начало доклеточным
предшественникам современной жизни — гипотетическим пробионтам. Жизнь, если она
возникла абиогенным синтезом, возможно, эволюционировала на базе динамичной
игры малых молекул (органических и неорганических), что представляется все
более правдоподобным в свете современных данных. Это могли быть ионы металлов,
соединения серы, фосфора, азота, а также небольшие органические молекулы типа
аминов, аминокислот, углеводородов.  Подобная гипотеза, постулируя вторичное
возникновение биополимеров  (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды) как
более тонких регуляторов «игры» малых молекул, находится в соответствии с
данными об эволюционно консервативной природе биологически активных малых
молекул, осуществляющих жизненно важные процессы в ныне существующих организмах
в свободном (гормоны, нейротрансмиттеры, феромоны, аттрактанты, репелленты,
факторы внутри- и межклеточной коммуникации и др.) или в связанном состоянии
(всевозможные кофакторы, активные группы ферментов и др.). Имеется
предположение, что даже функция наследственной передачи признаков, ныне
выполняемая нуклеиновыми кислотами, первоначально зависела от «неорганических
генов» — матриц для синтеза молекул (вначале даже небелковой природы),
построенных на основе алюмосиликатов глины. Первые биополимеры могли быть
результатом автокаталитических реакций малых молекул: получены сведения об
автокаталитическом эффекте пептидной связи, ведущем к спонтанному формированию
полипептидов в растворе, содержащем свободные аминокислоты и короткий
пептид-затравку[16]. В
современных клетках до сих пор протекают реликтовые процессы:  неферментативные
взаимодействия малых молекул, а белки-ферменты в некоторых случаях не столько
ускоряют, сколько регулируют и даже тормозят эти процессы (что показано на
примере неферментативных реакций хинонов с цитохромами типа с). Имеется общий
сценарий «возникновения жизни в облаках», где мельчайшие дождевые капли,
озаренные ультрафиолетом первобытного Солнца и поглощающие частицы соединений
металлов и неметаллов в ходе пыльных бурь, обеспечивали достаточную суммарную
поверхность для фотоиндуцированного гетерогенного катализа и последующего
синтеза более сложных органических молекул, поступавших с дождевыми потоками в
океан, где жизнь «дозревала» уже в соответствии с Опаринским сценарием  — в
«первичном бульоне» абиогенно синтезировались протеиноиды — вещества, более
или менее подобные современным белкам.

Обратимся к хронологии
происхождения и последующей эволюции живого на нашей планете. Перечислим
важнейшие стадии этого процесса (Рис. 4).

Возникновение первых живых организмов (пробионтов)
датируется на схеме точкой 3,5 млрд. лет назад («8:00 утра в среду»), поскольку
ископаемые микроорганизмы наподобие современных цианобактерий (сине-зелёных
водорослей по более ранней классификации) обнаружены в виде окаменелостей
(строматолитов) в слоях с примерно такой датировкой[17].
Подобные данные ставят под определенное сомнение изложенную выше концепцию –
современную модификацию взглядов Опарина и Холдейна. На процесс абиогенного
синтеза компонентов пробионтов, возможно (особенно, если последуют новые, еще
более древние находки) остаётся не так уж много времени! Зато эти данные льют
воду на мельницу концепций двух типов: 1) панспермии, утверждающей вечность
жизни в Космосе и возможность её заноса на Землю, как только там сформировались
подходящие условия (точка зрения Л. Пастера, С. Аррениуса, В.И. Вернадского);
2) неокреационизма, понимающего Библию более буквально, чем в указанной выше
метафорической схеме. Постулируется та или иная степень вмешательства Творца
(Логоса, Высшего разума и др.).

Накопление в атмосфере Земли концентрации кислорода, близкой
к современной (`20% от объёма). Данная веха (2 – 2,2 млрд. лет назад) связана с
первой глобальной экологической катастрофой на Земле – гибелью ранее
процветавших анаэробов. Это были организмы, не использовавшие кислород в своей
жизнедеятельности; для многих из них он был смертельно опасным ядом.  Потомки
анаэробов сохранились доныне только в специализированных экологических нишах,
где отсутствует кислород (например, в кишечнике человека). По мысли М.В.
Гусева, тогдашняя экологическая катастрофа сопоставима с той, которая угрожает
нам ныне.

Возникновение эукариот (клеток с ядром) – точка 1,7—1,9
млрд. лет. В соответствии с современной теорией «симбиогенеза», эукариотическая
клетка по существу представляет собой своего рода биосоциальную систему,   состоящую
из уркариота (гипотетического предка с ядром) и митохондрий и хлоропластов
(потомков свободноживущих бактерий, называемых также прокариотами). Более того,
клетки одной из групп эукариот (царство Chromista по популярной ныне схеме[18])  представляют собой симбиоз
двух эукариотических клеток: в цитоплазме одной эукариотической клетки
постоянно обитает другая эукариотическая клетка, содержащая в свою очередь
хлоропласты как симбиотические прокариоты. П. Корнинг прилагает к
эукариотической клетке даже некоторые  политические категории («власть» и др.).
Ставится, например, вопрос – каков характер «социальных отношений» между
партнёрами внутри эукариотической клетки – равноправный взаимовыгодный или
кабальный (цитоплазма с ядром «порабощает», эксплуатирует митохондрии и
хлоропласты). В пользу рабовладельческого характера симбиоза с митохондриями
свидетельствует тот факт, что клетка выкачивает из митохондрий  почти всю
синтезированную ими «энергетическую валюту» – АТФ с помощью специального
транспортёра (AdN). В пользу не просто «рабской» роли митохондрий говорит,
однако, их способность вершить судьбу клетки в целом. А именно, всякое
нарушение целостности митохондрий, распознаваемое по выходу из них цитохрома с,
обрекает клетку на гибель в результате запуска программы клеточной смерти
(апоптоза).

Возникновение многоклеточных организмов (обнаружены следы,
например, червеобразных организмов с возрастом не менее 1 млрд. лет тому
назад). Это событие — результат развития биосоциальности, присущей
одноклеточным существам и проявляющейся в обмене сигналами между клетками и
формировании колоний как надклеточных структур. Тенденция к всё большей
интеграции клеток в колонии приводит к возникновению многоклеточного существа
как индивидуальности более высокого порядка. Обмен сигналами между свободно
живущими клетками интериоризируется (погружается вовнутрь организма) и
трансформируется в выработку внутриорганизменных факторов регуляции
(гистогормонов, гормонов, нейромедиаторов). В то же время сигналы,
вырабатываемые одноклеточными как независимыми индивидами сопоставимы с
факторами межорганизменной коммуникации (феромонами), которыми обмениваются
многоклеточные существа.

.

Назад

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ