Сущность жизни. Основные концепции биохимической

Сущность жизни. Основные концепции биохимической эволюции

Определение жизни В современной науке жизнь и живое являются объектом исследования многих естественно-научных дисциплин. Ключевым вопросом многих из этих исследований является вопрос о сущности жизни. Долгое время в науке существовало два основных подхода к решению этого вопроса — механицизм и витализм.

Механицизм отождествлял живые организмы со сложными машинами. Витализм объяснял качественное отличие живого от неживого наличием в живых организмах особой «жизненной силы» , отсутствующей в неживых предметах и не подчиняющейся физическим законам.

Большинство ученых убеждено, что жизнь представляет собой особую форму существования материального мира. До конца 1950 -х гг. в научной и философской литературе общепринятым было знаменитое определение Ф. Энгельса, согласно которому жизнь есть способ существования белковых тел, состоящий в постоянном самообновлении их химических составных частей. Но постепенно стало очевидным, что субстратная основа жизни не сводится только к белкам, а функциональная — к присущему белковым телам обмену веществ.

Определение К. Гробстейна “Жизнь-это макромолекулярная система, для которой характерна определенная иерархическая организация, а также способность к воспроизведению, обмен веществ, тщательно регулируемый поток энергии, -являет собой распространяющийся центр упорядоченности в менее упорядоченной Вселенной”

Концепция биохимической эволюции О течественный биохимик А. И. Опарин (1894 – 1980). «Жизнь есть закономерный результат эволюции материи во Вселенной и естественного отбора, спонтанно образующихся в ходе химической эволюции веществ обособленных термодинамических открытых многомолекулярных систем – пробионтов» .

Основателями этой концепции являются академик А. Опарин и англичанин Дж. Холдейн(1892 -1964). Они сформулировали концепцию, согласно которой живое вещество на Земле возникло в результате химической эволюции неорганического вещества, при наличии соответствующих условий.

Основные положения Жизнь есть закономерный результат эволюции материи во Вселенной. На Земле имелись условия, значимые для возникновения жизни: разнообразие простых соединений в океанах, большая площадь поверхности Земли, доступность энергии и разнообразие ее источников, а также огромные масштабы времени. Невозможно возникновение жизни в результате химической эволюции, протекающей на молекулярном уровне. Для перехода от химической эволюции к биологической необходимо образование особых микроструктур. Коацерваты (от латинского coacervus - сгусток, куча).

Этапы Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой: этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы ранней Земли; этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов; этап самоорганизации сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом и воспроизводства органических структур, завершающееся образованием простейшей клетки.

Популярность концепции Опарина в научном мире очень велика. Однако большая часть экспериментов, развивших идеи ученого, была проведена только в 1950— 1960 -е гг. Так, в 1953 г. С. Миллер в ряде экспериментов смоделировал условия, существовавшие на раннем этапе эволюции Земли. В сделанной им установке были синтезированы многие аминокислоты, аденин, простые сахара и другие вещества, имеющие важное биологическое значение. После этого Л. Орджел в сходном эксперименте синтезировал простые нуклеиновые кислоты. Но несмотря на экспериментальную обоснованность и теоретическую убедительность, концепция Опарина имеет как сильные, так и слабые стороны.

Сильной стороной концепции является достаточное эспе-риментальное обоснование химической эволюции, согласно которой зарождение жизни является закономерным результатом добиологической эволюции материи. Убедительным аргументом в пользу этой концепции является также возможность экспериментальной проверки ее основных положений. Это касается не только лабораторного воспроизведения предполагаемых физико- химических условий первичной Земли, но и коацерватов, имитирующих докле-точных предков и их функциональные особенности.

Слабой стороной концепции является невозможность объяснения самого момента скачка от сложных органических соединений к живым организмам, ведь ни в одном из поставленных экспериментов получить жизнь так и не удалось. Кроме того, Опарин допускал возможность самовоспроизведения коацерватов в отсутствие молекулярных систем с функциями генетического кода. Иными словами, без реконструкции эволюции механизма наследственности объяснить процесс скачка от неживого к живому не удается. Поэтому сегодня считается, что решить эту сложнейшую проблему биологии без привлечения концепции открытых каталитических систем, молекулярной биологии, а также кибернетики не получится.

Вывод Зарождение жизни на Земле - длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой. И произошло это путем химической эволюции, в результате которой простейшие органические вещества образовались из неорганических под влиянием сильнодействующих физико-химических факторов, и тем самым химическая эволюция постепенно поднялась на качественно новый уровень и перешла в биохимическую эволюцию.