Учеными
было доказано, что после испарения воды из реакционного объема в
амфифильных липидоподобных и липидных молекулах формируются
жидкокристаллические агрегаты, в которых молекулы расположены
периодическими слоями, как в смектических кристаллах. Такие липотропные
жидкокристаллические фазы, дающие в поляризованном свете характерную
оптическую картину, при последующем разбавлении легко превращаются в
мембраноподобные структуры за счет полиморфных переходов (Чистяков,
Селезнев, 1977, с. 38–45). Эти и другие исследования подтвердили тот
факт, что на самых ранних стадиях химической эволюции могли возникнуть
достаточно простые липидоподобные и липидные молекулы, спонтанно
образующие мембранные структуры. Следовательно, и формирование систем,
подобных протоклеткам, могло предшествовать синтезу более сложных
полимерных молекул. Имеются все основания считать, что в период биопоэза
(его первого этапа) на Земле за счет высоких температур в присутствии
руд различных металлов и при воздействии на смеси газов
ультрафиолетового и у-излучения синтезировались не только аминокислоты,
но и некоторые сахара, жирные кислоты и азотистые основания. Жирные
кислоты в последующем, соединившись со спиртами, могли образовывать
липидные пленки на поверхности водоемов, в которых были растворены
азотистые основания, сахара и аминокислоты. Растворенные в водоемах
белковые молекулы могли адсорбироваться на поверхности липидной пленки
благодаря электрическому притяжению к заряженным обращенным в воду
липидным головкам. По-видимому, эти условия и предопределили
возникновение мембран и встроенных в них белков. Таким образом, в
первичном «органическом бульоне», покрывшем Землю, процесс образования
белковых молекул шел за счет Z-аминокислот. Очень рано появились
металлоорганические комплексы, в том числе железопорфирины, которые
могли играть роль мощных катализаторов в реакциях окисления с выделением
энергии. Синтез белковых молекул, вероятно, являлся уже достаточно
сложным процессом к тому времени, когда сформировались механизмы
трансляции. Белковые «протоклетки» могли образовываться путем
формирования поверхностей с избирательными свойствами. Образование
нуклеиновых кислот шло независимо от белков, а их комплексы возникли уже
позже. Первые организмы представляли собой агрегаты нуклеопротеидов,
способных к самоудвоению (дубликации) и связанных с другими белками,
осуществляющими ферментативное расщепление органических веществ с
выделением энергии. Эти первичные гетеротрофные организмы обладали
свойствами, составляющими основу живого. Для них было характерно
следующее: 1) способность использовать энергию макроэргических фосфатных связей для выполнения различных жизненных функций; 2) ступенчатый перенос электронов в промежуточном обмене; 3) использование металлопротеидов в качестве катализаторов окислительных процессов; 4) включение Z-аминокислот в естественные белки; 5) активный транспорт ионов через клеточную мембрану; 6) использование одних ионов внутри клеток и удаление других; 7) избирательная проницаемость мембран; 8) регуляция белкового синтеза нуклеиновыми кислотами и многие другие свойства, присущие живым организмам. Закончившийся
процесс формирования первичных организмов предоставил им единственный
источник энергии – это питание за счет друг друга. Но насыщаемость
океана органикой была ограничена. Поэтому перед эволюцией стоял выбор:
или остановиться на этом этапе – в таком случае дальнейшее
совершенствование биоты стало бы невозможным – или найти иной вариант
обеспечения организмов неиссякаемым источником пищи. В отличие от
консервативной модели А. И. Опарина, основанной на вероятности
спонтанного образования белковых агрегатов, на современном этапе
развития науки предлагается иной механизм образования предшественников
жизни – «абиогенного синтеза сравнительно простых липидоподобных
молекул, образующих замкнутые слоистые системы» (Дреймер и др., 1989, с.
4).
Источник: Возникновение клеточной организации |