Возникновение фазово-обособленных открытых систем

В силу особых физико-химических свойств молекул воды и органических соединений водные растворы последних могут разделяться на две фазы с образованием так называемых “коацерватных капель” с высоким содержанием органических соединений, четкой границей раздела, и таковых с низким содержанием органических соединений или их полным отсутствием. Коацерватные капли по А.И. Опарину и были теми структурами, в которых абиогенно возникшие органические соединения могли не только сохраняться, но и усложняться.

Стабилизация коацерватных систем была обеспечена в первую очередь возникновением вокруг них внешнего плотного слоя, сходного со слоем клеточных мембран, т.е. образовались примитивные мембраны.

Коацерватные капли называют также микросферами. В них находилась нуклеиновая кислота. Сейчас примерами микросфер служат серные бактерии, которые находят в кратерах вулканов.

Эволюция протобионтов (первых живых существ)

Фазово-обособленные открытые системы, подобные коацерватным каплям, можно уже рассматривать как предшественников жизни. Превращение коацерватных капель в протобионты было связано с появлением у них первых нуклеиновых кислот - субстрата наследственности.

В соответствии с гипотезой А. И. Опарина фазово-обособленные системы подвергались действию естественного отбора. Устойчивыми оставались системы, использовавшие молекулы неорганических веществ в качестве катализаторов для окислительно-восстановительных реакций, связанных с передачей водорода или электрона.

Таким образом, возникновение как примитивной нуклеиновой кислоты, так и полипептидной цепочки привело в конечном итоге к появлению матричного синтеза на базе полинуклеотида и возникновению протобионтов. Способность же полинуклеотида к репликации обеспечила появление у них свойства наследственности и, следовательно, переход их в новое качество. И уже с этого времени начали в полной мере действовать законы эволюции органического мира, выявленные великим Дарвиным.

Первые живые существа имели, несомненно, микроскопические размеры и обладали гетеротрофным типом питания.

В промежутке времени между 3,7 и 2,9 млрд. лет назад возникли первые фотосинтезирующие организмы. Появление их было связано с тем, что запасы органических веществ в первичном океане были полностью исчерпаны и обменные процессы у части живых существ переориентировались на усвоение энергии солнечного света.

Около 2,3 млрд. лет назад появились протокариоты, у которых начало формироваться ядро. И лишь за 1500 млн. лет до наших дней возникли первые эукариоты- как гетеротрофные, так и аутотрофные организмы, давшие начало современным группам живых существ.

Кроме перечисленных существуют и другие гипотезы возникновения жизни на Земле.

Некоторые учёные считают, что для возникновения жизни в первичном бульоне оказался бы недостаточен отрезок времени с момента формирования Земли и водоёмов на её поверхности. Английский ученый Дж. Бернал высказал гипотезу о роли глинистых отложений в концентрации органики абиогенного происхождения, а также о значении межзвездного вещества (цианистый водород, окись углерода и т. д.), доставляемого на поверхность Земли кометами и метеоритами.

Дж. Бернал (1947 г.) выделил 3 стадии биогенеза:

1. абиогенное возникновение биологических мономеров (аминокислоты, мочевина и др.);

2. образование биологических полимеров (РНК, ДНК, белок);

3. формирование мембранных структур и первых живых организмов - пробионтов.