Какими свойствами обладают коацерваты рост обмен веществ размножение

Коацерваты — агрегаты коллоидных капель, удерживаемых вместе электростатическими варядами.[ …]

Рост размеров коацерватов и их фрагментация (деление), возможно, вели к образованию одинаковых коацерватов, и таким образом процесс мог продолжаться. Описанная последовательность событий должна была привести к возникновению примитивного гетеротрофного организма, питающегося органическими веществами первичного бульона.[ …]

На четвертой стадии у коацерватов совершенствовался метаболизм, синтезировались и упорядочивались мембраны, в результате чего установилась корреляция между нуклеиновыми кислотами и белками, что означало появление первичных организмов.[ …]

Возможный путь формирования мембран при образовании коацерватов в «первичном бульоне» при зарождении жизни (по М. Кальвину, 1971)

Разнообразие «первичного бульона» в разных местах вызывало различие в химическом составе коацерватов — условие для «биохимического естественного отбора». Внутри коацерватов вещества могли вступать в различные химические реакции, в том числе поглощать ионы металлов и образовывать ферменты. На границе коацерватов и окружающей их среды выстраивались липиды, что вело к образованию примитивной клеточной мембраны, создававшей стабильность коацерватов и обеспечивавшей пространственно-временное разобщение начальных и конечных продуктов реакции. Образование мембранной структуры считается самым трудным этапом химической эволюции. Истинное существо (в виде клетки, пусть даже самой примитивной) не могло оформиться до возникновения мембранной структуры и ферментов.[ …]

Первичными живыми капельками на поверхности нашей планеты были, как их называет академик Опарин, к о а ц е р в а т ы. Коацерваты постепенно совершенствовались, структура их усложнялась и, наконец, появились первые микробы. Они были еще очень примитивны и в современных условиях быстро бы погибли. Однако в условиях той эпохи они могли свободно жить и размножаться.[ …]

Происхождение и эволюция микробов. Согласно теории академика Опарина о происхождении жизни на земле, первичными живыми капельками на поверхности планеты были коа-церваты. Коацерваты постепенно усложнялись, структура их совершенствовалась и появились микробы.[ …]

С.Г. Мамонтов и В.Б. Захаров (1999) пишут, что дальнейшее усложнение обмена веществ у предбиологических структур могло происходить только в условиях пространственного разделения различных синтетических и энергетических процессов внутри коацервата, а также более прочной изоляции внутренней среды от внешних воздействий по сравнению с той, которую могла осуществить водная оболочка. Эту изоляцию стала осуществлять мембрана, которая предположительно возникла следующим образом: вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли оболочки (концентрические слои) жиров, или липидов, отделившие коацерват от окружающей водной среды и преобразовавшиеся в ходе дальнейшей эволюции собственно в мембрану. Появление биологической мембраны, отделившей содержимое коацервата от окружающей среды и обладающей способностью к избирательной проницаемости, предопределило направление дальнейшей химической эволюции по пути развития все более совершенных саморегулирующихся систем, вплоть до возникновения первых примитивно устроенных клеток (рис. 35).[ …]

Высокомолекулярные органические соединения образуют так называемые коллоидные растворы, устойчивые и имеющие тенденцию образовывать сгустки, например, как водные растворы желатина. Подобные сгустки называются коацерватными каплями или коацерватами. Коацерваты могут адсорбировать различные вещества. В коацерватной капле существует некоторая упорядоченность частиц. В них могут осмотически поступать из окружающей среды химические соединения, идти синтез новых соединений и за счет этого коацерваты могут “расти”. При сотрясении коацерваты могут дробиться, а вновь образовавшиеся капли сохраняют основные свойства исходного коацервата.[ …]

А. И. Опарин предположил, что превращение неживого в живое происходило благодаря белкам, которые имеют свойство образовывать коллоидные комплексы, притягивающие к себе молекулы воды и создающие из них некую оболочку. Эти комплексы могут обособляться от остальной массы воды и сливаться друг с другом, т. е. возможен процесс коацервации (от лат. соасегиаНо — собирание в кучу, накопление). Богатые коллоидами коацерваты, возможно, были способны избирательно извлекать и накапливать из окружающей среды различные соединения. Состав конкретного коацервата, вероятно, зависел от состава окружающей его среды.[ …]

Близкие взгляды развивал также английский ученый Д. Бернал (1901-1971), который полагал, что неорганическими предшественниками были углекислота, неорганические ортофосфаты, аммиак, сероводород и что первичный синтез органических соединений заключался в образовании очень простых молекул (состоящих из трех-шести атомов) из воды, метана и аммиака. В последующем в результате полимеризации возникли более сложные структуры, связанные с клеточной организацией. По Д. Берналу возникновение жизни шло по схеме атом — молекула — мономер — полимер — организм. Но в отличие от А. И. Опарина, он считал, что конденсация органических молекул происходила не путем образования коацерватов, а путем адсорбции первых полимеризованных структур на минеральных частицах, причем это происходило не в океане, а в илистых пластах под водой, в попеременно сухих и влажных пластах земли.[ …]

 “Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы”. В.И. Сивоглазов (гдз)

Вопрос 1. Какие космические факторы на ранних этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений?
На ранних этапах развития Земли органические соединения образовывались из неорганических абиогенным путем. Источником энергии для этих процессов служило ультрафиолетовое излучение Солнца. В атмосфере не существовало ни озона, ни кислорода, поэтому ультрафиолет ничем не задерживался и достигал поверхности планеты. Под его воздействием, а также при участии электрических грозовых разрядов из воды и газов образовывались простейшие органические вещества: формальдегид, глицерин, аминокислоты, мочевина и др.

Вопрос 2. Назовите основные стадии возникновения жизни согласно теории биопоэза.
Согласно теории биопоэза, сформулированной в 1947 г. английским физиком и историком науки Джоном Берналом (1901—1971), можно выделить три стадии возникновения жизни:
1) абиогенный синтез и накопление органических мономеров (формирование «первичного бульона»);
2) образование биологических полимеров и коацерватов (от лат. coacervus — сгусток);
3) формирование мембранных структур ипервичных организмов (пробионтов).
Основное место протекания всех этих процессов — древний океан.

Вопрос 3. Как образовывались, какими свойствами обладали и в каком направлении эволюционировали коацерваты?
Образование коацерватов было бы невозможно без взаимодействия органических веществ друг с другом и с неорганическими со¬единениями. В результате такого взаимодействия из жирных кислот и спиртов образовались липиды, из аминокислот — пептиды, из нуклеотидов — нуклеиновые кислоты. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов, а белки — растворенные в воде полимерные комплексы. Такие комплексы, сливаясь друг с другом, образовывали коацерваты — структуры, обособленные от остальной массы воды. В первичном океане коацерваты, или коацерватные капли, обладали способностью поглощать различные вещества. В результате этого внутренний состав коацервата претерпевал изменения, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, т. е. к росту и к изменению химического состава, повышающего устойчивость коацерватной капли. Судьба капли определялась преобладанием одного из указанных процессов. Академик А. И. Опарин отмечал, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в данных конкретных условиях. Достигнув определенных размеров, материнская коацерватная капля могла распадаться на дочерние. Дочерние коацерваты, структура которых мало отличалась от материнской, продолжали свой рост, а резко отличавшиеся капли распадались. Продолжали существовать только те коацерватные капли, которые, вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды не всякие вещества, а лишь такие, которые обеспечивали им устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. Постепенно увеличивались различия между химическим составом капли и окружающей средой. В процессе длительного отбора (его называют химической эволюцией) сохранились лишь капли, которые при распаде на дочерние не утрачивали особенностей своей структуры, т. е. приобрели свойство самовоспроизведения. Коацерваты обладали некоторыми признаками живого, но для превращений их в первые живые организмы не хватало биологических мембран. Эволюция коацерватов завершилась образованием мембраны, отделяющей их от окружающей среды и состоящей из фосфолипидов.

Вопрос 4. Расскажите, как возникли пробионты.
Мембраны пробионтов могли образовываться из липидных пленок на поверхности водоемов, к которым присоединялись плавающие в воде коацерваты. Для эволюции жизни были важны те коацерваты, которые содержали не только белок, но и нуклеиновые кислоты. Из их комплексов с липидами можно считать живыми организмами лишь те, которые оказлись способны к самовоспроизведению нуклеиновых кислот. Так возникли пробионты — примитивные гетеротрофы, живущие за счет органических веществ абиогенного происхождения («первичного бульона»). На этом этапе закончилась химическая и началась биологическая эволюция.
Вопрос 5. Опишите, как могло происходить усложнение внутреннего строения первых гетеротрофов.
Постепенно количество органических веществ абиогенного происхождения стало уменьшаться. Это привело к жесткой конкуренции между пробионтами, которая ускорила возникновение автотрофов, использующих для создания органики энергию солнечного света. Первые автотрофы использовали бескислородный путь фотосинтеза. Позднее появились цианобактерии, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Следствием накопления кислорода в атмосфере стало, во-первых, возникновение аэробных организмов, во-вторых, формирование защитного озонового слоя.
Параллельно происходило усложнение внутреннего строения клеток, которое в итоге привело к появлению эукариотов. Некоторые гетеротрофы вступали в симбиоз с аэробными бактериями, захватывая их и используя в качестве «энергетических станций» — будущих митохондрий. Такие симбионты дали начало животным и грибам. Другие гетеротрофы, помимо аэробных бактерий, захватывали и автотрофов-цианобактерий, которые стали хлоропластами. Так появились предшественники растений.
Вопрос 6. Почему невозможно самозарождение жизни в современных условиях?
Самозарождение жизни на Земле в настоящее время невозможно, поскольку в условиях современной богатой кислородом атмосферы органические соединения быстро разрушаются, не накапливаются и не достигают должной степени сложности. Кроме того, появления коацерватов и пробионтов не происходит из-за огромного количества гетеротрофов, очень быстро «поедающих» любое скопление органических веществ.

Ïðîèñõîæäåíèå æèçíè íà Çåìëå ÿâèëîñü òðåòüèì çíà÷èòåëüíûì ýòàïîì â ðÿäó ïðîèñõîæäåíèÿ íàøåé Âñåëåííîé è ïðîèñõîæäåíèÿ Çåìëè.

Íî òîëüêî 3 ìàÿ 1924 ã. íà ñîáðàíèè Ðóññêîãî áîòàíè÷åñêîãî îáùåñòâà ó÷åíûé-áèîõèìèê À. È. Îïàðèí (1894-1980) ñ íîâîé òî÷êè çðåíèÿ ðàññìîòðåë ïðîáëåìó âîçíèêíîâåíèÿ æèçíè. Åãî äîêëàä «Î âîçíèêíîâåíèè æèçíè» ñòàë èñõîäíîé òî÷êîé íîâîãî âçãëÿäà íà âå÷íóþ ïðîáëåìó íàøåãî ïîÿâëåíèÿ íà Çåìëå. Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî íåçàâèñèìî îò Îïàðèíà ê òàêèì æå âûâîäàì ïðèøåë àíãëèéñêèé ó÷åíûé-ôèçèîëîã Äæîí Õîëäåéí (1860-1936).

Îáùèì âî âçãëÿäàõ Îïàðèíà è Õîëäåéíà áûëî îáúÿñíåíèå âîçíèêíîâåíèÿ æèçíè â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè. Îáà îíè ïîä÷åðêèâàëè îãðîìíóþ ðîëü ïåðâè÷íîãî îêåàíà êàê îãðîìíîé õèìè÷åñêîé ëàáîðàòîðèè, â êîòîðîé îáðàçîâàëñÿ «ïåðâè÷íûé áóëüîí».

Óñëîâèÿ ïîÿâëåíèå æèçíè. Çàðîæäåíèå æèçíè íå ïðîèçîøëî ñàìî ïî ñåáå, à ñîâåðøèëîñü áëàãîäàðÿ îïðåäåëåííûì âíåøíèì óñëîâèÿì, ñëîæèâøèìñÿ ê òîìó âðåìåíè.

Ãëàâíûå óñëîâèÿ âîçíèêíîâåíèÿ æèçíè:

• ñîîòâåòñòâóþùàÿ ìàññà è ðàçìåðû ïëàíåòû;
• íàëè÷èå âîäû íà ïëàíåòå – ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà âîäû: íàèáîëüøàÿ òåïëîåìêîñòü, íèçêàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü, ðàñøèðåíèå ïðè çàìåðçàíèè, õîðîøèé ðàñòâîðèòåëü è äð.;
• íàëè÷èå óãëåðîäà íà ïëàíåòå Çåìëÿ â âèäå ãðàôèòà è êàðáèäîâ – èç êàðáèäîâ ïðè èõ âçàèìîäåéñòâèè ñ âîäîé îáðàçîâûâàëèñü óãëåâîäîðîäû;
• äîñòóï âíåøíåé ýíåðãèè â ðàçíûõ ôîðìàõ: ëó÷èñòàÿ ýíåðãèÿ Ñîëíöà, â ÷àñòíîñòè óëüòðàôèîëåòîâûé ñâåò, ýëåêòðè÷åñêèå ðàçðÿäû â àòìîñôåðå è ýíåðãèÿ ïðèðîäíûõ ðàäèîàêòèâíûõ âåùåñòâ.

Îáðàçîâàíèå áèîïîëèìåðî⠖ êîàöåðâàòîâ. Íà ðàííåé ñòàäèè îáðàçîâàíèÿ îðãàíè÷åñêèé âåùåñòâ èç íåîðãàíè÷åñêèõ ïðîèçîøåë ïðåäâàðèòåëüíûé îòáîð õèìè÷åñêèé ñîåäèíåíèé ñïîñîáíûõ ê äàëüíåéøåìó óñëîæíåíèþ, ò.å. ýâîëþöèè îðãàíèçìîâ ïðåäøåñòâîâàëà ïî÷òè â ìèëëèàðä ëåò õèìè÷åñêàÿ ýâîëþöèÿ.  õîäå êîòîðîé äëÿ ïîñòðîåíèÿ ëþáîãî ñëîæíîãî îðãàíè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ áûëî îòîáðàíî âñåãî ëèøü 29 ñîñòàâíûõ áåëêî⠖ íèçêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé (ìîíîìåðîâ).  ÷èñëî èõ âõîäÿò 20 àìèíîêèñëîò, 5 àçîòèñòûõ îñíîâàíèé äëÿ îáðàçîâàíèÿ íóêëåèíîâîé êèñëîòû, ãëþêîçà – èñòî÷íèê ýíåðãèè, æèðû – íàêîïèòåëü ýíåðãèè è ìàòåðèàë äëÿ ìåìáðàí êëåòîê.

Êîãäà æå íà Çåìëå âîçíèêëè âåùåñòâà ïîäîáíûå áåëêàì, íà÷àëñÿ ïåðåõîä îò îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ê æèâûì ñóùåñòâàì. Ïåðâîíà÷àëüíî, îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà íàõîäèëèñü â ìîðÿõ è îêåàíàõ â âèäå ðàñòâîðîâ, ò.å. ñîåäèíåíèÿ íà îñíîâå óãëåðîäà îáðàçîâàëè «ïåðâè÷íûé áóëüîí» ãèäðîñôåðû.  íèõ íå áûëî êàêîãî-ëèáî ñòðîåíèÿ, êàêîé-ëèáî ñòðóêòóðû. Íî êîãäà ïîäîáíûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ ñìåøèâàëèñü ìåæäó ñîáîé, â ðàñòâîðàõ îáðàçîâûâàëèñü óïîðÿäî÷åííûå ìîëåêóëÿðíûå ñòðóêòóðû – áèîïîëèìåðû: áåëêè è íóêëåèíîâûå êèñëîòû â âèäå êàê îñîáûå ïîëóæèäêèå, ñòóäåíèñòûå îáðàçîâàíèÿ — êîàöåðâàòû. Êîàöåðâàòû – ìåëü÷àéøèå êîëëîèäíûå ÷àñòèöû – êàïëè, îáëàäàþùèå îñìîòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè.  íèõ êîíöåíòðèðîâàëèñü âñå íàõîäÿùèåñÿ â ðàñòâîðå áåëêîâûå âåùåñòâà, è íî îíè íå îáëàäàëè âàæíåéøèì áèîëîãè÷åñêèì ñâîéñòâîì âîñïðîèçâåäåíèÿ ñåáå ïîäîáíûõ. Íî ïðåäïîñûëêàìè âîçíèêíîâåíèÿ æèâîãî â íèõ óæå ñîäåðæàëîñü, ê òîìó æå îíè îáúÿñíÿþò ïîÿâëåíèå áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàí êàê ñàìîãî «òðóäíîãî» ýòàïà õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè æèçíè. Ïåðâè÷íàÿ àòìîñôåðà Çåìëè ñîäåðæàëà â îñíîâíîì ìåòàí, àììèàê, âîäÿíîé ïàð è âîäîðîä, ïîýòîìó áåñêèñëîðîäíàÿ ñðåäà ñïîñîáñòâîâàëà äëèòåëüíîìó ïðîöåññó ñèíòåçà áèîïîëèìåðîâ: êèñëîðîä, êàê ñèëüíûé îêèñëèòåëü, ðàçðóøàë áû ýòîò ïðîöåññ.

Êðîìå êîàöåðâàòîâ â «ïåðâè÷íîì áóëüîíå» íàêàïëèâàëèñü ïîëèíóêëåîòèäû, ïîëèïåïòèäû è ðàçëè÷íûå êàòàëèçàòîðû, áåç êîòîðûõ íåâîçìîæíî îáðàçîâàíèå ñïîñîáíîñòè ê ñàìîâîñïðîèçâåäåíèþ è îáìåííóþ âåùåñòâ.

 ðåçóëüòàòå îáðàçîâàëèñü ñëîæíûå óëüòðàìîëåêóëÿðíûå ñèñòåìû – ïðîáèîíòû – âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ ôåðìåíòû – áåëêîâûå êàòàëèçàòîðû, è ìåõàíèçì ãåíåòè÷åñêîé èíôîðìàöèè – íóêëåèíîâûå êèñëîòû êàê íîñèòåëåé ýòîé íàñëåäñòâåííîé èíôîðìàöèè – ýòî ìîæíî ñ÷èòàòü ìîìåíòîâ âîçíèêíîâåíèÿ æèçíè íà Çåìëå – êàê îñîáîé ôîðìû ñóùåñòâîâàíèÿ ìàòåðèè ñ îáìåíîì ñ âíåøíåé ñðåäîé, âîñïðîèçâåäåíèå ñåáå ïîäîáíûõ, ïîñòîÿííîå äâèæåíèå è ðàçâèòèå è ò.ï.

Ïðîáèîíòû íóæäàëèñü â ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèÿõ — íóêëåîòèäàõ, àìèíîêèñëîòàõ è äð. Èç-çà íèçêîé ñòåïåíè ãåíåòè÷åñêîé èíôîðìàöèè, ïðîáèîíòû îáëàäàëè äîñòàòî÷íî îãðàíè÷åííûìè âîçìîæíîñòÿìè, ò.ê. èñïîëüçîâàëè äëÿ ñâîåãî ðîñòà ãîòîâûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, ñèíòåçèðîâàííûå â õîäå õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè, è åñëè áû æèçíü íà ñâîåì ðàííåì ýòàïå ñóùåñòâîâàëà òîëüêî â ôîðìå îäíîãî âèäà îðãàíèçìîâ, òî ïåðâè÷íûé áóëüîí áûë áû äîñòàòî÷íî áûñòðî èñ÷åðïàí.

Îäíàêî áëàãîäàðÿ òåíäåíöèè ê ïðèîáðåòåíèþ áîëüøîãî ðàçíîîáðàçèÿ ñâîéñòâ, è â ïåðâóþ î÷åðåäü, ê âîçíèêíîâåíèþ ñïîñîáíîñòè ñèíòåçèðîâàòü îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà èç íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ñ èñïîëüçîâàíèåì ñîëíå÷íîãî ñâåòà, ýòîãî íå ïðîèçîøëî.

Êîàöåðâàòíûå êàïåëüêè îáëàäàëè îïðåäåëåííûì âíóòðåííèì ñòðîåíèåì. ×àñòèöû âåùåñòâà â íèõ áûëè ðàñïîëîæåíû íå áåñïîðÿäî÷íî, êàê â ðàñòâîðå, à ñ îïðåäåëåííîé çàêîíîìåðíîñòüþ. Ïðè îáðàçîâàíèè êîàöåðâàòîâ âîçíèêàëè çà÷àòêè îðãàíèçàöèè, îäíàêî, åùå î÷åíü ïðèìèòèâíîé è íåóñòîé÷èâîé. Äëÿ ñàìîé êàïåëüêè ýòà îðãàíèçàöèÿ èìåëà áîëüøîå çíà÷åíèå. Ëþáàÿ êîàöåðâàòíàÿ êàïåëüêà áûëà ñïîñîáíà óëàâëèâàòü èç ðàñòâîðà, â êîòîðîì ïëàâàåò, òå èëè èíûå âåùåñòâà. Îíè õèìè÷åñêè ïðèñîåäèíÿëèñü ê âåùåñòâàì ñàìîé êàïåëüêè. Òàêèì îáðàçîì, â íåé ïðîòåêàë ïðîöåññ ñîçèäàíèÿ è ðîñòà. Íî â ëþáîé êàïåëüêå íàðÿäó ñ ñîçèäàíèåì ñóùåñòâîâàë è ðàñïàä. Òîò èëè èíîé èç ýòèõ ïðîöåññîâ, â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà è âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ êàïåëüêè, íà÷èíàë ïðåîáëàäàòü.

Îáðàçîâàâøèåñÿ êîàöåðâàòíûå êàïåëüêè ïëàâàëè â ðàñòâîðå ðàçíîîáðàçíûõ âåùåñòâ, êàïåëüêè óëàâëèâàëè ýòè âåùåñòâà è ðîñëè çà èõ ñ÷åò. Ñêîðîñòü ðîñòà îòäåëüíûõ êàïåëåê áûëà íåîäèíàêîâà. Îíà çàâèñåëà îò âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ êàæäîé èç íèõ. Åñëè â êàïåëüêå ïðåîáëàäàëè ïðîöåññû ðàçëîæåíèÿ, òî îíà ðàñïàäàëàñü. Âåùåñòâà, åå ñîñòàâëÿþùèå, ïåðåõîäèëè â ðàñòâîð è ïîãëîùàëèñü äðóãèìè êàïåëüêàìè. Áîëåå èëè ìåíåå äëèòåëüíî ñóùåñòâîâàëè ëèøü òå êàïåëüêè, â êîòîðûõ ïðîöåññû ñîçèäàíèÿ ïðåîáëàäàëè íàä ïðîöåññàìè ðàñïàäà.

Òàêèì îáðàçîì, âñå ñëó÷àéíî âîçíèêàþùèå ôîðìû îðãàíèçàöèè ñàìè ñîáîé âûïàäàëè èç ïðîöåññà äàëüíåéøåé ýâîëþöèè ìàòåðèè.

Êàæäàÿ îòäåëüíàÿ êàïåëüêà íå ìîãëà ðàñòè áåñïðåäåëüíî êàê îäíà ñïëîøíàÿ ìàññà — îíà ðàñïàäàëàñü íà äî÷åðíèå êàïåëüêè. Íî êàæäàÿ êàïåëüêà â òî æå âðåìÿ áûëà ÷åì-òî îòëè÷íà îò äðóãèõ è, îòäåëèâøèñü, ðîñëà è èçìåíÿëàñü ñàìîñòîÿòåëüíî.  íîâîì ïîêîëåíèè âñå íåóäà÷íî îðãàíèçîâàííûå êàïåëüêè ïîãèáàëè, à íàèáîëåå ñîâåðøåííûå ó÷àñòâîâàëè â äàëüíåéøåé ýâîëþöèè ìàòåðèè – ïðîèñõîäèë åñòåñòâåííûé îòáîð êîàöåðâàòíûõ êàïåëåê. Ðîñò êîàöåðâàòîâ ïîñòåïåííî óñêîðÿëñÿ. Ïðè÷åì íàó÷íûå äàííûå ïîäòâåðæäàþò, ÷òî æèçíü âîçíèêëà íå â îòêðûòîì îêåàíå, à â øåëüôîâîé çîíå ìîðÿ èëè â ëàãóíàõ, ãäå áûëè íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ êîíöåíòðàöèè îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë è îáðàçîâàíèÿ ñëîæíûõ ìàêðîìîëåêóëÿðíûõ ñèñòåì.

Íî ãëàâíàÿ ïðîáëåìà â ïðîèñõîæäåíèè æèçíè ñîñòîèò â îáúÿñíåíèè âîçíèêíîâåíèÿ ìàòðè÷íîãî ñèíòåçà áåëêîâ êàê âåëè÷àéøåãî êà÷åñòâåííîãî ñêà÷êà â ýâîëþöèè ìàòåðèè, æèçíü âîçíèêëà íå òîãäà, êîãäà îáðàçîâàëèñü ïóñòü äàæå î÷åíü ñëîæíûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, îòäåëüíûå ìîëåêóëû ÄÍÊ è äð., à òîãäà, êîãäà íà÷àë äåéñòâîâàòü ìåõàíèçì íîíâàðèàíòíîé ðåäóïëèêàöèè.  õîäå ïðåäáèîëîãè÷åñêîãî îòáîðà íàèáîëüøèå øàíñû íà ñîõðàíåíèå èìåëè òå êîàöåðâàòû, ó êîòîðûõ ñïîñîáíîñòü ê îáìåíó âåùåñòâ ñî÷åòàëàñü ñî ñïîñîáíîñòüþ ê ñàìîâîñïðîèçâåäåíèþ.

Çíàíèå óñëîâèé, êîòîðûå ñïîñîáñòâîâàëè âîçíèêíîâåíèþ æèçíè íà Çåìëå, ïîçâîëÿþò ïîíÿòü, ïî÷åìó â íàøå âðåìÿ íåâîçìîæíî ïîÿâëåíèå æèâûõ ñóùåñòâ èç íåîðãàíè÷åñêîãî ìèðà. Òåïåðü æèâûå ñóùåñòâà ïîÿâëÿþòñÿ òîëüêî âñëåäñòâèå ðàçìíîæåíèÿ.

Âîçíèêíîâåíèå íà Çåìëå ïðîñòåéøèõ æèâûõ ñóùåñòâ: ïðîêàðèîòîâ – ýóêàðèîòî⠖ îäíîêëåòî÷íûõ. Äëèòåëüíàÿ ýâîëþöèÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ êîàöåðâàòîâ ïðèâåëà ê íîâîé ôîðìå ñóùåñòâîâàíèÿ ìàòåðèè — ê âîçíèêíîâåíèþ íà Çåìëå ïðîñòåéøèõ æèâûõ ñóùåñòâ, ýòî ïðîèçîøëî ê êîíöó áèîõèìè÷åñêîé ñòàäèè ðàçâèòèÿ æèçíè – ñ ïîÿâëåíèåì ñòðóêòóðíûõ îáðàçîâàíèé – ìåìáðàí, ñûãðàâøèõ âàæíóþ ðîëü â ïîñòðîåíèè êëåòîê. Ñòðîåíèå ïåðâûõ æèâûõ îðãàíèçìîâ áûëî ñîâåðøåííåå, ÷åì ó êîàöåðâàòíûõ êàïåëåê, íî îíî áûëî íåñðàâíåííî ïðîùå íûíåøíèõ æèâûõ ñóùåñòâ.

Áèîëîãè÷åñêèå ìåìáðàíû-îðãàíåëëû, îòâåòñòâåííû çà ôîðìó, ñòðóêòóðó è àêòèâíîñòü êëåòêè. Áèîëîãè÷åñêèå ìåìáðàíû ïîñòðîåíû èç àãðåãàòîâ áåëêîâ è ëèïèäîâ, ñïîñîáíûõ îòãðàíè÷èòü îðãàíè÷åñêîå âåùåñòâî îò ñðåäû è ñëóæèòü çàùèòíîé ìîëåêóëÿðíîé îáîëî÷êîé. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî îáðàçîâàíèå ìåìáðàí ìîãëî íà÷àòüñÿ åùå â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ êîàöåðâàòîâ. Íî äëÿ ïåðåõîäà îò êîàöåðâàòîâ ê æèâîé ìàòåðèè áûëè íåîáõîäèìû íå òîëüêî ìåìáðàíû, íî è êàòàëèçàòîðû õèìè÷åñêèõ ïðîöåññî⠗ ôåðìåíòû èëè ýíçèìû. Îòáîð êîàöåðâàòîâ óñèëèâàë íàêîïëåíèå áåëêîâî-ïîäîáíûõ ïîëèìåðîâ, îòâåòñòâåííûõ çà óñêîðåíèå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Ðåçóëüòàòû îòáîðà ôèêñèðîâàëèñü â ñòðîåíèè íóêëåèíîâûõ êèñëîò. Ñèñòåìà óñïåøíî ðàáîòàþùèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé íóêëåîòèäîâ â ÄÍÊ óñîâåðøåíñòâîâàëàñü èìåííî ïóòåì îòáîðà. Âîçíèêíîâåíèå ñàìîîðãàíèçàöèè çàâèñåëî êàê îò èñõîäíûõ õèìè÷åñêèõ ïðåäïîñûëîê, òàê è îò êîíêðåòíûõ óñëîâèé çåìíîé ñðåäû. Ñàìîîðãàíèçàöèÿ âîçíèêëà êàê ðåàêöèÿ íà îïðåäåëåííûå óñëîâèÿ. Ïðè ñàìîîðãàíèçàöèè îòñåèâàëîñü ìíîæåñòâî ðàçëè÷íûõ íåóäà÷íûõ âàðèàíòîâ, äî òåõ ïîð, ïîêà îñíîâíûå ÷åðòû ñòðîåíèÿ íóêëåèíîâûõ êèñëîò è áåëêîâ íå äîñòèãëè îïòèìàëüíîãî ñîîòíîøåíèÿ ñ òî÷êè çðåíèÿ åñòåñòâåííîãî îòáîðà.

Áëàãîäàðÿ ïðåäáèîëîãè÷åñêîìó îòáîðó ñàìèõ ñèñòåì, à íå òîëüêî îòäåëüíûõ ìîëåêóë, ñèñòåìû ïðèîáðåëè ñïîñîáíîñòü ñîâåðøåíñòâîâàòü ñâîþ îðãàíèçàöèþ. Ýòî áûë óæå ñëåäóþùèé óðîâåíü áèîõèìè÷åñêîé ýâîëþöèè, êîòîðûé îáåñïå÷èâàë âîçðàñòàíèå èõ èíôîðìàöèîííûõ âîçìîæíîñòåé. Íà ïîñëåäíåì ýòàïå ýâîëþöèè îáîñîáëåííûõ îðãàíè÷åñêèõ ñèñòåì ñôîðìèðîâàëñÿ ãåíåòè÷åñêèé êîä. Ïîñëå îáðàçîâàíèÿ ãåíåòè÷åñêîãî êîäà ýâîëþöèÿ ðàçâèâàåòñÿ âàðèàöèÿìè. ×åì äàëüøå îíà ïðîäâèãàåòñÿ âî âðåìåíè, òåì ìíîãî÷èñëåííåå è ñëîæíåå âàðèàöèè.

Ïåðâûå îðãàíèçìû íà Çåìëå áûëè îäíîêëåòî÷íûå – ïðîêàðèîòû. Ïðîøëè ñîòíè ìèëëèîíîâ ëåò ñàìîîðãàíèçàöèè ïðîêàðèîò, êîãäà èç íèõ îáðàçîâàëèñü ýóêàðèîòû, ò.å. â êëåòêå ñôîðìèðîâàëîñü ÿäðî ñ âåùåñòâîì, ñîäåðæàùèì êîä ñèíòåçà áåëêà, ÿäðûøêî, íàõîäÿùååñÿ â ÿäðå è äðóãèå ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû.

Ñ ïîÿâëåíèåì ýóêàðèîò íàìåòèëñÿ âûáîð ðàñòèòåëüíîãî èëè æèâîòíîãî îáðàçà æèçíè, ðàçëè÷èå ìåæäó êîòîðûìè çàêëþ÷àåòñÿ â ñïîñîáå ïèòàíèÿ è ñâÿçàíî ñ âàæíåéøèì äëÿ âñåãî æèâîãî ïðîöåññîì – ôîòîñèíòåçîì. Ò.å. ðàñòåíèÿ è æèâîòíûå áûëè ìåëü÷àéøèìè îäíîêëåòî÷íûìè ñóùåñòâàìè, ïîäîáíûìè æèâóùèì â íàøå âðåìÿ áàêòåðèÿì, ñèíå-çåëåíûì âîäîðîñëÿì, àìåáàì.

Âíà÷àëå ïèùåé äëÿ æèâûõ ñóùåñòâ áûëè òîëüêî îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà, âîçíèêøèå èç ïåðâè÷íûõ óãëåâîäîðîäîâ. Íî ñ òå÷åíèåì âðåìåíè êîëè÷åñòâî òàêèõ âåùåñòâ óìåíüøèëîñü.  ýòèõ óñëîâèÿõ ïåðâè÷íûå æèâûå îðãàíèçìû âûðàáîòàëè â ñåáå ñïîñîáíîñòü ñòðîèòü îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà èç ýëåìåíòîâ íåîðãàíè÷åñêîé ïðèðîäû — èç óãëåêèñëîòû è âîäû.  ïðîöåññå ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðàçâèòèÿ ó íèõ ïîÿâèëàñü ñïîñîáíîñòü ïîãëîùàòü ýíåðãèþ ñîëíå÷íîãî ëó÷à, ðàçëàãàòü çà ñ÷åò ýòîé ýíåðãèè óãëåêèñëîòó è ñòðîèòü â ñâîåì òåëå èç åå óãëåðîäà è âîäû îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà. Òàê âîçíèêëè ïðîñòåéøèå ðàñòåíèÿ — ñèíå-çåëåíûå âîäîðîñëè. Îñòàòêè ñèíå-çåëåíûõ âîäîðîñëåé îáíàðóæèâàþòñÿ â äðåâíåéøèõ îòëîæåíèÿõ çåìíîé êîðû.

Äðóãèå æèâûå ñóùåñòâà ñîõðàíèëè ïðåæíèé ñïîñîá ïèòàíèÿ, íî ïèùåé èì ñòàëè ñëóæèòü ïåðâè÷íûå ðàñòåíèÿ. Òàê âîçíèêëè â ñâîåì ïåðâîíà÷àëüíîì âèäå æèâîòíûå.

Íî èñêëþ÷èòåëüíîå ðàçíîîáðàçèå æèçíè îñóùåñòâëÿëîñü íà åäèíîîáðàçíîé áèîõèìè÷åñêîé îñíîâå: íóêëåèíîâûå êèñëîòû, áåëêè, óãëåâîäû, æèðû è íåñêîëüêî áîëåå ðåäêèõ ñîåäèíåíèé òèïà ôîñôàòîâ.

Îñíîâíûå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû, èç êîòîðûõ ïîñòðîåíà æèçíü, — ýòî óãëåðîä, âîäîðîä, êèñëîðîä, àçîò, ñåðà è ôîñôîð. Î÷åâèäíî, îðãàíèçìû èñïîëüçóþò äëÿ ñâîåãî ñòðîåíèÿ ïðîñòåéøèå è íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûå âî Âñåëåííîé ýëåìåíòû, ÷òî îáóñëîâëåíî ñàìîé ïðèðîäîé ýòèõ ýëåìåíòîâ. Íàïðèìåð, àòîìû âîäîðîäà, óãëåðîäà, êèñëîðîäà è àçîòà (îðãàíîãåíû) èìåþò íåáîëüøèå ðàçìåðû è îáðàçîâûâàþò óñòîé÷èâûå ñîåäèíåíèÿ ñ äâóõ è òðåõêðàòíûìè ñâÿçÿìè, ÷òî ïîâûøàåò èõ ðåàêöèîííóþ ñïîñîáíîñòü. À îáðàçîâàíèå ñëîæíûõ ïîëèìåðîâ, áåç êîòîðûõ âîçíèêíîâåíèå è ðàçâèòèå æèçíè âîîáùå íåâîçìîæíû, ñâÿçàíî ñî ñïåöèôè÷åñêèìè õèìè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè óãëåðîäà.

Ñåðà è ôîñôîð ïðèñóòñòâóþò â îòíîñèòåëüíî ìàëûõ êîëè÷åñòâàõ (äåñÿòûå äîëè ïðîöåíòîâ), íî èõ ðîëü äëÿ æèçíè îñîáåííî âàæíà. Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ýòèõ ýëåìåíòîâ äàþò âîçìîæíîñòü îáðàçîâàíèÿ êðàòíûõ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé. Ñåðà âõîäèò â ñîñòàâ áåëêîâ, à ôîñôîð — ñîñòàâíàÿ ÷àñòü íóêëåèíîâûõ êèñëîò.

Âîçíèêíîâåíèå íà Çåìëå ìíîãîêëåòî÷íûõ æèâûõ ñóùåñòâ. Âîçíèêíóâ, æèçíü ñòàëà ðàçâèâàòüñÿ áûñòðûìè òåìïàìè ïîêàçûâàÿ óñêîðåíèå ýâîëþöèè âî âðåìåíè. Åñëè ðàçâèòèå îò ïåðâè÷íûõ ïðîáèîíòîâ äî àýðîáíûõ ôîðì ïîòðåáîâàëî îêîëî 3 ìëðä. ëåò, òî ñ ìîìåíòà âîçíèêíîâåíèÿ íàçåìíûõ ðàñòåíèé è æèâîòíûõ ïðîøëî îêîëî 500 ìëí. ëåò. Ïòèöû è ìëåêîïèòàþùèå ðàçâèëèñü îò ïåðâûõ íàçåìíûõ ïîçâîíî÷íûõ çà 100 ìëí. ëåò, ïðèìàòû âûäåëèëèñü çà 12-15 ìëí. ëåò, äëÿ ñòàíîâëåíèÿ ÷åëîâåêà ïîòðåáîâàëîñü îêîëî 3 ìëí. ëåò.

Áîëüøèì ñîáûòèåì â èñòîðèè ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðàçâèòèÿ æèâîé ïðèðîäû ñòàëî âîçíèêíîâåíèå ìíîãîêëåòî÷íûõ îðãàíèçìîâ, ò. å. æèâûõ ñóùåñòâ, ñîñòîÿùèõ èç ìíîãèõ êëåòîê, îáúåäèíåííûõ â îäèí îðãàíèçì. Ïîñòåïåííî, íî çíà÷èòåëüíî áûñòðåå, ÷åì ðàíüøå, æèâûå îðãàíèçìû ñòàíîâèëèñü âñå ñëîæíåå è ðàçíîîáðàçíåå.

Ôîòîñèíòåç ñ ïîÿâëåíèåì íà Çåìëå ïðîñòåéøèõ ðàñòåíèé ñîïðîâîæäàëñÿ ïîñòóïëåíèåì â àòìîñôåðó êèñëîðîäà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî íûíåøíåå ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà â àòìîñôåðå (21%) áûëî äîñòèãíóòî 250 ìëí. ëåò íàçàä â ðåçóëüòàòå èíòåíñèâíîãî ðàçâèòèÿ ðàñòåíèé.

Èñòèííàÿ îñíîâà æèçíè îáðàçîâàëàñü â ðåçóëüòàòå ïîÿâëåíèÿ êëåòêè, â êîòîðîé áèîëîãè÷åñêèå ìåìáðàíû îáúåäèíèëè îòäåëüíûå îðãàíåëëû â åäèíîå öåëîå.

Ïåðâûå êëåòêè áûëè ïðèìèòèâíû è íå èìåëè ÿäðà. Íî òàêèå êëåòêè ñóùåñòâóþò è â íàñòîÿùåå âðåìÿ. Óäèâèòåëüíî, âåäü îíè ïîÿâèëèñü áîëåå 3 ìëðä. ëåò íàçàä.

Ïåðâûå êëåòêè áûëè ïðîîáðàçîì âñåõ æèâûõ îðãàíèçìîâ: ðàñòåíèé, æèâîòíûõ, áàêòåðèé. Ïîçæå, â ïðîöåññå ýâîëþöèè, ïîä âîçäåéñòâèåì äàðâèíîâñêèõ çàêîíîâ åñòåñòâåííîãî îòáîðà êëåòêè ñîâåðøåíñòâîâàëèñü è ïîÿâèëèñü ñïåöèàëèçèðîâàííûå êëåòêè âûñøèõ ìíîãîêëåòî÷íûõ, ðàñòåíèé è æèâîòíûõ — ìåòàôèòîâ è ìåòàçîà.

 êà÷åñòâå îáúåäèíÿþùåé çàâèñèìîñòè ìåæäó õèìè÷åñêîé ýâîëþöèåé ïåðåõîäÿùåé çàòåì â áèîõèìè÷åñêóþ è áèîëîãè÷åñêóþ ýâîëþöèþ ìîæíî ïðèâåñòè ñëåäóþùóþ:

• àòîìû
• ïðîñòûå ìîëåêóëû
• ñëîæíûå ìàêðîìîëåêóëû è óëüòðà ìîëåêóëÿðíûå ñèñòåìû (ïðîáèîíòû)
• îäíîêëåòî÷íûå îðãàíèçìû.

Èòàê, æèâîé ìèð ñîòâîðåí. Íà ýòî ïîòðåáîâàëîñü áîëåå 3 ìèëëèàðäîâ ëåò, è ýòî áûëî ñàìûì òðóäíûì. Íå ïîääàåòñÿ ïåðå÷èñëåíèþ îãðîìíîå êîëè÷åñòâî âàðèàíòîâ ðàçâèòèÿ èñõîäíûõ óãëåðîäíûõ ñîåäèíåíèé. Îäíàêî ñàìûì âàæíûì áûë ðåçóëüòàò – âîçíèêíîâåíèå æèçíè íà Çåìëå.