Skip to content Skip to footer
Происхождение жизни, часть 4: Химическая эволюция

Химическая эволюция предшествовавшая возникновению жизни на Земле представляет собой сложную для исследования проблему в том числе и потому, что дело было очень давно. События разворачивались в конце картархейского эона — в доисторический с точки зрения науки период. Геологическая летопись, запечатлённая в сохранившихся участках земной коры, чем глубже, тем более отрывочная, описывает историю планеты только с начала архея — с рубежа 4 миллиарда лет назад. А тогда жизнь уже была.

Химическая эволюция, позволившая преодолеть границу между живым и неживым (причём, через длительную стадию «полуживого») требовала условий, сложившихся на Земле примерно 4.2 миллиарда лет назад, а вскоре — не позже 4 миллиардов лет назад — уже исчезнувших. И это является ответом любителям задавать каверзные, как им кажется, вопросы. Почему, например, самозарождение жизни не наблюдается сейчас? Нет условий. Наличие жизни в принципе не совместимо с условиями для её зарождения. Или одно, или другое.

Условием же являлся «первичный бульон» — наваристый раствор абиогенной органики в горячей, насыщенной минералами и газами воде. В конце катархея он исчез. Его съели появившиеся микроорганизмы. Кое-что, конечно, восполнялось за счёт продолжающих выходить из мантии вод, в конце концов (не скоро, лишь в протерозое) образовавших настоящие океаны. Но восполнялось не всё. Значительная часть важнейших ингредиентов имела происхождение небулярное, и попала на Землю вместе с осаждающимися клочьями туманности, из которой образовалась Солнечная система. А этот источник иссяк ещё до появления на планете жидкой воды.

…Тут, кстати, может возникнуть вопрос: как это, едва зародившаяся жизнь, ещё предельно примитивная, а значит, не приспособленная, малораспространённая и не слишком прожорливая, так быстро смогла провести очистку воды в глобальном масштабе? Но всё просто. Редуцентов ещё не существовало. Круговорот веществ на Земле и тогда, и долгое время после, не был замкнут. Архиважные для жизни вещества использовались однократно, а потом минерализовались.

Первые микроорганизмы, возникшие и жившие в переходную между неживым и живым эпоху мира полиароматических углеводородов, ещё сильно отличались от современных. Они качественно уступали сложностью даже археям. И они тоже исчезли без следа (если не считать спорную версию додревнего происхождения вирусов) ещё в катархее. Поскольку среда, в которой они могли выжить, существовать перестала.

Абиогенный синтез и последующая репликация РНК в пробирке происходит путём самосборки полимера из готовых, растворённых в воде комплектующих. Также, в принципе, размножается и внедрившийся в клетку вирус. Так работали колонии автокаталитических молекул в коацерватных каплях. И развившиеся из этих колоний первые катархейские протоорганизмы тоже работали только так — на всём готовом. По сути, они даже ещё не являлись синтезирующими в современном смысле.

Но всё хорошее имеет тенденцию кончаться. Бульон в том числе. Дальнейшая — уже биологическая, а не химическая, — эволюция, приведшая в самом конце катархея к появлению архей и бактерий (причём, весьма спорно, что вторые произошли от первых), проходила в направлении освоения технологий синтеза. По мере накопления генетической информации каталитические способности РНК становились всё более «осмысленными». И, кстати, разнообразными, так как увеличивались, становясь длиннее, сами молекулы, изначально, вероятно, состоявшие лишь из сотен звеньев. Абиогенная РНК представляет собой крошечные обрывки, ибо коротким полимерам, само собой, легче самособраться и самоскопироваться. Однако, возможность хранения более сложного кода дала эволюционное преимущество именно длинным спиралям.

Способность РНК осуществлять катализ синтеза различных соединений стала использоваться опосредованно — для производства реагентов и катализаторов, позволяющих поэтапно получать необходимые вещества из наличествующих. По мере того, как в окружающей среде расширялся список вдруг ставших дефицитными жизненно важных ресурсов, усложнялась и внутренняя химия клетки. Она становилась всё более энергозатратной, в то время, как среда обитания микроорганизмов постепенно остывала, замедляя протекание реакций. Что и привело к постепенному превращению просто синтеза в хемосинтез. То есть, для начала, в цепочки реакций, в большинстве из которых энергия поглощалась, были включены и реакции экзотермические.

На рубеже архея и катархея клетки стали не только питаться, но и дышать.

<<<< К НАЧАЛУ

Новые публикации также можно увидеть на Дзен-канале

Подписаться
Уведомить о
guest
2 комментариев
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
shlomapetia
shlomapetia
22 дней назад

А прикиньте че было бы если бактерии всю органику сожрали бы и померли с голоду