Книга: Современное состояние биосферы и экологическая политика
4.2. Возникновение клеточной организации
<<< Назад 4.1. Образование мембран – основа начала жизни |
Вперед >>> Глава 5 Современное состояние биосферы Земли |
4.2. Возникновение клеточной организации
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).
<<< Назад 4.1. Образование мембран – основа начала жизни |
Вперед >>> Глава 5 Современное состояние биосферы Земли |
- 2. Строение клеточной стенки и цитоплазматической мембраны
- Чудо самоорганизации
- Тайны клеточной дифференцировки
- Меловой период. Возникновение и распространение цветковых
- Возникновение и наследование модификаций на примере Metazoon
- 3. Уровни организации живой материи. Методы биологии
- Глава 12. Происхождение жизни. Возникновение трансляции, репликации, метаболизма и мембран: биологический, геохимический...
- Эукариотическая клетка, ее внутренняя архитектура и пропасть между прокариотической и эукариотической клеточной организа...
- Эукариогенез: источники уникальной эукариотической клеточной организации
- 1.3. Основные уровни организации живой природы: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический
- Возникновение биосферы и главные черты ее развития
- 3.9. Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование. Роль клеточной теории в становлении и развитии биотехнол...