Найбільш повно розробленою, аргументованою і має широке визнання слід визнати гіпотезу походження життя шляхом біохімічної еволюції, або «гіпотеза Опаріна-Холдейна».
Вона постулює, що життя виникло на Землі саме з неживої матерії, в умовах, що мали місце на планеті мільярди років тому. Ці умови включали наявність джерел енергії, визначеного температурного режиму, води та інших неорганічних речовин - попередників органічних сполук. Атмосфера тоді була безкисневому (джерелом кисню в даний час є рослини, а тоді їх не було).
В рамках даної теорії можна виділити п'ять основних етапів на шляху до виникнення життя, які наведені в табл. 1.
Етапи розвитку життя на Землі по гіпотезеОпаріна-Холдейна
Етапи виникнення життя
Події, що відбуваються на Землі
3,5 млрд років тому
Освіта первинної атмосфери, що містить метан, аміак, вуглекислий газ, водень, окис вуглецю і пари води
Охолодження планети (нижче температури +100 ° С на її поверхні); конденсація парів води; утворення первинного океану; розчинення в його воді газів і мінеральних речовин; потужні грози
Синтез простих органічних сполук - амінокислот, цукрів, азотистих основ - в результаті дії потужних електричних розрядів (блискавок) і ультрафіолетової радіації
Освіта найпростіших білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, жирів; коацерватов
3 млрд років тому
Освіта протобионтов, здатних до самовідтворення і регульованим обміну речовин, в результаті виникнення мембран з виборчої проникністю і взаємодій нуклеїнових кислот і білків
3 млрд років тому
Виникнення організмів, що мають клітинну будову (первинних прокаріот-бактерій)
Ідеї про формування та склад первинної атмосфери Землі базуються на об'єктивних даних різних наук, на вивченні газових оболонок інших планет Сонячної системи. Вельми переконливі докази можливості здійснення 2-го і 3-го етапів розвитку життя отримані в результаті численних експериментів зі штучного синтезу біологічних мономерів. Так, вперше в 1953 р С. Міллер (США) створив досить просту установку, на якій йому вдалося з суміші газів і парів води під дією ультрафіолетового опромінення та електричних розрядів синтезувати ряд амінокислот і інших органічних сполук (рис. 1).
Мал. 1.Установка Стенлі Міллера, в якій він синтезував амінокислоти з газів, створивши умови, імовірно що існували в атмосфері первісної Землі. Гази і водяні пари, що циркулювали в установці під високим тиском, піддавали протягом тижня впливу високої напруги. Після цієї речовини, зібрані в «пастці», досліджували методом хроматографії на папері. В цілому було виділено 15 амінокислот, в тому числі гліцин, аланін і аспарагінова кислота
Під час експерименту С. Міллера в його установці були відтворені умови, що існували на Землі в передбачуваний час. У приладі була присутня суміш газів: водню, аміаку, метану і пари води. В одну з камер були введені електроди для отримання розрядів, що імітували блискавки, як можливе джерело енергії для хімічних реакцій. В іншій камері була налита вода, і ця камера підігрівалася (для насичення газової суміші парами води). Ще одна камера піддавалася охолодженню, і тут вода конденсувалась ( «дощові опади»). Вже через тиждень в конденсаті і були виявлені різні органічні речовини.
У наступні десятиліття в багатьох лабораторіях світу було здійснено штучний синтез різних амінокислот, нуклеотидів, простих цукрів, а потім і більш складних органічних сполук. Все це підтверджує можливість утворення органічних речовин на Землі у віддалені часи без участі живих організмів. При відсутності вільного кисню (який руйнував би їх) і живих організмів (які могли б використовувати їх у вигляді їжі) ці речовини накопичувалися в первинному океані в високих концентраціях.
На наступному етапі відбувалося утворення більш складних з'єднань - белковоподобних речовин (ланцюжки з амінокислот) і коротких полінуклеотидних молекул. Така ймовірність багаторазово підтверджена: сьогодні подібне отримують експериментально. При досягненні певної концентрації органічних речовин в первинному океані могли виникати складні агрегати різноманітних з'єднань - коацервати. дрібні кулясті освіти.
Вивчення штучно створюваних коацерватов (дуже широко досліджених А. І. Опаріним і його співробітниками) показало, що вони проявляють деякі властивості живих систем. Маючи ущільнений зовнішній шар, щось на кшталт клітинної мембрани, коацервати здатні вибірково поглинати різні речовини з навколишнього середовища, які беруть участь в хімічних реакціях всередині коацерватних крапель, а частина продуктів цих реакцій виділяється назад в середу. Накопичуючи речовини, коацервати «ростуть» і, збільшившись в розмірах, можуть розпадатися на декілька частин - «розмножуватися».
Коацервати, різні за своїм складом, характеризуються різним ступенем стійкості. Більш стійкі зберігаються, інші зникають, руйнуються.
Ці спостереження дали підставу А. І. Опаріна припустити можливість дії природного відбору (див. Нижче) вже на цій стадії становлення живого.
Проте Коацервати при всій складності їх організації не можуть вважатися живими істотами перш за все тому, що у них немає стабільного самовідтворення.
На наступному етапі в коацерватах утворилися взаємозв'язку нуклеїнових кислот і білків. Синтез білків певного складу став здійснюватися на основі інформації, що містяться в нуклеїнових кислотах.
Виникає здатність нуклеїнових кислот до самовідтворення за участю специфічних білків - ферментів. Тобто можна говорити вже про появу протобионтов - первинних форм життя, що не мають ще клітинної організації, але здатних до самовідтворення і обміну речовин.
Подальший розвиток протобионтов, ускладнення їх організації привели до появи організмів, що володіють клітинною будовою, - первинних прокаріотів. бактерій. З цього моменту починається біологічна еволюція. Мабуть, спочатку існували гетеротрофні організми (оскільки в первинному океані містилося багато різних органічних речовин). У міру збільшення їх числа відбувалося зменшення харчових ресурсів і між ними зростала конкуренція. Це призвело до появи автотрофов - організмів, що синтезують необхідні їм органічні речовини з неорганічних.
Спочатку з'явилися організми, які використовували енергію, отриману в результаті окислення мінеральних речовин. Цей процес відомий як хемосинтез. а організми отримали назву хемосинтетиков. Потім, в ході подальших еволюційних перетворень, виникли автотрофні організми, які використовують енергію сонячного світла, - це фотосинтезуючі організми (фотосинтетики). Подальша біологічна еволюція обумовила формування того різноманітного світу живої природи, який ми і бачимо сьогодні.
Різноманітність видів як результат біологічної еволюції. Еволюційне вчення (теорія еволюції) - біологічна дисципліна, що досліджує причини і рушійні сили, закономірності і механізми розвитку живих організмів.
Під біологічною еволюцією розуміють незворотний і закономірний процес історичного розвитку живого від простого до складнішого починаючи з моменту виникнення перших живих організмів на Землі.
В ході еволюції одні види змінювалися іншими, відбувалося ускладнення і підвищення організації живих організмів, збільшувалася їх різноманітність, з'явилася людина.
Велико світоглядне значення еволюційного вчення: воно стверджує ідею єдності походження всього живого, пояснює причини різноманіття видів, що мешкають на Землі, доцільність організації живих істот (т. Е. Відповідність будови і функціонування всіх їх систем і органів умов існування), одночасне наявність в природі і простих, і високоорганізованих організмів.
Еволюційне вчення є теоретичною основою сучасної біології, об'єднуючи, узагальнюючи результати, отримані численними приватними біологічними науками.
Очевидно його значення і для людини при вирішенні проблем взаємодії з біосферою.
Нарешті, знання законів і механізмів еволюції - база для розвитку селекції - науки, що розробляє методи створення і поліпшення сортів культурних рослин і порід домашніх тварин.
Історія розвитку уявлень про природне походження життя і еволюції організмів може бути підрозділена на три етапи: додарвиновский, дарвінівський і последарвіновскій (сучасний).
Джерело: Краснодембскій Е. Г. "Загальна біологія: Посібник для старшокласників та вступників до вузів"