В основі сучасних наукових уявлень про походження життя лежить гіпотеза біохімічної еволюції Опаріна — Холдейна.
Олександр Опарін Джон Холдейн
Згідно теорії біохімічної еволюції формування життя на Землі йшло в три етапи:
Олександр Опарін Джон Холдейн
Згідно теорії біохімічної еволюції формування життя на Землі йшло в три етапи:
- абіогенний синтез органічних речовин;
- утворення біополімерів;
- формування мембранних структур і поява самовідтворення.
Абіогенний синтез органічних речовин
Згідно теорії Опаріна виникнення життя на Землі можливо було лише в умовах стародавньої атмосфери і відсутності живих організмів.
На перших етапах свого існування наша Земля являла собою розпечену кулю.
У міру її остигання поступово формувалася первинна атмосфера, що складалася з амоніаку, метану, вуглекислого газу, гідроген цианіду і парів води. Ні кисню, ні озону в атмосфері древньої Землі не було.
При подальшому зниженні температури утворився первинний океан. Під дією різних видів енергії (електричні розряди, ядерні реакції, сонячна радіація, виверження вулканів) утворилися прості органічні сполуки: формальдегід, спирти, мурашина кислота, амінокислоти, тощо.
Окиснення речовин, що утворювалися не відбувалося, оскільки не було вільного кисню. Синтезовані речовини протягом десятків мільйонів років поступово накопичувалися у древньому океані. Їх накопичення у результаті призвело до утворення однорідної маси — «первинного бульйону». На думку Опаріна, саме в «первинному бульйоні» і виникло життя.
Цей етап біохімічної еволюції був підтверджений експериментально біохіміками Стенлі Міллером, Джоан Оро та іншими вченими. В експериментальних приладах, що моделюють умови первісної Землі, ними були отримані альдегіди, амінокислоти, прості сахариди, пуринові і піримідинові основи, нуклеотиди.
На перших етапах свого існування наша Земля являла собою розпечену кулю.
У міру її остигання поступово формувалася первинна атмосфера, що складалася з амоніаку, метану, вуглекислого газу, гідроген цианіду і парів води. Ні кисню, ні озону в атмосфері древньої Землі не було.
При подальшому зниженні температури утворився первинний океан. Під дією різних видів енергії (електричні розряди, ядерні реакції, сонячна радіація, виверження вулканів) утворилися прості органічні сполуки: формальдегід, спирти, мурашина кислота, амінокислоти, тощо.
Окиснення речовин, що утворювалися не відбувалося, оскільки не було вільного кисню. Синтезовані речовини протягом десятків мільйонів років поступово накопичувалися у древньому океані. Їх накопичення у результаті призвело до утворення однорідної маси — «первинного бульйону». На думку Опаріна, саме в «первинному бульйоні» і виникло життя.
Цей етап біохімічної еволюції був підтверджений експериментально біохіміками Стенлі Міллером, Джоан Оро та іншими вченими. В експериментальних приладах, що моделюють умови первісної Землі, ними були отримані альдегіди, амінокислоти, прості сахариди, пуринові і піримідинові основи, нуклеотиди.
Утворення біополімерів
З простих органічних речовин при певних умовах синтезувалися біополімери. Амінокислоти з'єднувалися у поліпептиди, прості сахариди перетворювалися в полісахариди, а нуклеотиди — в нуклеїнові кислоти. Карбонові кислоти, сполучаючись із спиртами, могли утворити ліпіди, які покривали поверхню водойм жирної плівкою.
Білки, що утворилися, формували колоїдні комплекси, що притягають до себе молекули води. Так з'явилися коацервати — згустки органічних речовин, відокремлені від решти маси води. У коацервати постійно надходили органічні сполуки, в результаті чого відбувався синтез складніших речовин. Вони могли зливатися і збільшуватися в розмірах.
Білки, що утворилися, формували колоїдні комплекси, що притягають до себе молекули води. Так з'явилися коацервати — згустки органічних речовин, відокремлені від решти маси води. У коацервати постійно надходили органічні сполуки, в результаті чого відбувався синтез складніших речовин. Вони могли зливатися і збільшуватися в розмірах.
Злиття коацерватних крапель
Утворення біополімерів і коацерватів в умовах древньої Землі підтверджено експериментально роботами Леслі Орджел і Сиро Акаборі. Ними були отримані найпростіші білки і нуклеотидні ланцюги.
Формування мембранних структур і поява самовідтворення
З ліпідних плівок на поверхні коацерватів могла сформуватися біологічна мембрана.Об'єднання коацерватів з нуклеїновими кислотами привело до утворення примітивних самовідтворюваних живих організмів — пробіонтів. Ці первинні організми були анаеробами і гетеротрофами і харчувалися речовинами «первинного бульйону».
Таким чином, близько \(3,5\) млрд років тому, відповідно до цієї гіпотези, завершилося зародження життя на Землі.
