Карта сайта Сделать стартовой Добавить в избранное

Главная страница
Карта сайта
Введение
Что вы найдете и не найдете на этом сайте













Словарь
Мифологический словарь
Картины на религиозные темы
Календарь религиозных праздников

Список литературы
Полезные ссылки
Обратная связь

Кто вы?
Опрос начат: 21.11.2017
На текущий момент проголосовало 5 человек

Атеист
Верующий
Не определился
Результаты

 

Версия для печати Версия для печати     Версия для печати Версия для печати (в новом окне)

Зарождение жизни на Земле
От неживого к живому

Однако органическое соединение еще не есть живое. Никто не станет утверждать, что такие хорошо известные органические соединения, как сахар, спирт, метан (он же природный газ), нефть (там целая смесь разной органики) являются живыми организмами.

Аминокислоты живыми организмами также не являются.

А что вообще отличает живое от неживого?

Самой главной особенностью живого является его возможность к самовоспроизводству.

Второй важный признак живого - гомеостаз, т.е. способность сохранять свое внутреннее состояние в течение жизни.

То есть живым организмом могла бы быть признана молекулярная структура, которая самовоспроизводит сама себя и которая обладает достаточной стабильностью, чтобы не распадаться на части достаточно длительное время.

И здесь я хочу процитировать статью, которая находится здесь.

* * *

Происхождение жизни

1. Вначале был органический бульон, в котором возник РЕПЛИКАТОР. Это уже жизнь.

Возник он очень просто, естественным путем. Представьте древнюю Землю. На ней есть вода со всякими простыми органическими соединениями (нуклеотиды, аминокислоты), которые не могут себя реплицировать. На ней есть горячие источники рядом с вулканами. Она крутится вокруг Солнца и вращается вокруг своей оси, таким образом на ней есть день и ночь. Этого достаточно.

А теперь совершается чудо.

В воде нуклеотиды (А, Г, У, Ц) под действием ультрафиолета соединяются в цепочку ковалентными связями. Чистая химия. Солнышко заходит - вода остывает. Цепочка перестает наращиваться и начинается сборка второй цепочки из свободных кирпичиков-нуклеотидов. Они соединяются достаточно слабыми водородными связями по принципу комплементарности.

Наступает день - солнышко нагревает воду до температуры 80 градусов по Цельсию (горячий же источник), и водородные связи разрываются. Образуются две отдельные, но комплементарные цепочки. Солнышко светит ультрафиолетом, цепочки наращиваются ковалентными связями со следующими нуклеотидами. Наступает ночь - водичка остывает. Цепочки еще раз присоединяют комплементарные кирпичики. И понеслась: ночью присоединяют кирпичики, днем расходятся, ночью опять кирпичики, днем расходятся. Получилась РЕПЛИКАЦИЯ. Естественным путем.

Простой пример. Допустим, у нас есть короткая РНК-цепочка: АГУЦ. Ну скажем днем наросла случайной комбинацией атомов (вероятность вполне реальная). Ночью она создает комплементарную цепочку АГУЦ УЦАГ.

Днем водичка нагревается, водородные связи разрываются и она расходится на две цепочки: АГУЦ и УЦАГ.

Следующей ночью она опять создает комплементарную цепочку, только уже две: АГУЦ УЦАГ и УЦАГ АГУЦ.

Днем они расходятся и начинают наращиваться под действием ультрафиолета: АГУЦАГУЦ, УЦАГУЦАГ.

И понеслась репликация.

2. Дальше возникают рибозимы.

Теперь цепочка удлиняется и начинает соединяться комплементарными связями сама с собой. Один конец соединяется с другим. Или вторая четвертинка соединяется с предпоследней четвертинкой. В результате мы имеем вторичную структуру молекулы, которая сворачивается определенным образом и обладает каталитическим свойством. Она ускоряет собственную репликацию (или репликацию несвернувшихся соседей).

Раньше было 2 цепочки в сутки, а теперь стало 2000 цепочек в сутки. Ускорение химической реакции в тысячу раз - это ерунда. Современные белковые ферменты ускоряют химические реакции в миллионы и сотни миллионов раз, но до них мы еще доберемся. Короче, процесс УСКОРЯЕТСЯ.

Репликация ускорилась неимоверно и перестала зависеть от смены дня и ночи, хотя и нуждалась в постоянном притоке энергии от горячей воды и ультрафиолета солнышка.

3. Мутации и естественный отбор. Мы уже имеем древний фотоаппарат/ксерокс, который размножает молекулы по принципу Позитив-Негатив-Позитив. Но бывают ОШИБКИ. Не всегда комплементарность соблюдается на 100%. Отсюда получаем разнообразие. Начинает действовать естественный отбор: из всего многообразия выживают только те, кто умеет копироваться и делает это БЫСТРЕЕ, т.е. обладает более совершенной каталитической способностью собственной репликации.

4. Теперь допустим, что одна из "ошибочных" копий репликатора приобрела способность разрезать сама себя (самосплайсинг). В этом нет ничего фантастического. Установлено, что некоторые молекулы РНК умеют разрезать сами себя.

Подведем промежуточные итоги. Получилась ПРОИЗВОДЯЩАЯ система, которая принципиально может произвести любой продукт в виде РНК-молекулы, в том числе катализирующей что-то (нас только такие и интересуют ибо жизнь есть фантастически ускоренная химическая реакция). Эта производящая система, или другими словами ФАБРИКА, начала производить (отрезать от себя) различные виды РНК, некодирующие белки. Сплайсинг стал очень разнообразным. Фабрика РНК-молекул постепенно расширяла свой ассортимент.

Благодаря нескольким ключевым событиям произошел постепенный переход к белковому миру.

Была произведена рибосомная РНК, которая составляет активный центр, катализирующий образование пептидной связи между аминокислотами. Сначала она работала без всякой программы, случайно соединяя аминокислоты.

Были произведены транспортные РНК, доставляющие аминокислоты к проторибосоме и реализующие генетический код (нуклеотиды -> аминокислоты). Белки стали производиться по программе, зашитой в РНК.

Стали возникать нуклеопротеиды - комплексы из РНК и белков. Они стали усложняться за счет все новых белков.

Неэффективные рибозимы из РНК заменяются на эффективные белковые ферменты, произведенные по программе, зашитой в РНК. Повышается скорость и точность копирования РНК, точность воспроизведения белков.

Переход к белковому миру состоялся, но даже в наши дни РНК участвует в ключевых, жизненно важных процессах в каждой клетке.

Далее возникла ДНК, как надежное средство хранения информации.

5. РНК превращается в ДНК путем замены одного нуклеотида (урацил на тимин) и одного сахара (рибозы на дезоксирибозу). Одноцепочечная РНК превращается в двойную спираль ДНК. Это повышает сохранность информации, химическую устойчивость, а также дает возможность исправлять ошибки, восстанавливая информацию со второй спирали по принципу комплементарности.

Постепенно возникает протоклетка.

6. Вся фабрика окружает себя липидной мембраной и выходит за рамки какой-то пористой минеральной структуры типа глины.

7. Ядро отделяется от остальной части клетки (эукариоты). Синтез белка (рибосомы) выносится из ядра. В ядре остаются ДНК и процессинг всех видов РНК, включая информационные (матричные) и некодирующие (рибосомные, транспортные, регуляторные и прочие).

8. Повышается разнообразие белков, происходит дальнейшее увеличение точности и скорости копирования ДНК за счет белковых ферментов. Возникает сплайсинг белков.

9. Появляются различные органоиды клетки, состоящие из белков. Они специализируются на своих функциях, участвуя в общем процессе копирования репликаторов. Главная цель остается прежней - копирование репликаторов, более быстрое и более точное.

Эпоха сотрудничества и конкуренции.

10. Одноклеточные начинают кушать друг друга, возникают первые хищники.

11. Происходит симбиогенез больших одноклеточных с малыми одноклеточными: митохондриями и хлоропластами.

12. Появляются простые многоклеточные, состоящие из одинаковых или очень похожих одноклеточных.

13. Начинается специализация за счет регулирования экспрессии генов. Происходит генерация соматических клеток для образования различных тканей многоклеточного организма. Для соматических клеток устанавливается предел деления - предел Хейфлика. Выделяются половые клетки.

14. Появляются виды, далее читаем Дарвина.

Извините, что не уложился в одну неделю Творения, но две недели тоже вполне неплохо.

* * *

Если вы думаете, что такое невозможно, приведу следующий пример.

Существует вирус QP. Это вирус РНК – то есть вместо ДНК его гены состоят из РНК. Для репликации этой РНК вирус использует специальный фермент-репликазу. В "диком" виде QP является бактериофагом – паразитом кишечной бактерии Escherichia coli. Бактериальная клетка решает, что РНК вируса QP – часть ее собственной информационной РНК, и ее рибосомы обрабатывают чужую РНК, как собственную. Однако белки, которые при этом образуются, полезны вирусу, но не бактерии-хозяину. Это белок оболочки, нужный для защиты вируса; белок для прикрепления к бактериальной клетке; белок-бомба, который разрушает бактериальную клетку после того, как вирус закончил реплицироваться, и высвобождает десятки тысяч вирусных частиц, каждая из которых будет блуждать в своей белковой оболочке, пока не встретит новую бактериальную клетку.

Сол ШпигельманПрофессор Сол Шпигельман изолировал в своем опыте два компонента: фермент-репликазу и вирусную РНК. Он поместил их в воду вместе с некоторыми низкомолекулярными веществами - строительными элементами для синтеза РНК - и принялся ждать. РНК захватывала маленькие молекулы и синтезировала собственные копии. Причем она справлялась с этим без помощи бактерии хозяина, белковой оболочки или какой-либо иной части вируса. При этом синтез белка, который в естественных условиях является одной из обычных функций РНК, был полностью изъят из цикла. Получилась голая система репликации РНК, создающую свои копии, не утруждаясь синтезом белков.

И тут Шпигельман в искусственном мире - в пробирке, в отсутствие каких либо клеток - запустил действующую модель эволюции. Его установка представляла собой ряд пробирок, содержащих репликазу и строительные элементы, не содержащих РНК. В первую пробирку он поместил небольшое количество вирусной РНК, и она послушно синтезировала множество своих копий. Взяв каплю полученной жидкости, Шпигельман поместил ее во вторую пробирку. Эта "затравочная" РНК принялась реплицироваться во второй пробирке, и через некоторое время Шпигельман извлек оттуда каплю жидкости и перенес в третью пробирку. И так далее. Это позволило добиться эволюции путем естественного отбора в ее самой простой форме.

Этот выживший кусочек РНК, размером менее десятой части своего "дикого" предка, стал известен как "монстр Шпигельмана". Благодаря небольшому размеру, эта экономичная конструкция репродуцируется быстрее, чем конкуренты, и поэтому естественный отбор постепенно увеличивает ее численность.

Более того, Шпигельман провел дополнительные эксперименты. Он добавлял в раствор вредное вещество - бромистый этидий. В таких условиях в растворе эволюционировала другая молекула, устойчивая к бромистому этидию. То есть загрязнение раствора разными химическими веществами способствует эволюции организмов с разной специализацией.

Внимательный читатель спросит: если Шпигельман взял готовую вирусную РНК, то где же здесь доказательство того, что подобная сложная молекула могла возникнуть сама?

Справедливо. Шпигельман в экспериментах избрал отправной точкой РНК "дикого" типа. Однако Манфред Сумпер и Рюдигер Люче провели другой опыт. Они показали, что при определенных условиях в пробирке, в которой нет РНК, а есть лишь компоненты для ее синтеза и фермент-репликаза, может спонтанно синтезироваться самореплицирующаяся РНК. В подходящих условиях она эволюционирует, превращаясь во что-то вроде "монстра Шпигельмана" всего за несколько дней.

 


Назад
Первые аминокислоты

Дальше
Время и место


На главную

Добавить в избранное
Яндекс.Метрика [an error occurred while processing this directive]