1. Концепция обмена веществ (метаболизма) живого



Скачать 423.7 Kb.
страница1/3
Дата24.10.2016
Размер423.7 Kb.
  1   2   3
В истории биологии можно выделить ряд возникших в разное время концепций как обобщенных ответов на сущностные, основополагающие вопросы о живом мире, составивших концептуальную систему в виде биологической картины мира. Прежде всего это ответы на вот какие вопросы:

  1. что представляет собой живое (живая материя), по каким критериям можно отличить живое от неживого (живую материю от неживой материи);

  2. каким образом могла возникнуть жизнь (живая материя);

  3. каким образом живая материя эволюционирует, как могут возникать новые виды.

Появление очередной биологической концепции открывало новое в'идение биологической реальности, показывало, что биологический мир более сложный, чем представлялся до тех пор, обогащало биологическое познание мира новыми установками, идеалами. Со временем что-то в них устаревало, теряло свою значимость, т. к. противоречило новым биологическим знаниям, но что-то важное сохранялось, не утратив своей ценности. Таким образом, в современной биологической картине мира можно выделить главным образом четыре концепции биологии:

  1. концепцию обмена веществ (метаболизма) живого, не теряющую своей значимости благодаря объективному существованию живой материи, способной к обмену веществ (метаболизму);

  2. концепцию самовоспроизведения живого, не теряющую своей значимости благодаря объективному существованию живой материи, способной к самовоспроизведению;

  3. концепцию однократного абиогенного происхождения живого, не теряющую своей значимости благодаря доказываемой все большим количеством научных фактов возможности появления живой материи в результате эволюции химических систем;

  4. концепцию биологической эволюции, не теряющую своей значимости благодаря объективному существованию эволюции живой материи.

1. Концепция обмена веществ (метаболизма) живого

– об открытости целостных живых вещественных объектов;

– об обмене веществ, или метаболизме;

– о катаболизме (диссимиляции) и анаболизме (ассимиляции);

– о ферментах (энзимах), биокатализе (ферментативном катализе)

Представления об открытости целостных живых вещественных объектов и производимом ими обмене веществ (метаболизме) формировались благодаря прежде всего экспериментальным работам, в первую очередь, таких ученых, как французский химик Анту'ан Лор'ан Лавуазь'е, французский ученый-натуралист Рен'е Анту'ан Реом'юр, итальянский ученый-натуралист и священник Ладз'аро Спалланц'ани, британский священник, ученый-натуралист и философ Дж'озеф Пр'истли, швейцарский ученый-натуралист Жан Сенебь'е, нидерландско-британский физик и химик Йох'аннес (Ян) Ингенх'аус (вторая половина XVIII в.), швейцарский ученый-натуралист Никол'а Теод'ор де Сосс'юр (конец XVIII – начало XIX вв.), российский химик Констант'ин Г'оттлиб Сигизм'унд К'ирхгоф, французский химик и математик Анс'ельм Пай'ен, французский химик и биохимик Жан Перс'о (первая половина XIX в.), французский физиолог и патолог Клод Берн'ар (середина XIX в.), германский биохимик и физиолог Эрнст Ф'еликс Имману'ил Г'оппе-З'ейлер (вторая половина XIX в.), российский микробиолог Серг'ей Никол'аевич Виногр'адский, германские химик и биохимик Эду'ард Б'ухнер, химик-органик и биохимик Эм'иль Г'ерман Ф'ишер, биохимик и физиолог Л'юдвиг Карл М'артин Леонг'ард 'Альбрехт К'оссель (вторая половина XIX – первая половина XX вв.). Они до сих пор в определенной степени сохраняют свою актуальность и не утратили не только своей научной, но и культурной ценности.

Любые целостные живые вещественные объекты (живые тела) являются открытыми системами (примитивные хотя бы на одной из обязательных стадий своего жизненного цикла, как, например, вирусы вместе с подходящей живой клеткой организма-хозяина, в которой они паразитируют), что правда само по себе еще не является специфическим признаком живого. Но благодаря такому свойству живые тела активно взаимодействуют с внешней средой. И это взаимодействие сопровождается избирательным поглощением из внешней среды индивидуальных веществ (а у фотосинтезирующих организмов еще и фотонов), биохимическим превращением их частично в нужные формы, необходимые живому телу и образующие его, становясь его неотъемлемой частью, а частично в более простые формы, которые вместе с ненужными веществами выводятся во внешнюю среду. Биохимические превращения (реакции) по своей природе не отличаются от химических, хотя они и индуцируются живыми телами. Всю совокупность биохимических реакций, обеспечивающую жизнедеятельность живому телу, называют обменом веществ, или метаболизмом, который является одним из главных отличительных свойств всего живого, но не единственным. Наличие обменных процессов (процессов метаболизма) характерно для любого живого объекта (хотя бы на одной из обязательных стадий своего жизненного цикла). Но подобные процессы можно усмотреть не только у живых объектов, а еще и у химических, например, у открытых каталитических систем, в т. ч. автокаталитических циклов и гиперциклов.

Все процессы обмена веществ, или метаболизма, можно условно разделить на два качественно различающихся вида: процессы катаболизма, или диссимиляции (распада сложных органических веществ на более простые, в т. ч. и неорганические вещества) и процессы анаболизма, или ассимиляции (синтеза сложных органических веществ из более простых, в т. ч. неорганических). Процессы катаболизма и анаболизма в живом теле определенным образом организованы во времени и пространстве, согласованы между собой и образуют целостную, тончайше отрегулированную систему обмена веществ (метаболизма), сложившуюся в результате длительной эволюции как одна из основополагающих (базовых) жизненных систем.

В своем большинстве биохимические превращения, происходящие как в живых телах, так и во внешней среде под влиянием живых тел, являются биокаталитическими или ферментативными. Для их осуществления живые тела синтезируют специфические белковые катализаторы – ферменты, или энзимы, являющиеся биополимерами. Поступившие во внешнюю среду или выделенные искусственно из живых тел ферменты сохраняют свою активность при определенных условиях. Осуществляемый при помощи синтезированных живыми системами ферментов ферментативный катализ, или биокатализ, во многом подобен обычному химическому катализу, но есть и существенные отличия:



  1. ферментативный катализ намного быстрее по сравнению с неферментативным катализом, т. к. ферменты как белковые макромолекулы имеют особую форму (конфигурацию), благодаря которой они очень хорошо подходят к молекулам реагентов как ключ к замку, способны удерживать их в ждущем состоянии до начала реакции, собирают подходящее химическое окружение для нужного ферментативного процесса;

  2. ферментативный катализ отличается от неферментативного большей специфичностью (избирательностью), т. к. каждый фермент направляет и ускоряет, как правило, одну реакцию по превращению одного реагента в один продукт;

  3. ферментативный катализ отличается от неферментативного регулируемостью, в основе которой лежит изменение активности фермента.

Почти любое вещество, для того чтобы участвовать в обмене веществ, должно вступить во взаимодействие с ферментом. При этом оно будет изменяться с большой скоростью в совершенно определенном направлении. Каждая ферментативная реакция является отдельным звеном в цепи тех биохимических превращений (метаболических путей), которые в своей совокупности и составляют обмен веществ (метаболизм). Каталитическая активность ферментов изменяется в широких пределах и находится под контролем сложной и тонкой системы регуляций, обеспечивающих организму оптимальные условия жизнедеятельности при меняющихся условиях внешней среды. Таким образом, закономерный порядок биохимических превращений зависит от состава и активности ферментного аппарата, настраивающегося в зависимости от потребностей организма. Интересно, что в основе обмена веществ (метаболизма) лежит единый для всех организмов биохимический план. Но наряду с принципиальным сходством в основном порядке биохимических превращений организмы, принадлежащие к разным систематическим группам и стоящие на разных ступенях исторического развития, имеют существенные и характерные различия в обмене веществ (метаболизме).

2. Концепция самовоспроизведения живого

– о самовоспроизведении и его молекулярных механизмах;

– о составе, структуре и основной функции ДНК и РНК;

– о репликации (редупликации) ДНК;

– о комплементарности азотистых оснований и цепей ДНК;

– о транскрипции;

– о трансляции;

– о кодон-антикодоновом взаимодействии;

– о генетическом коде и его свойствах

Представления о молекулярных механизмах самовоспроизведения целостных живых вещественных объектов и особенностях участвующих в этом макромолекул формировались благодаря экспериментальным и теоретическим работам, в первую очередь, таких ученых, как швейцарский физиолог, гистолог и биолог Иог'ан Фр'идрих М'ишер, германский анатом и гистолог Р'ихард 'Альтман, германский биохимик и физиолог Л'юдвиг Карл М'артин Леонг'ард 'Альбрехт К'оссель (вторая половина XIX в.), американский биохимик Фо'эбус Ар'он Теод'ор Л'евен (10-20-е годы XX в.), британский бактериолог, генетик и врач Фр'едерик Гр'иффит (1928 г.), британский физик и молекулярный биолог У'ильям Т'омас 'Астбери (1937 г.), американские генетик Джордж У'элс Бидл, биохимик и генетик Эду'ард Л'аури Т'ейтем, молекулярный биолог, иммунолог и медик 'Освальд Теод'ор 'Эйвери (40-е годы XX в.), шведский цитолог и генетик Т'орбьёрн 'Оскар К'асперссон, австрийско-германско-французско-американский биохимик 'Эрвин Ч'аргафф, британский химик-органик Алекс'андер Р'обертус Тодд (40-50-е годы XX в.), американский бактериолог и генетик 'Алфред Дей Х'ерши, британские биофизик М'орис Хьюг Фр'едерик У'илкинс, биофизик и ученый-рентгенограф Розал'инда 'Элси Фр'анклин, советско-американский физик-теоретик, астрофизик и популяризатор науки Ге'оргий Ант'онович Г'амов, американский биохимик 'Артур 'Корнберг, западногерманско-американский физик, биофизик, генетик, вирусолог и молекулярный биолог Макс 'Людвиг 'Хеннинг Дельбр'юк, американские микробиолог и генетик М'этью М'езелсон, молекулярный биолог Фр'анклин У'ильям Шталь (50-е годы XX в.), американский биолог Джеймс Дь'юи У'отсон, британский молекулярный биолог, врач и нейробиолог Фр'энсис Х'арри К'омптон Крик (50-60-е годы XX в.), французские микробиолог и генетик Франсу'а Жак'об, биохимик и микробиолог Жак Люсь'ен Мон'о, американский биохимик и генетик М'аршалл У'оррен Н'иренберг, индийско-американский молекулярный биолог Хар Г'обинд Кор'ана и испанско-американский биохимик Сев'еро Оч'оа (60-е годы XX в.). Они в определенной степени сохраняют свою актуальность и не утратили не только своей научной, но и культурной ценности.

Любые целостные живые вещественные объекты (живые тела) способны к самовоспроизведению. Под самовоспроизведением понимают способность размножаться, т. е. создавать такие же или подобные тела с увеличением тем самым своей численности. Но самовоспроизведение само по себе еще не является специфическим признаком живого, т. к. к самовоспроизведению в виде репликации также с увеличением своей численности способны и продукты отдельных звеньев гиперцикла – еще химической системы.

В основе самовоспроизведения лежат биохимические процессы репликации (редупликации), транскрипции и трансляции. Ключевая роль при этом принадлежит природным информационным биополимерным макромолекулам ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты). Мономерами ДНК и РНК являются нуклеотиды, состоящие из азотистого основания (аденина, тимина, гуанина или цитозина у ДНК, аденина, урацила, гуанина или цитозина у РНК), пятиуглеродного сахара (дезоксирибозы у ДНК, рибозы у РНК) и остатка фосфорной кислоты. Причем макромолекулы ДНК имеют двухцепочечную структуру в виде двойной спирали, а макромолекулы РНК – одноцепочечную структуру, подобную половинке ДНК. ДНК (а у ряда вирусов – РНК) является материальным носителем наследственной, или генетической, информации. Эта информация называется наследственной потому, что она наследуется, т. е. передается от родительских особей потомкам. А генетической эта информация называется потому, что в ДНК выделяются отдельные, расположенные строго друг за другом и неперекревающиеся, участки – гены как единицы генетической информации, и каждый ген хранит информацию о, главным образом, последовательности аминокислот в соответствующей белковой молекуле по принципу: один ген – один белок. Наследственная, или генетическая, информация определяет все признаки живого тела. Таким образом, основная функция ДНК (а у ряда вирусов – РНК) – хранение и передача наследственной, или генетической, информации дочерним особям (а у многоклеточных организмов – и дочерним клеткам), а также реализация ее в РНК и белковых макромолекулах. Кроме того, различные типы РНК (рибосомная, матричная или информационная, а также транспортная) обеспечивают синтез белков.

Для макромолекул ДНК характерно важное свойство удвоения – образования двух одинаковых двухцепочечных макромолекул, каждая из которых идентична исходной макромолекуле. Такой процесс называется репликацией (редупликацией). Под воздействием фермента ДНК-полимеразы двухцепочечная спираль ДНК раскручивается и цепочки расходятся, отделяясь друг от друга. Из свободных нуклеотидов, имеющихся в содержимом клетки, в строгом соответствии с принципом комплементарности достраивается двухцепочечная структура каждой половинки ДНК. Комплементарность означает соответствие. Азотистому основанию аденину соответствует азотистое основание тимин (или урацил), и наоборот тимину (или урацилу) – аденин, а азотистому основанию гуанину соответствует азотистое основание цитозин, и наоборот цитозину – гуанин. Таким образом, выделяются комплементарные пары азотистых оснований:



  1. аденин – тимин (или урацил);

  2. гуанин – цитозин.

Цепи ДНК комплементарны друг другу, т. к. их соединение в двухцепочечную структуру осуществляется комплементарными азотистыми основаниями. Комплементарность цепей ДНК лежит в основе их важнейшей функции: передачи наследственной информации. Репликация на основе комплементарности азотистых оснований обеспечивает точное копирование генетической информации для ее передачи дочерним клеткам.

ДНК служит матрицей (инструкцией) для синтеза матричной, или информационной, РНК. Процесс передачи генетической информации с ДНК на матричную РНК называется транскрипцией. Матричная РНК синтезируется при участии специального фермента РНК-полимеразы на одной из половинок ДНК из свободных нуклеотидов, имеющихся в содержимом клетки, опять же в строгом соответствии с принципом комплементарности. В эукариотических клетках к тому же точность передачи генетической информации с ДНК на матричную, или информационную, РНК поддерживается тремя ферментными системами, находящимися в ядре.

Матричная, или информационная, РНК служит своеобразной матрицей (инструкцией) о том, в какой последовательности должны присоединяться аминокислоты друг к другу при синтезе белковой макромолекулы. Процесс передачи генетической информации с матричной РНК на синтезируемую белковую макромолекулу называется трансляцией. Он осуществляется в специальных клеточных структурах – рибосомах. Нужные аминокислоты приносят в рибосомы специальные молекулы – транспортные РНК. Так как считывание генетической информации осуществляется триплетами – тройками нуклеотидов, то существуют и комплементарные пары триплетов нуклеотидов, построенные на комплементарности азотистых оснований нуклеотидов. Каждому триплету – кодону – матричной (информационной) РНК найдется комплементарный триплет – антикодон – транспортной РНК. Таким образом, точность передачи генетической информации на белковую молекулу обеспечивает кодон-антикодоновое взаимодействие матричной РНК с транспортными РНК – в соответствии с принципом комплементарности.

Трансляция – перевод с «нуклеотидного» языка генов на «аминокислотный» язык белков осуществляется с помощью генетического кода, который ставит в соответствие последовательности нуклеотидов гена определенную последовательность аминокислот в синтезируемом белке. Главное свойство генетического кода – его триплетность, т. к. каждая тройка нуклеотидов (триплет или кодон) строго соответствует одной аминокислоте или обозначает прерывание синтеза белковой молекулы. Прерывание синтеза белковой молекулы кодируется тремя кодонами. Другое не менее важное свойство генетического кода – вырожденность, т. к. многим аминокислотам соответствует не один, а несколько триплетов (кодонов). Очень важное свойство генетического кода – его специфичность (однозначность), т. к. один триплет (кодон) всегда кодирует только одну аминокислоту. Генетический код универсален – он един для всех обитателей планеты Земля. Универсальность генетического кода вместе со сходством аминокислотного состава всех белков и нуклеотидного состава всех ДНК и РНК свидетельствует в пользу биохимического единства живой материи.

Биохимические процессы репликации (редупликации), транскрипции и трансляции в живом теле определенным образом организованы во времени и пространстве, согласованы между собой и образуют целостную, тончайше отрегулированную молекулярную систему самовоспроизведения, сложившуюся в результате длительной эволюции как одна из основополагающих (базовых) жизненных систем.

3. Концепция однократного абиогенного происхождения живого

– о возникновении живой материи, а также об абиогенном образовании рибонуклеотидов и РНК, РНК-содержащих гиперциклов и протобионтов как ключевых моментах этого процесса



Представления о возможности закономерного возникновения живой материи из неживой материи формировались благодаря теоретическим работам, в первую очередь, таких ученых, как советский биохимик Алекс'андрИв'ановичОп'арин и британский биолог, философ науки и популяризатор науки Джон Бёрдон С'андерсонХ'олдейн (20-е гг. XX в.), американский ученый Карл Р'ичард Вёзе (1968 г.), американские физик, биохимик и молекулярный биолог У'олтерГ'илберт и химик Р'обертШап'иро (1986 г.). Они в определенной степени сохраняют свою актуальность и не утратили не только своей научной, но и культурной ценности.

Сейчас не вызывает никакого сомнения, что любое живое тело появляется только от другого живого тела (с участием еще одного живого тела или же без него) в результате того или иного способа размножения. То, что живые тела не могут просто так, запросто, в каких бы то ни было условиях появляться из неживого, например, из речного ила, грязи, мусора, навоза, мяса, подтверждено многочисленными экспериментами (таких ученых, как, например, итальянский врач, ученый-натуралист, поэт, литератор, лингвист, историк XVII в. Франч'еско Р'еди, итальянский ученый-натуралист и священник XVIII в. Ладз'аро Спалланц'ани, французский микробиолог и химик XIX в. Лу'и Пастёр).

Но изначально живая материя вполне могла возникнуть самопроизвольно, естественным образом из неживой материи, абиогенно, т. е. в отсутствие каких-либо форм жизни, но не в любое время, далеко не запросто, а только лишь при соответствующих условиях, однократно. И это не одномоментный акт, а длительный, требующий сотен миллионов лет, постепенный, многоступенчатый процесс. Живая материя действительно имеет свои корни в неживой природе, с которой неотрывно связана физически и химически. Все живые тела образованы из атомов химических элементов, ядер и элементарных частиц, которые обыкновенно содержатся и в неживой природе, живые системы изначально нуждаются в усвоении веществ и электромагнитного поля неживой природы, способны к гравитационному и электромагнитному взаимодействиям.

Появлению живой материи конечно же предшествовал длительный период химической эволюции, в результате которой появились и развивались открытые каталитические системы и как линейные, и как разветвленные, и как циклические. Можно сказать, что эти еще химические структурно упорядоченные образования уже обладали неким прообразом обмена веществ (метаболизма), осуществляли примитивное подобие метаболических циклов. Но именно они и могли создать необходимые условия для перехода неживой материи к живой материи.

В предположительном сценарии перехода от неживого к живому можно выделить три ключевых момента:


  1. химический (абиогенный, т. е. в отсутствие каких-либо форм жизни) синтез рибонуклеотидов и РНК;

  2. образование РНК-содержащих гиперциклов;

  3. образование протобионтов.

Ключевая роль в переходе химических систем к биологическим (живым) принадлежит РНК, которые должны образоваться химическим путем (абиогенно, т. е. в отсутствие каких-либо форм жизни) из рибонуклеотидов, которые предварительно должны были образоваться тоже абиогенно из более простых органических веществ.

То, что такие сложные органические вещества, как азотистые основания и рибоза, являющиеся составными компонентами рибонуклеотидов, могут образоваться путем химических реакций (абиогенно, т. е. в отсутствие каких-либо форм жизни) подтверждено экспериментально. Так, испанский биохимик Жу'ан Ор'о, повторяя в 1959-1962 гг. эксперименты таких ученых, как американские химик Ст'энли Ллойд М'иллер и физик и физико-химик Г'арольд Кл'ейтон 'Юри, доказавших возможность химического (абиогенного) синтеза аминокислот из неорганических веществ, показал, что пропускание сквозь нагретую до 100 оС смесь аммиака, синильной кислоты и паров воды электрических разрядов приводит к образованию аденина – одного из азотистых оснований, а также рибозы. Причем кислород в свободном виде для этих реакций не нужен, условия должны быть бескислородными, анаэробными. Азотистые основания, а также аминокислоты обнаружены в углистых (богатых углеродом) метеоритах, образовавшихся без участия живых организмов в анаэробных условиях космоса.

Возможность образования путем химических реакций (абиогенно) рибонуклеотидов из простых органических соединений и фосфорной кислоты также находит экспериментальное подтверждение. Например, в 2009 г. британский химик Дж'он С'азерленд получил цитозиловый и урациловый рибонуклеотиды из простейших углеводов гликольальдегида и глицеральдегида, простейших азотистых соединений цианоацетилена и цианамида, а также фосфорной кислоты. На определенных этапах требовалось нагревание. А дополнительное облучение ультрафиолетовыми лучами повышало выход нужных конечных продуктов, т. к. оказалось, что цитозиловый и урациловый рибонуклеотиды по сравнению с другими продуктами устойчивы к ультрафиолетовым лучам.

А возможность получения из монорибонуклеотидов химическим путем (абиогенно) одноцепочечных олигорибонуклеотидов, подобных фрагментам макромолекул РНК, впервые экспериментально доказал британский химик-органик Алекс'андер Р'обертус Тодд в 1955 г. Между прочим возможность получения из свободных аминокислот химическим путем (абиогенно) олигопептидов, подобных фрагментам белковых макромолекул, впервые экспериментально доказал германский химик Эм'иль Г'ерман Ф'ишер еще в 1907 г. Примечательно, что получение олигорибонуклеотидов и олигопептидов также не нуждается в свободном кислороде.

Благодаря абиогенно появившимся РНК могли уже возникнуть и РНК-содержащие гиперциклы, в которых ансамбли макромолекул РНК способны были и к катализу в виде рибозимов, и к самовоспроизведению (самокопированию, самореплицированию) в виде репликаторов. Способность ряда РНК к катализу, из-за чего их и назвали рибозимами, была экспериментально доказана в начале 1980-х гг. такими учеными, как американский молекулярный биолог Т'омас Р'оберт Чек и канадский молекулярный биолог С'идней 'Олтмен. Таким образом, макромолекулы РНК могли существовать полностью автономно, катализируя химические реакции, в т. ч. и синтез новых рибонуклеотидов, и самовоспроизводясь, сохраняя со временем свои каталитические свойства. Накопление и закрепление благодаря естественному отбору полезных изменений в РНК из огромного их количества, имеющих изначально случайный, ненаправленный характер, в ходе химической эволюции могло привести к появлению РНК, катализирующих синтез белковых макромолекул, оказавшимися более эффективными катализаторами. Способность искусственных самокопирующихся макромолекул рибозимов к эволюции (еще на химическом уровне организации материи), т. е. к направленному самосовершенствованию в соответствии с внешними условиями путем случайных изменений и отбора наиболее эффективных вариантов, экспериментально доказана в 2008 г. такими учеными, как американские биолог Дж'еральд Фр'энсис Джойс и химик Бр'айан М'эттью П'егель. А с другой стороны, способность РНК к самоудвоению и созданию двойной цепочки могла привести к появлению ДНК как более надежной информационной макромолекулы для хранения специфической информации о последовательностях аминокислот в белках и рибонуклеотидов в РНК. При этом рибоза трансформировалась в дезоксирибозу, а место урацила занял тимин. Получается, что РНК со временем осталась посредником между ДНК и белками, участвуя в синтезе белковых макромолекул и в виде матрицы информационной или матричной РНК, и в виде рибозима рибосомальной РНК, и в виде поставщика аминокислот транспортной РНК. Но все же РНК смогла сохранить свою функцию хранения генетической информации у ряда современных вирусов (РНК-содержащих), а свои каталитические свойства, например, в составе рибосом.

РНК-белковые, а затем ДНК-РНК-белковые комплексы имели в воде вид своеобразных сгустков. Смешивая высокомолекулярные органические соединения (например, белки, в т. ч. обладающие ферментативной активностью, полисахариды, жирные кислоты) в воде, можно наблюдать явление коацервации: самопроизвольное формирование своеобразных сгустков органики – коацерватных капель, или коацерватов. РНК-белковые, а затем ДНК-РНК-белковые комплексы уже обладали аналогами и обмена веществ (метаболизма), и самовоспроизведения, имея для этого соответствующие структуры, хотя еще и очень примитивные. Но любое живое тело не зря называют особью, потому что оно обособлено, отделено от внешней среды, в т. ч. от других подобных живых тел, полупроницаемой плазматической мембраной (плазмалеммой), имея клеточное строение. Следовательно, чтобы РНК-белковые или ДНК-РНК-белковые комплексы стали действительно пусть еще примитивными живыми организмами в виде особей, они должны приобрести клеточную структуру благодаря отделению содержимого от внешней среды полупроницаемой плазматической мембраной. И самовоспроизведение должно касаться не только ДНК, РНК, белков или гиперцикла, а целостной особи. Образование элементарной двухслойной мембраны из молекул, один конец которых обладает гидрофильными, а другой – гидрофобными свойствами (например, из липидов, жирных кислот или спиртов) известно и у коацерватов, если добавить в воду необходимые вещества. Совершенствование наружной мембраны, становящейся более сложной белково-липидной, не только надежно отделяющей содержимое клетки от внешней среды, но еще и благодаря полупроницаемости осуществляющей избирательный перенос молекул как внутрь, так и наружу, а кроме того, и формирование завершения процесса самовоспроизведения делением одноклеточной особи хотя бы на две, и привело к появлению протобионтов – первичных живых тел. Любой протобионт, обладая клеточной структурой, уже характеризовался наличием двух обязательных жизненных систем: системы обмена веществ (метаболизма) и системы самовоспроизведения.

Изначально вполне могло возникнуть какое-то множество различающихся протобионтов, которые эволюционировали по-своему. Но все они были примитивными одноклеточными организмами с прокариотической (безъядерной) клеткой. В связи с тем, что во внешней среде было изобилие разнообразных органических веществ, накопленных благодаря еще химическим процессам, протобионты были гетеротрофными организмами, т. е. питающимися готовой органикой. А т. к. отсутствовал кислород в свободном виде, протобионты были анаэробными, т. е. не нуждающимися в кислороде для дыхания.

В процессе уже биологической эволюции выжили те формы жизни, которые берут начало от одного протобионта, т. к. они оказались наиболее эффективными и конкурентоспособными. Формы жизни, берущие начало от других протобионтов, скорее всего вымерли. В пользу родственности и единства происхождения всех известных форм жизни неопровержимо свидетельствует общность их химического состава, левизны стереоизомеров аминокислот и правизны стереоизомеров моносахаров и их производных, строения белков и нуклеиновых кислот, общего плана обмена веществ (метаболизма), генетического кода, механизмов хранения и передачи генетической информации и синтеза белков, механизмов наследственности и изменчивости живых тел. В пользу того, что могли быть и другие протобионты, свидетельствует хотя бы то, что у митохондрий, содержащих свою ДНК, имеется несколько отличающийся генетический код. А по одной из версий митохондрии до внедрения в эукариотическую клетку жили как вполне самостоятельные живые тела.

Таким образом, эволюционирующая неживая материя вполне могла породить продолжающую эволюционировать живую материю. При этом химическая эволюция перешла в биологическую.


Каталог: wp-content -> uploads -> 2015
2015 -> Представление
2015 -> Городу иркутску 355 лет Иркутский хронограф
2015 -> Закон о промышленной безопасности опасных
2015 -> Грузовое судно, которое частично использует солнечную энергию, было построено японскими судостроителями на верфи «Imabari Shipbuilding Industry Ltd»
2015 -> Подготовил:
2015 -> О материально-техническом обеспечении основной профессиональной образовательной программы высшего образования ординатуры
2015 -> Реестр наилучших «зелёных» технологий


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал