Теория на Опарин-Холдейн

Първата добре обоснована абиогенна теория е представена през 1923г. от руския академик Опарин и малко по-късно от английския учен Джон Холдейн.
Основната идея на тази теория било предположението, че зараждането на живота е дълъг процес на създаване на жива материя в недрата на неживата.
Разнообразието от прости съединения в атмосферата и протоокеана, облъчвани от обилно от външна енергия продължително време довели до образуването на “първичен бульон“, в който възникнали по-сложни органични съединения и техни конгломерати във вид на “коацерватни капки“.

Снимка: Coacervate

Коацерватите са способни да адсорбират химични съединения от окръжаващата ги среда и отделят в нея продукти, както и да растат с последващ разпад на части. По този начин коацерватите представляват открити системи, техните свойства ги сближават с най-простите живи организми.Обаче това сходство е външно, защото коацерватите нямат най- важното свойство – способността за самовъзпроизвеждане.

Експериментът на Милер-Ури

През 1952г. американския учен Стенли Милер получил органични молекули в лабораторни условия, моделиращи тези, които според него са били на първобитната Земя.

Той пуснал електрически разряди с напрежение до 60000V през смес от H₂O, CH₄, NH₃, H₂ под налягане няколко Pa(N/m²) и температура 80^оС и получил прости мастни киселини, пикочна, винена, мравчена киселина и няколко аминокиселини – вещества, от които се изграждат молекулите белтъци. Получени били и прости захари и нуклеинови киселини.

Снимка: La chimie prebiotigue, Luxorion		На схемата може да проследите етапите от експеримента на Милер:
		1 2 3 4
		Анимация: bgchaos, основа: La chimie prebiotigue, Luxorion

Експериментът показва, че много от основните органични молекули, които изграждат живите организми могат лесно да се формират.

Други учени смятали, че древната атмосфера на Земята се различавала от тази, която моделирал Милер, а съдържала и въглероден диоксид и азот. За съжаление, резултатът не можел да бъде възпроизведен, ако CO₂ или молекулярен кислород се добавят към експеримента. Това означава, че органичните молекули са били произведени в или отделни точки на Земята, където условията са различни от глобалната среда или са дошли от космоса.

Опитът на Сидни Фокс

През първата половина 60-те от миналия век изследователят от университета на Маями, С. Фокс направил експеримент, при който безводна смес от аминокиселини се нагрява до 170°С. Образували се до 23 аминокиселини, срещащи се в съвременните организми. Промивайки горещата смес от изкуствени полимери с вода или разтвори, Фокс получил многобройни гланули, няколко микрометра в диаметър.

С. Фокс успява да съедини аминокиселини в къси нерегулярни вериги – безматричен синтез на полипептиди. Той описва подобни на коацерватите самоорганизиращи се структури и ги нарича микросфери. При охлаждане на нагряти концентрирани разтвори на протеиноиди самопроизволно възниквали малки сферични капки с двуслойна обвивка, напомняща мембраната на бактериите и със способност за делене.Техни обвивки реагирали на промяна на осмотичното налягане, аналогично на реакциите на жива клетка.

С това завършва първият етап на опитите за абиогенезис в рамките на теорията на Опарин. Получените белтъчни молекули не можели да се копират и предават информация на потомците-коацервати.

За Боинга на Фред Хойл или всяка жаба…

Отбелязвайки малката вероятност за протичане на тези процеси в такъв сложен и целенасочен порядък, Фред Хойл казал, че тази теория “е толкова нелепа, както и предположението за възможността за сглобяване на “Боинг 747″ от ураган, понесъл се над сметище” – много цитирана от креационистите мисъл.

Фред Хойл е бил може би добър астроном, но изказването му издава непознаване на механизма на еволюцията. Тези събития са малковероятни, ако се разглеждат откъснати едно от друго и ако ги смятаме за взаимно независими. Макар и да и да има елемент на случайност (мутациите), процесът на еволюцията не е "случаен", той е отбор, подбор на по-приспособените, на оцеляващите. И само издържалите "изпита по оцеляване" имат възможност да предадат гените си, "дизайна" си на следващото поколение, което се подлага на нов подбор и така няколко милиарда години и поколения. Резултатът не се е получил от разбъркването на една "супа", а от подбор на най-подходящото от нея и то не от някой небесен "готвач" или "дизайнер", просто защото е оцеляло и достигнало до наши дни само това, което е останало в цедката на милиони години борба и конкуренция в "цедката на оцеляването".

В подкрепа на абиогенезиса

Всеки, който се е запознал с Теорията на хаоса, знае, че в хаотични сложни дисипативни системи (а точно такава е била ранната Земя), текат спонтанно процеси на детерминиране, на самоорганизация. В този случай образуването на жив организъм става неизбежно след определен етап.

При клетъчните автомати и играта "Живот" на Конуей се наблюдават спонтанно образувани периодично движещи се сложни, но устойчиви форми, генерирани на чисто случаен принцип,които се появяват независимо от първоначалните условия.

Аналогиите с жизнените процеси се натрапват сами. Ако първичното количество от аминокиселини е достатъчно голямо и времето е неограничено, по сложните правила на прехода, вградени в структурата на материята и според природните закони би могъл да възникне подвижен самовъзпроизвеждащ се автомат.

В полза на абиогенния произход на Живота говоря и изобилието в природата на автокаталитични процеси, които се самоускоряват, т.е. катализират сами. Такъв процес има лавинообразен характер, но ако количеството "храна" е ограничено, те затихват. Живите същества са винаги автокаталитични мрежи. Всичките им молекули – ДНК , протеини и др. -реагират, "поглъщат" други молекули (храна) за да произведат подобни на себе си молекули.

Първите опити за абиогенезис, макар че сега след дистанцията на времето (минали са почти 100г) да ни се струват наивни и безпомощни, все пак показват, че органичните молекули се образуват удивително лесно от "първичния бульон".

А историята не свършва до тук: Макар, че свойството хиралност да затруднява абиогенния синтез, ще се уверите като прочетете "Нови постижения и насоки в абиогенезиса" и "Хроника на синтетичната биология" , че скоро, в рамките на няколко години и тази загадка ще бъде разрешена, защото след компютърната индустрия, биотехнолигиите се развиват с невиждана скорост

Следващият важен етап в изследванията на проблема за възникването на живота е свързан с името на Нобеловия лауреат Манфред Ейген.

Източник:
The Origin of Life, Kimball’s Biology Pages
La chimie prebiotigue, Luxorion
Cosmic Evolution – Chemical
Origins of Life, J. Stein Carter
coacervate, David Darling , Encyclopedia of Science
Претензии к Эксперименту Миллера по самозарождению жизни , Лесков И.В
Происхождение жизни , Лесков И.В
“Молекулярная эволюция генетических систем: концепции и задачи”. Лекция третья. Спецкурс “Информационная Биология”, проф. Колчанов Н. А.
Dynamigue des vesicules, C. Hisbah, T. Biben (LSP, Grenoble)
Protobionts, Cornell University
The Origin of Life: Abiotic Synthesis of Organic Molecules