Гипотезы голобиоза и генобиоза

Предпосылки возникновения теорий голобиоза и генобиоза

Основная сложность в решении вопроса относительно зарождения жизни на Земле объясняются следующим фактом: для саморепродукции нуклеиновых кислот, которые являются основой генетического кода, необходимы белки. В свою очередь для синтеза белков необходимы нуклеиновые кислоты.

Мысль о том, что и белки-ферменты, и нуклеиновые кислоты возникли единовременно, а затем соединились в единую систему в протобионте, после чего началась их одновременная взаимосвязанная эволюция, являлась бы идеальным компромиссным вариантом. Однако она не получила признания со стороны ученых ввиду глубоких различий между белковыми и нуклеиновыми макромолекул. Этим объясняется невозможность их одновременного появления в ходе одного скачка химической эволюции. Из этого следует невозможность их сосуществования в протобиологической системе.

На основании этого большую часть ХХ века между учеными возникали дискуссии о том, что появилось раньше – нуклеиновые кислоты или белки. Разногласия возникали и относительно того, когда произошло их объединение в единую систему, которая имеет способность передавать генетическую информацию и регулировать биосинтез белков, одним словом, в систему, которая является живым организмом. Возникли понятия генобиоза и голобиоза.

Все существующие теории о происхождении жизни можно разделить на две группы:

• гипотезы, относящиеся к группе теорий голобиоза:
• гипотезы, относящиеся к теории генобиоза.

Голобиоз и генобиоз

Теория Опарина относится к первой группе. Теория голобиоза – это подход, согласно которому первичной являются структуры, которые имеют способность к обмену веществ при участии ферментных белков. Согласно этой теории, возникновение нуклеиновых кислот является завершением эволюции. Другими словами, данная точка зрения является субстратной.

Приверженцы теории генобиоза убеждены в первичности молекулярной системы, имеющей свойства первичного генетического кода. Эта группа концепций является информационной. Ярким примером теории генобиоза является концепция американского генетика Дж. Холдейна, который предположил, что структура, способная к обмену веществ не является первичной – первичной была макромолекулярная система, схожая с геном, и имевшая способность к саморепродукции. Такой ген Холдейном был назван «голым геном».

Гипотезы голобиоза и генобиоза до 1980-х годов находились в состоянии противостояния. Позже большую популярность стала приобретать теория генобиоза. Произошло это, по большому счету, благодаря новому истолкованию свойства молекулярной хиральности организмов, которое было открыто еще Л. Пастером и считается фундаментальным признаком живой материи. Ученые считают, что свойство молекулярной хиральности появилось так же рано, как и способность к генетической саморепродукции. Важно, что это кодирование осуществляется при помощи молекул ДНК или РНК.

Однако вопрос относительно того, какая из этих молекул –ДНК или РНК- возникла первой и стала своеобразной матрицей для первичной комплементарной полимеризации, оставался открытым.

Далее, было выявлено, что нет таких организмов, в которых не присутствовала бы РНК, в то время как вирусов, в которых отсутствует молекула ДНК, существует множество.

Также было выявлено, что перенос генетической информации может осуществляться от РНК к ДНК при участии открытого в 1970 году фермента. Ранее предполагалось, что перенос генетической информации возможен только от ДНК к РНК.

В это же время было установлено свойство РНК, которое объясняло все нерешаемые вопросы. этим свойством является способность молекулы РНК к саморепродукции без наличия белковых ферментов.

Таким образом, на сегодняшний момент установлено, что протобионт представлял собой молекулу РНК, которая играла роль транспортной и имела черты и фенотипа, и генотипа. То есть, говоря другими словами, молекула РНК могла подвергаться и генетическим преобразованиям, и естественному отбору. Таким образом, процесс эволюции протекал в направлении от РНК к белку. Затем образовалась молекула ДНК, которая имела более прочные С-Н связи, чем С-ОН связи РНК.

Однако, хиральность и первичная молекула РНК не могла возникнуть в процессе плавного эволюционного развития, скорее всего, произошел скачок со всеми присущими чертами самоорганизации вещества, которые отмечались выше.

В 1990-е годы возник еще целый ряд новых гипотез, которые предполагали, что возникновение жизни могло произойти в геотермальных источниках, а также на дне моря и в тонких пленках органического вещества, сконцентрированного на поверхности кристаллов апатитов или пирита. Возникновению этих гипотез послужило наличие некоторых недостатков концепции генобиоза, однако достаточного обоснования эти теории пока не получили.

Таким образом, зарождение жизни на Земле подготовлено процессом эволюционного развития неорганической материи Метагалактики. Существование объектов Метагалактики и их развитие определяется внутренними процессами. Все вновь формирующиеся, возникающие объекты являются системами, которые обмениваются энергией и веществом с окружающей средой.

Зарождение жизни

В процессе эволюции формируется способность к воспроизведению похожих объектов, а также возможность запоминания и усвоения ими вновь приобретенных свойств. Увеличение сложности структуры возрастает и вместе с этим возрастает способность организмов к накоплению и хранению информации. Самоорганизация материи в ходе информационной эволюции ускоряется. Те наборы, в которых число элементов небольшое, легче восстанавливаются и передаются. Количество комбинаций протонов и нейтронов в ядре атома равняется числу изотопов – более 1500. Число наборов атомов для молекул равно числу элементов в таблице Менделеева, то есть 100. Число конфигураций для полимеров в растворах равно 5. Для живых организмов – числу нуклеотидов в ДНК и РНК.