История биологии с начала XX века до наших дней

В настоящее время считается установленным, что Земля существует около 4,5 млрд. лет, а жизнь появилась на ней примерно 3 млрд. лет тому назад. Следовательно, на протяжении значительной части времени существования Земли она оставалась безжизненной. В атмосфере и гидросфере Земли находилось достаточное количество углеводородов, которые и послужили исходным материалом для последующей химической эволюции. Основная их масса возникла при формировании земной коры, незначительная часть была занесена с кометным и метеоритным материалом. Согласно подсчетам Г. Юри (1952) и К. Сагана (1961), за период в миллиард лет концентрация органических веществ, синтезированных в атмосфере и оседавших в водах Мирового океана, должна была достигнуть 1 %. Таким образом, на определенном этапе существования Земли эти воды превратились в Своеобразный «первичный бульон», содержавший наряду с неорганическими солями также и разнообразные органические вещества.

Особое значение имеет решение вопроса о том, как в условиях первичной Земли могли образоваться белковоподобные и нуклеиноподобные вещества, а также ферменты, являющиеся основными участниками, проводниками и регуляторами всех жизненных процессов. В связи с тем, что путем абиогенного синтеза получены не все аминокислоты, входящие в состав современных белков, было высказано предположение, что некоторые аминокислоты возникли на более поздних ступенях развития органического вещества. Их отсутствие могло ограничивать каталитические функции первичных белков.

В этой связи большой интерес представляют исследования японского биохимика Ш. Акабори (1955), высказавшего предположение, что первичные белки не обязательно должны были образовываться из готовых аминокислот. Лабораторными опытами Акабори показал, что образование «предбелков» могло происходить и из таких органических соединений, как формальдегид, аммиак и цианистый водород. Продукты, образующиеся при их взаимодействии, полимеризуются затем на поверхности глины, после чего в результате гидролиза могут образоваться полипептиды, в частности, полиглицин.

Характерной чертой живых существ является синтез асимметрических органических соединений. Так, Акабори (1962) осуществил асимметрическое гидрирование карбонильных соединений на никелевом катализаторе. А.Н. Терентьев и Е.М. Клабуновский (1957), рассматривая вопрос о роли асимметрии в возникновении жизни, пришли к мысли, что асимметрия органического мира является следствием воздействия циркулярно поляризованного света и асимметрической решетки кристаллов. По их мнению, присутствие асимметрических органических катализаторов направляло реакции в сторону образования оптически чистых продуктов. Согласно Г. Уолду (1957), геохимические синтезы органических веществ могли производить лишь рацемические смеси. Отбор отдельных оптических изомеров происходил при образовании структур более высокого порядка — полипептидов, белков и нуклеиновых кислот.

Эволюция предбиологических систем.

Следующей загадкой был вопрос, каким образом в «первичном бульоне»- возникли первые живые организмы, обладавшие обменом веществ и способностью к самовоспроизведению. Иначе говоря, как из хаоса бесконечного числа допустимых термодинамикой перекрещивающихся химических реакций возник упорядоченный обмен веществ, обеспечивающий сохранение и развитие живой системы?