История биологии с начала XX века до наших дней

По этому вопросу существуют разные точки зрения. Согласно одной из них, разделяемой Н. Горовицем и У. Стенли[176], появление первых организмов шло путем молекулярной эволюции первоначально возникших молекул со случайным расположением мономеров в направлении образования молекул с их упорядоченной последовательностью. По этим представлениям, «началом жизни» явилась молекула нуклеиновой кислоты или нуклеопротеида (вирус). В пользу этих представлений свидетельствовали, в частности, данные А. Корнберга (1961)[177] о том, что ДНК при определенных условиях может удваиваться и вне клетки. Как показали, однако, дальнейшие исследования, такое удвоение возможно лишь в том случае, если в инкубационной среде присутствуют различные сложные компоненты клетки, существование которых в первичном океане трудно себе представить. Обсуждая эти представления, Опарин подчеркивал, что характерным для жизни является то, что она не просто рассеяна в пространстве, а представлена отграниченными от внешнего мира индивидуальными системами-организмами. Последние могли возникнуть только на основе длительной эволюции, постепенного совершенствования каких-то гораздо более простых исходных систем, выделившихся из первичного однородного «бульона». Поэтому едва ли можно полагать, что в процессе эволюции сперва возникли белки, нуклеиновые кислоты и другие вещества протоплазмы, строение которых было чрезвычайно хорошо приспособлено к выполнению определенных биологических функций, а затем на основе их объединения возникла сама живая протоплазма. В условиях первичной Земли появление свойственной живым существам организации могло произойти только на базе эволюции хотя и более примитивных, но целостных многомолекулярных систем. В момент своего образования эти системы еще не обладали специфическими для жизни особенностями; их превращение в специфические системы более высокого порядка, характерные для живых организмов, есть результат длительной эволюции на основе естественного отбора. Возникшая в дальнейшем на основе формирования генетического кода способность к передаче наследственной информации от предков к потомкам стала одним из основных свойств организмов. Эта точка зрения находит в наши дни все больше сторонников.

Коацерватные капли как модель предбиологической системы.

В 1924 г. в первом наброске своей теории, Опарин высказал предположение, что образующиеся при смешении растворов различных белков и других высокомолекулярных веществ коллоидные гели могли явиться формой организации многомолекулярных систем и стать объектом эволюции, приведшей к возникновению жизни. Явление отслаивания коллоидных гелей было названо голландским исследователем Г. Бунгенберг-де-Ионгом коацервацией. Образующиеся в результате этого процесса коацерватные капли были подвергнуты им и его школой коллоидно-химическим исследованиям.

За последние годы главным образом в Институте биохимии им. А.Н. Баха Академии наук СССР и в Московском государственном университете детально изучен химический состав, физико-химические свойства и механизм образования коацерватных капель. Установлено, что они обладают избирательной адсорбционной способностью по отношению к различным органическим веществам и способны включать в себя ферментные белки, катализирующие превращения находящихся в капле веществ. На примере распада крахмала до сахаров в коацерватной капле при участии фермента бета-амилазы было показано, что в коацерватах может происходить концентрированное образование продуктов реакции. В этом случае коацерваты правомочно рассматривать как системы, морфологическая структура которых существенно влияет на характер протекающего в них процесса.

Работами Т.Н. Евреиновой (1962) было установлено, что при образовании коацерватных капель происходит очень высокое концентрирование полимеров. Несмотря на свою жидкую консистенцию, капли обладают определенной внутренней структурой и резкой границей раздела с внешней средой. А.И. Опарин и К.Б. Серебровская (1963) показали, что при синтезе полиаденина в водном растворе гистона или полилизина можно наблюдать образование коацерватных капель, совершающееся при участии бактериальной полинуклеотидфосфорилазы. При этом равновесие реакции полимеризации резко смещается в сторону синтеза. Включив в коацерватные капли катализатор, эти исследователи получили модели систем, в которых протекают окислительно-восстановительные реакции, в том числе под влиянием света и хлорофилла.

Коацерватные капли, содержащие полипептиды (а) и полинуклеотиды (б), по А.И. Опарину (1966).