Об эволюции жизни на Земле
Первые аминокислоты

Последняя редакция 06.09.2022

В 1920-х годах русский биохимик Александр Опарин выдвинул теорию, что жизнь на Земле возникла в первобытном бульоне - морской воде, в которой плавает масса органических молекул. В присутствии метана (тогда считалось, что атмосфера молодой Земли состояла из метана), под воздействием постоянных грозовых разрядов органические молекулы вступали в реакции, образуя все более и более сложные молекулы, потом белки. Что и привело, в конце концов, к образованию жизни.

Независимо от Опарина к таким же выводам пришел английский биолог Дж. Б. С. Холдейн. В 1929 году он писал: "Сейчас, когда ультрафиолетовые лучи воздействуют на смесь воды, углекислого газа и аммиака, синтезируется множество органических веществ, включая сахара и, по видимому, некоторые из материалов, из которых получились белки. В современном мире такие вещества, находясь в свободном состоянии, разлагаются - то есть разрушаются микроорганизмами. Но до возникновения жизни они должны были накапливаться, пока океаны не достигли консистенции горячего разбавленного бульона".

В середине 20 века Стенли Миллер решил проверить эту гипотезу экспериментально, хотя бы на первом этапе. Он взял две колбы, поставил одну над другой и соединил двумя трубками. В нижней находилась подогреваемая вода, имитирующая первобытный океан. Верхняя представляла собой модель первобытной атмосферы (метан, аммиак, водяной пар и водород). Через одну трубку пар поднимался от "океана" в "атмосферу". Вторая трубка шла из "атмосферы" в "океан". По пути она проходила через искровую камеру ("молнии") и камеру охлаждения, где пар конденсировался, образуя "дождь", который пополнял "океан".

Всего неделю спустя "океан" приобрел желто коричневый цвет. Как и предсказывали Опарин и Холдейн, раствор превратился в "бульон" из органических соединений, среди которых было не менее семи аминокислот - главных структурных элементов белков. Три из семи аминокислот (глицин, аспарагиновая кислота и аланин) входили в список из двадцати аминокислот, присутствующих у живых существ.

Потом выяснилось, что первичная атмосфера нашей планеты вовсе не состояла из метана. Однако более поздние подобные эксперименты, в которых вместо метана использовался углекислый или угарный газ, показали сходные результаты. Таким образом, биологически важные небольшие молекулы, включая аминокислоты, сахара и, что особенно важно, структурные элементы ДНК и РНК, могут спонтанно образовываться в природе.

В общем, опыт Миллера является классическим экспериментом, подтверждающим эволюцию, то есть усложнение структур в разнообразной среде при насыщении системы энергией.

Кроме того, молнии были далеко не единственными производителями органики на древней Земле. На сегодняшний день известны еще по крайней мере две надежные, реально работающие "фабрики" абиогенной органики: космос и гидротермальные источники, о которых речь пойдет далее.