Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі
Розглядаються питання біохімічної еволюції початкового етапу розвитку життя. Окреслено історію розвитку поглядів щодо походження життя, висвітлено концепції сучасних вчених....
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Наука та наукознавство |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49553 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі / Л.О. Клименко // Наука та наукознавство. — 2006. — № 1. — С. 57-64. — Бібліогр.: 32 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-49553 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-495532013-09-22T03:04:34Z Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі Клименко, Л.О. Історія науки і техніки Розглядаються питання біохімічної еволюції початкового етапу розвитку життя. Окреслено історію розвитку поглядів щодо походження життя, висвітлено концепції сучасних вчених. Рассматриваются вопросы биохимической эволюции начального этапа развития жизни. Очерчена история развития взглядов относительно происхождения жизни, освещены концепции современных ученых. The author discusses issues relating to biochemical evolution of the initial phase in the development of life, outlining the history of perceptions about the origin of life and modern theories. 2006 Article Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі / Л.О. Клименко // Наука та наукознавство. — 2006. — № 1. — С. 57-64. — Бібліогр.: 32 назв. — укр. 0374-3896 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49553 uk Наука та наукознавство Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Історія науки і техніки Історія науки і техніки |
| spellingShingle |
Історія науки і техніки Історія науки і техніки Клименко, Л.О. Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі Наука та наукознавство |
| description |
Розглядаються питання біохімічної еволюції початкового етапу розвитку життя. Окреслено історію розвитку поглядів щодо походження життя, висвітлено концепції сучасних вчених. |
| format |
Article |
| author |
Клименко, Л.О. |
| author_facet |
Клименко, Л.О. |
| author_sort |
Клименко, Л.О. |
| title |
Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі |
| title_short |
Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі |
| title_full |
Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі |
| title_fullStr |
Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі |
| title_full_unstemmed |
Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі |
| title_sort |
еволюція поглядів щодо походження життя на землі |
| publisher |
Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Історія науки і техніки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49553 |
| citation_txt |
Еволюція поглядів щодо походження життя на Землі / Л.О. Клименко // Наука та наукознавство. — 2006. — № 1. — С. 57-64. — Бібліогр.: 32 назв. — укр. |
| series |
Наука та наукознавство |
| work_keys_str_mv |
AT klimenkolo evolûcíâpoglâdívŝodopohodžennâžittânazemlí |
| first_indexed |
2025-07-04T10:43:58Z |
| last_indexed |
2025-07-04T10:43:58Z |
| _version_ |
1836712815649357824 |
| fulltext |
57Наука та наукознавство, 2006, № 1
Л. О. Клименко
Еволюція поглядів щодо походження
життя на Землі
Розглядаються питання біохімічної еволюції початкового етапу розвитку
життя. Окреслено історію розвитку поглядів щодо походження життя, висвітле-
но концепції сучасних вчених.
Матери имя Земля, ибо все из земли породилось
Много еще и теперь из нее выходит животных,
Влагой дождей воплощенных и жаром горящего
солнца
Тит Лукреций
Жизнь – это вечность в миниатюре
Ральф Эмерсон
Походження життя, як і походжен-
ня Всесвіту і розуму, визначення сут-
ності життя становлять собою одну з
фундаментальних проблем науки. На
сьогоднішній день ми не маємо єди-
ного і вичерпного визначення сутнос-
ті життя. Наведемо визначення, яке
дав російський фізико-хімік і біофі-
зик М.В. Волькенштейн: “Живі тіла,
існуючі на Землі, являють собою від-
криті системи, що саморегулюються
та самовідновлюються, які побудова-
ні з біополімерів − білків і нуклеїно-
вих кислот” [1,с.11]. Дане визначення
не виключає можливості існування
життя й на інших планетах Всесвіту.
Тому на сучасний момент панують дві
групи гіпотез про походження життя
на Землі: космічна (вічності життя в
космосі − панспермії) і самостійного
розвитку життя на Землі (біогенез).
І в одному, і в другому випадку вчені
наштовхуються на питання про пере-
хід від переджиття до життя. Жодна із
численних теорій ще не може дати ви-
черпного пояснення початкового ета-
пу життя на Землі. Все ж сучасні до-
слідники, з погляду доцільності екс-
периментально і теоретично намага-
ючись відтворити історію життя, ви-
сунули досить аргументовані гіпотези.
Послідкуємо еволюцію поглядів щодо
цього питання.
До середини XVII століття ідея само-
зародження життя на Землі (спонтанна
теорія, висунута Арістотелем) не під-
лягала сумніву. Зокрема, нідерланд-
ський природознавець ван Гельмонт
описав дослід, в якому він за три тижні
нібито створив мишей. Для цього йому
потрібні були брудна сорочка, темний
шарф і жменя пшениці. Активним по-
Історія науки і техніки
© Л.О.Клименко, 2006
58 Science and Science of Science, 2006, № 1
чатком в процесі зародження мишей
ван Гельмонт вважав людський піт.
У 1688 році італійський природозна-
вець і лікар Франческо Реді в науковій
праці “Досліди з розмноження комах”
піддав сумніву спонтанну теорію за-
родження життя. Він довів, що ма-
ленькі черв’ячки, які з’являються в
гниючому м’ясі, не що інше, як ли-
чинки мух. Реді висунув концепцію бі-
огенеза − життя може виникнути тіль-
ки з попереднього життя.
Гіпотезу біогенеза підтримав й іта-
лійський натураліст Ладзаро Спаллан-
цані. Він експериментально довів не-
можливість самозародження мікроор-
ганізмів. Спалланцані проводив до-
сліди на м’ясних та овочевих бульйо-
нах. Спостереження показали, що в
щільно закритій колбі з бульйоном че-
рез деякий час виявляються мікроор-
ганізми. Але після кип’ятіння і запаю-
вання шийки колби у ній нічого не ви-
никало. Віталісти стверджували, що
тривале кип’ятіння вбиває “життєву
силу”, яка в змозі вдихнути життя в
мертвий бульйон.
У 1859 р. Французька академія наук
заснувала премію тому, хто раз і наза-
вжди покінчить із суперечками про
можливість чи неможливість самоза-
родження. Цю премію в 1862 році отри-
мав французький хімік і мікробіолог
Луї Пастер. Він повторив досліди Спал-
ланцані, але живильне середовище
вмістив в S-подібну колбу з відкритою
шийкою, щоб був доступ міфічній
“життєвій силі”. Завдяки вигинам
шийки спори мікроорганізмів осідали
у ній і не потрапляли в бульйон. Саме
тому в живильному середовищі не
було ніяких ознак життя. Своїми екс-
периментами Луї Пастер довів спра-
ведливість теорії біогенезу і остаточно
відкинув теорію спонтанного заро-
дження [2].
Однак ці відкриття породили іншу
проблему. Якщо все живе виникає з
живого, то звідки взявся перший живий
організм?
Найбільш аргументованою вияви-
лась білково-коацерватна теорія росій-
ського біохіміка О.І. Опаріна. Вершина
досягнень Опаріна і його школи при-
падає на 1950–1970-ті роки, хоча ще в
1924 році в своїй генеральній праці
“Походження життя” він виклав ідеї,
які складали основу його гіпотези: за-
родження життя на Землі – довготри-
валий еволюційний процес становлен-
ня живої матерії в надрах неживої, тоб-
то хімічна еволюція привела до утво-
рення простих органічних сполук з
неорганічних. Енергію для цих реак-
цій синтезу постачали сильнодіючі фі-
зико-хімічні фактори (температура,
інтенсивна сонячна радіація, могутні
електричні розряди, атмосферний
тиск). Появі життя на Землі передував
абіогенний синтез органічних сполук в
океані з простих неорганічних сполук
(Н
2
О, СО
2
,
СО, NН
3
, СН
4
та ін.). В океа-
ні поступово накопичувались органіч-
ні речовини − основа живих організмів.
Таким був перший етап виникнення
життя на Землі. Правомірність цього
припущення була доведена багатьма
експериментами. У лабораторії Опарі-
Л. О. Клименко
59Наука та наукознавство, 2006, № 1
на були синтезовані амінокислоти в
суміші формальдегіду і солей амонію
під дією ультрафіолетового випромі-
нювання, рослинні пігменти, зокрема
порфірин із піролу і формальдегіду
[3,4].
Теорія Опаріна завоювала широке ви-
знання. Але дискусійним залишилось
питання: який характер передбіологічної
системи, яка могла передувати появі жи-
вих організмів? Опарін вирішальну роль
віддавав білкам. З них утворились коло-
їдні гідрофільні комплекси, які в свою
чергу об’єднувались в коацервати. Ці
комплекси могли обмінюватись із се-
редовищем речовинами і мали здатність
до самовідтворення. Так виникли при-
мітивні, здатні до самовідтворення ге-
теротрофні організми. Це було вирі-
шальною подією, яка передувала почат-
ку біосинтезу, тобто біологічній еволю-
ції на рівні первинної клітинної струк-
тури. Таким чином, перевага віддавалась
первинним структурам, схожим на клі-
тину, яка має здатність до елементарно-
го метаболізму при участі ферментів,
але не здатна передавати інформацію.
Що слугує на користь гіпотези О.І. Опа-
ріна? По-перше, вона відповідає гіпоте-
зі хімічної еволюції, тобто добіологічна
еволюція матерії є закономірним про-
цесом. По-друге, вона експерименталь-
но підтверджена. Але в рамках гіпотези
Опаріна не вдалося пояснити таїну пе-
реходу неживої матерії у живу. У жодно-
му з експериментів не пощастило син-
тезувати в “первинному бульйоні” коа-
цервати, готові біологічні блоки (напри-
клад ферментів, коферментів). Крім
того, поява найпримітивніших організ-
мів за схемою колоїди → коацервати →
клітини суперечить універсальному ха-
рактеру генетичного коду.
Англійським вченим Джоном Берна-
лом була сформульована теорія біопое-
зу. Він виділив три стадії біопоезу:
1) абіогенне виникнення біологічних
мономерів; 2) утворення біологічних
полімерів; 3) формування мембранних
структур і первинних організмів (про-
біонтів) [5].
Подібні досліди в 50–60-х роках ми-
нулого століття широко проводились і
в інших лабораторіях світу. Моделюю-
чи процеси синтезу в уявній протоат-
мосфері, вчені використовували най-
різноманітніші джерела енергії (елек-
тричні розряди, жорстке ультрафіоле-
тове, рентгенівське, радіоактивне ви-
промінювання) і каталізатори (кварц та
інші форми кремнезему, каолініт, маг-
незіальні силікати, різні перехідні ме-
тали, різноманітні комбіновані каталі-
тичні системи). Це дало змогу одержати
різні органічні сполуки. Так, в 1953 році
Стенлі Міллер, моделючи умови, які,
можливо, існували на Землі 4000 млн.
років тому, відтворив в спеціальному
пристрої газовий склад первинної ат-
мосфери Землі й за допомогою елек-
тричних розрядів, що імітують грози,
синтезував в ній низку органічних спо-
лук – амінокислоти, прості вуглеводи,
зокрема рибозу з метану, аміаку і води
[6]. Д. Оро з колегами абіогенним шля-
хом отримали аденін, гуанін, рибозу,
дезоксирибозу [7]. Але спроби абіоген-
ного синтезу білка в умовах “первісного
бульйону” не увінчались успіхом.
З гіпотезою Опаріна багато спільно-
го мала ідея протеїно-мікросферної
структури пробіологічних систем аме-
риканських біохіміків С.Фокса і К.Дозе
(середина 70-х років). Їм вдалось з’єд-
нати амінокислоти в короткі регулярні
ланцюги: здійснити безматричний
синтез поліпептидів; подібні поліпеп-
тидні ланцюги були пізніше реально
знайдені серед іншої простої органіки
в метеоритній речовині. Ізольовані від
оточуючого середовища білкові біопо-
лімери, здатні до метаболізму, Фокс
назвав мікросферами і вважав, що
вони є прямими структурно-функці-
ональними попередниками живої
клітини [8].
Ці та інші гіпотези об’єднує загаль-
ний постулат хімічної передбіологічної
еволюції та утворення білкових струк-
ЕВОЛЮЦІЯ ПОГЛЯДІВ ЩОДО ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ
60 Science and Science of Science, 2006, № 1
тур, які наділені здатністю до елемен-
тарного обміну речовин. Хімічному
аспекту проблеми приділяли велику
увагу хіміки М.Кальвін [9], М.Руттен
[10], С. Поннамперума [11] та ін. Хоча гі-
потези Опаріна, Фокса, Дозе підтри-
мують більшість вчених, найскладні-
шим в них є питання, яким чином з’я-
вилась здатність живих систем до само-
відтворення, адже первинна клітинна
структура позбавлена системи, що слу-
жить для передачі генетичної інформа-
ції. Найбільш загадковими аспектами за-
родження життя на Землі все ж таки
залишаються генетичне кодування та ви-
значення часу його виникнення.
Перше припущення про зв’язок про-
цесу зародження життя з появою меха-
нізмів передачі спадкової інформації
висловив англійський біолог Дж. Хол-
дейн. У 1928 році, незалежно від Опарі-
на, у своїй класичній праці “The Origin
of Life” він висловив думку про можли-
вість появи життя у ранньоархейсько-
му “первісному бульйоні” (саме Дж.
Холдейн — автор цього популярного
терміну) й писав про абіогенне утво-
рення органічних сполук. Але погляди
Холдейна щодо передбіологічної систе-
ми були іншими, він віддавав перевагу
не коацерватам, а макромолекулам з
властивостями генетичного коду, здат-
ним до самовідновлення. Первинною
була не система, здатна до обміну речо-
вин, а макромолекулярна система, по-
дібна до гену і здатна до самокопіюван-
ня, а тому названа ним голим геном. Ці
позиції зміцнилися в 1970-ті роки, а у
1980-ті з новими досягненнями в моле-
кулярній біології стали домінуючими в
уявленнях про доклітинних предків.
Протистояння двох гіпотез набуло
форму дискусії: що старіше − “ген” чи
“білковий пробіонт”? Друге питання:
коли пройшло об’єднання цих біопо-
лімерів у систему, здатну до передачі
генетичної інформації і регуляції біо-
синтезу білка? Як розв’язалися ці
протиріччя? У 80-х роках дискусія
проходила у вигляді протистояння
двох концепцій − генетичної і об-
мінно-метаболічної.
Подальший розвиток ідей щодо по-
ходження життя на Землі пов’язаний
з досягненнями в генетиці та розви-
тком молекулярної біології. У 1953
р. Дж. Уот сон і Ф. Крік відкрили прин-
цип структурної (молекулярної) орга-
нізації генної речовини − дезоксири-
бонуклеїнової кислоти (ДНК) [12].
Структура ДНК дала ключ до механіз-
му точного відтворення − редуплика-
ції ДНК [13]. Була сформульована так
звана центральна догма молекулярної
біології: генетична інформація йде у
напрямку ДНК → РНК → білок. У 1970
р. американський вірусолог Х.М.Темін
[14] знайшов фермент, який забезпе-
чує зворотну транскрипцію, тобто пе-
ренесення генетичної інформації з
РНК на ДНК. Одночасно незалежно
від Теміна подібне відкриття зробив і
американський вірусолог Д. Балтимор
[14]. У 1975 році Х.М.Темін та Д. Бал-
тимор отримали Нобелівську премію
по фізіології та медицині. Пізніше
було досліджено, що генетична інфор-
мація може передаватись від РНК до
ДНК у клітинах різних організмів від
бактерій до ссавців. Здійснюється це
за рахунок фермента ревертази. Цей
термін був запропонований радян-
ським біохіміком В. О. Енгельгардтом
наприкінці 70-х років ХХ століття.
Накопичення знань про генетичний
код, нуклеїнові кислоти, біосинтез
білків привело до нової ідеї щодо похо-
дження життя на Землі: все починало-
ся не з білків, а з нуклеїнових кислот.
Макромолекулярна структура нуклеї-
нових кислот побудована за прин-
ципом комплементарності, що дає
змогу забезпечити копіювання влас-
ної лінійної послідовності мономер-
них ланок, тобто можливість відтво-
рення (реплікації) полімера, його мі-
кроструктури. Провідною стає гіпоте-
за генетичної еволюції (генобіоз). У
рамках гіпотези генобіозу загальне
визнання отримала ідея, згідно якої
Л. О. Клименко
61Наука та наукознавство, 2006, № 1
субстратом для зародження живого
були макромолекули ДНК чи РНК.
Але яка з цих двох нуклеїнових кислот мо-
гла відіграти первинну роль матриці для
первинної комплексної полімеризації? Ще
Холдейн висловив думку щодо пер-
винності РНК: “...життя, яке я розгля-
даю як реплікацію сукупностей ма-
кромолекул, може базуватись лише на
РНК, без ДНК. Питання полягає в то-
му, яка кількість РНК необхідна
для цього” [15, с.19].
Важливим етапом розвитку молеку-
лярно-еволюційного напряму дослі-
джень біопоезу стали відкриття, зро-
блені на початку 80-х років ХХ століття
групою вчених під керівництвом Т.Це-
ха. Експериментально було встановле-
но, що РНК як форма генетичної ін-
формації здатна розривати і з’єднувати
власні нуклеотидні зв’язки, тобто була
встановлена здатність РНК до саморе-
гуляції при відсутності білкових фер-
ментів та ферментативна активність
РНК [16]. С. Альтман теж показав, що
РНК може мати каталітичні власти-
вості як білок [17]. У 1982–1983 рр. та-
кож були відкриті високоспецифічні
РНК-каталізатори − рибозими [18,19].
Цей фермент каталізує вирізання ін-
тронів із попередників тРНК і сприяє
тим самим її дозріванню в ході сплай-
сигну. Виявилось, що РНКаза-Р, яку
назвали рибозимом, є і в прокаріот, і в
еукаріот. Отже, з трьох РНК − рибосо-
мальної, інформаційної (матричної) та
транспортної − остання є найдавні-
шою. Відкриття самозшивання РНК і
ферментативної активності відродило
гіпотезу відносно первинності РНК,
хоча це і суперечило загальному прави-
лу молекулярної генетики: ДНК→
РНК→ білок. Ідея первинності РНК в
походженні життя закріпилась і була
сформульована концепція самодостат-
нього біологічного світу РНК, в якому
РНК функціонувала і як генетичний
матеріал, і як ензимоподібні каталіза-
тори [20,21]. Саме така макромолеку-
лярна система здатна до саморепро-
дукції і еволюціонування. У процесі
еволюції молекулярна система на
основі РНК була витіснена системою
на основі ДНК, оскільки С−Н-зв’язки
дезоксирибози міцніші, ніж С−ОН-
зв’язки рибози.
Історія розвитку уявлень щодо похо-
дження життя на Землі має й ідеї симбі-
озу білкових систем з інформаційним
субстратом. Так, М.Ейген (70–80-ті рр.
ХХ ст.) висунув гіпотезу гіперциклів.
Згідно цієї гіпотези формувався симбі-
оз між білковими автокаталітичними
системами та нуклеїновими кислота-
ми, названими ним “спаяними цикла-
ми”. За Ейгеном “спаяні цикли” мають
низку унікальних властивостей, що
породжують дарвіністську поведінку
системи − здатність до внутрішньої
стабілізації, безмежного росту, еволю-
ції. Тобто ці структури мали власти-
вості живої системи [22]. Прикладом
гіперциклів може слугувати розмно-
ження РНК-віруса в бактеріальній клі-
тині. Гіперцикл конкурує з будь-якою
самовідтворюваною одиницею. Скла-
даючись із самостійних одиниць, що
самовідновлюються, він здатний й до
інтеграції. Таким чином, гіперцикл
здатний до погодженої еволюції.
Конструктивний синтез існуючих
концепцій, експериментальних даних,
теоретичних моделей в галузі теорії ви-
никнення життя на Землі здійснив ро-
сійський біолог В. А. Ратнер (1985). Він
вважав, що одночасно йшов розвиток
двома шляхами: включення РНК
і ДНК в білкові агрегати і , навпаки,
синтез білка на базі цих кислот. Усві-
домлюючи важливий аспект генетич-
ного контролю, він запропонував по-
няття „молекулярно-генетичні системи
управління” (МГСУ). “Можливо при-
пускати, що питання про виникнення
життя на Землі у головній своїй части-
ні співпадає з питанням про виник-
нення первинних систем генетичного
кодування” [23,с.55]. Ратнер поділяє
думку щодо абіогенного походження
мономерів макромолекул − нуклеоти-
ЕВОЛЮЦІЯ ПОГЛЯДІВ ЩОДО ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ
62 Science and Science of Science, 2006, № 1
дів, амінокислот. Це добіологічна ево-
люція, її результат − поява первинних
макромолекулярних систем самовід-
творення. Він виділив такі етапи так
званого еволюційного сценарію добіо-
логічної еволюції, в основі якого вико-
ристано базу даних Фокса та Ейгена:
1. Виникнення протеіноїдів і мі-
кросфер.
2. Неактивні кислі і нейтральні про-
теіноїди в холодній воді утворили про-
теіноїдні мікросфери.
3. Зв’язок пептидів і олігонуклео-
тидів.
4. Блочне нарощування полімерів.
5. Виникнення систем трансляції,
реплікації.
6. Поява і еволюція особливого гене-
тичного коду.
Ратнер усвідомлював, що його гіпо-
тетична схема подій не може бути на-
дійно обгрунтована або відкинута, але
вона необхідна для пошуку теоретич-
ної моделі. Але цей компромісний варі-
ант не закріпився в думках вчених,
оскільки білкові та нуклеїнові макро-
молекули структурно і функціонально
досить різні й не могли з’явитись одно-
часно протягом хімічної еволюції.
Нині широко розповсюджений біо-
генетичний підхід в природознавстві
до вирішення сутності життя відкрив
раціональні шляхи до вивчення його
походження. Так, поєднуючи отримані
дані щодо структури і функцій РНК,
академік О.С. Спірін репрезентує на-
ступну схему уявного шляху походжен-
ня життя: абіогенні рибонуклеотиди →
олігорибонуклеотиди, трансестирифі-
кація → полірибонуклеотиди → каталі-
тичні активності (рибозими) → самопро-
цесуючі самореплікуючі молекули РНК
→ біосинтез білка → коацервати → клі-
тина [24]. Мається на увазі, що абіоген-
ний синтез рибонуклеотидів та їх ко-
валентне об’єднання в олігомери та по-
лімери РНК могли проходити в хіміч-
них умовах, які необхідні для синтезу
амінокислот та поліпептидів. Рибону-
клеотиди передують дезоксирибону-
клеотидам, останні є продуктами ри-
бонуклеотидів (рисунок). В еволюцій-
ному аспекті пурини виявились полі-
функціональними сполуками. Реплі-
кація РНК проходить без участі ДНК, а
для реплікації ДНК потрібна РНК-за-
травка в ініціації синтезу ДНК. Крім
властивостей, притаманних нуклеїно-
вим кислотам, РНК може виконувати
функції, притаманні білкам, − струк-
турну, розпізнавальну, каталітичну.
Все це говорить на користь первиннос-
ті РНК. ДНК була більш пізньою струк-
турою в процесі еволюції. Але “камінь
спотикання” в механізмі переходу від дав-
нього світу РНК до сучасної білоксинтезу-
ючої системи. О.С. Спірін висуває свою
концепцію процесу еволюції і спеціа-
лізації РНК, який привів до виникнен-
ня апарату біосинтеза білка. Згідно
його версії олігорибонуклеотиди, що
абіогенно синтезувались, активно ре-
комбінували шляхом спонтанної неен-
зиматичної трансестерифікації, утво-
рюючи довгі ланцюги РНК. Таким
шляхом могли утворитись рзноманітні
види РНК зі специфічними функція-
ми, серед них – каталітично активні
РНК. Саме неензиматична рекомбіна-
ція олігонуклеодидів, які комплемен-
тарно зв’язуються з полінуклеотидною
матрицею, могла забезпечити сплай-
синг (зшивання фрагментів). Тобто
первинне копіювання здійснювалось
без участі каталізаторів. Каталітична
РНК виникла пізніше й забезпечила
більш ефективну і точну полімериза-
цію мононуклеотидів на комплемен-
тарній матриці. Крім сказаного, прин-
циповим моментом гіпотези Спіріна є
те, що первинний аппарат біосинтезу
білка виник на базі декількох видів
специфічних РНК до появи апарату ен-
зиматичної реплікації генетичного ма-
теріала – РНК і ДНК. Даний первин-
ний аппарат включав каталітично ак-
тивну прорибосомальну РНК, про-
транспортну РНК, іншу прорибосо-
мальну РНК, яка здатна взаємодіяти
одночасно з каталітичною прорибосо-
Л. О. Клименко
63Наука та наукознавство, 2006, № 1
мальною РНК, проматричною РНК і
протранспортною РНК. Ця система в
змозі синтезувати поліпептидні лан-
цюги за рахунок реакції транспептида-
ції. Так з’явились каталатичні білки:
білки-ферменти (ензими), реплікази
(РНК-полімерази). Все ж Спірін вва-
жає, що і його гіпотетична схема “не
претендує на завершеність” [24].
Хімічні формули залишків уридинового
нуклеотиду РНК (U) та гомологічного
тимідинового нуклеотиду ДНК (dT)
Нашою метою було показати біоло-
гічний та хімічний аспекти проблеми
походження життя. Але слід згадати і
про геохімічний підхід до розв’язання
цих питань. Виявлення в метеоритах
амінокислот, вуглеводів та інших ву-
глецевих сполук, які пов’язані з життє-
вими процесами, слугувало розвитку
ідей про те, що органічні сполуки, до-
ставлені кометами з космосу, стали бу-
дівельним матеріалом для земної біо-
сфери [25,26]. Виникла концепція пан-
спермії − занесення життя на Землю з
космосу як альтернатива абіогенезу.
Вперше це припущення було сформу-
льовано в 1908 р. С. Арреніусом. Ф.Крік
та Л. Оргел запропонували модель
спрямованої панспермії, яка пояснює
походження життя на Землі цілена-
правленою діяльністю цивілізацій, вік
яких більше віку Сонця. Вчені відмо-
вились вирішувати проблему в умовах
Землі та припускають наявність екзо-
тичних умов в космосі з наступним за-
несенням життя на Землю. Погляди
Кріка та Оргела грунтуються на тому,
що задовго до утворення Землі могли
існувати інші планети, де були присут-
ні мінерали, яких немає на Землі. Вони
мали високу каталітичну активність,
необхідну для виникнення живих сис-
тем. Однак всі спроби виявити живі іс-
тоти (або їх викопні рештки) поза Зем-
лею, і перш за все в складі метеоритної
речовини, так і не дали позитивного
результату [27,28]. Ця ідея не вирішує
проблеми виникнення життя в цілому.
Гіпотеза панспермії тісно переплі-
тається з поглядами про “вічність
життя”. Цю думку розвивали видат-
ні вчені Г. Гельмгольц, У. Томпсон,
В. І. Вер надський та ін. Дослідники
вважали, що життя настільки ж ві-
чне й повсюдне, як матерія, й зарод-
ки її постійно подорожують в кос-
мосі. Концепція панспермії і гіпо-
теза вічності життя не дають прин-
ципової відповіді на питання про
шляхи походження життя, а лише
переносять проблему в невідому
точку Всесвіту.
Досягнення останніх років геології,
мінералогії [29–31] відродили ідеї про
“вічність життя” і панспермії. Нині
російською школою палеонтологів
розвивається концепція про сліди
бактеріального життя в метеоритах.
Резюмуючи все сказане, погоди-
мось з думкою доктора геолого-міне-
ралогічних наук Резанова: “Проблема
походження життя може бути вирі-
шена лише спільними зусиллями
представників усіх природничих
наук” [32,с.362].
ЕВОЛЮЦІЯ ПОГЛЯДІВ ЩОДО ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ
64 Science and Science of Science, 2006, № 1
1. Волькенштейн М.В. Молекулы и жизнь. − М.: Наука, 1965. − 504 с.
2. Грин Н., Стаут, Тейлор Д. Биология: В 3 т. – М.: Мир, 1990. − Т.3. − 376 с.
3. Опарин А.М. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. − М.: Наука, 1968. − 173 с.
4. Опарин А.М. Материя. Жизнь. Интеллект. − М.: Наука, 1977. − 207 с.
5. Бернал Дж. Возникновение жизни. − М.: Мир,1969. − 391 с.
6. Miller S.L. Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions // Science. –
1953. – Vol. 117. – P. 528.
7. Hydrocarbons of Biological Origin in Sediments about Two Billion Years Old / J.Oro, D.W.Nooner,
A.Zlatkis, S.A.Wikstrom, E.S.Barqhoorn // Science. – 1965. – Vol. 148. – P. 77.
8. Фокс С., Дозе Е. Молекулярная эволюция и возникновение жизни. − М.: Мир,1975. − 374 с.
9. Кальвин М. Химическая эволюция. − М.: Мир, 1971. − 240 с.
10. Руттен М.Г. Происхождение жизни (естественным путем). − М.: Мир, 1973. − 411 с.
11. Поннамперума С. Происхождение жизни. − М.: Мир, 1977. − 174 с.
12. Watson J.D., Crick F.H.C. Molecular Structure of Nucleic Acids // Nature. –1953. –Vol. 171. – P.
738–740.
13. Watson J.D., Crick F.H.C. Genetic Implications of the Structure of Deoxyribose Nucleic Acid //
Ibid. – P. 964–967.
14. Чолаков В. Ученые и открытия. − М.: Мир, 1987. − 370 с.
15. Происхождение предбиологических систем. − М.: Мир, 1966.− 464 с.
16. Цех Т. Ферментативная активность РНК // Химия. – 1991. – № 1. − С.14–29.
17. Альтман С. Ферментативное расщепление посредством РНК // Химия. –1991. – № 1. −
С.3–14.
18. Self-splicing RNA: Autoexcision and Autocyclization of the Ribosomal RNA Intervening Sequence
of Tetrahymena / К.Kruger, P. J. Gra bowski, A.J.Zaug et al. // Cell. – 1982. – Vol. 31. – P. 147–157.
19. The RNA Moiety of Ribonucleases P is the Catalytic Subunit of the Enzyme / С.Guerrier-Takada,
К.Gardiner, Т.Marsh et al. // Cell. – 1983. – Vol. 35. – P. 849–857.
20. Gilbert W. The RNA World // Nature. – 1986. – Vol. 319. – P. 618.
21. Joyce G.F., Orgel L.E. Prospects for Understanding the Origin of the RNA World // The RNA World
/ Eds. Gesteland R.F. and Atkins J.F. – New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring
Harbor, 1993. – P. 1–25.
22. Эйген М., Шустер П. Гиперцикл, принципы саморегуляции макромолекул. − М.:Мир,
1982. − 270 с.
23. Проблемы теории молекулярной эволюции / В.А.Ратнер, А.А.Жарких, И.А.Колчанов и
др. − Новосибирск: Наука, 1985.
24. Спирин А.С. Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни // Вестник РАН. – 2001. –
Т.71, № 4. − С.320–328.
25. Кометы и происхождение жизни / Под. ред. С. Поннамперумы. − М.: Мир, 1984. − 228 с.
26. Путилин И.И. Малые планеты. − М., 1953. − 412 с.
27. Criсk F.N. The Origin of the Genetic Code // J.Mol. Biol. – 1968. – Vol. 38. – P. 367–379.
28. Orgel L.E. Evolution in the Genetic Apparatus // Ibid. – P. 381–392.
29. Вдовыкин Г.П. Проблемы астрофизики в свете результатов исследований метеоритных
форм углерода. − М.: Нисса-Сервис, 2000.
30. Заварзин Г.А. Недарвиновская область эволюции // Вестник РАН. – 2000. – № 5.
31. Розанов А.Ю. Бактериально-палеонтологический подход к изучению метеоритов // Там
же. – 2000. – № 3.
32. Резанов И.А. Условия возникновения жизни в солнечной системе // Там же. – 2001. – Т. 71,
№ 4. − С.356–363.
Одержано 17.12.2005
Л.А. Клименко
Эволюция взглядов на происхождение жизни на Земле
Pассматриваются вопросы биохимической эволюции начального этапа развития жизни. Очерчена
история развития взглядов относительно происхождения жизни, освещены концепции современных
ученых.
Л. О. Клименко
|