Современная модель происхождения и развития жизни

Около 4,5 млрд. лет назад в условиях отсутствия в атмосфере кислорода, из смеси аммиака, метана, азота, окиси и двуокиси углерода под действием ультрафиолетового излучения и периодических электрических разрядов, как показали модельные эксперименты, вполне могли синтезироваться разнообразные органические вещества (сахара, аминокислоты и их небольшие полимерные цепи, нуклеотиды, жиры и даже ферменты или вещества, подобные хлорофиллу). Поскольку ультрафиолетовое излучение в равной степени способствовало не только синтезу сложных веществ, но и их распаду, сохраниться органические соединения могли только в толще воды, которая защищала от ультрафиолета. В результате, концентрация органических веществ в Мировом океане быстро достигла порядка 1 %. Из простых органических веществ также самопроизвольно могли синтезироваться более сложные полимерные соединения. Источником энергии для этого синтеза мог служить распад менее устойчивых молекул. Таким образом, в Мировом океане шли реакции, аналогичные реакциям обмена веществ в клетках. Сам Мировой океан представлял собой открытую систему, в которую благодаря энергии ультрафиолетовых лучей, физическому и химическому выветриванию земной коры шел постоянный приток органических и неорганических веществ. В результате флуктуаций формировались более сложные и упорядоченные молекулы, их механические агрегаты. Устойчивость таких агрегатов в условиях возрастающего хаоса окружающей среды была тем выше, чем ограниченней была возможность химического взаимодействия компонентов агрегата с веществами внешней среды. Наиболее устойчивыми могли оказаться агрегаты белков с липидами. Покрывающая белки липидная (жировая) пленка обладает избирательной проницаемостью, поэтому взаимное проникновение веществ между океаном и внутренней частью агрегата становилось ограниченным. В результате одни молекулы накапливались внутри агрегатов в больших количествах, а других не хватало. Если внутри агрегата оказывались катализаторы, то вполне возможен был синтез новых органических полимеров из одних простых соединений за счет энергии расщепления других простых соединений. Такой сложный агрегат органических соединений, способный к избирательному поглощению одних веществ из внешней среды и выделению во внешнюю среду других, способный к каталитическому синтезу и распаду молекул был назван коацерватом. Наличие липидной оболочки и обмена веществ делает коацерват похожим на живую клетку, но, в отличие от клетки, в коацерватах нет механизма воспроизведения себе подобных на основе наследственной информации.

Именно неспособность первого автора гипотезы самопроизвольного происхождения жизни путем химической эволюции А. И. Опарина объяснить возникновение механизма передачи наследственной информации и механизма синтеза белка на базе этой информации является главным недостатком гипотезы возникновения коацерватов.

В 90-е годы 20-го века появилась гипотеза, еще не получившая своего экспериментального подтверждения, но позволяющая объяснить возникновение систем нуклеиновых кислот и тесно связанных с ними белков–ферментов путем адсорбции отдельных нуклеотидов и отдельных аминокислот на соединениях типа глины или крупных кристаллов.

В итоге, на сегодняшний день о происхождении жизни на Земле делается следующий основной вывод: жизнь появилась около 4,0 млрд. лет назад в условиях самопроизвольно идущего синтеза органических соединений и обилия этих соединений в Мировом океане. Явились ли первые живые клетки результатом химической эволюции органических соединений или были принесены из Космоса, роли не играет. С появлением живых клеток на границе между литосферой, гидросферой и атмосферой стала формироваться новая геосфера – биосфера (сфера жизни). И вся последующая эволюция планеты непосредственно связана с эволюцией биосферы.