|
Главная |
|
Пишите |
|
|
"Зародившись однажды в адских условиях, жизнь с той поры пытается найти дорогу в рай..." |
Теория и эксперименты по созданию живых существ "в пробирке".
Разделы страницы о попытках лабораторного моделирования жизни:
Согласно А.И.Опарину, архейская атмосфера содержала СН4, NH3, H2 и пары Н2О, то есть имела атомы Н, С, N и О, а атомы Р в составе фосфат-ионов были растворены в океанской воде. Все виды живой материи состоят из этих 5 химических элементов с примесями некоторых других атомов. А.И.Опарин предложил схему эксперимента чтобы доказать, что биологически активные вещества могут получиться из СН4, NH3, H2, Н2О и фосфатов под действием электрических разрядов. |
Более 50 лет назад такие опыты начали выполнять С.Миллер и Г.Юри и другие. Они из смеси аммиака, метана и водорода (предполагаемый состав древней атмосферы Земли), пропуская через нее электрические разряды, имитировавшие молнии получали простые органические вещества и простейшие аминокислоты [а как же 22 аминокислоты, синтезированные Миллером (см. абзац ниже)?], но ни рибозы, ни азотистые основания не были синтезированы.
В 1953 году Гарольд Юри и Стенли Миллер провели эксперимент, в ходе которого воссоздали представления тех лет об условиях атмосферы Земли в катархее (4,6 – 4 млн лет назад). Процесс включал пропускание электрического тока через колбу с реагентами. В посуде были простые химические вещества, присутствующие на ранней Земле — вода, метан, аммиак и водород. Электрический ток имитировал разряды молний в бурной атмосфере молодой планеты. Анализ смеси показал, что эксперимент привёл к образованию 22 аминокислот [самое главное - в какую сторону закрученные?]. Открытие же показало возможность для биомолекул самопроизвольно синтезироваться при определенных условиях.
Однако, плотность электрических разрядов у них была очень велика по сравнению с реальной в древней атмосфере Земли. Но тут следует учесть, что 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. Кроме того, согласно новым геологическим данным, полученным к 1990-м годам, в атмосфере древней Земли было много углекислого газа, который не входил в состав газовой смеси в опытах Стенли Миллера. В присутствии CO2 синтез аминокислот из неорганических газов поначалу идти не хотел. Эту проблему удалось преодолеть в 2008 году Кливсу и его коллегам. Они обнаружили, что молнии все-таки могут стимулировать синтез аминокислот в газовой смеси, содержащей CO2, если туда добавить некоторые дополнительные вещества, которые вполне могли присутствовать в первичной атмосфере.
Следует также упомянуть эксперимент Дж.Оро и С.Камата, которые синтезировали простые аминокислоты и N-основания в водных растворах NH3 и HCN под действием электрических разрядов. Однако состав архейских морей, видимо, существенно отличался от их растворов.
В 1968 году Карл Везе предложил гипотезу РНК-мира. Согласно ей, первыми «жителями» нашей планеты были ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот (РНК). Они хранили генетическую информацию, они катализировали химические реакции. Позже именно они дали начало молекулам ДНК и белка. Сторонники гипотезы показали, что водный раствор HCN — отправная точка для образования предшественников РНК и белков. Энергию для первого синтеза могли дать фотоны высоких энергий. Однако, недавно была выдвинута гипотеза о том, что более простые генетические структуры могут предшествовать образованию ДНК и РНК, и предполагают, что подобные пребиотические реакции могут происходить в других частях Солнечной системы.
Однако, гипотеза А.И.Опарина [и других экспериментаторов биосинтеза] не объясняет:
Тем не менее, начиная с 80-х годов XX века, когда были открыты каталитические (ферментативные) функции РНК, именно этот класс молекул по праву считается главным кандидатом на роль «первой молекулы жизни». Скорее всего, первыми репликаторами были молекулы РНК, катализирующие синтез собственных копий. Однако между РНК и простыми органическими соединениями, возникающими в результате абиогенного синтеза, оставалась незаполненная брешь. Биохимикам до сих пор не удалось подобрать реалистичные условия, в которых из готовых «строительных блоков» — азотистых оснований, рибозы и фосфорной кислоты, которые могли возникнуть абиогенным путем, — сами собой синтезировались бы рибонуклеотиды. На сегодняшний день удалось нащупать два пути решения этой проблемы:
Из оставшихся загадок ключевое значение имеет проблема появления у молекул РНК способности к самовоспроизведению, однако и эта проблема постепенно решается. Важный шаг здесь сделали Трейси Линкольн и Джеральд Джойс - им удалось подобрать несколько пар молекул РНК с каталитической активностью (рибозимов), которые успешно реплицируют (синтезируют копии) друг друга.
При такой взаимной репликации популяция рибозимов, при наличии ресурсов, может расти в геометрической прогрессии: за 30 часов - в 100 млн. раз! Более того, заставив несколько разных пар размножающихся рибозимов конкурировать друг с другом за субстрат, исследователи вынудили их начать дарвиновскую эволюцию. В результате спонтанных мутаций и естественного отбора появились рекомбинантные рибозимы с повышенной скоростью размножения.
Однако, проблема самовоспроизведения РНК до конца не решена: размножающиеся пары рибозимов не могут использовать в качестве исходного материала для сборки новых молекул РНК отдельные рибонуклеотиды: они пока умеют работать лишь с олигонуклеотидами, т.е. с длинными фрагментами РНК, состоящими из многих рибонуклеотидов.
[Может быть, половой отбор возник изначально как пара нулкеотидов - катализаторов друг друга, а не самих себя?]
Новости по экспериментальному синтезу биологических молекул.
Биогенез: Свойства живого | Гипотезы происхождения жизни | Алтернативная биохимия | Лабораторный биосинтез
Ключевые слова для поиска сведений о лабораторном биосинтезе:
На русском языке: неорганический биосинтез, лабораторное моделирование жизни, абиогенный синтез биологических молекул, искуственное возникновение живого;
На английском языке: biosynthesis.
|
).
|
|
|
|
|