§ 43. Асноўныя гіпотэзы паходжання жыцця

Праблема паходжання жыцця хвалюе чалавецтва са старажытных часоў. У спробах растлумачыць, якім чынам на нашай планеце маглі ўзнік­нуць жывыя арганізмы, выказвалася мноства меркаванняў. На карысць некаторых з іх сведчаць пэўныя навуковыя факты і вынікі эксперыментаў. Іншыя гіпотэзы, наадварот, былі абвергнуты. Аднак і на сённяшні дзень пытанне пра ўзнікненне жыцця на Зямлі нельга лічыць цалкам вырашаным.

Крэацыянізм. У адпаведнасці з гэтай рэлігійнай і філасофскай канцэпцыяй прырода была створана Богам (Творцам), у тым ліку і ўсе жывыя арганізмы. Таму гіпотэзы крэацыянізму (ад лац. creatio — ствараць) яшчэ называюць гіпотэзамі Боскага стварэння свету. Пазіцый крэацыянізму прытрымліваюцца прыхільнікі практычна ўсіх распаўсюджаных рэлігійных вучэнняў. Большасць рэлігій апісвае стварэнне свету і жывых арга­нізмаў у той форме, якая даступная для разумення шырокім слаям насель­ніцтва. Аднак у крэацыяністаў няма адзінага пункту гледжання на працэс стварэння свету: у розных рэлігійных вучэннях існуюць розныя яго трактоўкі і нярэдка яны супярэчаць адна адной. Пры гэтым акт Боскага стварэння разглядаецца як падзея, што адбылася толькі аднойчы ў мінулым. Такім чынам, ён недаступны для даследавання. У сувязі з гэтым гіпотэзы крэацыянізму немагчыма ні даказаць, ні абвергнуць з навуковага пункту гледжання. Напэўна, яны будуць існаваць, пакуль існуе само чалавецтва.

Гіпотэзы пазаземнага паходжання жыцця зводзяцца да таго, што жыццё на планеце Зямля не ўзнікала, а было занесена з космасу. Пры­хільнікі гэтых гіпотэз мяркуюць, што «споры жыцця» маглі трапіць на нашу планету разам з метэарытамі, каметамі, касмічным пылам, быць перанесенымі з дапамогай святла ці нават іншапланецянамі.

Лабараторныя даследаванні паказалі, што споры некаторых бактэрый і раслін могуць вытрымліваць працяглае знаходжанне ў вакууме пры тэмпературах, блізкіх да абсалютнага нуля (–273,15 °C), без страты жыцця­здольнасці. Акрамя таго, яны дэманструюць устойлівасць да ультрафіялетавага выпраменьвання і іанізуючай радыяцыі, г. зн. да ўмоў адкрытага космасу. Таксама ёсць даныя пра выяўленне слядоў арганічных рэчываў у саставе камет і метэарытаў. Аднак гіпотэзы пазаземнага паходжання не даюць адказу на пытанне пра першапачатковае ўзнікненне жыцця. У сутнасці, яны пераносяць дадзеную праблему з планеты Зямля ў іншую частку Сусвету.

Гіпотэзы самаадвольнага зараджэння існавалі са старажытных часоў і мелі на ўвазе магчымасць самазараджэння жывых арганізмаў з розных аб’ектаў нежывой прыроды. Яшчэ ў Старажытнай Грэцыі многія філосафы меркавалі, што жывыя арганізмы здольныя ўзнікаць з глебы, глею, вады, гною, гнілога мяса і г. д. Напрыклад, Арыстоцель сцвярджаў, што жабы, насякомыя і расліны могуць развівацца з сырой глебы, а дажджавыя чэрві — з глею, які назапашваецца на дне сажалак. «Гэта факт — жывое можа ўзнікаць у выніку не толькі спарвання жывёл, але і раскладання глебы... Гэтак жа атрымліваецца і ў раслін: некаторыя развіваюцца з насення, а іншыя... самазараджаюцца пад дзеяннем сіл прыроды з зямлі, якая раскладаецца».

Уяўленні пра спантаннае зараджэнне арганізмаў з цел нежывой прыроды былі распаўсюджаны аж да XIХ ст. Бельгійскі даследчык Я. ван Гельмант (прозвішча прыведзена не для запамінання) у першай палове XVII ст. апісаў «эксперымент», у якім ён за тры тыдні быццам бы стварыў мышэй. Для гэтага ван Гельманту спатрэбіліся цёмная шафа, жменя зерня і брудная кашуля. Ён лічыў, што актыўным пачаткам, які стымулюе зараджэнне мышэй, служыць чалавечы пот. У той час падобныя «эксперыменты» праводзілі многія прыродазнаўцы і ідэя пра ўзнікненне жыцця з нежывой матэрыі знаходзіла шырокую падтрымку.

Аднак далёка не ўсе вучоныя падзялялі гэтыя погляды. Спрэчкі паміж прыхільнікамі і праціўнікамі самаадвольнага зараджэння арганізмаў працягваліся доўгі час. Толькі ў сярэдзіне XIX ст. у выдатнага французскага мікрабіёлага Луі Пастэра атрымалася пераканаўча даказаць, што ў сучасных умовах жыццё можа ўзнікнуць толькі з папярэдняга жыцця. Такім чынам, канцэпцыя самазараджэння была канчаткова абвергнута.

Біяхімічныя гіпотэзы засноўваюцца на тым, што жыццё на Зямлі ўзнікла з нежывой матэрыі ў выніку працэсаў, якія падпарадкоўва­юцца хімічным і фізічным законам. Як ужо адзначалася, у цяперашні час самазараджэнне жывых арганізмаў з нежывой прыроды не ўяўляецца магчымым. Аднак не выключана магчымасць таго, што ў далёкім мінулым, ва ўмовах старажытнай Зямлі жыццё магло ўзнікнуць з хімічных злучэнняў. Іншымі словамі, з’яўленню першых жывых арганізмаў мог папярэднічаць працяглы этап хімічнай эвалюцыі.

Сярод біяхімічных гіпотэз паходжання жыцця першачарговай увагі заслугоўвае каацэрватная гіпотэза, якую ў 1924 г. прапанаваў рускі біяхімік А. І. Апарын. Крыху пазней, незалежна ад яго, аналагічнае меркаванне выказаў брытанскі біёлаг Д. Холдэйн. Паводле гіпотэзы Апарына — Холдэйна ў працэсе ўзнікнення жыцця на Зямлі можна вылучыць тры асноўныя этапы.

1. Сінтэз нізкамалекулярных арганічных злучэнняў з неарганічных рэчываў. Астраномы і геолагі ацэньваюць узрост Зямлі прыкладна ў 4,5 млрд гадоў. На ранніх этапах развіцця нашай планеты тэмпература яе паверхні была вельмі высокай. Па меры астывання ўтварылася зямная кара. Атмасфера старажытнай Зямлі, відаць, не змяшчала кіслароду і складалася з вадзяной пары, аміяку, вуглякіслага газу, метану і іншых газападобных злучэнняў. З часам астыванне планеты прывяло да кандэнсацыі вады і фарміравання першаснага акіяна.

У той час наша планета не мела азонавага экрана, таму на яе паверхню паступаў інтэнсіўны паток ультрафіялетавага сонечнага выпраменьвання. Менавіта яно, па меркаванні Апарына, служыла галоўнай крыніцай энергіі для сінтэзу арганічных рэчываў з неарганічных. Акрамя таго, утварэнне арганічных злучэнняў магло адбывацца пад дзеяннем электрычных разрадаў — маланак, высокай тэмпературы (з прычыны выкідаў у першасны акіян і атмасферу распаленых прадуктаў вулканічнай дзейнасці), радыеактыўных выпраменьванняў і г. д. Арганічныя рэчывы, якія сінтэзаваліся (амінакіслоты, монацукрыды, спірты, карбонавыя кіслоты і інш.) доўгі час назапашваліся ў першасным акіяне. Гэта прывяло да ўтварэння так званага першаснага булёна, у якім пасля і ўзнікла жыццё.

2. Утварэнне біяпалімераў. Мяркуецца, што на гэтым этапе ў першас­ным булёне з нізкамалекулярных арганічных рэчываў, такіх як аміна­кіслоты, нуклеатыды і монацукрыды, сінтэзаваліся адпаведныя біяпалімеры — бялкі, нуклеінавыя кіслоты і поліцукрыды.

Апарын меркаваў, што галоўная роля ва ўзнікненні першых жывых арганізмаў належала бялкам. У растворах бялкі здольныя ўтвараць шматмалекулярныя комплексы, адасобленыя ад вады вакол іх. Такія комплексы могуць злівацца адзін з адным і фарміраваць згусткі — каацэрваты (ад лац. coacervus — згустак).

Каацэрваты валодалі здольнасцю паглынаць з навакольнага раствору розныя рэчывы і за кошт гэтага павялічвацца ў памерах (падабенства жыўлення і росту). Буйныя каацэрваты маглі драбіцца з утварэннем дробных згусткаў (падабенства размнажэння). Аднак каацэрваты былі пазбаўлены біялагічных мембран і не мелі генетычнага апарату, таму іх не прынята лічыць першымі жывымі арганізмамі.

3. Фарміраванне першых жывых арганізмаў — протабіёнтаў. Да гідрафільных галовак ліпідаў, якія пакрывалі ў выглядзе плеўкі паверхню вады, здольныя прыцягвацца малекулы бялкоў. Пры парывах ветру кроплі вады з каацэрватамі, якія ў іх змяшчаліся, маглі адрывацца ад паверхні і зноў падаць у першасны булён. Так, верагодна, утварыліся ліпідна-бялковыя мембраны, якія валодалі выбіральнай пранікальнасцю і надавалі каацэрватам стабільнасць.

Далейшае аб’яднанне каацэрватаў з нуклеінавымі кіслотамі, напэўна, і прывяло да фарміравання протабіёнтаў — першых жывых арганізмаў, здольных да самарэгуляцыі і самаўзнаўлення. Лічыцца, што протабіёнты маглі дзяліцца (бясполае размнажэнне) і выбіральна паглынаць з першаснага булёну розныя рэчывы, у тым ліку арганічныя (гетэратрофнае жыўленне). Частку арганічных злучэнняў яны выкарыстоўвалі ў працэсах пластычнага абмену (г. зн. для росту), другія расшчаплялі ў ходзе энергетычнага абмену (анаэробнае дыханне).