Биохимиялық эволюция және тіршіліктің пайда болуы

Жер өз қалыптасуының алғашқы кезеңдерінде айтарлықтай салқын болған. Кейін келе өз ішіндегі радиоактивті заттардың ыдырауы нәтижесінде біртіндеп қыза бастады. Жер қойнауының температурасы 1000°С-дан артқан кезде ондағы қатты жыныстар балқып, бір-бірімен реакцияға түсе бастады. Реакция нәтижесінде көп мөлшерде бөлініп шыққан газдардың қысымы артып, жерді жарып шығып, оның айналасында атмосфера түзілді. Атмосфера құрамында Н₂О, СО₂, СО, Н₂S, МН₃, СН₄, т. б. заттар болды, бірақ молекулалық оттегі жоқтың қасы еді. Радиоактивті заттардың ыдырау қарқындылығының төмендеуіне байланысты Жер де біртіндеп салқындай бастады. Температура 100°С-дан төмеңдеген кезде су буы қоюлана келіп, ыстық нөсер жаңбыр болып, күні-түні, айлар, жылдар бойы жауды. Міне, осылай алғашқы мұхиттар түзілді. Атмосферадағы газ күйіндегі органикалық заттар жаңбыр суында еріп, ерітінді күйге көшті. Алғашқы атмосферада оттегі мен озон болмағандықтан, энергияға бай сәулелер жер бетіне мол түсіп тұрды. Жиі-жиі найзағай ойнап, күн күркірейтін болды, сол себепті жерге жай түсіп жатты. Ыстық жаңбыр суында еріген заттар өзара химиялық реакцияларға түсіп, соның нәтижесінде алғашқы мұхитта көмірсулар, аминқышқылдары, азотты қосылыстар молая бастады. Олардан біртіндеп абиогендік жолмен қарапайым   ақуыздар, нуклеин   қышқылдары, липидтер, т. б. түзіле бастады. бұл тіршіліктің пайда болу жолындағы бірінші қадам еді.

Америка ғалымы С. П. Миллер 1953 жылы метан, аммиак, сутегі және су қоспалары арқылы электр разрядын өткізу жолымен бірнеше аминқышқылдарын алды. Орыс ғалымдары Т. Е. Павловский мен А. Г. Пасынский формальдегид пен аммоний тұздарының судағы ерітіңдісіне қысқа толқынды ультракүлгін сәулелерімен әсер ету арқылы әр түрлі амин қышқылдарын алды. Жапондық ғалым К. Харада және американ химигі С. Фокс зертханалық жағдайда метан, аммиак, сутегі, су буы, т. б. заттар қоспасына жоғары температурамен әсер ете отырып амин қышқылдарын алды. бұл тәжірибелер Опарин жасаған болжамның дұрыстығын дәлелдей түсті. Түзілген органикалық қосылыстар көптеп жинақтала келе мономолекулалық жиынтықтарға коацерваттарға айналды. Бұл сияқты коацерваттарды әр түрлі ақуыздың судағы ерітіндісін, мысалы желімтек (клейстер) пен гуммиарабиктің ерітіндісін араластыру арқылы зертханалық жолмен алуға болады. А. И. Опариннің тәжірибелерінде коацерваттар айналадағы ортадан өзіне әрқилы заттарды сіңіре отырып көлемін үлғайтып, тығыздала түсетіні байқалған.

Коацерваттарды әлі де болса тірі ағза деуге болмайтын еді, өйткені оларда тек өсу, сыртқы ортамен зат алмасу сияқты қасиеттер ғана болды. Коацерваттар құрамына кіретін әр түрлі ақуыздың ішінде ферменттердің рөлі зор болды. Бір коацерваттар құрамындағы ферменттер химиялық реакцияларды тездетіп, күрделендіріп, оның өсуіне жақсы әсер етсе, екінші бірі коацерваттарға әсер ете алмады. Мұның өзі коацерваттар құрамының тұрақтылығын сақтауға мүмкіндік беретін тіршілік үшін күрес пен табиғи сұрыпталуға әкеліп соқты.

Тіршіліктің пайда болу жолындағы келесі кезең өзін-өзі ұдайы өсіп-өндіруге қабілетті молекулалардың қалыптасуы болды. Ондай молекулалар ақуыздар мен нуклеин қышкдадары еді. Нуклеин қышқылдары өздеріне ұқсас молекулалар түзе отырып, ақуыз синтезін қатаң реттей алды. Ал ақуыз — ферменттер нуклеин қышқылдарының жаңа көшірмесін жасау әрекетін іске асырды. Міне осылай тіршілікке тән негізгі қасиет өзін-өзі ұдайы өсіп өндіруге қабілеттілік пайда болды.

Біз жоғарыда айтып өткендей тірі ағзалар — ашық жүйе болып табылады. Өйткені барлық ағзалар сырттан келген энергияны пайдаланады және онсыз тіршілік етуі мүмкін емес. Энергияны пайдалану тәсіліне қарай осы күнгі ағзалар екі топқа бөлінеді: күн энергиясын пайдалана алатын (жасыл өсімдіктер) автотрофтылар және органикалық заттар ыдырағанда босап шығатын энергияны пайдаланатын (жануарлар және жасыл емес өсімдіктер) гетеротрофтылар. А. И. Опариннің айтуынша алғашқы ағзалар гетеротрофтылар болуы тиіс. Олар өте ертедегі су қоймаларында орасан көп болған органикалық заттармен қоректенген, бірақ келе-келе ағзалар санының көбеюіне байланысты, дайын қорек азайып, олардың арасында қорек үшін бәсеке күшейе түскен. Мүндай жағдайда өте икемділері тірі қалып, өсімтал ұрпақ берген. Ағзалардың сыртқы орта әсерінен төзімділігі артып, құрылысы күрделене түскен. Ядро және сыртқы қорғаныс қабаты пайда болғаннан бастап оларды бір жасушалы ағзалар деп санауға мүмкіндік туды.

Тіршіліктің пайда болу жолындағы аса бір ірі қадам — ағзалардың бейорганикалық заттардан органикалық заттар түзуге көшуі. Сөйтіп алдымен хемосинтездеуші, бертін келе фотосинтездеуші ағзалар пайда болды. Олардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде атмосфераға оттегі бөлініп шығып, ағзалардың тыныс алуына жұмсалып, табиғаттағы органикалық қалдықтарды тотықтыра бастады. Міне осылай, энергия босатудың жаңа, өте тиімді әдісі — оттекті ажырау жүрді. Жасыл өсімдіктердің қарқыңды дамуына байланысты атмосфера оттегіне баий түсті. Ол оттегінің біразы ағза тіршілігі үшін зияңды ультракүлгін және иондаушы сәулені сіңіріп, ұстап қалатын озонға айналды. Озон экранының түзілуі тіршіліктің судан құрлыққа шығып, бүкіл жер бетіне таралуына жол ашты.

Қазіргі жағдайда тіршіліктің өздігінен пайда болуы мүмкін бе деген сұрақ жиі қойылады. Ол мүмкін емес, өйткені А. И. Опариннің теориясынан біздің ұққанымыз қарапайым органикалық қосылыстардан тірі ағзалардың пайда болуы — тіршілік ортасына бейімделудің өте ұзаққа созылған әрекеті болып табылады. Пайда болған ағзалар арасында табиғи сұрыпталу, өзін-өзі ұдайы өсіп-өнуге қабілеттілік сияқты бірнеше миллиондаған жылдарды қамтитын әрекеттер жүруі тиіс. Сондай-ақ қай жерде болса да түзілген органикалық заттарды гетеротрофты ағзалар бірден қорек ретінде пайдаланар еді. Олай болса, ең алғаш абиогендік жолмен пайда болған тірі ағзалар енді одан әрі өздеріне ұқсас ағзалардан тек биогеңдік жолмен дамыды деген қорытынды туады.