Знаменитый французский химик Луи Пастер в 1862 году получил премию за доказательства про то, что первые живые организмы появились от других живых. С тех пор утвердилась теория биогенеза — «все живое — от живого». Но как появились на земле первые живые организмы?
Известно, что углерод основа жизни всех органических или биологических молекул на Земле. Углеродсодержащие биологические молекулы образуют такие соединения как аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы. Первые живые организмы должны содержать эти биологические молекулы.
Почти все существующие теории по происхождению жизни за начало принимают соединения нуклеиновой кислоты, аминокислоты, белка, или же их молекул вместе взятых.
Гипотеза превращения простых элементов в живую клетку
Проблема появления первых живых организмов и происхождение жизни долгое время ставила в тупик ученых и философов, и эта загадка продолжается по сей день, ибо никто не открыл лабораторного рецепта превращения простых химических веществ в живую клетку.
Попытки научного решения этой проблемы были успешно предприняты, но прогресс идет медленно.
Образование аминокислот
Веха в попытках понять происхождение жизни была сделана в начале 1950-х годов, когда американский химик Стэнли Миллер разработал ныне знаменитый эксперимент Миллера-Юри, в котором простые химические вещества, такие как метан, водяной пар и газообразный аммиак, подвергались воздействию искры из разрядной трубки, запечатанной в колбу. Самым удивительным в этом концептуально простом эксперименте было то, что он дал большое количество органических молекул, в первую очередь аминокислот различных типов. Аминокислоты являются основой всех звеньев белковых цепей.
Миллер и его аспирант Гарольд Юри были поражены количеством органического вещества, которое образовалось (оно накапливалось в виде коричневого остатка на стенке колбы), и это был большой шаг вперед для понимания того, как неживая материя могла подвергнуться естественной трансформации в жизнь.
Однако проблема оставалась. Образовавшееся органическое вещество которое было создано в результате эксперимента, было токсично для жизни, потому что оно содержало аминокислоты закрученные как в левую так и правую конфигурацию. Известная жизнь основана на аминокислотах левоформы, а, например, сахара в правую сторону. Ни один геохимический процесса не смог отделить правосторонние аминокислоты от левосторонних.
Образование белков
Образовавшиеся остатки аминокислот явились основанием для создания высокомолекулярных белков. Известно, что существующие сейчас белки состоят от 3 до 1500 аминокислот.
Другой версией образования белков явилось то, что поверхности комет, астероидов и других твердых тел в Солнечной системе были покрыты органическим веществом и цианистым водородом (HCN). В этой смеси цианистый водород обладает способностью непосредственно полимеризоваться в белки.
Нуклеиновые кислоты и мир РНК
Следующим шагом в спонтанном зарождении жизни, конечно, является образование нуклеиновых кислот, а затем организация их в известные цепные или лестничные молекулы, такие как РНК и ДНК, которые могут нести генетическую информацию, необходимую для организованного синтеза белка и размножения клеток.
Это непосредственно приводит к известной проблеме курицы и яйца: что было первым, белки или нуклеиновые кислоты? В сценарии, называемом миром РНК, именно нуклеиновые кислоты появились первыми, потому что эксперименты показали, что РНК может действовать как ее собственная самокаталитическая молекула. Белки, называемые ферментами, обычно выполняют эту работу, но специальные частицы РНК, называемые рибозимами, могут сами по себе катализировать цепи РНК из раствора, содержащего свободные нуклеиновые кислоты, составляющие РНК.
Тем не менее, задача как появились на Земле первые живые организмы, гипотеза самопроизвольного зарождения жизни и понимание этого процесса остается сложной научной задачей, и недавние исследования сосредоточены на особых геологических условиях ранней Земли, которые могли бы быть особенно благоприятными для возникновения жизни.
Сейчас ученые способны из элементов производить множество мелких органических молекул (аминокислоты, сахара, нуклеиновые основания) в различных условиях в лабораториях.
