Теория первичного бульона: что это, плюсы и минусы

О возможности зарождения жизни из неживого люди задумывались на протяжении многих веков. Эта мысль прошла большой путь от древних мыслителей до современных теорий. Сама идея того, что сложный живой организм может быть создан из набора химических элементов, подвергается критике у приверженцев креационизма. Однако, в прошлом веке появилась довольно убедительная теория о происхождении жизни на земле, закрепившаяся в учебниках на долгие десятилетия.

Теория первичного бульона

Термин «первичный бульон» впервые ввёл в своих работах советский профессор биологии — Александр Иванович Опарин. В его представлении, жизнь на планете Земля зародилась около 4 миллиардов лет назад в водоёмах. «Бульон» представлял собой смесь воды, полипептидов, нуклеотидов, азотистых оснований и аминокислот.

В те времена атмосфера Земли была богата водородом, аммиаком и метаном. Кислород содержался в крайне малых количествах, если не отсутствовал вовсе. На поверхности планеты находилось много действующих вулканов. Их энергия разогревала окружающие водоёмы, позволяя «бульону» постоянно вариться. В результате производные углеводородов подвергались химическим изменениям, превращаясь в более сложные органические вещества. Сейчас они известны нам как углеводы.

Поглощая вещества из внешней среды, капли могли расти и дробиться — этот процесс чем-то напоминал деление клеток. Уже тогда к ним был применим механизм естественного отбора. До наших дней дошли только самые устойчивые и адаптивные вещества.

Плюсы и поддержка теории

Теория Опарина быстро нашла поддержку в учёном сообществе. Многие проведённые эксперименты того времени и факты, открытые в последующие годы, укрепляли идею «первичного бульона» в науке.

1. Плазма крови не просто так имеет солоноватый привкус. Её химический состав очень близок к морской воде. Основным элементом, на который учёные обратили внимание, стал хлористый натрий. У примитивных морских обитателей его концентрация в крови такая же, как и в воде. Более развитые организмы, с появлением у них почек, смогли понизить содержание этого элемента в своей крови, но его уровень всё равно остался довольно высоким. Это связано с тем, что многие мелкие механизмы организма привыкли к определённому химическому составу и стараются поддерживать его неизменным.
2. Теория Опарина была подтверждена в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Профессор Чикагского университета, Гарольд Юри, вместе со своим учеником, Стенли Миллером, провёл опыт. В замкнутой стерильной системе метан, водород, вода и аммиак варились под воздействием высоких температур, периодически подвергаясь электрическим ударам — таким образом учёные имитировали электрические разряды, которые могли происходить в атмосфере Земли 4 миллиарда лет назад. Результатом стало искусственное получение многих аминокислот, что косвенно подтвердило теорию первичного бульона.
3. Исследования каменных пород показали, что в древние времена на Земле почти не было кислорода. Это помогло создать благоприятную среду для развития анаэробных бактерий, которые являются одними из первых живых организмов.
4. Эксперименты с применением ультрафиолетовых лучей подтвердили, что с их помощью можно искусственно воспроизвести как аминокислоты, так и другие сложные органические вещества. Кроме них, в лабораторных условиях были воссозданы сахара и нуклеотиды.
5. Связь с теорией зарождения жизни из космоса. В 1961-м году учёный Хоан Оро предположил, что многие компоненты для зарождения жизни на земле были занесены из космоса. Например, с ледяными метеоритами на землю прибыл один из важнейших компонентов первичного бульона — вода.

Некоторые эксперименты были проведены повторно и выявили ряд нестыковок, из-за чего теория первичного бульона лишилась своей убедительности.

Минусы

Несмотря на свою убедительность, теория первичного бульона сталкивается с трудностями, мешающими однозначно подтвердить её.

1. Одним из самых распространённых аргументов критики теории является невозможность доподлинно определить, условия на древней Земле. Хотя исследования горных пород и определили многие факторы, вроде примерного состава атмосферы и температуры на земле, некоторые моменты остаются неизвестными или неточными. Это является одним из факторов, почему не получается в точности воспроизвести условия Земли, какими они были 4 миллиарда лет назад, в лабораторных условиях.
2. Учёные креационисты считают, что невозможно создать живое из неживого. Любая живая клетка — сложный организм. И потому вероятность, что он сам собой в результате случайных химических процессов собрался из первичного бульона, невероятно мала. Главным аргументом в критике является невозможность создать молекулу аденозинтрифосфата (АТФ). В организмах она ответственна за передачу энергии и веществ. Условия же «бульона» не способствуют её зарождению.
3. Теория первичного майонеза. Эта теория строится на основной слабости бульона — водности. В водной среде древние молекулы расплываются и с трудом взаимодействуют друг с другом. Гарольд Моровиц предположил, что в бульоне могли находиться жировые пузырьки, которые собирали белки, молекулы ДНК и РНК вместе, в то же время изолируя их от внешней среды. Пузырьки выполняли роль древней клеточной мембраны. Они же и стали промежуточным звеном между неживыми молекулами и зарождением клеточной жизни.
4. Теория первичной пиццы. Этот вариант предлагает идею зарождения жизни на минеральном «тесте» с тонким слоем воды. Хорошим примером такой «пиццы» являются вулканические грязевые котлы. В них полно минеральных веществ, небольшое количество воды, по сравнению с «бульоном» и поддерживается постоянная температура благодаря близости к вулкану. Долгое время учёных отпугивала серная кислота, собирающаяся в больших количествах на геотермальных полях. Однако, тот факт, что серная кислота образуется при слиянии с кислородом из атмосферы, позволяет предположить, что 4 миллиарда лет назад, вулканические котлы были отличным местом для зарождения жизни.

Последние две теории являются более новыми и современными. Они используются как самостоятельно, объясняя происхождение жизни, так и вместе — предполагая, что в грязевом вулканическом резервуаре могли содержаться жировые пузырьки. Таким образом, молекулы не только были защищены и изолированы, но и имели доступ к богатому набору питательных элементов.

Вывод

Открытая впервые в начале двадцатого века, теория первичного бульона оставалась актуальной и самой действенной на протяжении почти целого века. На сегодняшний день её формулировка является устаревшей. И всё же учёные смогли прийти к какому-то согласию на сегодняшний день. Они основывают новые теории на одном и том же коктейле веществ и внешних условий. Различия же затрагивают, по большей части, конкретную среду, где впервые развилась жизнь. «Рецепт бульона», придуманный в начале прошлого века, послужил основой для создания более сильных сценариев зарождения жизни.