Автор: Яна Ненчева, биохимик, кандидат доктор по Биофизикa

Съществуват множество хипотези за зараждането на света и за възникването на живота. Със сигурност има хора, които си имат и свои собствени разбирания как се е случило всичко това, но кои сме ние да съдим. Така ли иначе, на най-базисно ниво, познатите ни, най-разпространени хипотези, се подчиняват на две групи идеи:

Животът се е зародил, когато материята и интелекта са се слели - става въпрос за хипотезата, че сътворението на живота е творба на висш разум, независимо дали става дума за извънземни, конкретна религия или отделни божества.

Интелектът е продукт от развитието на живота, а животът е продукт от развитието на материята - тук говорим за набор от научни хипотези, в които всичко е следствие на някакви процеси, получават се съединения, от тях други вещества и така накрая се е зародил “случайно” интелектът.

Тези две “формули” са на Академик А.И. Опарин [ref.1], който вдъхновен от еволюционната теория на Дарвин, се стреми да разгадае и обясни произхода на живота, използвайки законите на химията и физиката.

Първичният бульон на Академик Опарин

През 1924-та година Опарин започва да налага теорията си. Според него всичко е започнало от един първичен бульон [ref.2] - “супа” от прости химични съединения. Ясно е, че щом става дума за физика и химия, неговата теория за възникването на живота спада към научните хипотези. Разнообразните хипотези в тази група обобщават, че животът се е появил на определен етап от развитието на Земята.

Зараждането на Земята

Преди близо 4,6 милиарда години в галактиката Млечен път се е завихрил огромен облак от газ и прах (безформена маса). Заради собствената си гравитация обаче, постепенно формата му се е изменила в бързо-въртящ се диск (станал е на чиния). Гравитацията е избутвала газовете към центъра, така че те все повече са се сгъстявали,  до образуването на масивна енергийно заредена топка - Слънцето. Толкова енергия на едно място обаче се "бунтува". Слънцето е започнало да инициира "ветрове", които в обратна посока са започнали да насочват по-леките газове (водород, хелий) към периферията на диска. В същото това време, по-тежките елементи са започнали да се скупчват сравнително по-близо до Слънцето. И именно от тези елементи (никел, желязо) са започнали да се заформят планетите (сърцевините им), които познаваме, вкл. и Земята. Така формирани, те постепенно са започнали да придърпват (доколкото могат) леките елементи, които още не са достигнали периферията на диска и така са формирали външните слоеве на своите новопоявили се планети.

Или накратко: Земята се е зародила от праха и мръсотията, които са се въртяли около Слънцето [ref. 3].

Възникването на живота в три етапа

Макар все по-често да чуваме за НЛО (извънземни и тем подобни), най-често за момента учените обясняват, че за възникването на живота трябва да се премине през три етапа.

Първи етап: Образуване на атмосфера от газове

Нека си представим Земята като топка с нагорещена повърхност (не колкото Слънцето, разбира се). Младите вулкани редом с лавата са “изплювали” и вода под формата на пара, парата е кондензирала и е падала под формата на дъжд. Така постепенно повърхността е изстинала. Средно температурата й е билa около 25 C. Когато дъждът е падал по по-хладките участъци, е започнало образуването на плитки водоеми. Те са били мътни, защото са съдържали голямо количество вулканична пепел. Газовете от първичната атмосфера (хелий, водород, въглероден диоксид и амоняк), заедно с тези мътни водоеми, се явяват реактивоспособни съединения, които се градивни елементи за изграждане на малки органични молекули. Органичните молекули са съединения, в структурата на които ключов елемент е въглерода.

Обърнете внимание на съединенията в таблицата:

Това са 7 съединения, изградени само от 4 елемента:

Втори етап: Синтез на малки органични молекули (мономери)

Не трябва да забравяме, че в този момент Земята е подложена на агресивното ултравиолетово лъчение на Слънцето. Електрическото напрежение на повърхността на Земята и на облаците газ силно се различават; като добавим високата радиоактивност, активните вулкани, разбиващите се метеорити, положението започва да изглежда страшно. НО това всъщност са били едни чудесни предпоставки за образуване на различни нови молекули. 

В плитките водоеми (или дълбоките мътни локвички) от съединенията, които споменахме в първият етап, са се образували нови малки молекули (мономери):

Още 3 вида съединения (до тук общо 10) от същите 4 елемента - H, O, C, N.

И от тях след това са се получили аминокиселините, мастните киселини, въглехидратите и нуклеотиди, естествено от абсолютно същите елементи.

Трети етап: Синтез на органични молекули с високо молекулно тегло (полимери)

В този етап малките съединения (мономерите), които наблюдаваме до сега, се свързват помежду си и се образуват по-големи и дълги молекули (т.нар. полимери):

  • Аминокиселините са започнали да се навързват една за друга и така са се образували дълги вериги. Тези вериги се нагъват (оплитат) и се образуват белтъци (протеини). Днес са познати вериги от 60 до 1500 аминокиселини.
  • Мастни киселини, независимо дали са наситени или ненаситени, днес са съставна част на мазнините (нещо което виждаме по етикетите на всяка храна). Мазнините (масло, сланина и т.н.) са изградени от една молекула глицерин (основната съставка в кремовете за ръце) и свързаните с нея три молекули мастни киселини.
  • Въглехидратите са ни познати като захари и веднага можем да ги асоциираме с глюкоза и фруктоза. Много молекули глюкоза напр. водят до образуването целулозата. Целулозата е градивен елемент на клетъчните стени на растенията.
  • Нуклеотидът пък лежи в структурата на генетичният материал - РНК и ДНК.

Хаотично струпване на органични молекули

Преди 4 милиарда години не можем да говорим все още за белтъци, мазнини, растения и генетичен материал. Можем да си представяме само някаква степен на хаотично струпване на органични молекули в определени зони на Земята. В един момент след като вече са били налични всички градивни елементи за изграждане на организмите се смята, че е било самото възникване на живота. Смята се, че по пътя му е имало и още едно междинно звено - на границата между хаотичните полимери и живото. Това звено са т.нар. протобионти. Учените естествено имат хипотеза и за това как точно са възникнали протобионтите. Споровете основно са свързани с това как и колко органични съединения са били необходими, за да се появи това звено, спонтанно ли се е случило или отново постепенно [ref. 4].

 

Източници:

  1. Александър Опарин Уикипедия
  2. Първичен бульон Уикипедия
  3. Less Than Five - How was Planet Earth Formed?
  4. Дайджест Биология част. 1, автори Сн. Томова, Н, Вълчева и Ал. Панайотов

 

За автора:

👩‍🔬Яна Ненчева е молекулярен биолог, магистър по Биохимия и магистър по Оптометрия, PhD кандидат по Биофизика. От 2015 година е активен организатор на редица събития, сред които Докторантски чай и Семинар очно здраве, които целят да популяризират науката в общественото пространство. От 2019 година е управител и съосновател на Центъра за кариерно ориентиране в областта на природните науки ScienceUp.