Химическая эволюция. Архей и протерозой

Теорию биохимической эволюции выдвинули А. И. Опарин (1924) и Дж. Холдейн (1929): жизнь возникла в условиях древней Земли из неорганических веществ путём медленной химической эволюции. Земля образовалась около 4,5 млрд лет назад; первым следам жизни не менее 3,5 млрд лет. Этапы: 1) абиогенный синтез простых органических веществ (аминокислот, азотистых оснований, сахаров) – в ранней атмосфере (водяной пар, углекислый газ, азот, метан, аммиак и водород в разных смесях) под действием молний, ультрафиолета и вулканического тепла; 2) их соединение в воде в полимеры (полипептиды, полинуклеотиды); 3) образование из полимеров капель-коацерватов (А. Опарин) – капель, отделённых от воды и обменивающихся веществами с окружающей средой, – или микросфер; 4) протобионты – структуры с мембраноподобной поверхностью и каталитическими свойствами; 5) нуклеиновые кислоты и белки оказались связаны, что дало матричный синтез и наследственность – первые клетки. Опыты: С. Миллер (1953) получил аминокислоты из смеси газов с помощью электрической искры; Х. Оро синтезировал аденин; С. Фокс получил из аминокислот белковоподобные протеиноиды. Современные гипотезы: «РНК-мир» (РНК может и хранить наследственную информацию, и служить катализатором – рибозимом) и синтез у гидротермальных источников на морском дне. Первые клетки были анаэробными гетеротрофами (питались готовым органическим веществом); затем автотрофы – фотосинтезирующие цианобактерии – выделили кислород и изменили атмосферу; образовался озоновый слой; появились аэробное дыхание и эукариоты. Органоиды эукариот (митохондрии, хлоропласты), как считают, возникли путём симбиогенеза – когда одна клетка поглотила другую и они стали жить вместе (Л. Маргулис). Многие этапы этой теории проверены экспериментально, но то, как именно началась жизнь, остаётся областью исследований.