Все живые существа характеризуются клеточной организацией похожей на пузырьки или маленькие мешочки с жидкостью.
Другие свойства, обычно проявляемые живыми существами, включают рост, размножение, наследственность, движение, чувствительность к раздражителям.
Некоторые характеристики живых существ являются необходимыми (присущими всем живым существам), а некоторые достаточными (присущими только живым существам).
Из множества объяснений того, как могла возникнуть жизнь, только теории спонтанного и внеземного происхождения с образованием клеток типа пузырьков дают научно проверяемые объяснения.
Эксперименты по воссозданию атмосферы первобытной Земли с преобладающими в то время источниками энергии и температурами привели к спонтанному образованию аминокислот и других биологически значимых молекул. Считается, что первые клетки возникли из скоплений этих молекул, которые были более стабильными и, следовательно, сохранялись дольше.
Было высказано предположение, что первые макромолекулы РНК и ДНК также были упакованы в мембрану. Бактериальные клетки без ядра, но с клеточной стенкой выполняющей защитную и опорную функции, были единственными первыми формами жизни на Земле.
Считается что Земля возникла 4,6 миллиарда лет назад, а уже через полмиллиарда появились первые "живые" клетки без ядра.
Первые клетки эукариоты, имеющие оформленное ядро, были обнаружены в ископаемой летописи около 1,5 млрд лет назад. Все организмы, кроме бактерий, являются их потомками.
Эволюция клеток требовала, чтобы ранние органические молекулы собирались в функциональную, взаимозависимую единицу. Клетки по существу представляют собой маленькие мешочки с жидкостью. То, что содержит жидкость, зависит от отдельной клетки, но содержание каждой клетки отличается от окружающей среды вне клетки.
Таким образом, ранняя клетка могла плавать в разбавленном “первичном бульоне”, но ее внутренности имели бы более высокую концентрацию специфических органических молекул.
Ученые, выступающие за сценарий возникновения жизни на краю океана, предположили, что пузырьки, возможно, сыграли ключевую роль в этом эволюционном шаге. Пузырьки, такие как те, которые образуются в мыльных растворах, представляют собой полую сферическую структуру.
Некоторые молекулы, особенно способные соединяться в водном растворе будут самопроизвольно образовывать пузырьки в воде. Структура пузырька защищает внутренности молекул от контакта с водой.
Если вы когда-нибудь наблюдали, как океан набегает на берег, вы, возможно, заметили пенистую пену, созданную взбаламученной водой. Края первобытных океанов были, скорее всего, очень пенистыми местами, подвергшимися бомбардировке ультрафиолетовым и другим ионизирующим излучением и подвергшимися воздействию атмосферы, которая, возможно, содержала метан и другие простые органические молекулы.
Первая теория пузырьков приписывается Александру Опарину, русскому химику с необычайной проницательностью. В середине 1930-х годов Опарин предположил, что современная атмосфера несовместима с созданием жизни. Он предположил, что когда-то в далекой истории Земли жизнь возникла из неживой материи при совершенно иных условиях окружающей среды. Опарин решил, что для того, чтобы клетки эволюционировали, они должны были иметь какие-то средства развития химической сложности, отделяя свое содержимое от окружающей среды с помощью клеточной мембраны и концентрируя материалы внутри себя.
Теории Опарина стали известны и были широко приняты.
Множество теорий пузырей, различные версии "теорий пузырей" отстаивались многими учеными со времен Опарина. Пузырьки, которые они предлагают, имеют различные названия; их можно назвать микросферами, протоклетками, протобионтами, мицеллами, липосомами или коацерватами, в зависимости от состава (липидов или белков) и того, как они формируются. Во всех случаях пузырьки представляют собой полые сферы, и они проявляют различные клеточные свойства. Например, липидные (жироподобные) пузырьки, называемые коацерватами, образуют внешнюю границу со слоями, напоминающими биологическую мембрану. Они растут, накапливая больше субъединиц липидных молекул из окружающей среды, и они могут образовывать бутоноподобные выступы и делиться, сжимаясь пополам, как бактерии. Они также могут содержать аминокислоты и использовать их для облегчения различных кислотно-щелочных реакций, включая разложение глюкозы. Хотя они не являются живыми, они, очевидно, обладают многими характеристиками клеток.
Нетрудно представить себе, что зарождению жизни предшествовал процесс химической эволюции с участием пузырьков или микро капель.
Ранние океаны, должно быть, содержали неисчислимое количество этих микро капель, миллиарды в ложке, каждая из которых формировалась спонтанно, сохранялась некоторое время, а затем рассеивалась.
Некоторые из них случайно содержали аминокислоты способные катализировать реакции роста. Таким образом, в течение миллионов лет пузыри включали молекулы и энергию из безжизненных океанов ранней Земли. Благодаря пузырям молекулы внутри расширялись в размерах, становясь достаточно большими, чтобы разделиться на "дочерние”.
Мы не должны упускать из виду возможность того, что жизненные процессы могли развиваться по-разному на других планетах без клеточной структуры.
Функциональная генетическая система, способная накапливать и воспроизводить изменения, а следовательно, адаптироваться и эволюционировать, теоретически могла бы эволюционировать из молекул, отличных от углерода, водорода, азота и кислорода в другой среде.
Однако пузырьковая теория возникновения жизни на Земле наиболее вероятна.