Многие из нас во что-то верят – если и не ходят в церковь и не молятся Иисусу, то обязательно в какую-то другую магию, энергию или что-то высшее, что обеспечит загробную жизнь, справедливость или существование твоей души. Действительно легче жить, веря во что-то, веря, что все не зря, да и возникновение любой религии объяснимо с точки зрения эволюции – именно ей в наши головы заложено то, что у любого предмета есть создатель, ведь оставленные угли от костра означают, что представитель вражеского племени где-то рядом и может принести опасность. А создатель жизни кто? Эм… Бог?
Давайте представим, что происходило на Земле 4 миллиарда лет назад, до возникновения жизни. Земля – огромный раскалённый шар, покрытый вулканами и обстреливаемый метеоритами. Нет, жизнь вряд ли возникла, как это часто обсуждается, в толще океана – океанов тогда просто не существовало, да и волны смывали бы любые новообразованные органические вещества. Кислорода не было, озонового слоя тоже, а атмосфера состояла из водорода, гелия аммиака – примерно, как на других планетах сейчас. В какой-то момент пары воды начали конденсироваться, и образовались лужи, на дне которых были пористые руды металлов. Молнии, удары метеоритов, наличие воды создали прекрасные условия для синтеза первых сложных биомолекул, а стенки пор руд металлов служили как бы стенками сосуда во всех этих биохимических процессах – молекулы не расплывались друг от друга, оставаясь вместе.
Так, в какой-то момент возникли молекулы белков и нуклеиновых кислот.
Теперь важно понять, что одним из ключевых свойств нуклеиновых кислот является способность к самовоспроизведению – хоть вне живого организма, хоть в нем, а ДНК и РНК будут удваиваться при условии присутствия в растворе их составных элементов – нуклеотидов и ферментов – биологических катализаторов, ускоряющих процесс. Просто вспомните школьные реакции на уроке химии – какие-то приводят к выпадению осадка, какие-то – к выделению газа, в общем, химических реакций есть огромное множества, а одна из них – это ферментативное самоудвоение молекул нуклеиновых кислот.
Почему такие реакции возможны?
Вообще, принципиальную возможность протекания любых реакций в природе определяют два фактора – энтропийный и кинетический. Первый – «мера хаоса», а из законов термодинамики известно, что самопроизвольно идут те реакции, в ходе которых энтропия (хаос) увеличивается. Ну, например, газ всегда самопроизвольно улетучивается (принимает форму сосуда), при чем увеличивается хаотическое движение молекул, а теплый предмет в соприкосновении с холодным всегда передает тепло. Здесь можно возразить, что при возникновении биомолекул и жизни самой энтропия однозначно уменьшилась, ведь мы собой являем собой такие упорядоченные структуры! Да, именно. Только не забудьте учесть увеличение энтропии во внешней среде при возникновении жизни, ведь те законы термодинамики справедливы для системы в целом. А второй фактор, кинетический, - фактор скорости реакций. Не будут самопроизвольно протекать те реакции, кинетика которых диктует занимать очень много времени.
Ну и, конечно, самые первые биохимические реакции, когда только формировались биомолекулы, самопроизвольными не назовешь: тут и вулканы, и температура, и электрические разряды действовали, чтобы их «подогреть».
Но итого мы получаем комплекс факторов, диктующих принципиальную возможность протекания реакций – какие-то реакции шли, а какие-то элиминировались. Такой естественный отбор на уровне атомов и молекул.
А и вот реакции усложнялись и усложнялись до того, что вокруг «реакторов» - мест высокой концентрации белков и нуклеиновых кислот, образовалась оболочка – мембрана. Это вполне возможно, исходя из свойств фосфолипидов (основных компонентов мембраны, ес че) – их гидрофильные части поворачивались наружу к воде, а гидрофобные части обращались друг к другу, как бы прятались от воды. Подобное явление ты можешь наблюдать каждый день, когда ешь борщ – капли жира в тарелке стремятся агрегироваться, так как они гидрофобны, не любят воду.
Отступим назад и посмотрим, что мы получили: самовоспроизводящиеся структуры, покрытые двойной фосфолипидной оболочкой, не зависящие от наличия стенок сосудов. Вдобавок, законы химии им диктуют, в каком направлении можно и нужно развиваться – в другом просто реакции не протекают из-за нарушения энтропийного или кинетического фактора. А теперь мысленно делайте эту мицеллу все сложнее и сложнее, обрастите ее деталями и получите… настоящую, первую в истории Земли клетку.
Самое важное, что стоит прочувствовать во всей этой дивной истории – это то, что законы эволюции, по которым уже три миллиарда лет развивается живой мир, возникли из законов химии – какие-то химические реакции протекали более успешно, чем другие, так что организмы, прибегнувшие к осуществлению тех или иных реакций, либо побеждали, либо проигрывали другим. Выживая, либо умирая в борьбе за существование, хотя в начале становления жизни она была минимальна.
Очень сложно это понять – нужно неплохо разбираться в химии, биологии, физике, а, самое главное – иметь желание разобраться во всем, которое, к сожалению, отсутствует у большинства людей.
Но если ты хочешь, то обязательно подпишись на наш канал, здесь мы рассказываем просто о самом сложном.