Единство живой и неживой природы

Непременным условием успешного протекания химической эвлюции служит допущение, что одновременно с отбором циклических реакций происходила самосборка из липидов оболочек и перегородок мембранного типа, способных отделить объемы с упорядоченными реакциями от неорганизованной окружающей среды, не лишая их возможности обмена реагентами. В лабораторных экспериментах, имитирующих состояние гидросферы и атмосферы молодой Земли, получено подтверждение того, что скопление липидов в водоеме при определенной ихконцентрации и соответствующих внешних условиях демонстрирует типичный процесс самоорганизации, осуществляя самосборку микрооболочек. Напрашивается еще одно смелое допущение, что каким-то образом процесс самосборки оболочек и процесс отбора циклических реакций определенного типа объединились и привели к появлению неравновесных, отделенных от окружающей среды самоподдерживающихся образований, которые стали предшественниками простейшей клетки.
В последние годы предпринимаются попытки на основе теоретического анализа и лабораторных экспериментов воспроизвести модель протекания химической эволюции на поверхности только что сформировавшейся молодой планеты.
В одной из таких моделей предполагается, что ранняя Земля первоначально была холодным телом, окруженным разреженной восстановительной атмосферой- смесью мётана, аммиака и паров воды при общем давлении не более 1-10 мм рт. ст. Температура поверхности достигала примерно - 50°С, так что вода ледяным покровом окружала литосферу. Под действием солнечных и космических частиц, проникавших сквозь разреженную атмосферу, происходила ее ионизация:
атмосфера находилась в состоянии холодной плазмы. Это предположение является ключевым для данной модели, так как плазма в ней рассматривается в качестве основного поставщика энергии для зарождения и поддержания химической эволюции.
Атмосфера ранней Земли была насыщена электричеством, в ней вспыхивали частые разряды. Серией лабораторных экспериментов, в которых имитировались первичная атмосфера и электрические разряды, установлено, что в таких условиях шло быстрое одновременное синтезирование разнообразных органических соединений, в том числе и весьма сложного состава. Эти соединения представляли собой подходящее сырье, из которог на следующей стадии эволюции могли образовываться пептиды, липиды и углеводы.
Низкая температура, поверхности и холодная атмосферная плазма создавали условия для успешного протекания процессов полимеризации. Возникшие биополимеры стали предшественниками тех, из которых затем строилась жизнь. Их образование протекало в атмосфере, откуда они выпадали на ледяной покров Земли, накапливаясь в нем. В условиях гигантского естественного холодильника они хорошо сохранялись до лучших времен. Это также подтверждено лабораторными экспериментами.
Радиоактивный разогрев недр Земли пробудил тектоническую деятельность, заработали вулканы. Выделение газов уплотнило атмосферу, отодвинув границу ионизации в ее верхние слои. Растаял ледяной покров, образовав первичные водоемы. Размораживание активизировало химическую деятельность накопленных биополимеров, липидов, углеводов. Как показали эксперименты, в процессе размораживания липиды претерпевали самосборку, образуя в водоеме стабильные «калиброванные» микросферы диаметром от 10 до 50 мкм. Ранее такие сферы наблюдал А.И. Опарин, он их назвал коацерватными каплями и придавал им важнейшее значение в переходе от неживой природы к предшественнице живой клетки.
Предполагается, что самосборка мембранных липидных оболочек с заключенными в них биополимерами − важный шаг в переходе от химических смесей к организованным системам. Именно во внутренних полостях капель, куда извне могли выборочно проникать молекулы, началась эволюция от химических реакций к биохимическим, а переход к простейшей клетке произошел в форме скачка, характерного для самоорганизации вещества.