Օպարինի վարկածը կյանքի ծագման մասին

Պետք է նշել, որ երկրի վրա կյանքի ծագման պրոբլեմը մեր ժամանակի պրոբլեմն է: Կյանքի ծագման հարցի վերաբերյալ բոլոր հետազոտողներին ոգեշնչել է Օպարինի վարկածը:

Այս վարկածը ենթադրում է , որ երկրի վրա կյանքի ծագումը տեղի է ունեցել աստիճանաբար, օրգանական նյութերից քիմիական էվոլյուցիայի ճանապարհով մոլեկուլային մակարդակի վրա: Ըստ Օպարինի մոլորակի վրա կյանքի ծագումը կարելի է բաժանել մի քանի փուլերի:

• Անօրգանական նյութերի աբիոգեն ( անկենդան ) սինթեզ

• Պոլիմերների աբիոգեն սինթեզ (սպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրերի, նուկլեինաթթուների) պարզագույն օրգանական միացություններից :

• Կոացերվատների առաջացումը բարձր կոնցենտրատների լուծույթների ձևով:

Սխեմա 1. Պոլիպեպտիդներ , պոլիսախարիդներ , պոլինուկլեինաթթուներ և այլն

4.Կոացերվատների և շրջակա միջավայրի փոխներգործունեությունը, կենդանի օրգանիզմների նման , աճը, սննդառություն, շնչառություն, նյութափոխանակություն, բազմացում:

5. Գենետիկան կոդի մեմբրանների առանձնացումը և կենսաբանական էվոլյուցիայի սկիզբը:

Հնարավոր է արդյոք կամուրջ կապել տիեզերագիտության և կենսաբանության միջև և կյանքի ծագումը կապել դրանց հետ:

Որոշ փաստեր հաստատում են, որ 15 մլդ. տարի առաջ տեղի է ունեցել զարմանալի հզոր ուժով պայթյունը անեցլ է մեր մոլորակով: Ըստ Շմիդտի 6 մլդ. տարի առաջ գազաային ամպերից ձևավորվել է Արեգակ: Մնացած ամպերից առաջացել են արեգակնային համակարգության մյուս մոլորակները, որոնց թվում էր նաև Երկիր մոլորակը: Երկրի վրա կյանքը ծագել է 4-3 մլդ. տարի առաջ:

Այնուամենայնիվ կյանքի ծագման վերաբերյալ ամենակարևոր հարցը հետևյալն է.

Ինչպիսի պայմաններ են անհրաժեշտ կյանքի ծագման համար:

Սկզբում Երկիրը եղել է սառցեգունդ հետագայում ռադիոակտիվ տարրերի տրոհումից երկրագունդը տաքացել է և ջերմաստիճանը հասել է 1000⁰C , որի հետևանքով պինդ նյութերը սկսեցին հալվել և դասավորվեցին ` կենտրոնում ամենածանրերը, իսկ վերևվում ամենաթեթևները: Բարձր ջերմաստիճանի ազդեցությունից նյութերը քիմիական ռեակցիայի մեջ են մտել: Ակտիվ գործել են հրաբուխները, երկրի մակերեսին տարածվել են անօրգանական նյութեր, ձևավորվել են անօրգանական նյութեր, ձևավորվել է մթնոլորտը, որը կազմված է ջրային գոլորշիներից, ածխաթթու գազից և ազոտից: Ազատ թթվածինը անմիջապես ծախսվում էր օքսիդացման պրոցեսներում:

Այնուհետև երկրագնդի վերջին շերտում ջերմաստիճանը իջավ 100⁰C –ով , երկրագունդը սկսեց սառչել, մթնոլորտում ջրային գոլորշիները սկսեցին խտանալ և թափվել անձրևների ձևով , անձրևները տեղացել են հազարամյակներով և ուղեկցվել են ամպրոպներով: Տաք ջրի մեջ սկսեցին լուծվել նյութեր, քիմիական ռեակցիաների մեջ մտնելով: Ձևավորվեց առաջնային օվկիանոսը: Օզոնային էկրանի բացակայության հետևանքով երկիր է հասնում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները, որի հետևանքով ձևավորվեցին օրգանական նյութերը:

Եվ այսպես ենթադրվում է , որ երկրի վրա առաջնային մթնոլորտը ունեցել է վերականգնող բնույթ, այդ պատճառով երկրի մակերևույթին օրգանական նյութերի առաջացումը տեղի է ունեցել առանց օքսիդացման: Պարզ չէր միայն մեկ փաստ- կենդանի օրգանիզմների ծագման համար անհրաժեշտ էր օրգանական նյութեր, իսկ օրգանական նյութերի ստեղծման համար անհրաժեշտ էին կենդանի օրգանիզմներ:

Այսպիսով մենք կանգնած ենք եմկ հարցի առջև ինչ է եղել առաջինը հավը, թե ձուն:

XX դարի սկզբին կար այն կարծիքը, որ օրգանական միացությունները կարող են առաջանալ միայն ֆոտոսինթեզի արդյունքում:

Օպարինը ենթադրում էր, որ ավտոտրոֆները կարող են ծագել հետերոտրոֆներից մի շարք ռեակցիաների արդյունքում: Այստեղից էլ ենթադրում էր, որ հետերոտրոֆները ծագել են ավտոտրոֆներից ավելի վաղ` շուտ: Հետերոտրոֆները լինելով առաջնային օրգանիզմներ, նրանց անհրաժեշտ էր օրգանական նյութեր, որոնք առաջացել էին քիմիական սինթեզի հետևանքով:

Օպարինը ենթադրում էր առաջնային պարզագույն նյութի ձևավորումը և համոզված էր, որ նրանք կհայտնաբերվեն տիեզերքում: Կյանքի ծագման այս փուլը կոչեց քիմիական էվոլյուցիա: Քիմիական էվոլյուցիան սկսվել է շարունակվում է գազափոշային ամպերում, միջաստղային տարածությունների և մյուս տիեզերական մարմինների վրա: Այն ավարտվում է երկրի վրա ձևավորելով նախակենսաբանական կառուցվածք: Աբիոգեն սինթեզի ընթացքում կարող են ձևավորվել բավականին բարդ մոլեկուլներ, այդ թվում ամինաթթուներ և ազոտային միացություններ: Աբիոգեն սինթեզի ընթացքում Օպարինը ընդգծել է հետևյալ պայմանները.

• Բիոսֆերային` կենսոլորտի բացակայությունը

• Արտաքին էներգիայի աղբյուրները` ռադիոակտիվ ճառագայթները, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները

• Ազատ թթվածնի բացակայությունը: Նրա ներկայությամբ տեղի են ունենում օքսիդացման պրոցեսներ

• Սիթեզված միացությունների դուրս բերումը առաջացման վայրից, նրանք առաջանալով միաժամանակ կարող են արագ տրոհվել:

Օպարինի ենթադրությունները հայտարարվեցին փորձնական ճանապարհով: Օպարինի հայտարարությունների ազդեցությամբ 1953 թվականին երիտասարդ ամերիկացի հետազոտող Ստենլի Միլլերը հաստատեց պարզ գազերի խառնուրդից( ջրածին, մեթան, ամոնիակ և ջրածնի գոլորշիներ, H_2, CH₄ ըստ իր ղեկավար Պուրինի նման), որոնք նման էին երկրի վրա առաջնային մթնոլորտի կազմությանը:

Այս գազային խառնուրդից էլեկտրական հոսանքի ազդեցությունից, ռեակցիաների հետևանքով ստացված ամինաթթուներ և այլ օրգանական միացություններ առաջացան: Սա առջին Աբիոգեն սինթեզը չէ: 1850 թվականին, առաջինը հաջողվեց ամինաթթուներ սինթեզել գերմանացի քիմիկոս Շտեկկերին, բայց այն ժամանակ կյանքի ծագման վերաբերյալ հետազոտությունները ուշադրություն չդարձրեցին այդ հայտնագործությանը, բայց Միլլերի փորձի արդյունքները ըստ Օպարինի վարկածի ( ազդեցության տակ) անմիջապես ուշադրության արժանացավ: Սկսելով Միլլերի փորձից մի շարք գիտնականների լաբորատոր պայմաններում իրականացրեցին աբիոգեն սինթեզի ճանապարհով ստանալ կենսապոլիմերներ: Այս փորձը ապացուցեց 1-ին սխեմայում Ա կետի անցման հեռավորությունը բնական պայմաններում:

Գիտնականների ստացած տվյալներով պարզագույն օրգանական նյութերը կարող են ծագել նաև տիեզերական տարածություններում:

Սակայն ցածրամոլեկուլային օրգանական նյութերը դեռևս կյանք չէին: Կյանքի հիմքը կազմում են կենսապոլիմերները , սպիտակուցների մակրոմոլեկուլները և նուկլեինաթթուները, որոնց մոնոմերը կամ մեկ հատվածը կոչվում են ամինաթթուներ և նուկլեոտիդներ: Ջրային լուծույթներում նախնական ելանյութերից պոլիմերային ռեակցիաներ չէին կատարվում, քանի որ երկու ամինաթթուների կամ երկու նուկլեոտիդների միացություններից անջատվում է ջրի մոլեկուլ

R₁ – CH – COOH+H₂N—CH—COOH R₁—CH –CO-NH –CH-COOH+H₂O

NH₂ R₂

Այս ռեակցիան ջրում կընթանա հակառակ կողմով:

Կենսապոլիմերների ճեղքման (հիդրոլիզ) արագությունը կլինի ավելի մեծ, քան սինթեզման արագությունը: Մեր բջիջների ցիտոպլազմայում կենսապոլիմերների սինթեզը բարդ պրոցես է, որի ընթացքում ծախսվում է ԱԵՖ-ում կուտակված էներգիան: Այդ պրոցեսին մասնակցում են ԴՆԹ, ՌՆԹ և սպիտակուց, որոնք նույնպես հանդիսանում են այդ պրոցեսի արդյունքը: Հասկանալի է որ պոլիմերները չէին կարող ծագել առաջնային հեղուկ միջավայրում:

Հնարավոր է նաև կենսապոլիմերների սինթեզը ընթացել է սառցակալված առաջնային հեղուկում կամ էլ նրա տաքացած չոր նստվածքում: Ամերիկացի հետազոտող Խարլդ Սիդնեյի Ֆոքստը տաքացնելով ամինաթթվի չեր միացությունը մինչև 130⁰C, ցույց տվեց, որ այդ ժամանակ պոլիմերացման ռեակցիան ընթանում է (անջատված ջուրը գոլորշիանում է) և առաջանում են արհեստական պրոտենոիդներ, որոնք նման են սպիտակուցի և շղթայում ունեն 200-ից ավելի ամինաթթուներ: Դրանից հետո Լ. Օրգելը Սոլկի ինստիտուտում նմանատիպ փորձով սինթեզեց նուկլեինաթթուների շղթա, միավորի երկարությունը 6 մոնոմեր: Հնարավոր է որ կենսապոլիմերները ծագել են նախակենսաբանական շղթայում , հրաբխային ժայթքումներից, այնուհետև անձրևները առաջնային հեղուկում:

Կարելի է ասել կյանքի ծագման պրոբլեմը համընկնում է ամինաթթուների հետ:

Պարզվել է, որ որոշ ՌՆԹ-ներ օժտված են կատալիտիկ հատկությամբ: Հնարավոր է, որ առաջնային կյանքը կառուցվել է ՌՆԹ – ի վրա: Այնուհետև սպիտակուցների ԴՆԹ-ի, իսկ հետագայում կյանքի սկզբնակների վրա:

Այս կյանքի ծագման վերաբերյալ հնարավոր է նախակենսաբանական էվոլուցիան հանգում է մեկ հարցի լուծմանը, թե ինչպես է ծագել առաջին պարզագույն կենդանի սիստեմները, որոնք օժտված էին :

Օպարինը կարծում էր նյութերի փոխանակություն շրջապատող միջավայրի հետ, որի հիման վրա էլ հնարավոր էր աճ, բազմացում և բնական ընտրություն: Գիտնականները կարծում էին, որ անկենդանից դեպի կենդանի անցումը իրականացնում են սպիտակուցները Ապացուցվեց նաև, որ սպիտակուցները կարող են առաջացնել կոմպլեքսներ, այսպես կոչված կոացերվատներ: Կոացերվատների հատկությունները նման են կենդանի օրգանիզմներին :Կենսաբանական էվոլուցիան և առաջին պարզագույն բջիջները հանդես են եկել 3-3.5 մլդ տարի առաջ:

Կյանքի ծագումը և զարգացումը մեր երկրի վրա անցել է երկարատև էվոլուցիա, համաձայն Օպարինի հիպոթեզի կյանքի զարգացման պատմական փուլը եղել է օրգանական նյութերի աբիոգեն սինթեզը: Դժվար է այսօր համարել, որ կյանքի ծագման հարցը լուծված է: Գիտնականները շարունակում են փնտրել այդ հարցի պարզաբանման այլ հեռանկարային ճանապարհներ: Պետք է նշել, որ մեզ դեռևս շատ բան հայտնի չէ: Պետք է նշել այլ գիտական հիպոթեզներ, կատարել հետազոտություններ: