Тіршіліктің пайда болуы (биогенез)

Тіршіліктің пайда болуы проблемасы биологиядағы әрқашан талас проблемалардың бірі болып келеді. Тірі дененің анорганикалық материядан пайда болуы жайында тікелей дәлелдемелер болмауына байланысты, мұны шешу қиын болды және бұл тіршіліктің пайда болуы жайында биологияға идеалистік ұғымдардың енуіне мүмкіндік береді. Идеалистер, ең алдыңғы қатардағы діни ілімдердің өкілдері құдайдың құдіретін қуаттап тезис ұсынады. Өсімдіктерді, жануарларды, адамды өлі инертті заттардан қазіргі біздің көріп жүргеніміздей толық бейнелі түрінде құдай жаратты деп түсіндірді. Насекомдар, құрттар және басқа да көп клеткалы организмдер өздігінен пайда болады деген ұғымдарды 17 ғасырдың орта кезінде италияндық ғалым Франческо Редидің жұмыстары жоққа шығарды. Ол етті ыдысқа салып бетін дәкемен жауып тәжірибе жасап шыбын личинкаларының шіріген еттен дамымайтындығын дәлелдеп береді. Тіршіліктің өздігінен пайда болуы жайындағы осы гипотезаны идеалистік бағыттағы ғалымдар ғана емес жаратылыс зерттеуші –матералистер де жақтады. Тіршіліктің пайда болуын Ламарк та жақтады, бірақ ол өлі заттан тірі организмдердің пайда болуы атышулы тіршілік күшінен деп таныған жоқ, оның себепшісі жылу, ылғал, жарық және электр сияқты табиғаттың материялы факторлары деп таныды. Тіршіліктің жер бетінде пайда болуы жайындағы осы кездегі теориялардың ішінен, қазіргі биохимиялық зертеулердің негізінде Энгельстің көзқарасын қолдап дамытып отырған тыянақтырағы академик А. И. Опариннің теориясы.

Бұл теория бойынша жер бетінде тіршілік шығуына жеткізген процесті негізгі үш кезеңге жіктеуге келеді.

Бірінші кезең органикалық заттардың пайда болуы. Барлық организмдер негізінен органикалық заттардан құралған, онсыз тіршіліктің болуы мүмкін емес. Қазіргі кезде жер бетінде органикалық заттар фотосинтез және хемосинтез процестерінің нәтижесінде пайда болды. Алайда органикалық заттардың биогендік жолмен түзілуі, Жерді организмдер мекендеген кездегі біздің дәуірімізге тән сипат. Тіршілік пайда болмай тұрғанда қарапайым органикалық заттар басқа жолмен, таза химиялық жолмен пайда болғанына көз жеткізу қиын емес.Бұған Күн атмосферасының және басқа жұлдыздар мен планеталардығ атмосфераларының химиялық құрамын зерттеу нәтижелері дәлел болды. Екінші дәуір – белоктардың түзілуі. Америка ғалымы М. Кальвин , Жердің жасы 4,7 миллиарт жыл шамасында, оның бастапқы жаралған кезінде өзін қоршап тұрған атмосферада бос оттегі болған жоқ, демек ,атмосфера тотықсыздандырғыш қалыпта болды деген ғылымда көбіне ынтымақтас бір пікірді көрсетеді.

Осы кезде күн сәулесінің қысқа ультракүлгін толқынды сәулесі жер бетін жете алғандай жағдай бар еді. Қазіргі кезде тек тірі материяның ғана құрамында кездесетін көміртегінің қосылыстары, сол кезде ультракүлгін сәулелердің энергиясын пайдаланатын фотохимиялық реакция арқылы органикалық жолмен түзілген болуға тиіс. Академик А. И. Опариннің теориясы бойынша алғашқы белоктың түзілуі мына түрде түсіндірледі. Қазіргі кезде, әр түрлі планеталардың атмосферасында және метеориттердің құрамында CH4, NH3, Н2О және басқа қарапайым заттар бар екендігі анықталады. Ерте кездегі Жер атмосферасындағы сондай заттардан күрделі қосылыстар пайда болады.

Таяу жылдарда (1951-1957ж.ж. американдық химик С. Миллер экспериментальды түрде аммиактан, метаннан, су буынан және сутегінен амин қышқылдарын қолдан синтездеп алуға болатындығын дәлелдеді.Бұл тәжірибе жасалу жағдайы біздің планетамыз жаралғаннан кейін жер бетінде болған жағдайға ұқсас. Миллер аталған заттарды электр разрядтарымен әсер ететін аппаратқа орналастырды. Осы аппараттың бір бөлімінде бу айналыста (циркуляция) болады. Тәжірибенің соңында әрекеттескен қоспадан белокта болатын глицин, аланини, аспарагин, глутамин қышқылдары тәрізді амин қышқылдары алынды. Миллер осы тәжірибенің нәтижесіне сүйеніп Жердің алғашқы атмосферасында электр разряды мен ультракүлгін сәуленің әсерімен осындай амин қышқылдары синтезделген болуы мүмкін деген қорытынды жасады. Мұнан кейінгі жылдары бірқатар ғалымдардың жасаған тәжірибелері Миллердің қорытындысын бекітті. Ультракүлгін сәулелерді, электр разрядтарын және әр түрлі сәулелерді қолданып, амин қышқылдарын ғана емес, басқа да биохимиялық бағалы заттарды, соның бірі нуклеотидтердің азоттық негіздерін қолдан синтездеуге болатындығы дәлелденді.

Үшінші дәуір – белокты денелердің түзілуі. Опариннің теориясы бойынша белокты денелердің түзілу жолындағы келесі қадам – коацерват тамшысының түзілуі, яғни екі түрлі белокты ерітінділерді араластырғанда тұнба беретін микроскоптық тамшының түзілуі. Әдетте, белоктар суда жақсы еріп, мөлдір ерітінді түзеді. Ерітіндінің мөлдірлігі белок молекулаларының бүкіл еріткіштің ішіне біркелкі тарап кетуіне байланысты. Ал, егер екі түрлі белокты, мысалы желатыин мен альбуминді араластырсақ, ертінді лайланып кетеді. Осындай лайланған ерітіндіні микроскоппен қарайтын болсақ, онда өз алдына бөлініп суда қалқып жүрген тамшыларды көреміз.

Коацерват тамшылары белокты заттарды жай араластырғанда пайда болатындығы, алғашқы мұхит суында еріп жүрген қарапайым белок заттарынан, алғашқы мұхит суында еріп жүрген қарапайым белок заттарынан, ерте ме, кеш пе, коацерват тамшылары пайда болатындығын көрсетеді. Ол тамшыларынан динамикалық тұрақтылығы түрліше болды. Біреулері аз өмір сүріп, ыдырап кетті. Екіншілері өсіп, белгілі мөлшерге жетіп бөлініп жаңа тамшылардың бастамасы болды. Сөйтіп академик Опариннің айтуынша, одан былай өмір сүру правосын динамикалық тұрақты формалар ғана алды.

Осыдан анорганикалық табиғатта болмаған биологиялық сипатта жаңа заңдылық – концерватция тамшыларының табиғи сұрыптауы пайда болды.