Как появилась первая клетка в мире? 28 апреля 2012 года американский сайт Discovery News опубликовал результаты нового исследования ученых из Университета Осло в Норвегии: они обнаружили одноклеточные организмы, возраст которых составляет миллиард лет.Это самое старое из известных на сегодняшний день существо, найденное в грязи озера Ас в 30 километрах к югу от Осло, имеет длину от 30 до 50 микрометров и передвигается с помощью четырех хвостообразных флюстиков.Это было единственным одноклеточным организмом в мире в то время, поскольку оно не было ни животным, ни растением, не говоря уже о грибках и водорослях.Однако, согласно исследованиям о происхождении жизни, это организм не является первой клеточной в мире, ведь Земле 4,6 миллиарда лет, и клетки появились на Земле по меньшей мере 3,6 миллиарда лет назад.Как появилась первая клетка в мире?Это древняя загадка, наилучшим объяснением которой является гипотеза химической эволюции.
Ученые предполагают, что в процессе формирования Земли огромное количество газа, образовавшегося в результате резких изменений внутри Земли, вместе с активными вулканами прорвалась в земную кору и выбросилась в космос, образуя атмосферу над ней.Новая атмосфера наполнена метаном, аммиаком, водяным паром, окисью углерода, двуокисью углерода, сероводородом и т. д., кроме кислорода и азота.В результате совместного действия космических лучей, радиоактивных веществ на Земле, солнечного ультрафиолетового излучения, молнии и других неорганических молекул в атмосфере постепенно образуют аминокислоты, пурины, пиримину, рибозу, деоксирибозу, порфирин и другие органические малые молекулы, что является первой стадией химической эволюции.
На ранних этапах формирования Земли были очень активные вулканические движения, и по всей планете можно было увидеть кипящие бассейны и горячую магму.Маленькие органические молекулы накапливаются все больше и больше после синтеза и накопления на протяжении сотен лет.В этом процессе температура поверхности Земли постепенно снижается, водяной пар постепенно конденсируется в воду, органические молекулы в атмосфере собираются вместе с дождем в первоначальный океан, где органические молекулы становятся все более богатыми.В то время, когда еще не появилась жизнь и не было микроорганизмов, способных разлагать органические вещества, органические молекулы не заплеснулись и не портились, и весь океан был похож на питательную и тёплую чистую «первичную» кастрюлю.В «первичной» клевете, аминокислоты, нуклеотиды и другие органические молекулы в долгосрочном взаимодействии, через обезвоживание, соединение и другие реакции «поликонденсации», из небольших молекул в такие органические макромолекулы, как белки, нуклеинокислоты, это второй эволюционный этап химической эволюции.
Когда концентрация органических макромолекул в первоначальном океане продолжает увеличиваться, под действием определенных внешних условий эти органические макромолекул концентрируются и отделяются из океана, взаимодействуя, собираются в мелкие капли.В этом случае органические макромолекулы могут избежать распада из-за постоянного «давления» морской воды внутри молекулы.Эти мелкие капли органических макромолекул также окружаются пограничной мембраной, которая представляет собой соединение липидов и белков и выполняет двойную функцию «ситража» и «каранжера».Благодаря этой мембране вредные вещества извне не могут попасть внутрь капель, а питательные вещества, напротив, даже в очень низких концентрациях, могут проникнуть внутрь капель.Такие независимые капли являются полимолекулярными системами, которые уже способны осуществлять определенный обмен веществами с внешней средой, что является третьей стадией химической эволюции.
Эволюция многомолекулярных систем в первые клетки является четвертой стадией химической эволюции, которая является самой сложной и решающей.На этом этапе макромолекулы, такие как нуклеиновые кислоты и белки внутри полимолекулярной системы, «находятся на своих местах», нуклеиновые кислоты расположены в центре полимолекулярной системы, а белки расположены вокруг полимолекулярной системы.Центральная часть называется ядра, а вокруг - плазма, и многомолекулярная система после разделения ядра и плазма является «прокариотической клеткой».
За миллиарды лет развития современная клеточная мембрана стала очень сложной и точной: фосфолипидный двойной слой представляет собой прочную стену, изолирующую среду внутри клетки от внешнего мира, а клеточная мембрана также состоит из множества белков, которые несут ответственность за обмен веществами, преобразование энергии и передачу сигналов.