Бульонно-коацерватная гипотеза. 
Возникновение жизни и биологическая эволюция

Бульонно-коацерватная модель исходит из того, что сложные органические вещества возникли в растворах (в «бульоне»), из которых формировались коацерваты — прямые предшественники протоклеток.

В 20-е годы XX века гипотеза возникновения жизни на основе химической эволюции была четко сформулирована российским академиком А. И. Опариным (1924 г.) и, независимо от него, английским биологом Дж. Холдейном (1929 г.), а позднее получила некоторые экспериментальные подтверждения. Более позднее толкование этой гипотезы, с привлечением данных из разных наук — от астрофизики до молекулярной биологии, наиболее полно изложил видный английский ученый Джон Бернал (последняя редакция от 1967 года). Согласно этим представлениям, жизнь на Земле возникла из неорганических веществ в несколько этапов, причем химическая эволюция перешла в биологическую.

Первоначально наша планета представляла раскаленное газопылевое облако. Около 4 млрд лет назад образовалась кора. Согласно гипотезе, появлению микроорганизмов предшествовала длительная химическая эволюция, в ходе которой из неорганических веществ сначала синтезировались простые органические вещества, а потом и биополимеры.

Различные газы и пары воды вырывались из остывающего центра молодого земного шара. Когда температура поверхности упала ниже 100^оС, начался период дождей, сформировался мировой океан, многочисленные моря и мелкие водоемы. В горячей воде хорошо растворялись атмосферные газы, а также газы, минеральные соли и другие вещества, приносимые горячими источниками и вулканами. Атмосфера и поверхность земли подвергались действию космического излучения, включавшего ультрафиолетовый свет от солнца, радиоактивные частицы, гамма-излучение. Были частые и сильные грозы, дававшие мощное электромагнитное излучение. В этих условиях из неорганических веществ в воде могли возникать простые органические соединения, а из них белки, липиды, углеводы, ДНК и РНК.

Приводились лабораторные доказательства возможности таких синтезов. Так, в 1953 году американский аспирант С. Миллер из метана, аммиака, водорода и воды при температуре 80^оС, при высоком давлении и при пропускании электрических разрядов получил аминокислоты — строительные мономеры белков. Позднее С. Фокс при нагревании смеси аминокислот синтезировал и сам белок. Были получены также мономеры ДНК и РНК.

Но разработчики теории понимали, что от органических веществ до простейшей клетки — дистанция большого размера. Как представлял себе Опарин, на определенном этапе химической эволюции происходило концентрирование органических веществ в плотных капельках — коацерватах.

В присутствии солей органические вещества отделяются от общего раствора в виде геля. Эти капли, коацерваты, получали искусственно. Некоторые их свойства были сравнимы с функциями живых клеток. Опарин даже допускал, что между коацерватами идет борьба за существование и «выживают» более устойчивые, приспособленные к данной среде. Эту же мысль с позиций теории самоорганизации позднее развивал немецкий ученый М. Эйген. Он также считал, что происхождение жизни есть результат отбора и адаптаций на уровне органических макромолекул, притом, что молекулярная система открыта для обмена веществом и энергией, способна к автокатализу и мутациям. Можно считать, что работы по самоорганизации коацерватов предвосхитили и стимулировали исследования самоорганизующихся систем типа брюсселятора Белоусова-Жаботинского.

Но даже сложные коацерваты еще не представляли живые системы; это могла быть лишь стадия преджизни. Необходимо было объяснить возникновение механизма генетического кодирования и воспроизведения жизни. Классическая версия предполагает возникновение и включение в коацерваты нуклеиновых кислот и белков-ферментов. Однако в этой части бульонно-коацерватная модель имеет большие трудности. Все рассуждения о происхождении наследственности остаются спекулятивными, для них практически нет реальных оснований. Причем они не объясняют самого главного: как возник генетический код, триплетное соответствие нуклеотидов ДНК, с одной стороны, и аминокислот белка — с другой. А ведь именно это соответствие представляет суть центральной догмы молекулярной биологии. Трудный вопрос: откуда взялся для построения ДНК и РНК фосфор — редкий элемент земной коры?

Таким образом, бульонно-коацерватная гипотеза происхождения жизни относится к числу тех, которые в настоящее время нельзя ни полностью подтвердить, ни целиком опровергнуть. Попытки объяснить происхождение кодированного соответствия ДНК и белка содержатся в другой модели абиогенного возникновения жизни, к рассмотрению которой мы и переходим.