Мікроеволюція як основа еволюційного процесу

Синтетична гіпотеза розглядає популяцію, як елементарну одиницю еволюції, бо в ній відбуваються усі елементарні еволюційні процеси. На думку авторів синтетичної гіпотези, у популяціях діють, крім спадкової мінливості (мутації), добору та боротьби за існування, ще елементарні фактори еволюції.До них належать хвилі життя, дрейф генів та ізоляція.

Хвилі життя (популяційні хвилі) — це коливання чисельності популяції, які характерні для всіх видів. Найважливішим чинником, що регулює чисельність популяції, є наявність їжі. Тому, маючи потенційну можливість необмеженого збільшення, вони звичайно включають стільки особин, скільки може прохарчуватися на зайнятій ними території.

Ізоляція частини популяції створює бар’єри для схрещування; порушується безперешкодний обмін генами з батьківською групою –панміксіявсередині виду. Тому ізоляція важлива передумова видоутворення.

Географічна ізоляція виникає в результаті активного чи пасивного розселення, зміни клімату ( наприклад в періоди зледеніння), геоморфологічних змін (гороутворюючих процесів, утворення островів) або в результаті введення в ареал непридатних для заселення просторів (водойм, пустель). Все це веде до так званогоалопатичного видоутворення, при якому види, що виникають відособлені у просторі.

Генетичні відмінності між географічними расами спочатку часто бувають незначними, ще не переходять за межі виду. Але в результаті подальших мутацій, рекомбінацій, а також відбору, який змінив свій тиск в новому ареалі ці генетичні відмінності можуть збільшуватися ( приклад – дарвінівські вюрки Галапагоських островів).

Генетична ізоляція може призвести до утворення нових видів і без просторового розділення. Таке видоутворення називаєтьсясимпатричним.

Екологічна ізоляція– використання різних екологічних ніш в одній області розповсюдження, фізіологічні відмінності (наприклад, не співпадають у часі періоди розмноження), морфологічні відмінності ( не співпадає будова копулятивних органів), відхилення поведінкових ознак ( відмінність у формі залицяння).

Генетична ізоляція. Відмінності у геномі можуть призводити до порушень ембріонального розвитку і пониженої життєздатності гібридів.

Дрейф генів. Швидкість, з якою генетичні зміни поширюються в популяції, залежить від її величини. У невеликих популяціях зсуви наступають швидше.Дрейф генів– випадкові генетичні події. При розширені ареалу піонерські групи, які проникли у новий район, переважно невеликі, порівняно швидко поширюють на нову популяцію свої генетичні особливості (принцип засновника). З іншого боку, менші, наприклад островні) популяції володіють, переважно, меншим генетичним різноманіттям і тому легше вимирають при зміні умов.

Вплив людини на шкідників і збудників захворювань з допомогою інсектицидів, антибіотиків та інших речовин призводить до різкого зниження їх чисельності. Потім відбувається відновлення популяції із залишкових груп, які піддалися односторонньому відбору. В результаті виникають резистентні популяції.

Природний добір та його форми.

Центральним у теорії Ч. Дарвіна є вчення про природний добір як об'єктивний закон історичного розвитку органічного світу. Матеріалом для природного добру є зміни, спричинені спадковою мінливістю. Природний добір — це процес збереження і переважаючого розмноження в ряді поколінь організмів і груп оганізмів, що мають корисні для їхнього життя і розвитку ознаки і властивості.

Результатом дії природного добору є формування пристосувань організмів до конкретних умов довкілля. Природний добір приводить до збільшення різноманітності форм організмів, ускладнення організації в ході еволюції, видоутворення.

Залежно від спрямування пристосувальних (адаптивних) змін природний добір є стабілізуючим, рушійним і розриваючим, або дизруптивним.

Стабілізуючий добір проходить в тих випадках, коли фенотипові ознаки організмів оптимально відповідають умовам середовища і конкуренція відносно відсутня. Такий відбір діє у всіх популяціях, відкидаючи особин з крайнім відхиленням ознак. Наприклад, існує деяка оптимальна довжина крил для хижого птаха певних розмірів з певним способом життя в даному середовищі. Стабілізуючий добір буде відбирати і відкидати тих птахів, у яких розмах крил більший чи менший від оптимального. Стабілізуючий добір не сприяє еволюційним змінам, а підтримує фенотипову стабільність популяції з покоління в покоління.

Рушійний, або спрямований добір.Ця форма добору виникає у відповідь на поступові зміни умов середовища. Спрямований добір впливає на зміни фенотипів організмів існуючих в даній популяції і змінює середній фенотип в той чи інший бік. Наприклад, у результаті пристосування до існуючого способу життя у тварин різних неспоріднених груп виникають копальні кінцівки (вовчок, жук-гнойовик, сумчасті та плацентарні кроти тощо).

Рушійний добір приводить до еволюційних змін, впливає на популяцію таким чином, завдяки чому збільшується в ній частота нових алелей. Рушійний добір лежить в основі штучного добору, при якому вибіркове схрещування особин, що мають бажані фенотипові ознаки, підвищує частоту цих ознак в популяції.

Розриваючий або дизруптивннй добір.Ця форма добору зустрічається дуже ріко, проте вона відіграє дуже важливу роль у виникненні еволюціних перетворень. Коливання умов середовища (зміна кліматичних факторів) можуть сприяти наявності в даній популяції не одного, а двох чи кількох фенотипів. Тиск добору, що діє в самій популяції, може привести до відхилення фенотипів від середньої норми до обох крайніх меж. В результаті популяція стане розділеною на дві субпопуляції з різнимим фенотипами. Наприклад, у популяціях комах океанічних островів, де постійно віє сильний вітер, є особини без крил або з дуже добре розвиненймими крильми, які здатні протистояти здуванню, а комахи із середнім ступенем розвитку крил зникли. Отже,цей добір сприяє виникненню кількох фенотипових форм у популяції (поліморфізму), що забезпечує її пристосування до змінних умов довкілля.

 Видоутворення

Розвиток уявлення про вид:

Вид, за К Ліннеєм, - це сукупність подібних за будовою особин, що вільно схрещуються між собою та дають плодючих нащадків. Види реально існують у природі і не змінюються із часом.

За Ж.-Б. Ламарком, реально існують не види, а лише групи особин, подібність яких між собою визначається тим, що вони мешкають в однакових умовах. Зміна умов приводить до змін у будові особин, тобто довиникнення нових груп, які людина називає видами.

Ч.Дарвін - види реально існують у вигляді сукупності особин, подібних за будовою. Вид має певні властивості і ареал. Видизмінюються в процесі еволюції: будь-який вид має ланцюжок предкових форм. Зоолог В.О.Ковалевський описав декілька філогенетичних рядів непарнокопитних, зокрема сучасного коня.

Американський вчений Е.Майр та інші дослідники розробили біологічну концепцію виду.Вона грунтується на уявленні про популяцію як одиницю еволюції та понятті прорепродуктивну ізоляцію- явище , коли різні види розмежовані внаслідок нездатності до гібридизації між собою.

Гібридизація (схрещуваність)представників одного виду забезпечується подібністю генетичного матеріалу, тобто співпадінням кількості і структури хромосом і наявності видоспецифічних генів. Особини одного виду відрізняються переважно лише алелями своїх генів. Таким чином,вид являє собою сукупність подібних і здатних до схрещування між собою особин, в репродуктивному відношенні ізольовану від інших подібних сукупностей.

Види розділені репродуктивними бар’єрами – особливостями, які запобігають схрещуванню. Це відмінності у формах поведінки, несумісність гамет, стерильність гібридних особин (не утворюються повноцінні гамети або статеві органи). Якщо критерій схрещуваності не можна застосувати (вид розмножується нестатево або партеногенетично), то для розділення двох симпатричних (які зустрічаються в одній місцевості) видів достатньо щоб між ними не було неперервного ряду морфологічних переходів.

Вид(згідно біологічної концепції) — сукупність популяцій особин, що подібні між собою будовою, функціями, положенням у біогеоценозах (екологічна ніша), населяють певну частину біосфери (ареал), вільно схрещуються між собою (якщо їм притаманне перехресне запліднення),і дають плодюче потомство, і не гібридизують з особинами інших видів в природних умовах.

Популяції – окремі угрупування всередині виду, які вільно схрещуються, володіють спільним генним фондом (генофондом). У певних видів популяції групуються у підвиди.

Внаслідок існування в природі дуже близьких морфологічно та екологічно видів-близнюків, а також поліморфізму видову приналежність певної групи особин встановлюють за різними критеріями виду, тобто за характерними ознаками і властивостями.

1. Морфологічний критерій— це подібність особин за будовою. Він включає в себе морфологічні ознаки — від будови хромосом до особливостей будови органів та їх систем. Морфологічні ознаки, унікальні для певного виду (роду, родини, тощо) називаютьдіагностичними.

Наприклад, діагностичними ознаками широкопалого та довгопалого річкових раків є будова клешень першої пари ходильних ніг.

У видів-близнюків є відмінність в складі хромосом (каріотипів). Види-двійники відомі серед комах, безхвостих земноводних, землерийок, мишоподібних гризунів.

2. Фізіологічний критерій— подібність й відмінність в процесах життєдіяльності організмів одного чи інших видів. До них належать здатність до парування та народжування плідного потомства, або нездатність до парування між собою особин протилежної статі різних видів, або, якщо запліднення можливе, — зародок не розвивається чи гібридні нащадки безплідні.

3. Генетичний критерій - особини одного виду мають подібний геном, різних - відмінний. Чим філогенетично ближчі між собою види, тим більше в них спільних генів. Для визначення спорідненості видів досліджують послідовність нуклеотидів рРНК малої субодиниці рибосом, послідовності ДНК, що кодують певні білки, використовують метод гібридизації ДНК.

4. Біохімічний критерій— особливості будови та складу хімічних молекул і перебігу біохімічних реакцій. Особини, що належать до одного виду, мають велику подібність хімічного складу їх організму. Наприклад, білковий вуглеводний, ліпідний, сольовий склад їх клітин. Близькі види мають різний набір генів, тому відрізняються за білковим складом.

4. Географічний критерій— популяції одного виду займають певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів.

5. Екологічний критерій — кожен вид має свою екологічну нішу в біо­геоценозі. Екологічні ніша — місце виду у природі, яке включає не лише положення його в просторі, а й функціональну роль у біогеоценозі та ставлення до абіотичних факторів середовища існування. Характеризує ступінь біологічної спеціалізації (адаптації) даного організму (популяції), зо­крема його місце в ланцюгах живлення. Екологічна ніша — це результат взає­модії популяції певного виду та екологічних факторів в екосистемах. Поняття екологічної ніші охоплює всі попередні критерії виду. Наприклад, деякі види-близнюки квіткових рослин, які зростають в одній екосистемі, чітко відрізняються термінами цвітіння тощо. Морфологічно близькі види людська і свиняча аскариди розрізняють за видами хазяїв.

6. Етологічний критерій - вивчення особливості поведінки: шлюбної, соціальної, будівельних, мисливських інстинктів, міграцій

7. Цитологічний критерій - вивчення будови клітин, особлива увага приділяється хлоропластам та мітохондріям.

Отже, вид – це реально існуюча категорія.Його загальний генофонд з одного боку є єдиним і може забезпечувати гомеостаз виду, а з іншого забезпечує достатню мінливість.

Еволюційні зміни в межах виду називають внутрішньовидовою еволюцією (мікроеволюцією); зміни, які виходять за межі виду – надвидова еволюція (макроеволюція). В їх основі лежать одні механізми.

Порівняння дії і результатів штучного і природного доборів.

Макроеволюція

Макроеволюція — еволюційні процеси, що призводять до формування над видових систематичних категорій: родів, родин, рядів, класів, типів.

Між процесами, що здійснюються на мікро- і макроеволюційному рівнях, немає принципової різниці, у них діють одні й ті ж закономірності. Надвидові систематичні категорії (рід, родина, ряд тощо) умовні і введені людиною. Самі по собі надвидові категорії виникнути не можуть. Поява їх — результат утворення нових видів, що пов'язано з перетворенням генофонду і дивергенцією в популяціях, боротьбою за існування і природним добором.

Макроеволюційні зміни — наслідок процесів, що відбуваються на мікроеволюційному рівні.Нагромаджуючись, ці зміни призводять до макроеволюційних перетворень. Отже, особини одного виду походять від спільного кореня. Найбільш споріднені види, які виникли в результаті дивергенції і природного добору, становлять один рід. Наприклад: вид — миша хатня, вид — миша польова, об'єднуються у рід миша. Найбільш спорідненні роди, які та­кож виникли в результаті дивергенції і природного добору, складають родину, родини — ряд, ряди — класи, класи — тип.

Ботаніки і зоологи при класифікації рослин і тварин враховують ознаки спорідненості видів як за сучасними, так і за вимерлими видами.

Дивергенція— розходження ознак у споріднених організмів порівняно з їхньою предковою формою у процесі еволюції, яке викликає виникнення нових систематичних груп.

Адаптивну радіацію, за якої один предковий тип дає початок кільком лініям організмів, різним чином пристосованих до різних умов життя, називають дивергентною еволюцією.

Ч. Дарвін тісно пов'язує дивергентний характер еволюції з функцією природного добору і з виникненням пристосувань. Найбільша кількість особин даного виду може проіснувати тільки в разі великої їх різноманітності. Чим різноманітніші організація і потреби особин даного виду, тим більше шансів на те, що вони зможуть оволодіти новими місцями проживання, а це сприяти­ме збільшенню їх кількості. Уявімо собі, міркує Дарвін, якусь хижу тварину, кількість особин якої досягла деякої межі, оскільки дальше збільшення чисельності виду неможливе через нестачу засобів живлення. Якщо індивідуальний склад цього виду буде однорідним, то ніяких можливостей до збільшення чисельності не відкриється. Якщо внаслідок спадкової мінливості і схрещу­вань виникнуть форми з відхиленнями у морфофізіологічній організації, з дещо іншими потребами, відмінним складом поведінки тощо, то це дасть особинам даного виду шанси на захоплення нових територій проживання.

Конвергенція— поява у результаті еволюційних процесів схожих рис у порівняно далеких за походженням груп організмів.

Часто у природі трапляється протилежне явище дивергенції, коли дві або кілька несхожих груп адаптуються до певних умов середовища (наприклад — вода), і в них виробляються риси, що мають поверхневу подібність. Прикладом конвергенції є розвиток крил у літаючих птахів, ссавців, комах, плазунів. У дельфінів (ссавців), вимерлих іхтіозарів (плазуни), риб виробились обтічні контури тіла, плавники і ластоподібні кінцівки — ознаки, які надають усім цим тваринам схожості.

Основні напрямки еволюції.

Вивчаючи еволюцію певних груп організмів (переважно хребетних), О.М.Сєвєрцов у 20-х роках XX ст. розробив гіпотезу про біологічний прогрес і шляхи його досягення та біологічний регрес.

Еволюційний розвиток має пристосувальний характер і супроводжується зміною середовища для кожної еволюційної групи. Звідси — підвищення організації, прогресивний розвиток життя. Основні напрямки еволюції це: біологічний прогрес і регрес.

Під біологічним прогресомрозуміється біологічне «процвітання» таксона:

— підвищення кількості особин;

— розширення ареалу;

— збільшення кількості дочірніх таксонів.

Наприклад, на сьогодні у стані біологічного прогресу перебувають покритонасінні, комахи, молюски, птахи, ссавці тощо. Біологічний прогрес є наслідком еволюційного успіху певної групи.

Біологічний регреснастає через неспроможність певної групи організмів пристосуватись до змін довкілля. Він проявляється у зменшенні чисельності особин, звуженні ареалу та може призвести до вимирання певної групи. Наприклад, до регресуючих належать рід хохулевих, представлений всього двома видами; родина гінкгових, представлена тільки одним видом; плазуни, роз­квіт яких припадав на мезозой.

Поняття «біологічний прогрес» і «біологічний регрес» не мають реального відображення в природі, а є узагальнюючими термінами, які показують ступінь видової різноманітності певної групи в певний геологічний час.

Основні шляхи реалізації еволюції.Узагальнюючий характер мають також уявлення про морфологічні шляхи досягнення біологічного прогресу: ароморфоз, ідіоадаптацію та загальну дегенерацію.

Ароморфоз (від грец. айро — піднімаю та морфозіс — форма) —еволюційне перетворення, яке підвищує рівень організації організму в цілому і відкриває нові можливості для пристосування до різноманітних умов існування. Ароморфози ведуть до утворення великих систематичних таксонів: клас, відділ, тип. Приклади ароморфозів: виникнення щелеп у хребетних дало їм можливість живитись великою здобиччю, утворення чотирикамерного серця і двох кіл кровообігу сприяло пристосуванню до різноманітних високих і низьких температурних режимів; утворення квітки у покритонасінних привело до запилення за участю комах, захищеності насінини тощо.

Ідіоадаптація(від грец. ідіос — особливий, своєрідний та лат. адаптаціо — пристосування) —зміна без підвищення рівня організації організмів, що веде до особливого пристосування його до конкретних умов існу­вання.

Ідіоадаптації ведуть до збільшення видової різноманітності, швидкого підвищення кількості особин і утворення великих таксономічних одиниць: рід, ряд, родина. Приклади ідіоадаптація — різноманітна будова, форма, колір, аромат, розмір квіток покритонасінних; різноманітні ротові огани у комах; утворення захисного забарвлення тіла у тварин тощо.

Загальна дегенерація(від лат. дегенеро — вироджуюсь),або морфофізіологічний регрес — шлях спрощення організмів і зниження активних функцій ряду органів. Дегенерація — явище, протилежне ароморфозу, це ніби сходинка вниз. Але організми, які розвиваються шляхом дегенерації можуть бути дуже добре пристосованими до умов існування. Пристосування, що виникли зі спрощенням організації, спостерігаються в організмів, які перейшли до малорухливого способу життя, паразитизму. Стьожкові черви втратили кишки, паразитичні рослини — повитиця — листки, замість коренів у них присоски. Отже, дегенерація пов'язана з вузькою спеціалізацією і часто супрово­джується втратою окремих органів та систем.

Ароморфоз та ідіоадаптація взємозв'язані — вони взаємозамінюють одне одного у ході еволюції.

Гіпотези походження життя на Землі

Життя — феноменальне явище на планеті Земля. Походження життя - це одна з головних проблем біології. Головними теоріями виникнення життя на землі є такі:

1. креаціонізму;
2. стаціонарного стану
3. самозародження;
4. панспермії;
5. біохімічної еволюції.

Кожна теорія має свої припущення і не в змозі наочно відтворити ті події, які відбувались при виникненні життя. Крім того, наші погляди обмежені сучасним рівнем знань, які постійно розвиваються і змінюються.

Теорія креаціонізму (від франц. - створення). Згідно з цією теорією життя виникло як наслідок в минулому якоїсь надприродної події. Цієї теорії дотримуються послідовники майже всіх релігій. Ще у 1650 р. ірландський архієпископ Ашер підрахував, що Бог створив світ у жовтні 4004 р. до н.е. Проте археологічні знахідки показують, що в часи Адама на Близькому Сході вже існували розвинуті цивілізації. Серед самих богословів існують суперечності з питання довжини днів створення світу (чи їх було 6 діб по 24 години, чи малися на увазі більші проміжки часу). Теорія божественного створення світу виходить за межі наукового дослідження. Наука займається тільки тими явищами, які можна спостерігати, тому вона не в змозі ані довести, ані відкинути цю теорію.

Ніхто не може відтворити акт народження Землі. Це означає, що обидва вчення — як поступовий розвиток (еволюціонізм), так і про спеціальне творення (креаціонізм)— належать до сфери віри. Тут нічого не можна довести. Еволюціоніст і креаціоніст може лише намагатися знайти фактичні дані на підтвердження своєї теорії. Кращою теорією буде та, за допомогою якої мож­на пояснити більшу кількість відомих даних і яка найкраще передбачає нові факти.

Гіпотеза стаціонарного стану.

Згідно з цією гіпотезою життя існувало завжди. Земля ніколи не виникала, а існувала вічно; вона завжди спроможна підтримувати життя, а якщо і змінювалась, то в незначній мірі; види також існували завжди. У кожного виду є лише дві можливості: зміна чисельності, чи вимирання.

Прихильники цієї гіпотези не визнають, що наявність чи відсутність певних викопних рештків можуть вказати на час появи чи вимирання того чи іншого виду, наприклад кистепері риби — латимерія, Стаціонарники стверджують, що тільки вивчаючи сучасні види і порівнюючи їх з викопними реш­тками, можна зробити висновок про вимирання, але і в тому випадку ймовір­но, що він виявиться неправильним.

Гіпотеза самозародження.

Століттями була прийнята офіційною наукою теорія самозародження. Багато людей, примітивно трактуючи різні життєві явища, які вони сприймали за допомогою органів чуттів, переконалися, що живі істоти виникають безпосередньо з неживої матерії.Адже знаходили червів в болоті, в м'ясі — яячянки мух, в старій залежати білизні — мишей. І тому вірили, що всі ці Істоти виникли безпосередньо з неживого. Одним із перших таке припущення офіційно висунув грецький філософ АрІстотель. В книзі «Метафізика» він говорить про ідею самозародження як про єдино можливе пояснення походження життя. Для прикладу він наводить світлячків, які народжуються з роси. Ба­гато вчених, серед яких Ньютон, Декарт, Ван Гельмонт, приймали цю теорію самозародження без заперечень. Християнські філософи при цьому посила­лись на Священне Писання. Згідно Книги Буття, стверджували вони, Господь не створював рослини і тварини, а наказав водам родити їх.

Звичайно, подібні ідеї не могли довгий час протистояти науці, що розвивалась. Проте суперечки про зародження життя продовжували вирувати до тих пір, поки А.ван Левенгук не винайшов мікроскоп. У всіх, хто хоч раз подиви­вся в мікроскоп, пробуджувався інтерес до походження небачених раніше форм життя.

Пізніше роботи Л.Пастера переконливо продемонстрували, наскільки абсурдною була теорія самозародження в тій формі, в якій вона існувала в XIX ст.

В 1864 р. Луї Пастер, доповідаючи Французькій академії про результати своїх досліджень методом стерилізації, заявив: «Ніколи більше теорія самовільного зародження не підніметься після цього смертельного удару». Разом з тим, зараз дослідники знову повертаються до ідеї про самозародження, проте на більш досконалому, науковому рівні хімічної еволюції.

Гіпотеза панспермії.

Одна із сучасних біогенних поглядів на походження життя є гіпотеза панспермії (від грец. пан — усе та сперматос — насіння). Вперше на початку XXст. ЇЇ сформулював видатний шведський фізик Сванте Арреніус, за що у 1903 р. йому присуджено Нобелівську премію.

Ця теорія не пропонує ніякого механізму для пояснення первинного виникнення життя, а висуває ідею про її позаземне походження. Теорія панспермії стверджує, що життя могло виникнути один чи кілька разів і в різних частинах Галактики і Всесвіту. Для обгрунтування цієї гіпотези використовуються багаторазові появи невпізнаних літаючих об'єктів НЛО, наскельні зображення предметів, схожих на космічні сучасні ракети і «космонавтів»; обладнанні території, що нагадують космодроми, а також повідомлення про зустрічі з інопланетянами.

Наукове обгрунтування гіпотези наступне: спори (цисти) бактерій можуть витримувати перебування у вакуумі при температурах, близьких до абсолютного нуля (-273°С), сильне радіаційне та ультрафіолетове опромінення, тобто умови космосу. Вони легко досягають верхніх шарів атмосфери і завдяки мізе­рній масі можуть звідси,потрапляти у відкритий космос.

С. Арреніус підрахував, що тиск світла спричинює помітну механічну дію на частки діаметром 0,015 мм, переміщуючи їх. Саме такий розмір мають спори бактерій. Спора, розганяючись під дію тиску сонячного проміння, за 20 діб може подолати відстань між орбітами Землі та Марса, а за 80—досягти орбіти Юпітера. Спороподібні частки знайдено нещодавно в метеоритах. Отже, в космосі присутні спори прокаріот, які безперевно потрапляють на планети. У сприятливих умовах з них виходять активні форми прокаріот різних видів, які утворюють первинні біогеоценози.

Прихильниками гіпотези панспермії були видатні вчені — В.І.Вернадський, О.Шмідт, Л.С. Берг, Й. Шкловський, Ф. Крік та багато інших.

Теорію панспермії не можна вважати теорією виникнення життя як такою, вона просто переносить проблему в інше місце Всесвіту.

Біохімічна гіпотеза виникнення життя.

У 20-х роках двоє вчених, незалежно один від одного, російський О.Опарін і англійський Д. Холдейн, сформулювали біохімічну гіпотезу виникнення життя. Вони висловили думку, що атмосфера первинної Землі була не такою, як тепер. Головними її особливостями були присутні відновні процеси і відсу­тність вільного кисню. За цих умов під дією потужних електричних зарядів (блискавки) і сонячного випромінювання в атмосфері могли утворитися з не­органічних речовин (аміаку, водяної пари, водню, азоту, вуглекислого газу, а також метану) прості органічні сполуки (моносахариди, нуклеотиди, амінокислоти та невеличкі ланцюжки з амінокислот).

У 1953 р. Стенлі Міллер провів ряд експериментів, в яких відтворив умови первісної Землі. Йому вдалося довести можливість одержання з NH₃, Н₂О, Н₂СО₂, СН₄, O₂величезного набору різних органічних сполук: вуглеводів, сечовини, карбонових кислот, амінокислот, альдегідів, азотистих основ. Молекули більшості цих речовин є основними складовими, з яких побудовані біополімери клітин організмів.

Наступним кроком, очевидно, стало утворення більших біополімерів із малих органічних сполук.

Стабільність полімерних молекул зростає зі збільшенням їх довжини, тому тривалий час мали існувати довші молекули, які скручувались у глобули, або інші, ще стійкіші структури. Цілком імовірно, що серед полімерів у первинно­му океані Землі з'явились білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, полісахариди та інші речовини.

О.Опарін вважав, що вирішальна роль у перетворенні з неживого у живе належить білкам. Саме вони могли досягти ферментативної активності, об'єднатися в агрегати і, головне, каталізувати реакції власного подвоєння.

Наступним етапом було утворення коацерватів(від лат. коацервус — згусток). Молекули білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів у водному розчині здатні створювати згустки, подібно до тих, які спостерігаються у водних розчинах желатину. Такі коацерватні краплі відокремлювались від води повер­хнею розділу і здатні існувати тривалий час. Згідно гіпотези Опаріна — Холдейна, коацерватні краплі перетворились на «доклітинні» організми, від яких виникли прокаріоти.

Найбільш складне для цієї абіогенної біохімічної гіпотези — пояснити появу здатності живих систем до самовідтворення. Гіпотези з цього приводу поки що малопереконливі.