К ИСТОКУ

о развитии Божественного Начала в Человеке

* Вход   * Регистрация * FAQ * НОВЫЕ СООБЩЕНИЯ  * Ваши сообщения 

Текущее время: 12 дек 2017, 18:00

Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 59 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.
Автор Сообщение
Сообщение №31  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:20 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Gene ratio spontanea

В литературе для процесса неорганического фотосинтеза "органических" соединений используют иногда термин generatio spontanea - спонтанное зарождение, или самозарождение.

Но этот термин долгое время употреблялся для обозначения любого не-понятного способа возникновения живого. Иногда под спонтанным зарождением понимали акт творения, иногда же его, напротив, интерпретировали как нечто противоположное акту творения.

Во всяком случае, сейчас, когда проблема происхождения жизни стоит в центре интенсивного научного исследования, лучше было бы совсем не пользоваться термином "самозарождение". Здесь мы подходим к вопросу, было ли спонтанное зарождение единичным событием или оно многократно повторялось?

Споры по этому вопросу имели место в эпоху философских спекуляций на тему происхождения жизни. Тогда обсуждался и такой вопрос: был ли акт творения единичным или он повторялся несколько и даже много раз?

Существование органической эволюции уже было доказано тогда палеонтологами, и философы задавались вопросом, сколько актов творения понадобилось, чтобы жизнь дошла до ступени, с которой могла начаться ее самостоятельная естественная эволюция.

Со старым термином "самозарождение" мы привносим в обсуждение все эти старые словопрения, которые только запутают нас.

Возможно, выражение неорганический синтез "органических" соединений звучит слишком длинно, но оно точно отражает суть интересующего нас процесса. Это понятие не отягощено грузом метафизики, и ему следует отдать предпочтение.

Рискуя надоесть читателю постоянными повторениями, я должен подчеркнуть еще раз, что в этих процессах нет ничего божественного, сверхъестественного, мистического, виталистского или хотя бы неестественного.


открыть спойлер
Gene ratio spontanea-1


Эти процессы начнутся неминуемо, как только возникнут необходимые...
Эти процессы начнутся неминуемо, как только возникнут необходимые для них физико-химические условия, что многократно доказано разнообразными экспериментами, описанными в гл. VI.

Чтобы уяснить себе обыденный характер этих процессов, надо помнить, что в основе своей они не отличаются от всех других неорганических процессов, в том числе и тех, что идут по сей день. Конечно, условия на первобытной Земле отличались от современных - отсюда и различие в продуктах реакций.

Но природа процессов, образовавших эти продукты, ничуть не отличается, например, от природы процессов образования облаков, отложения кристаллов соли в лагунах, высыхающих на жарком солнце, или, скажем, процессов ржавления железа.

Ведь капли дождя, снежинки или градины "самозарождаются" в облаках, как только создаются необходимые физико-химические условия.

Кристаллы гипса и каменной соли спонтанно выпадают на дно лагуны, если солнце достаточно сильно испаряет морскую воду. Железо ржавеет, если его не покрыть защитным слоем краски.

У нас ведь не возникает вопроса, единожды ли "самозародились" капля дождя или кристаллик соли или этот процесс будет повторяться. Мы хорошо знаем, что капли и кристаллы будут появляться каждый раз, когда возникнут необходимые для этого условия среды.

Поэтому нас больше интересует вопрос, каковы же эти условия. Более того, нам вовсе не нужно знать все факторы среды, зато факторы, от которых зависит ход данного процесса, интересуют нас в мельчайших подробностях.

Скажем, влияние атмосферной пыли на конденсацию водяных капелек или влияние илистого дна лагуны на кристаллизацию солей, несомненно, важны для нас.

Нам безразлично, будут ли возникать кристаллы и капли сто тысяч или сто тысяч и один раз; нам важно знать, при каких условиях и как они формируются.


Gene ratio spontanea-2


Крупные или мелкие будут получаться капли?...
Крупные или мелкие будут получаться капли?

Будут ли кристаллы гипса и каменной соли осаждаться в чистом виде или на дно выпадет смесь кристаллов этих солей? Таковы примерно вопросы, интересующие пас в отношении этих неорганических процессов.

Продолжим сравнение: конечно, нам хотелось бы знать и дальнейшую судьбу продуктов, однажды образовавшихся в таком неорганическом процессе. Долго ли они просуществуют?

Останутся ли они неизменными или будут реагировать с другими веществами? При изучении облаков нас интересует, превратятся ли снежинки или капли снопа в водяной пар или упадут па землю.

А может быть, на воду? Возьмем пример с лагуной: растворятся ли кристаллы солей во время очередного прилива?

Или это произойдет только в период дождей или же после урагана, который нагонит воду в лагуну? А при каких условиях кристаллы могли бы покрыться слоем ила и сохраниться в осадочной породе надолго?

В общем нас интересуют физико-химические факторы, управляющие такими неорганическими процессами, факторы, приводящие к образованию тех или иных продуктов, зависимость физико-химических свойств продуктов от изменения условий и дальнейшая судьба продуктов реакции.

Нас интересует также, какие условия среды благоприятствуют их сохранению или распаду.

Во всяком случае, пока существуют подходящие условия, эти процессы будут повторяться не раз и не два, а многократно. Вернемся теперь к проблеме происхождения жизни.

Нам надо узнать, какие факторы управляли процессами, приводившими к накоплению "органических" веществ. Конечно, важен для нас вопрос, велик ли, очень велик или, напротив, очень мал был выход этих процессов.


Gene ratio spontanea-3


Но точные количественные данные нам не нужны...
Но точные количественные данные нам не нужны.

Впрочем, в последнее десятилетие наша область науки развивалась так бурно, что кроме этих основных вопросов возникли и другие.

Нас уже интересуют не только возможность образования таких "органических" веществ, но и процессы, приводящие к концентрированию этих веществ, к их сохранению, их возможному разделению в соответствии с химическим составом, и, наконец, процессы перехода от такой преджизни к жизни, а также влияние изменения земной атмосферы на эти процессы.

Итак, интересующие нас процессы в своей основе ничем не отличаются от других неорганических процессов. Более того, точно так же, как в случае капель дождя или кристаллов соли, продукты реакций и в дальнейшем подвержены действию процессов, принципиально сходных с процессами их образования.

При изменении условий капли дождя могут вновь образовываться путем конденсации, причем между конденсацией и "самозарождением" нет принципиального различия, как и между испарением капель и их "самоисчезновением", даже если они не испарятся, а исчезнут, упав на землю или в воду.

Едины в своей основе и процессы, создававшие неорганическим путем в условиях примитивной атмосферы "органические" вещества, и процессы, разрушавшие или сохранявшие продукты реакций, и даже процессы, приводившие к дальнейшему развитию, - все они зависели от условий окружающей среды.


Автор : М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №32  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:22 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Живое и неживое с биологической точки зрения

Одно из главных затруднений, стоящих перед биологами, - как строго разграничить живое и неживое.

Конечно, эта трудность не выступает так открыто в тех случаях, когда мы имеем дело с высокоорганизованными формами жизни - с человеком, животными и высшими растениями.

Вопрос об определении границы между живым и неживым не встает перед нами и при чтении колонки с некрологами в газете, хотя точное определение момента смерти важно, например, в случае пересадки сердца.

Но, переходя к низшим формам жизни, мы встречаемся с большими трудностями в разграничении живого и неживого. Нелегко провести четкую границу между самыми низшими, одноклеточными или неклеточными организмами, с одной стороны, и крупными неживыми молекулами - с другой.

Или между крайне простыми способами метаболизма и размножения, очень сходными с химическими ре-акциями, но все же неотделимыми от живого организма, и сложными химическими взаимодействиями очень крупных молекул, которые по многим причинам надо считать неживыми.

В этих граничных случаях невозможно сформулировать строгое определение живого в отличие от неживого.

Даже тот факт, что все живые существа содержат белок, так как их метаболизм в значительной мере определяется свойствами белков, не может стать основой для такого определения. Нам неизвестна небелковая жизнь, но это не значит, что она невозможна.


открыть спойлер
* * *

Однако, пожалуй, еще важнее то, что белок, как показал С. Фокс с сотрудниками, можно синтезировать и без участия организмов (см. гл. VI, разд.6).

Биология отличает живое от неживого, основываясь на знании жизненных функций, а они не оставляют следа в геологической летописи. Геолог никогда не изучает описываемые им организмы (подробнее об этом - в гл. XII, разд.2).

Он находит лишь остатки жизни, мертвые и к тому же окаменелые. Правда, и биологи, особенно биохимики, обычно тоже используют мертвый материал, например срезы убитых организмов, убитые клетки или даже экстракты из разрушенных, растертых клеток.

Изучая жизнь по мертвым ее останкам, они, по замечанию Винклера , похожи на пьяного, который уронил ключ от дома в темноте у подъезда, но ищет его под фонарем, потому что здесь лучше видно.

И все же, хотя биолог использует для изучения жизни труп, он сам только что убил живой организм, подлежащий изучению, и обработал его особым образом, стараясь как можно меньше исказить изучаемую картину.

В окаменелостях же вещество живых организмов замещено "камнем", т. е. минералами, а если и осталась какая-то часть исходного органического вещества, то она полностью разложена и изменена.

Если замещение происходило упорядочение, последова-тельно, молекула за молекулой, то структуры организма могли сохраниться достаточно хорошо, вплоть до мельчайших микроскопических деталей.

* * *

Это самое большее, на что может надеяться геолог.

Как мы увидим в гл. XII, перед геологом стоит проблема совсем иного порядка, чем та, с которой сталкивается биолог: как отличить "окаменелую" неживую материю от окаменелых остатков жизни? Для наших целей мы можем использовать самое широкое определение жизни, предложенное биологами.

Согласно этому определению, жизнь есть "макромолекулярная система, для которой характерна определенная иерархическая организация, а также способность к воспроизведению, обмен веществ и тщательно регулируемый поток энергии" .


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №33  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:24 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Химическое единство и морфологическое разнообразие современной жизни

Знакомясь с данными биологических наук, нельзя не заметить несоответствия между огромным морфологическим разнообразием проявлений жизни и сравнительно малым набором химических реакций, лежащих в ее основе.

Морфологически можно различить громадное число отдельных форм жизни - видов, родов, семейств и более высоких таксономических групп микроорганизмов, растений и животных.

Напротив, биохимически вся современная жизнь во всех ее проявлениях очень однообразна: она основана на нуклеиновых кислотах, белках, углеводах и жирах, а также на некоторых менее распростра-ненных соединениях, например фосфорных эфирах.

Эти соединения могут быть очень разнообразны в деталях, но все они взаимосвязаны и являются продуктами небольшого числа основных биохимических реакций. Это биохимическое единство, впервые отмеченное Клюйвером [11, 25], - одно из главнейших характерных свойств современной жизни.

Все растения, все животные, морские или наземные, от планктонных форм до кита, от вируса до слона, аэробы и анаэробы, словом, все формы жизни основаны на поразительно небольшом наборе главных органических соединений.

Часто говорят: природа устроена так, что каждое существо входит во всеохватывающую пищевую цепь, т. е. годится кому-то в пищу.

открыть спойлер
Это связано с тем, что вся земная жизнь построена из сравнительно небольшого числа органических соединений. Таким образом, в любом организме найдется что-нибудь съедобное для других.

Значит, этот афоризм говорит о биохимической общности всего живого.

* * *

Вернее будет сказать, что все в живой природе взаимосвязано.

В конечном счете это означает, что все живое имеет общее происхождение. Я не хочу сказать, что химия жизни однообразна и проста, она лишь не так многообразна, как могла бы быть.

В самом деле, хотя жизнь использует не все существующие химические элементы, она умеет крайне хитроумно распорядиться теми из них, которые идут в дело, извлечь из них максимум пользы. Эта приспособленность, эта уникальная связь между жизнью и ее субстратом снова и снова поражает биохимиков.

Подробно об этом рассказано в книге Нидхема, озаглавленной "Уникальность биологического вещества" .

Эта уникальная связь привела Пири к рассмотрению старого вопроса, есть ли жизнь и материя лишь две стороны одного явления или же это две раздельные сущности, одна из которых замечательно приспособлена к другой.

Если верна первая точка зрения, то жизнь и материя созданы одновременно или же организм и материя могут взаимно влиять друг на друга. Наиболее гокрасноречиво это мнение защищал философ Плотин.

Другую точку зрения шутливо, но не менее красноречиво высказал Вольтер . устами Панглоса в "Кандиде".

По мнению Пири , принятие первой точки зрения привело бы к необходимости ниспровержения всех основ науки, а этого радикального шага данные наблюдений пока не требуют.

* * *

Следовательно, остается вторая точка зрения, которая, заметим, вовсе не связана с признанием полного совершенства приспособленности жизни к среде.

Нельзя согласиться с Панглосом, что мы живем в лучшем из возможных миров, но, конечно, стремление жизни к "совершенству" великолепно уже само по себе.

Что касается уникальной приспособленности жизни к среде, то надо помнить, что живое приспосабливалось к превалирующим на нашей планете условиям в течение миллиардов лет органической эволюции.

В настоящее время подавляющее большинство организмов могут существовать в довольно узком интервале условий среды.

Вот эти условия: давление около 1 атм, соленость от 4% до 0Г температура от 0 до 40 С. Но и сейчас в некоторых особых средах живут организмы, способные выдерживать условия, выходящие за указанные пределы.

Табл.2 дает представление о крайних значениях некоторых факторов, которые еще могут выносить особые формы жизни. Эта таблица может удивить и многих биологов, не предполагавших, что диапазон освоенных жизнью условий так широк.

Органическая химия начиналась как наука, изучающая, в противоположность неорганической химии, химический состав современных организмов.

Природные органические соединения - белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и другие вещества - состоят в основном из элементов С, О, Н, N и Р. Как правило, эти элементы соединены в очень большие молекулы сложного строения, которое ученые сейчас постепенно разгадывают.

Но нам с вами не так уж важно строение этих молекул, надо лишь помнить, что большинство естественных органических соединений представляет собой сложные крупные молекулы.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №34  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:25 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Химическое разнообразие преджизни и химическое однообразие жизни

Кроме важнейших элементов, перечисленных в предыдущем разделе, в ранних процессах неорганического фотосинтеза могли участвовать и другие химические элементы.

Современная жизнь обладает почти бесконечным морфологическим разнообразием,основанным на небольшом наборе биохимических реакций.

Напротив, ранние процессы неорганического фотосинтеза, вся эта преджизнъ, видимо, обладали большим химическим разнообразием, но не были связаны с определенными морфологическими структурами.

Английский химик Пири отразил это различие в своей известной схеме . В упрощенном виде эволюцию живого можно представить себе в виде ДВУХ КОНУСОВ, напоминающих песочные часы.

Нижний конус - преджизнь с ее большим числом элементов, участвующих в неорганическом фотосинтезе и близких процессах, шедших в бескислородной атмосфере. Верхний конус - развитая жизнь, отличающаяся большим морфологическим разнообразием и основанная на небольшом наборе биохимических реакций.

Как мы увидим в дальнейшем, жизнь возникла еще в бескислородной атмосфере, но полностью развилась лишь в присутствии свободного кислорода.

Много времени должно было пройти от первых реакций неорганического фотосинтеза, давших в итоге "первичный бульон", до появления чего-то схожего с живой материей.

открыть спойлер
Продолжительность этого богатого событиями периода трудно оценить, да это, пожалуй, и не нужно.

Не так уж важно знать, где в непрерывном процессе развития провести границу между неживым и живым, важнее помнить о резком различии между первичной и современной атмосферой и понимать, что жизнь, конечно же, существовала на Земле и во времена первичной атмосферы.

* * *

Настоящая жизнь, от которой сохранились ископаемые остатки, сосуществовала тогда с представителями преджизни, эобионтами (термин Пири), и тем самым с фотосинтетическими реакциями, которые приходится считать неорганическими.

Общее направление эволюции в тот ранний период - к более крупным и сложным молекулам, образующим "органические" вещества неорганического происхождения. Эти большие молекулы строились часто из более мелких одинаковых или сходных единиц.

Такие молекулы называют полимерами; они обладают периодической структурой и состоят из цепей одинаковых или сходных субъединиц. Часто такие молекулы способны включать в себя новые субъединицы, сходные с уже имеющимися, т. е. они способны расти.

Такому росту у некоторых типов молекул способствуют свойства субстрата, на котором они находятся. Этим субстратом, адсорбирующим "органические" молекулы, могли быть глины или кристаллы кварца - наиболее распространенные и сейчас на поверхности Земли минералы.

В то время, видимо, часто встречались также сульфиды, например в форме пиритовых песков. На следующем этапе некоторые из более крупных, "растущих" молекул могли стать более многочисленными, чем молекулы других типов.

Но отсюда до возникновения "почти живых" соединений со специфическими реакциями обмена, способных к размножению, еще далеко. До этого эволюция должна была пройти еще много этапов.

Все же, насколько мы знаем, с точки зрения и неорганической, и органической химии, такое развитие вполне возможно. В гл. VII мы обсудим некоторые из этих этапов.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №35  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:26 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Неорганический синтез органических соединений в условиях примитивной атмосферы

Но нам не так уж важен точный состав примитивной атмосферы и гидросферы.

Важно, что на Земле не было свободного кислорода и были сравнительно простые абиогенные соединения углерода с другими элементами, такими, как О, Н, N, S, Р и другие . Сейчас такие соединения можно найти только в живых организмах или в продуктах их жизнедеятельности.

Наряду с ними встречались и другие абиогенные соединения, такие, как СО, СО2, Н2О, БЮг, силикаты, сульфаты и т. д., - они и сейчас образуются абиогенным путем. Соединения углерода дважды обязаны своим возникновением отсутствию свободного кислорода.

Во-первых, только в условиях бескислородной атмосферы они и могли образоваться абиогенпьш способом, тогда как в современных условиях лишь процессы жиз-ни дают необходимую для таких синтезов энергию.

Во-вторых, только в бескислородных условиях они могли оставаться стабильными или хотя бы разрушаться медленнее, чем шел их синтез.

Ведь в бескислородной атмосфере, как мы помним, не протекали процессы окисления и органического разложения. Почему же простые "органические" соединения могли создаваться неорганическим путем?

Дело в том, что тогда не было кислородно-озонового экрана, поглощающего самые коротковолновые ультрафиолетовые лучи Солнца. Эти лучи свободно проходили через бескислородную атмосферу и падали на поверхность Земли.

Такое коротковолновое излучение несет очень большую энергию. Оно вызывало неорганические фотохимические реакции, невозможные теперь, под защитой озонового экрана.

открыть спойлер
* * *

Коротковолновая часть ультрафиолетового излучения Солнца настолько богата энергией, что она вынуждала элементы атмосферы и гидросферы образовывать химические связи, т. е. образовывать после поглощения световых квантов молекулярные соединения .

Конечно, это неорганический процесс, но, как мы увидим в гл. VI, он может давать начало типичным "органическим" молекулам. Посколькупроцесс этот основан на поглощении квантов света, идущих от Солнца, его можно назвать фотосинтезом.

Но это неорганический фотосинтез. Не путайте его с органическим фотосинтезом, который протекает сейчас в растениях при участии хлорофилла.

В органи-ческом фотосинтезе используется главным образом энергия квантов красной части спектра.

Она не так велика, и все же благодаря тому, что процесс разбит на множество последовательных стадий, растениям удается синтезировать те же органические соединения, которые создавались за счет энергии ультрафиолетового излучения без участия организмов.

Каждая стадия реакции требует гораздо меньше энергии, чем весь процесс, поэтому растения могут использовать красную часть спектра, несущую гораздо меньше энергии, чем ультрафиолет. Как уже говорилось, мы не знаем точного состава примитивной атмосферы.

Точно так же мы не имеем ясного представления о составе, количестве и концентрации простых соединений углерода с другими элементами, создававшихся за счет неорганических процессов в бескислородной атмосфере и на поверхности Земли.

Многие ученые, особенно химики-органики , считают, что среди них были такие реакционноспособные вещества, как цианистый водород (или синильная кислота), а также дицианамид и их производные.

Гидросфера представляла собой смесь воды с этими веществами.

* * *

Часто эту смесь изображают как нечто вроде "жидкого бульона", что избавляет от необходимости подробнее описать ее состав.

Нелегко подыскать походящее название для жидкости, из которой состояла ранняя гидросфера. В ней содержались "органические" молекулы, созданные чисто неорганическими, или, если вам этот термин нравится больше, абиогенными, процессами.

Эту жидкость часто сравнивают с бульоном потому, что малые "органические" молекулы, встречавшиеся в ней, служили пищей для развивавшейся жизни.

Впрочем, некоторые авторы считают термин "бульон" чересчур обиходным и предпочитают говорить о "пред-биологическом", "добиологическом" или "питательном" бульоне.

Опарин использует термин "первичный бульон". Я думаю, что представление о "жидком бульоне" уже так широко распространено (в том числе и среди неспециалистов), что его можно использовать и в дальнейшем.

Кавычки напоминают, что этот бульон был мало похож на обычный. Его особенности мы рассмотрим позже.

Философ Д. Гаукинс назвал этот бульон "чем-то вроде водного Эдема" - ведь тогда в любой капле океана жизнь могла найти все необходимое на этой ранней стадии чисто химической эволюции.

Как мы увидим в гл. XVI, весьма вероятно, что химические реакции, приводящие к образованию "бульона", шли долгое время и после того, как на Земле возникла жизнь.

На заре своего развития жизнь могла сосуществовать с преджизнью в течение примерно 2 млрд. лет, наслаждаясь изобилием этого первобытного рая. Тогда в пищу живому шли "органические" молекулы, синтезированные неорганическим путем.

Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №36  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:29 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Невозможность спонтанного синтеза органических соединений в условиях современной атмосферы

Этот вывод чрезвычайно важен для изучения проблемы происхождения жизни.

Во-первых, появление больших и сложных молекул без участия живых организмов в современных условиях почти исключено. Во-вторых, такие молекулы в современных условиях освещенности и температуры при современном составе атмосферы нестойки.

Если даже случится почти невероятное и такая органическая молекула образуется, она тут же будет разрушена процессами обычного или органического окисления (например, гниения).

Поэтому крупные органические молекулы в наше время не могут существовать сами по себе, не будучи связаны с живыми организмами, или, точнее, не входя в их состав.

Такие молекулы не образуются за счет химических процессов в неживой природе, а если это изредка и происходит, то они тут же разлагаются. Между органическими и неорганическими соединениями сейчас существует непреодолимая бездна.

До 1824 года, когда впервые был осуществлен синтез мочевины, вообще казалось, что никогда не удастся синтезировать в лаборатории органические молекулы - это считалось привилегией живых существ. Это фундаментальное различие между неорганическими и органическими веществами сейчас стерто.

Химики умеют синтезировать самые разные органические соединения. Можно сказать, что химик-органик имеет дело с соединениями, основанными на атомах углерода, а химик-неорганик - со всеми остальными.

открыть спойлер
* * *

Однако так или иначе все эти новые соединения - органические, неорганические или принадлежащие к переходным группам, созданные искусственно (в лаборатории или на заводе), - тоже являются продуктами жизни - продуктами разума.

Нам надо как-то различать те соединения, которые создавались на заре геологической истории живыми существами, и те, что возникали без их участия. Для этого, мне кажется, надо вернуться к первоначальному смыслу терминов "органическое" и "неорганическое".

Биологи-систематики всегда отдают предпочтение тому смыслу термина, который вложен в него его автором, т. е. первоначальному смыслу, и я думаю, что это единственно правильный подход. Органическими в таком случае мы будем называть соединения, созданные организмами.

Это синоним терминов "биогенные" и "биологически синтезированные". Органические процессы - процессы, идущие в живых организмах.

Неорганическими мы называем соединения, созданные в процессах, идущих без участия живых существ. Такие процессы также надо называть неорганическими.

Широко употребляемые синонимы - "абиогенные" и "абиологически синтезированные".

* * *

Для тех соединений, которые в настоящее время создаются живой природой, но когда-то, по-видимому, возникали неорганическим путем в условиях первичной бескислородной атмосферы, также применяется термин органические.

Однако их можно было бы называть псевдоорганическими; по-моему, это благозвучный, особенно пригодный для лекций термин. Но хватит семантики.

Запомним, что в настоящее время органические соединения в природе могут продуцироваться только уже существующей живой материей. Значит, сейчас возникновение жизни неорганическим путем невозможно, так как только живая материя может синтезировать органические соединения.

Сейчас только живая материя может создавать другую живую материю.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №37  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:31 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Современная кислородная атмосфера

Итак, дело не в том, что природные органические соединения вообще не могут возникать без участия живых существ, а в том, что это невозможно в современных условиях.

В связи с этим особенно важен тот факт, что наша современная атмосфера содержит значительное количество свободного кислорода, т. е. ее можно назвать кислородной.

Атмосферный кислород, а также свободный кислород, растворенный в гидросфере, вызывают уже упомянутые окислительные процессы, и любое органическое вещество, не защищенное, например, мембранами живых клеток, сразу же разрушается окислением.

Кроме того, присутствие свободного кислорода в атмосфере делает возможным дыхание, один из важнейших жизненных процессов, свойственный животным и большинству растений. Вот почему кислород поэтически называют элементом, дающим жизнь.

Наконец, кислород атмосферы защищает нас от ультрафиолетового солнечного излучения, умеряя его разрушительную силу.

В гл. XV будет подробно рассказано о том, что свободный кислород образует в верхних слоях атмосферы тонкий озоновый слой и кислород вместе с озоном задерживают вредоносную часть ультрафиолетовой области спектра.

Это очень важно, так как, хотя в умеренных дозах ультрафиолетовые лучи полезны, их полный спектр, не ослабленный озоновым экраном, как правило, более опасен для современной жизни, чем излучение, возникающее при естественном радиоактивном распаде.

В конечном счете из трех эффектов, вызываемых свободным кислородом (окисление и гниение, дыхание, экранирование от ультрафиолета), самым важным для земных организмов надо считать последний.

открыть спойлер
* * *

Мы уже видели, что живые существа способны управлять потоками энергии, эффективно защищая свое органическое вещество от окисления и гниения, побеждающих лишь после смерти организма.

Мы знаем также, что дыхание свойственно не всем организмам. Известны многообразные виды микробов с такими типами метаболизма, в которых свободный кислород не играет никакой роли.

Для большинства из них он даже ядовит, а поскольку в атмосфере много свободного кислорода, такие микробы могут существовать лишь в изолированных от атмосферы биотопах, где они могут восстанавливать небольшие количества проникающего туда кислорода.

Таким образом, сейчас на Земле есть существа, живущие и размножающиеся в отсутствие свободного кислорода.

Практически это означает - в отсутствие воздуха, поэтому такие организмы называют анаэробными в противоположность аэробным, живущим в контакте с кислородом атмосферы и гидросферы.

Но для всех организмов смертельно опасно коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца, от которого они защищены сейчас озоном и кислородом.

Значит, даже известные нам анаэробные организмы не могли бы выжить без присутствия свободного кислорода в атмосфере. В бескислородной атмосфере их метаболизм не был бы нарушен, но они не вынесли бы воздействия ультрафиолетового солнечного излучения.

На заре развития жизни примитивные организмы, сходные с теперешними анаэробами, могли существовать только под защитой слоя воды или горных пород, т. е. в озерах, океанах или между частицами почвы.

Невозможности спонтанного синтеза органических соединений в неорганических процессах в наши дни посвящены многие страницы книги французского биолога и философа Леконта дю Нюи .

* * *

Но автор повторяет ошибку многих философов, занимавшихся вопросами естествознания: доказывая один тезис, они думают, что опровергают этим другой.

Доказав, что самозарождение жизни в современных условиях невозможно, Леконт дю Нюи считает, что опроверг тезис о естественном возникновении жизни и доказал ее божественное происхождение.

Благосклонность, с которой была встречена эта книга, во многом объясняется недоверием верующих к ученым, пытающимся опровергнуть учение о творце, о чем мы уже говорили в гл. I.

И вот почтенный ученый, биолог, член французской Академии наук, доказывает с помощью данных науки, что жизнь могла возникнуть только в результате акта творения. На самом деле Леконт дю Нюи доказал всего лишь, что в условиях современной атмосферы живое не может развиться из неживого.

Но ведь это не аргумент в пользу акта творения. Видимо, автор не имел понятия о том, что могло происходить в условиях бескислородной первичной атмосферы.


Автор : М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №38  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:32 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Введение

Из второй главы мы узнали, что восстановление истории Земли по сведениям о составе, строении и залегании горных пород основано на принципе актуализма.

Этот принцип гласит, что, с некоторыми разумными ограничениями, знания о современных геологических процессах можно применять и к древним процессам, шедшим миллионы и миллиарды лет назад. Теперь познакомимся с результатами биологических исследований современных живых существ.

Что характерно для жизни? Что можно назвать живым и что надо считать неживым?

Какие процессы идут в живых существах или, другими словами, каков метаболизм современных живых существ? Как уже отмечалось в гл. I, именно биологи вновь возбудили интерес к проблеме возникновения жизни путем естественного самозарождения, без вмешательства творца.

Пионером этого движения стал русский биохимик А. И. Опарин, уже в первом издании своей книги (1924 г.) изложивший теоретические основы современных взглядов.

Мировой научной общественности идеи Опарина стали известны в основном из английского перевода его книги, вышедшего под названием "The Origin of Life on Earth.

открыть спойлер
Совершенно независимо от А. И. Опарина английский биофизик Дж. Холдейн пришел к мысли, что анаэробный тип обмепа примитивнее аэробного, а это в свою очередь привело его к выводам, очень сходным с выводами А. И. Опарина.

Идеи Опарина и Холдейна были объединены английским физиком Берналом в небольшой, но содержательной книге "Физические основы жизни" .

* * *

Бернал подвел под идеи биологов прочный фундамент физики и химии.

И все же эти новые взгляды почти не привлекли к себе внимания ученых. Некоторые из них заинтересовались было, но какого-либо реального участия в разработке проблемы они так и не смогли принять.

Во-первых, развитию этих идей помешала вторая мировая война, во время которой люди больше интересовались проблемами наиболее эффективного уничтожения жизни, чем ее происхождением.

Во-вторых, ученые вообще не очень-то были склонны размышлять над этой проблемой, о чем я уже говорил в гл. I.

Поворотным моментом, мне кажется, стал первый симпозиум Международного биохимического союза, проходивший в Москве в 1957 году .

Симпозиум был посвящен обсуждению проблем, связанных с возможностью возникновения жизни естественным путем, с точки зрения биологии, физики, химии, геологии и астрономии.

Этими проблемами заинтересовалось немалое число ученых. Кроме того, стало ясно, что возможна экспериментальная проверка предложенных теорий.

Следующим шагом и явилась постановка экспериментов в этой области. В 1959 году Миллер смог в неживой системе синтезировать органические молекулы.

Он использовал специально разработанную среду, моделирующую гипотетическую первичную атмосферу, основные свойства которой читатель уже знает и о которой мы поговорим подробнее в гл. VI.

Конечно, химики и раньше умели синтезировать органически" вещества без помощи живых организмов, но Миллер впервые подошел к органическому синтезу с точки зрения проблемы происхождения жизни, и его эксперименты получили заслуженную известность.

* * *

Эти результаты возбудили интерес в широких научных кругах.

Эксперименты по синтезу органических молекул в условиях первичной атмосферы повторялись разными учеными в различных вариантах. Вторая встреча в Москве, на Пятом международном биохимическом конгрессе , продемонстрировала значительный прогресс в этой области.

Любой подробный обзор современных успехов в экспериментальном подходе к проблеме устарел бы, еще не сойдя с печатного станка.

Все же в гл. VI я позволю себе набросать в общих чертах пути развития экспериментов в этой области, находящейся сейчас главным образом в руках биохимиков, химиков и так называемых "молекулярных" биологов.

В 1965-1966 годах итоги работ были подведены на трех конференциях . Труды последней из них особенно достойны упоминания: здесь собрана полная и подробная библиография.

Есть и более новые обзоры.

Дж. И. Буханаи [8, стр.109 русского издания] так охарактеризовал результаты, достигнутые экспериментаторами: "Результаты, полученные за последнее десятилетие несколькими группами исследователей, сви-детельствуют о возможности образования абиогенным путем в определенных условиях, моделирующих предбиологические, целого ряда биологически важных соединений из таких простых предшественников, как метан, аммиак, водород и вода.

К числу таких биологически важных соединений относятся органические кислоты, пурины, пиримидипы и многие аминокислоты... В настоящее время синтезированы многие, если не все, низкомолекулярные соединения, являющиеся составными компонентами макромолекул...

Не вызывает, по-видимому, сомнений, что все эти соединения термодинамически и энергетически являются наиболее вероятными продуктами... Сейчас перед нами стоит очередная весьма сложная задача - выяснить, каким образом могло происходить образование функциональных макромолекул.

* * *

Установлено, что низкомолекулярные соединения способны агрегировать с образованием биологически активных макромолекул1.

Вопрос о возникновении биологически активных соединений представляет значительные трудности.

Мы считаем, что такие соединения могли образоваться не в результате случайного появления высокоспециализированного фермента, а путем эволюции макромолекул, обладающих определенными преимуществами с химической и биологической точек зрения".

Эксперименты такого рода теперь очень усложнились и стали очень разнообразными. Я не стану входить в подробности, чтобы не слишком нарушить задуманную последовательность изложения, а отсылаю читателя к гл. VI, в которой приведены также формулы важнейших биохимических соединений.

Гл. VI более насыщена специальными подробностями, в этой же главе дается общий очерк биологического подхода к проблеме.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №39  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:34 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Данные астрономии

После вводных глав, в которых обсуждаются общие аспекты геологии и биологии, важные в связи с проблемой происхождения жизни, логично поместить главу, в которой следует кратко рассмотреть некоторые аспекты астрономии, имеющие отношение к нашему предмету.

Сюда можно включить и некоторые сведения о событиях, происходивших на Земле в эпоху, переходную между астрономической и геологической историей нашей планеты.

Это время, прошедшее от формирования Земли как астрономического тела до образования твердой коры, в которой могут храниться данные геологической летописи.

Эта глава будет короткой, так как, хотя основные результаты современной астрономии оказали большое и благотворное влияние на развитие наших взглядов относительно возможности возникновения жизни естественным путем, все же подробности, касающиеся, скажем, состава планетных атмосфер или межзвездного газа, не слишком нас интересуют.

Как сказано уже в гл. I, признание биологами того, что абиогенное возникновение жизни, т. е. ее появление без помощи предсуществовавшей жизни, возможно лишь в восстановительной среде, более или менее совпало с развитием взглядов астрономов, которые поняли, что если не вся Вселенная, то, во всяком случае, газы, входящие в состав комет, и планетные атмосферы обычно обладают восстановительными свойствами.

Наши знания о составе планетных атмосфер и межзвездного газа основаны главным образом на данных спектроскопии, расшифровывающей линии испускания и поглощения, характерные для атомов и молекул.

Уже в начале двадцатых годов нашего века спектроскоп позволил обнаружить в газовых оболочках планет и комет различные соединения водорода и углерода.

открыть спойлер
* * *

Но лишь после классических работ Г. Юри стало ясно, что все эти внезем-ные газы фундаментально отличаются от нашей земной атмосферы.

Юри, химик по образованию, был первым астрономом, попытавшимся сопоставить данные спектрального анализа и термодинамические уравнения, которые описывают совместное существование атомов и молекул, обнаруженных с помощью спектрального анализа в газах.

Целью этой попытки было приблизиться к пониманию происхождения Солнечной системы.

В табл. 4 перечислены соединения, входящие или могущие входить в состав планетных атмосфер. Как мы видим, чаще всего обнаруживаются С, Н и N в виде элементов или простых соединений.

Кислород встречается только в соединениях; наиболее обычны из них вода (ЩО) и двуокись углерода (СО2). Свободного кислорода в атмосферах планет, видимо, нет, в противоположность земной атмосфере, где он составляет около 21% (табл. 5).

Хотя это не имеет прямого отношения к проблеме происхождения жизни на Земле, напомню, что существуют известные различия между так называемыми планетами земной группы и большими планетами (табл. 6). Первые ближе к Солнцу; они, кроме того, меньше и плотнее планет-гигантов.

Считается, что их высокая плотность непосредственно связана с близостью к Солнцу: здесь первоначальное пылевое облако было горячее и наиболее летучие его компоненты, такие, как Н2, СН4, NH3 и Н20, оставались главным образом в газообразном состоянии; поэтому планеты земной группы сформировались в основном из окислов металлов, содержавшихся в первичной пыли.

* * *

По мере аккреции эти окислы вос-станавливались.

Планеты-гиганты по составу больше похожи на Солнце, в них присутствуют в основном перечисленные выше летучие компоненты. Впрочем, различия между планетами не так уж велики: как мы знаем, этих летучих веществ немало и в составе Земли.

Во время конденсации планет земной группы часть летучих веществ могла находиться в жидком состоянии и таким образом вошла в состав планет.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №40  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:36 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Первичная и вторичная атмосферы земли

Итак, космическая среда и планетные атмосферы имеют восстановительный характер.

Как мы уже видели, это открытие оказало важное влияние на разработку теории возникновения жизни в восстановительной, т. е. бескислородной, среде.

Данные астрономии показали, что наша кислородная атмосфера - исключение, во всяком случае для Солнечной системы, а скорее всего и для всей Вселенной.

Поэтому идея о возникновении жизни в примитивной, бескислородной атмосфере, сходной по составу с атмосферами других планет или с межзвездным газом (или и с тем, и с другим), была воспринята как вполне естественная.

Одним из первых эту идею выдвинул Бернал , чье представление о примитивной атмо-сфере ясно из сказанного выше.

Однако на деле все было не так просто. История Земли вплоть до того момента, когда Земля стала "законченной" планетой, чьи горные породы могут рассказать кое-что о дальнейшем ходе событий, темна и запутанна.

Сейчас ученые много спорят о последовательности событий, приведших к формированию Земли. Но нас не должны особенно интересовать все аргументы за и против, поскольку и насчет самих этих событий еще нет единодушного мне-ния.

В качестве примера предложенных вариантов возникновения Земли приведем здесь схему Юри . 1.Вскоре после возникновения Солнца вокруг него, в современной плоскости эклиптики, тем или иным путем образовалась туманность.

2.В околосолнечной туманности сформировались из нелетучей фракции межзвездного вещества тела размерами примерно с Луну.

открыть спойлер
* * *

Эти тела разогрелись до высокой температуры и приобрели свойства железо-никелевых фаз ахондритных метеоритов ( гл. XVII).

3.Около 4,5 млрд. лет назад эти тела, по крайней мере те из них, которые находились в доне образования метеоритов, раздробились на более мелкие фрагменты.

4.Можно думать, что в зоне планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) формировались "луноподобные" тела, которые затем раздробились.

Зона планет земной группы селективно теряла силикатную фракцию; вот почему в составе этих планет много желе. Различия в их плотности объясняются разной степенью кремнезема.

5.Газы улетучились из области планет земной группы. Твердые вещества здесь были охлаждены.

6.Твердые тела концентрировались, так что образовывались планеты земной группы. Это происходило так медленно, что общая их температура оставалась невысокой.

Вполне возможно, что планеты за всю свою историю никогда не достигали полностью рас-плавленного состояния. Указаны еще четыре стадии, но они не особенно важны для истории Земли.

Нас с вами должны особенно интересовать стадии 2, 4, 5 и 6.

Хотя о событиях каждой стадии и о последовательности стадий еще идут споры, мы можем принять к сведению общий вывод: Земля образовалась путем аккреции межзвездного вещества 1 при сравнительно низких (во всяком случае, с точки зрения астронома) температурах.

Все же эти температуры были достаточно высоки для того, чтобы Земля потеряла имевшиеся вначале газы и часть легких твердых веществ. Тогда Земля разогревалась за счет гравитационной энергии, переходившей при столкновениях собиравшихся частиц в тепловую.

* * *

Одна из неясностей (пункт 6 схемы Юри): была ли Земля в это время расплавленной или она оставалась докрасна раскаленным более или менее твердым шаром?

Правда, последний вопрос имеет скорее академический интерес для нашей проблемы. Понятно, что если бы жизнь даже и существовала раньше, она не вынесла бы сильного повышения температуры в период аккреции.

Таким образом, устаревшее убеждение, что Земля населена искони, совершенно отпадает. Жизнь должна была появиться на ней, во всяком случае, после шестой стадии, указанной в нашей схеме, так как ничто живое не могло бы вынести такого нагрева.

Все согласны, что самая первая атмосфера Земли была утрачена (пункт 5). После охлаждения сформировавшейся Земли наша планета еще не имела заметной атмосферы.

Новая атмосфера создавалась постепенно. Земля выделяла газы (этот процесс еще продолжается: газы из Земли выделяются, например, при вулканических извержениях, а также выносятся гейзерами и сальфата-рами), и в результате образовалась вторичная атмосфера.

В то время могла еще продолжаться аккреция - вещество межзвездного пространства выпадало на Землю в форме метеоритов и космической пыли. Итак, еще в ходе догеологической, астрономической своей истории Земля потеряла раннюю первичную атмосферу.

Современная атмосфера образовалась гораздо позже. С астрономической точки зрения она вторична, но поскольку жизнь на Земле появилась в геологический период, нас интересуют только атмосферы, сменившиеся за это время.

Поэтому "астрономически вторичную" атмосферу Земли мы делим, с геологической точки зрения, на первичную, бескислородную, и современную кислородную.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №41  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:38 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Различия в составе между первичной и вторичной атмосферами земли

Один из главных аргументов, свидетельствующих о потере первичной атмосферы, - то, что на Земле благородные газы горазд" менее распространены, чем в космосе.

Когда молодая Земля теряла свои летучие компоненты, легче удерживались те из них, которые могли вступить в соединение с другими элементами, образуя более тяжелые стабильные молекулы.

Напротив, благородные газы, с большим трудом реагирующие с другими веществами и не образующие более тяжелых молекул с ними, терялись в первую очередь.

Сейчас их на Земле очень мало. Более того, есть и другое глубокое различие в составе первичной и вторичной атмосфер.

Состав первичной атмосферы определялся главным образом составом межзвездного вещества и нагреванием при аккреции. Состав же вторичной атмосферы (точнее, первичной бескислородной атмосферы) зависел от других обстоятельств.

Из них главное то, 1) какие летучие компоненты остались на Земле, потерявшей первичную атмосферу, в виде тяжелых соединений;

2) как эти соединения разлагались в период обезгаживания, в результате чего постепенно формировалась вторичная атмосфера; 3) каковы были термодинамические отношения между выделившимися газами на примитивной стадии вторичной атмосферы.

открыть спойлер
Ясно, что установить состав вторичной атмосферы на ее примитивной, бескислородной стадии нелегко. Пример такой попытки - расчеты Эйбелсона - ясно показывает, как много неизвестных в решаемом уравнении.

Прежде всего используются глобальные данные геохимии, а они, как мы увидим в гл. XIV , не особенно достоверны.

* * *

Все же для нашей проблемы эти подробности тоже не так уж важны.

Например, неважно, чего было больше в примитивной атмосфере - СО или СО2, СШ или HCN.

Ведь, как мы узнаем из следующей главы, неорганический синтез "органических" соединений с равным успехом идет в атмосфере, содержащей, скажем, СО2, СО, Н2О, N и Нг, и в атмосфере, состоящей из Н20, СН4, NH3 и Нг.

Если в среде присутствуют соединения Н, С, О и N вместе с Р, S и некоторыми другими элементами, то материал для неорганического синтеза "органических" веществ обеспечен. Пока в атмосфере нет кислорода, энергию для синтезов доставляют кванты жесткого солнечного ультрафиолетового излучения.

Итак, хотя состав вторичной атмосферы Земли (вернее первичной бескислородной) представляет весьма интересный объект исследования (см. работы ), он не имеет прямого отношения к происхождению жизни.

Главное условие - чтобы атмосфера была бескислородной. В остальном ее состав может варьировать без ущерба для неорганического синтеза "органических" соединений.

Подведем итог. Во-первых, нас интересует только та земная атмосфера, которую астрономы называют вторичной.

Во-вторых, состав этой атмосферы на ее первичной стадии определялся составом Земли, а не межзвездного вещества. Главное различие между примитивной стадией вторичной атмосферы и ее современным состоянием заключается в том, что примитивная атмосфера была бескислородной.

Об этом мы еще поговорим в гл. XV.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №42  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:40 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Эксперименты фокса по использованию высоких температур для синтеза в безводных средах

Совершенно другим путем в попытках синтезировать неорганическим путем громадные молекулы белков пошли Фокс и сотр.

Как мы знаем, молекулы белков построены из одной или нескольких полипептидных цепей, а те в свою очередь состоят из большого и даже очень большого числа разных аминокислот. После того как образовались аминокислоты, может произойти следующий шаг - их объединение в полипептидные цепи.

Эту реакцию можно описать следующим уравнением (R и R - различные радикалы):Фокс считает, что выделение молекулы воды, сопровождающее реакцию соединения двух молекул аминокислот, - факт большой важности.

Поскольку реакция полимеризации, вернее поликонденсации, сопровождается дегидратацией, очевидно, степень и скорость превращения будут выше при удалении воды из системы.

Это соображение привело Фокса к выводу, что раннее развитие жизни должно было происходить вблизи действующих вулка-нов, - а всем известно, что в ранние периоды геологической истории вулканическая деятельность шла более активно, чем в последующие времена.

Фокс провел эксперименты, в которых безводную смесь аминокислот подвергали воздействию температур до 170 С. Оказалось, что великолепные результаты получаются со смесями, содержащими аспарагиновую и глутаминовую кислоты.

Почему это так, до сих пор непонятно К Кстати, интересно, что именно эти две аминокислоты можно причислить к числу важнейших аминокислот, встречающихся в современных организмах. В опытах Фокса образовывались соединения, во всех существенных отношениях сходные с природными белками.

Так, они состоят из крупных молекул с молекулярной массой до 300 ООО, сложенных из тех же блоков, что и природный белок.

открыть спойлер
* * *

Они содержат 18 из 23 аминокислот, обычно встречающихся у современных организмов.

Таким образом, они отвечают общему определению белка.

С природным белком они сходны и по ряду других важных свойств, например по связыванию полинуклеотидов , по пригодности в пищу бактериям и крысам, по способности вызывать реакции, сходные с теми, которые катализируются ферментами в организмах.

Так, эти искусственно синтезированные "органические" соединения способны каталитически разлагать глюкозу. Активность их, правда, мала, но, как указывается в сообщении об этом , "...

первым белкам достаточно было проявлять хотя бы слабую активность". Кроме того, эти вещества могут оказывать действие, аналогичное действию меланоцитстимулирующего гормона .

С тех пор многое было сделано для изучения активности этих соединений, и Фокс [11 - 13] смог сообщить о многих других ее проявлениях .

Терминология с тех пор также усовершенствовалась, и вместо "ферментативной активности" в применении к этим веществам теперь употребляют термин "каталитическая" или даже "ускоряющая" активность.

Это делают для того, чтобы провести различие между активностью искусственно синтезированных белковоподобпых соединений (так называемых протеинои-дов) и активностью соединений, свойственных современным организмам.

Конечно, функция ферментов, по сути дела, и есть катализ, т. е. ускорение реакций, но все же довольно слабая активность протеиноидов может показаться несравнимой с сильным и высокоспецифичным действием современных ферментов.

Можно назвать активность протеиноидов, скажем, "предферментной".

* * *

Главное - не в ее отличиях от действия современных ферментов, а в том, что она уже существовала в период перехода от преджизни к ранней жизни, когда высокоактивных и специфичных ферментов еще не было.

Другое важное свойство протеиноидных соединений, о котором мы еще поговорим в разд. 6 следующей главы, - их "ограниченная гетерогенность".

Это значит, что последовательность аминокислот в их пептидных цепях не совершенно случайна, а, напротив, более или менее закономерна.

Фокс пишет, что пока невозможно провести строгое сравнение этих искусственных соединений с природными белками, так как молекулы белков настолько сложны, что структура большинства из них еще не определена с достаточной точностью.

Стремясь под-черкнуть сходство этих искусственных белковоподобных соединений с природными белками, Фокс называет первые протеиноида-ми. Поскольку они были синтезированы под действием тепла, в дальнейшем лх стали называть "термическими протеиноидами".

Полное, хотя и лаконичное описание экспериментов по синтезу этих термических протеииоидов можно найти в статье Фокса. Следует подробнее рассказать об одном весьма эффектном результате этих экспериментов, а именно об образовании микросфер из термических протеииоидов.

Процесс несложен. Промывая горячую смесь искусственных полимеров водой или водными растворами солей, получают многочисленные микросферы.

Они очень малы, их диаметр - около 2 мкм. Их морфологические особенности показаны на фото 4-7.

Микросферы довольно стабильны.

* * *

Если их помещают в растворы иной концентрации, чем концентрация раствора, в котором они образовались, то можно наблюдать их реакцию.

В слишком концентрированных растворах они сморщиваются, в разбавленных набухают, т. е. их реакция на изменение осмотического давления сходна с реакцией живых клеток. Видимо, это объясняется наличием у них полупроницаемой наружной оболочки, сходной с мемб-раной.

Судя по электронным микрофотографиям, эта оболочка может быть даже двойной (фото 7). Образование микросфер из термических протеиноидов важно потому, что оно дает нам материал для суждения о том, как мог произойти следующий шаг в развитии жизни.

Это шаг от разрозненных "органических" молекул к группам таких молекул, собранным в отдельные структуры и отделенным от окружающего мира своеобразной мембраной. Мы еще вернемся к этому вопросу в следующей главе, в разделе о коацервации и образовании мембран.

Но мне как геологу трудно принять один аспект "термической теории", а именно роль высоких температур. Фокс подчеркивает, что такие температуры создавались во время извержения вулканов и в кратере, и на поверхности потоков горячей лавы.

Как же тогда совместить идею о появлении малых молекул в "первичном бульоне" с дальнейшим развитием жизни в вулканах и около них при извержениях?

* * *

Далее мы увидим (особенно в гл. XVI), что преджизнь и ранняя жизнь должны были очень долго сосуществовать, и мне кажется, что такие редкие и случайные события, как извержения вулканов, не могли способствовать появлению жизни из "органических" соединений.

Правда, в природе всегда образуются более разнообразные соединения, чем в упрощенных модельных экспериментах. Так, не исключено, что в природе сходные реакции могли бы идти и при более низких температурах с помощью какого-либо катализатора.

Такая возможность уже показана и в опытах Фокса: при добавлении фосфатов к смеси аминокислот их конденсация происходила уже при 65 С .


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №43  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:41 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Эксперименты кальвина


Рассматривая исходный пункт "термической теории" происхождения жизни, предложенной Фоксом, Кальвин отметил, что такая же дегидратация сопровождает не только полимеризацию аминокислот, но и объединение других строительных блоков в более крупные "органические" молекулы.

Такое объединение всегда связано с реакцией конденсации, при которой чаще всего от одного блока "отщепляется" атом водорода, а от другого - гидроксиль-ная группа .

Не принимая положения Фокса о том, что эта конденсация должна была идти в сухой - безводной -среде, Кальвин попытался показать, каким образом дегидратация могла бы происходить в водной среде, в "первичном бульоне".

И ответ был найден: оказалось, что HCN способен связывать молекулы воды "первичного бульона". Присутствие в "первичном бульоне" HCN предполагается не только теоретически; его возможность доказана уже первыми экспериментами Миллера .

Далее, оказалось, что два других, несколько более сложных соединения - цианамид и дицианамид HN(C = N)2 - обладают такой дегидратирующей способностью в еще большей степени. Реакции с ними более сложны, их механизм еще не выяснен до конца .

открыть спойлер
Во всяком случае, было показано, что в присутствииHCN и цианамидов конденсация отдельных блоков, сопровождаемая дегидратацией, может идти при нормальных температурах в сильно разбавленных водных растворах .

Интересные выводы сделал Эйбелсон , указавший, что реакции с HGN сильно зависят от кислотности водных растворов, в которых они протекают.

Эти реакции не идут в кислых средах, тогда как щелочные условия (рН 8-9) им благоприятствуют. Вряд ли первичный океан имел такой состав, но вполне вероятно, что именно таким рН обладала озерная вода, соприкасавшаяся с базальтом, и интересующие нас реакции вполне моглп здесь происходить.


Автор: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №44  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:42 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Эксперименты миллера

Как уже говорилось, первые эксперименты по неорганическому синтезу "органических" веществ в восстановительной среде, ставшие теперь классическими, провел С. Миллер , бывший в ту пору студентом у Г. Юри.

Миллер использовал очень простой прибор - колбу, в которой создаются электрические разряды. Прибор заполнялся водой и различными газами.

В основном использовались водород, метан и аммиак; свободный кислород в колбу не допускался. В верхней части колбы непрерывно происходили электрические разряды.

Внизу кипела вода, создавая циркуляцию пара и воды через прибор, причем время от времени анализировались пробы раствора . В этих первых опытах в качестве источника энергии использовался не ультрафиолет, а искровой разряд.

Это упрощало установку. Поскольку разряд дает меньше энергии, чем ультрафиолет,можно было считать, что все полученные в опыте соединения наверняка синтезировались бы и при облучении ультрафиолетом.

открыть спойлер
Оригинальные эксперименты Миллера вызвали большой интерес. К сходным опытам приступили многие ученые во всем мире, среди них американцы [3, 28, 29, 31], немцы и русские .

Мне кажется, важнейшим результатом этих экспериментов было не только подтверждение данных Миллера, но и значительное расширение нашего кругозора. В самом деле, новейшие эксперименты отличаются большим разнообразием исходных веществ, сред, источников энергии и получаемых соединений.

Здесь невозможно рассмотреть все новейшие эксперименты по синтезу "предбиологических" систем. Удовольствуемся несколькими примерами, показывающими, как бурно развивалась эта область исследования.

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №45  СообщениеДобавлено: 23 ноя 2013, 16:43 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Эксперименты оро с нагреваемой водной средой

Важного успеха добились Оро и сотр., показавшие, что более крупные "органические" молекулы можно синтезировать ц без помощи ультрафиолета, просто нагревая среду.

Мы знаем, что в условиях восстановительной атмосферы малые "органические" молекулы могли синтезироваться за счет энергии ультрафиолетового излучения Солнца. Возникает вопрос, как произошел переход от этой преджизни к ранней жизни.

Позднее мы подробно обсудим этот вопрос, а сейчас нужно подчеркнуть, что условия в эпоху примитивной атмосферы были для ранней жизни не менее опасными, чем они оказались бы для современной.

Хотя раняя жизнь в бескислородной атмосфере не подвергалась окислению, ничто не защищало ее от губптсльного воздействия жесткого ультрафиолетового излучения.

Поэтому надо учитывать, что при переходе от преджизни к жизни и во время дальнейшего развития ранней жизни, возможно, использовались уже другие источники энергии.

Свободные радикалы и малые "органические" молекулы создавались за счет высо-коэнергетического ультрафиолетового излучения Солнца, а для синтеза из малых молекул других, более сложных соединений годились и менее мощные источники энергии.

открыть спойлер
В опытах Оро и его сотрудников водные смеси простых "органических" молекул оставлялись на несколько дней при температуре от комнатной до 150 С. Таким образом, в отношении температуры эти эксперименты, как правило, не выходили за пределы условий, к которым может приспособиться современная жизнь .

* * *

Соединения, полученные в опытах Оро, перечислены в табл. 8.

В растворах формальдегида с гидроксил-амином, формальдегида с гидразином и в растворах, содержащих цианистый водород, в конце опыта были обнаружены аминокислоты. В других экспериментах эти продукты полимеризовались в пептидные цепи - большой шаг к неорганическому синтезу белка.

В системе с раствором цианистого водорода в водном аммиаке даже появлялись более сложные соединения - пурины и пиримидины (азотистые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот).

Как уже сказано, эти эксперименты указали возможный путь перехода от синтеза малых "органических" молекул за счет энергии ультрафиолетового солнечного излучения к более сложным "органическим" молекулам, образующимся при менее жестких воздействиях.

Подробный отчет об этих важных результатах читатель найдет у Оро.


Автор статей: М. Руттен

_________________
Уважаемые читатели! Для того чтобы отображались все картинки необходима регистрация.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 59 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.

Текущее время: 12 дек 2017, 18:00

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Вы не можете начинать темыВы не можете отвечать на сообщенияВы не можете редактировать свои сообщенияВы не можете удалять свои сообщенияВы не можете добавлять вложения
Перейти: