Критическая соленость биологических процессов - Хлебович В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Важным и начальным звеном в цепи анализа эволюционных аспектов воздействия критической солености является вопрос о геологической истории морской воды,
о происхолсдении во времени солевого состава и величины солености Мирового океана.
~ В последние годы ряд исследователей решительно отстаивает взгляды, по которым солевой состав морей и океанов в общих чертах сложился в очень отдаленные геологические эпохи (Виноградов, 1944, 1959, 1967, 1968; Руби, ;1957; Rubey, 1964; Зенкевич, 1966; Бруевич, 1968). А, П. Виноградов (1944) считает, что основной процесс разрушения магматических пород завершился в докембрии и что с кембрия океан не испытывал существенных изменений в своей солености. Колебания химического состава океана по незначительности сравнимы с изменением во времени химического состава других оболочек Земли — гранитной и базальтовой (Виноградов, 1959). К этому же выводу приходит С. В. Бруевич (1968) на основании обзора последних данных, полученных методом поглощенных катионов. Оказывается, что 500• 10е лет назад вода океана содержала столько же хлоридов, сколько сейчас, т. е. 89% (в том числе 77.8% NaCl). Этот автор полагает, что «. . . состав воды Мирового океана, по крайней мере для всего постпротерозойского времени, разумнее принять практически постоянным» (стр. 943).
Из признания геологической древности химического состава воды Мирового океана безусловно следует, что
критический характер солености около 5—8°/00 для ряда' химических- и биологических процессов был таковым и в отдаленные геологические эпохи.
Мы имеем право предполагать, что важные предбио-логические моменты биопоэза, которые, по мнению пионеров исторического подхода к проблеме возникновения жизни — А. И. Опарина (1924, цит. по: Бернал, 1969) и Дж. Холдейна (1929, цит. но: Бернал, 1969), — происходили в океане, тем самым имели конкретную солено-стнуго обстановку. Иными словами, соленость среды в значительной мере определяла свойства предбиологических систем, а наличие узкой ионы критической солености уже с самого начала биопоэза должно было ставить определенные запрети отдельным тенденциям развития.
В этой связи можно высказать пожелания повторить известные эксперименты по моделированию процессов органосинтеза пропусканием через смесь газов и паров воды искровых разрядов (Miller, 1953, 1955; Миллер, 1959; Павловская и Пасынский, 1959), применив вместо дистиллированной воды морскую воду соленостью выше критической. G точки зрения приближения к реальным условиям предлагаемый вариант эксперимента был бы более правильным. Ведь «. . . поскольку процессы, протекающие на этой первой стадии (начала образования в воде аминокислот, сахаров и пр., — В. X.), оказывают воздействие на весь последующий ход биосинтеза, они и сами зависят от конкретных условий, существующих на планетах» (Дж. Бернал, 1969).
Столь же очевидна соленосгная зависимость первичных биохимических структур и реакций. Учитывая их нестабильность при соленостях ниже критической, мы можем полагать, что . биохимические системы формировались при солености выше 5—8°/00.
Это обстоятельство, по-видимому, в значительной мере нашло свое отражение в соленостных реакциях некоторых современных примитивных микроорганизмов. Прежде всего это касается самого факта существования комплекса характерных микроорганизмов, для которых присутствие в среде морской воды или лишь одного NaCl является необходимым условием жизни. Несмотря на хорошо известную лабильность обменных процессов микроорганизмов, длительные, иногда многолетние попытки вывести из некоторых морских видов пресноводные клоны не увенча-
Лйсь успехом (Zo Bell, 1946; Mac Leod a. Onofrey, 1956). Мак-Леод и Онофрей (Mac Leod a. Onofrey, 1956, 1957) склонны видеть в требованиях морских микроорганизмов обязательного присутствия в среде морской воды или NaCl первичное свойство микроорганизмов, лишь вторично утраченное неморскими формами.
Интересно, что соленостные границы некоторых показателей жизнедеятельности этих морских микроорганиз-
Рис. 119. Рост культур морских бактерий в зависимости от концентрации NaCl. (11о пересчитанным табличным данным из: Мае Leod. a* Onofrey, 1957).
1 — Mycoplana через 48 час. после инокуляции, 2 — Соту-nebacteviwm через <38 час. после инокуляции. До оси абсцисс — концентрация растворов NaCl, %»; по оси ординат — свето-пропускание культуры, % (за 100% принято сьстопропуска-Егис леииокулированной среды),
мов, видимо, также совпадают с соленостью около 5—8°/00.-
На рис. 119 мы приводим составленный по табличным данным Мак-Леода и Онофрей (Mac Leod a, Onofrey, 1957) график соленостной зависимости роста двух морских микроорганизмов — Mycoplana и Corynebacterium. На нем хорошо видно, что рост этих организмов происходит при солености среды выше 8&/00 и практически прекращается при солености ниже 5°/00.
Джонсон и Харвей (Jonson a. Harvey, 1937) исследовали гидратацию морских люминесцируюгцих микроорганизмов Achromobacter Fischeri в широком диапазоне концентраций морской воды. По пересчитанным данным этих авторов (Jonson a. Harvey, 1937, fig. 4) мы составили график изменения осмотических свойств ахромобактеров в зависимости от величины солености морской воды (рис. 120). Из графика следует, что характер исследованной зависимости резко изменяется при солености около 5-8%0.
