Критическая соленость биологических процессов - Хлебович В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Недавно (Wong et al.? 1969) было проведено чрезвычайно интересное, с нашей точки зрения, исследование соленостной зависимости свойств мембран морской псев-
т
домонады «В-16». Определялось влияние концентрации NaCl на динамику поглощения и удерживание поглощенной меченной по С14 аминоизобутировой кислоты. Из приведенного на рис. 121 графика следует, что исследованные характеристики остаются почти неизменными в широком диапазоне применявшихся концентраций NaCl (от 8—10°/оо и выше) и что способность микроорганизмов поглощать и
Рис, 120, Характер гидратации A chromobacler Fischeri в зависимости от солености морской воды, (По пересчитанным данным из; Jonson a, Harvey, 1937),
По оси абсцисс — соленость, %oi по оси ординат — произвольная шкала показаний ареометра через R0 сек. после добаики в среду стандартной навески микроорганизмов.
Рис. 121, Влияние концентрации NaCl на поглощение (1) и удерживание поглощенной (2) меченной по С14 а-амшюизо-бутировой кислоты морской псевдомонадой «В-16». (По: Wong, Thompson a. Mac Leod, 1969).
По оси абсцисс — концентрация NaCl, °/0<ь по оси ординат — радиоактивность, % (уровень нри 200 мМ NaCl принят за 100%).
удерживать а~аминоизобутировую кислоту начинает последовательно изменяться лишь но мере разбавления среды за пределы 8—10%й. Авторы (Wo.ng el aL, 1969) прямо пишут о существовании критической концентрации Na+, ниже которой у исследованных организмов происходят существенные изменения структурных характеристик цитоплазматических мембран.
Таким образом, как можно судить на основании приведенных материалов (рис. 119—121), положение о том, что для существования морских микроорганизмов обязательно требуется наличие в среде NaCl, может быть сформулировано иначе — истинные морские микроорганизмы нуждаются в NaCl в концентрации, не меньшей 5—8°/0&-
Это обстоятельство, конечно, должно подкреплять гипотезу о том, что биохимические системы формировались в морях соленостью не менее 5—8°/00.
В то же время, на наш взгляд, значительно легче допустить возможность формирования биохимических систем при солености, близкой к критической, чем при солености нормальной океанической или близкой к ней.
Обмен веществ — процесс чрезвычайно динамичный, и можно представить себе, что динамичность биохимических реакций в области низких соленостей, приближаю1 щихся к критической, будет достигаться меньшими усилиями, чем в области высоких соленостей, характеризующихся более жесткими связями.
Достаточно напомнить особенности соленостной зависимости ионных отношений, активности ферментов или конформационного состояния важнейших биологических полиэлектролитов — ДНК, белков актомиозинового комплекса, гиалуроновой кислоты и др., чтобы представить себе, как многие важнейшие функции живой системы, находящейся при солености выше критической, но близкой к пей, могут регулироваться незначительными изменениями концентрации Na+. При этом, естественно, нужно допустить весьма раннее происхождение в системе каких-то форм регулирования содержания Na+.
Положение о том, что биологические структуры и типы обмена веществ формировались при солености, близкой к критической, созвучно взглядам Дж. Бернала (Bernal, 1951; Бернал, 1959, 1965, 1969) о том, что концентрирование органических веществ из «первичного бульона» (Опарин, 1924, цит. по: Бернал, 1969) и первые шаги ферментативных процессов в сконцентрированных веществах могли происходить на частицах глины или посредством образования морской не нм в условиях, подобных а с т у -а р н и м.
Наши взгляды о солсностных условиях начальных биологических процессов находятся также в соответствии с концепцией Хатчинсона (1965) об изначальной «эволюционной эвригалинности» группы Мопега и близких к ней организмов. К Мопега относятся самые примитивные па Земле формы, со жгутиком без продольной штрихова-тости, лишенные истинных митохондрий и пластид. Их эв-ригалинность, а также достаточно убедительно показанная Хатчинсоном большая эвригалинноеть наиболее примитивных групп других крупных таксонов'Ърганического
мира с основанием может считаться первичной и соответствующей конкретным условиям среды при формировании этих групп. «Самые ранние полностью развившиеся организмы жиди в более или менее интерфациаль-ных биотопах с низкой, но возможно слегка различной соленостью» (Хатчинсон, 1965, стр. 88).
Я. А. Бирштейн (1949) предполагает возможность' происхождения современной пресноводной и морской фаун в результате дивергенции от исходных солоноватоводных форм. Сходство взглядов этого автора с позицией Бернала, Хатчинсона и нашей чисто внешнее, так как Я. А. Бирштейн указывает в числе исходных не примитивные формы со складывающимся обменом, а такие высокоорганизованные формы, как моллюски-униониды, что пред-’ ставляется в свете имеющихся сейчас данных маловероятным.
Имеет смысл напомнить читателю, что соленость, на™ зываемая нами здесь «соленостью выше критической, но близкой к ней», по существу соответствует солености внутренней среды пресноводных и наземных животных, а также солености физиологических растворов. Нам кажется, что это не случайное совпадение, и к этому вопросу мы вернемся далее.
