Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
быстрее, чем альбумин — белок, обладающий коллоидными свойствами. Наличие
зарядов на поверхности коллоидных частиц приводит к появлению между
частицей и окружающей средой пограничного слоя и, таким образом,
обусловливает их взаимодействие друг с другом. Эго свойство может служить
также причиной взаимодействия между коллоидными частицами- Коллоидные
системы могут быть гомогенными (например, белок, растворенный в воде) и
гетерогенными (например, двухфазная суспензия капель масла в воде).
Коллоидная теория организации клеток, впервые сформулированная в 1925 г.,
дает основу для понимания многих явлений, наблюдаемых в живой протоплазме
[3, 46, 471. Так, соответствие клеточных явлений теории коллоидной химии
позволяет понять способность протоплазмы к периодическим изменениям
вязкости (например, при движении протоплазмы у слизистых грибов мик-
сомицетов). Клетку можно рассматривать как многофазную, гетерогенную
коллоидную систему.
Клеточные экстракты
Указание на то, что соединения, из которых состоит клетка, сами несут
информацию, необходимую для их организации в структуры, подобные клетке,
было получено в следующем эксперименте [481. Эфирорастворимую (липиды) и
водорастворимую (белки) фракции мозга животного отделяли друг от друга.
После объединения этих фракций можно было наблюдать с помощью светового
микроскопа небольшие шаровидные структуры; некоторые из этих сферических
телец содержали более мелкие шарики, а на периферии имели жгутикоподобные
структуры. Было пока-
286
ГЛАВА VI
зано, что эти тельца постепенно увеличиваются в размерах. Выдерживая
реакционные смеси в стерильных условиях, оказалось возможным сохранять
эти структуры в течение длительных промежутков времени. Многие свойства
сферических телец изменялись в зависимости от pH окружающей среды. Тельца
окрашивались родамином, Суданом и нильским голубым.
Живые клетки характеризуются, помимо всего прочего, уникальной
морфологией и химическим составом [481. Как мы уже указывали ранее, живая
клетка обладает также координированной системой реакций синтеза и
распада, способностью к воспроизведению посредством роста и деления и
способностью реагировать на изменения в окружающей среде. Более
основательное обсуждение характерных свойств живых клеток можно найти в
любом хорошем пособии по физиологии клетки. Для наших целей достаточно
отметить, что структуры, образуемые при воссоединении экстрактов из
тканей мозга, обладали некоторыми особенностями, характерными для живых
клеток. По своему внешнему виду сферические тельца напоминали клетки, да
и состояли они, естестьенно, из соединений тех же типов, что и живая
клетка. Поскольку в белковой фракции присутствовали ферменты, наблюдалось
потребление кислорода и выделение С02.При инкубации этих структур,
названных аутосинтетическими клетками, в течение нескольких часов
наблюдалось явление, напоминающее клеточное деление. При добавлении в
среду солей менялись электрофоретические свойства сфер, по-видимому, в
результате компенсации зарядов на их поверхности. Было обнаружено, что
тепло и рентгеновские лучи, обычно вредоносные для живых клеток,
оказывали деструктивное воздействие и на аутосинтетические клетки.
Все эти наблюдения подтверждают предположение, согласно которому тем
самым соединениям, из которых состоит клетка, присущи свойства,
необходимые для организации клеточных образований. Поэтому можно думать,
что протоклетки.появились в первобытных условиях тогда, когда посредством
любого из способов, обсуждавшихся в предыдущих главах, возник необходимый
для этого материал. Хотя смеси, использовавшиеся для образования
аутосинтетических клеток, весьма сложны и скорее всего не могут служить
моделью ранних стадий биогенеза, тем не менее явление самоорганизации,
наблюдаемое в этих смесях, имеет близкое отношение к нашей проблеме.
Коацерваты
Из всего сказанного можно сделать вывод, что к проблеме происхождения
протоклеток можно подойти, исходя из принципов коллоидной химии. Один из
возможных подходов к моделирова-
РАЗВИТИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 287
Фиг. 68. Предполагаемая модель коацервации.
Коллоидные частицы объединяются, причем вытесняется сольватациопнан вода,
что приводит к образованию плотной сферы. Точками обозначены молекулы
воды, заштрихованными кругами — макромолекулы 147].
нию процессов возникновения примитивных клеток в лабораторных условиях —
поиск простых явлений коллоидной природы, которые могли бы протекать в
добиологический период.
Примером подобных явлений служит коацервация. Это явление будет
рассмотрено здесь детально, поскольку коацерватные системы обладают
многими свойствами, выявляемыми и в других моделях, и, кроме того, на них
удается изучать общие принципы развития протоклеток. Однако важно
осознать, что коацерват-ная модель сама по себе (подобно другим
обсуждаемым моделям) может рассматриваться только как частный ответ на
проблему происхождения клеток, поскольку для нее характерны лишь
