Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
счете вытесняли менее приспособленные системы. Воздействие внешних сил,
таких, как ветер и волны, приводило к разделению (или делению) капель.
Увеличение внутренней активности в случае объединения выгодных химических
реакций должно было быстро изменять свойства коацервата, что могло
приводить к тем или иным нарушениям и способствовать фрагментации
элементов, или делению. Координирование процессов роста с этим делением
означало воспроизведение. Запасы органических веществ, пригодных для
прямого использования, были, конечно, ограничены, и поэтому сохранялись
только те коацерваты, развитие которых приводило к приобретению более
выгодных свойств. Способность повторять удачные процессы способствовала
выживанию. Коль скоро такие повторные процессы превратились в
координированные системы реакций, стало возможным самовоспроизведение и
возникла жизнь.
Такие системы должны были приобрести свойства, которые способствовали бы
их стабилизации и успешному использованию ресурсов окружающей среды, что
помогало им уцелеть в отличие от менее приспособленных конкурентов. В
силу особенностей своей физико-химической природы коацерватные капли
отличаются не слишком высокой стабильностью и при изменении свойств
окружающей среды склонны распадаться. Например, комплексный коацерват,
образованный основными и кислыми макромолекулами, стабилен только при тех
значениях pH, которые лежат между изоэлектрическими точками его
компонентов [47]. Подобным же образом коацервация в смеси олеиновая
кислота — вода происходит только в очень узком пределе концентраций
хлористого калия. Чувствительность коацерватов к изменениям в среде еще
раз свидетельствует о том, что между коацерватом и его окружением
существует прямое взаимодействие. Это обстоятельство не обязательно
должно было служить неблагоприятным фактором при эволюции протоклеток. В
сущности, именно эта особенность и определила их дальнейшее
совершенствование. За счет использования соответствующих факторов
окружающей среды спонтанно возрастала стабильность систем, что само по
себе служило движущей силой развития.
Каталитические функции могли совершенствоваться за счет усложнения и
модификации веществ, первоначально вовлеченных в систему. Дальнейшая
специализация приводила бы к выделению в этих биологических системах
областей, связанных с выполнением тех или иных конкретных функций, а
затем и к возникновению обособленных структур, а ассоциация
индивидуальных систем приводила бы к появлению колоний взаимозависимых
единиц.
РАЗВИТИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 293
Таким образом, мы видим, что коацерваты мэгут служить хорошей моделью для
воссоздания общей картины того, каким образом могло происходить развитие
протоклеток.
Хотя коацерваты проявляют много интересных свойств, общих у них с живыми
клетками, остается неясным, каким образом могла происходить внутренняя
дифференциация с образованием специфических клеточных включений.
Спонтанное образование коацерватов свидетельствует о том, что их
появление в соответствующих условиях неизбежно. Пока еще не было
обнаружено коацерватов, которые имели бы регулярную внутреннюю структуру,
подобную структуре, характерной для живых клеток.
Коацерваты, которые рассматривались нами до сих пор, были получены в
различных и притом весьма специфических условиях. Трудно представить
себе, чтобы в каком-то определенном окружении существовало большое число
типов коацерватов. При данном pH доминирующим должен быть какой-то один
тип. Однако можно сделать общий вывод, что коль скоро существует набор
соединений, способных образовывать комплексные коллоидные системы,
возникновение коацерватных протоклеток должно быть, по-видимому, вполне
вероятным событием.
Двухфазные смеси
Крупные молекулы, имеющие полярные и неполярные участки, обладают
способностью образовывать мицеллы в водных растворах [46]. Эго явление
объясняется тем, что неполярные участки нескольких таких молекул
сближаются друг с другом, что сопровождается вытеснением больших
количеств воды. В то же время полярные участки соприкасаются с молекулами
воды. Мицеллы такого типа образуются, например, в смеси фэсфатидов
(фосфо-рилированные липиды) в воде. В классической теории клеточных
мембран двуслойная липидно-белковая мицелла рассматривается как основной
компонент «элементарной мембраны» [551 (фиг.71). Неполярные концы длинных
параллельно ориентированных цепей молекул жиров образуют между собой
гидрофобные связи, создавая друг для друга неполярное окружение, а
полярные концы молекул с каждой стороны соприкасаются с белковым слоем.
По-видимому, в состав мембран почти всех живых клеток вхо- • дят как
белки, так и липиды. Поэтому очевидный недостаток большинства модельных
структур, обсуждавшихся до сих пор в этой главе, заключается в том, что
все эти структуры образованы только каким-либо одним из этих соединений.
Была предложена модель, учитывающая двухкомпонентный характер
