Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
моделируются события, происходившие в условиях первобытной Земли,
заключается в выяснении тех возможных механизмов и веществ, которые,
вероятнее всего, принимали участие в эволюции биологически важных
соединений, т. е. тех соединений, которые в конечном счете были
необходимы для появления живых систем.
Для нас несуществен факт различия между теми формами энергии, которые
способствуют процессам химической эволюции, поскольку, как показывают
результаты многочисленных экспериментов, химическая эволюция в любом
случае представляет собой цепь вероятных событий. До сих пор наибольшее
внимание уделялось аминокислотам. Поэтому синтез этих соединений мы и
используем в качестве примера с целью продемонстрировать различные
подходы к изучению природы химической эволюции. Экспериментальный интерес
к нуклеиновым кислотам у тех, кто
СИНТЕЗ БИОМОНОМЕРОВ
151!
занимается проблемой химической эволюции, возник сравнительно недавно в
связи с тем, что лишь недавно выяснилось их общее значение в процессах
жизнедеятельности.
Цель настоящей главы — рассмотреть различные подходы,, используемые при
исследовании разнообразных механизмов синтеза биомономеров в условиях,
моделирующих гипотетические условия первобытной Земли. Каждый подход
основан на какой-то Определенной модели абиотических событий.
Сравнительное изучение результатов всех этих экспериментов позволяет
сделать некоторые заключения и разработать планы последующих
экспериментов, призванных пролить свет на дальнейшие, более поздние
стадии добиологической эволюции. События, предшествовавшие возникновению
биологических систем, т. е. события, составлявшие химическую эволюцию,
подчинялись, несомненно, тем же физическим и химическим законам, которые
действуют в природе и сейчас.
Это положение составляет часть «унитарной» доктрины, обсуждавшейся в гл.
I. Мы неизбежно должны принять эту гипотезу (или иметь данные,
подтверждающие иную модель), иначе самые элементарные попытки выяснения
природы химической эволюции окажутся абсолютно несостоятельными. Итак, мы
исходим из того, что синтезы, происходившие на примитивной Земле,
подчинялись известным, вполне определенным законам. Следовательно, цель
обсуждаемых исследований состоит в выяснении того, какие явления можно
рассматривать как наиболее вероятные движущие силы первичного биогенеза.
Наш обзор представляет собой попытку описать вероятную' картину
процессов, в результате которых простые вещества становятся
реакционноспособными промежуточными продуктами, а затем и важными
биохимическими соединениями. Мы начнем наш обзор с рассмотрения реакций,
протекающих (при подведении различных видов и источников энергии) между
простыми соединениями, такими, как метан (СН4), аммиак (NII3) и окись
углерода (СО), которые, вероятно, присутствовали в значительных
количествах на первобытной Земле (обсуждению этого вопроса посвящена гл.
III). Эти вещества превращались в реакционноспособные соединения, такие,
как нитрилы (R—CN) и альдегиды (R—СНО),. из которых в конце концов
получались биомономеры. Обсуждая результаты этих экспериментов, мы
попытаемся представить доводы как за, так и против заключений, которые
выводятся на основании этих результатов. Читателю предоставляется самому
решать, насколько адекватно эти эксперименты воспроизводят события,
происходившие на первобытной Земле. С помощью описанных ниже методов
можно синтезировать многочисленные вещества, представляющие
общехимический интерес, однако, поскольку
152
ГЛАВА IV
нас интересует предбиологическая химическая эволюция1, мы будем вести
речь лишь о тех результатах, которые имеют, вероятно, отношение к
процессам биогенеза.
2. ОБЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНАМИ ПРОСТЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
Как указывалось в гл. III, одна из теорий утверждает, что молекулы,
составлявшие примитивную атмосферу, в основном находились в
восстановленном состоянии [4]. Поэтому источником углерода был метан
(СН4), источником азота — аммиак (NH3), а источником кислорода — вода
(Н20). Исходя из предположения, согласно которому одним из возможных
источников свободной энергии в добиологических реакциях могла служить
энергия электрических разрядов, был разработан план эксперимента со
специальной целью проверить истинность гипотезы, по которой из смеси
восстановленных газообразных реагентов под действием подведенной энергии
в форме электрических разрядов должны образоваться биологически важные
соединения 151. Прежде всего был сконструирован аппарат для моделирования
явлений, имевших место в примитивной атмосфере. Этот аппарат схематически
представлен на фиг. 27. В него вводят газообразную смесь, содержащую
метан, аммиак и водород. В нижнем сосуде содержится жидкая вода. В
верхнем сосуде (объем 5 л) находятся два вольфрамовых электрода,
связанных с трансформаторами Тесла и разделенных промежутком около 10 мм.
Во время пропускания искровых разрядов воду в нижней камере нагревают и
пары воды проходят через левую соединительную трубку в разрядную камеру;
