Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
асимметричны /§7, т.е.существуют в одной из двух возможных зеркально
симметричных форм - "левой" (L ) или "правой" (D).1 А именно, все белки
построены из одних и тех же Ь -аминокислот, а все полисахариды - из D -
углеводов; те же D-углеводы принимают участие в построении нуклеиновых
кислот. В результате структуры второго и высших
* Строго говоря, в данном случае вместо термина "асимметрия" уместнее
было бы употреблять термин "хиральность" (от греч.- "рука"; ср. англ.
handedness - "ручность"), обозначающий невозможность сов-меотить фигуру с
ее зеркальным отражением путем простых перемещений и вращений в
трехмерном пространстве /37. Все асимметричные фигуры хиральны, но не вое
хиральные фигуры асимметричны: например, морская звезда с пятью загнутыми
в одну сторону лучами хиральна, но не асимметрична, т.к. имеет ось
симметрии пятого порядка
185
порядков, свойственные биополимерам в нативном, рабочем оостоянии, тоже
характеризуются асимметрией; первичная молекулярная асимметрия
проявляется в строении различных биомолекулярных комплексов и клеточных
органелл и, наконец, иногда сказывается на организменном уровне
(например, люди в подавляпцем большинстве - "правши").
Молекулярная асимметрия была открыта Л.Пастером в I860 г. и сразу-же
вызвала споры, которые окончательно не утихли до сих пор. Предметом этих
споров послужили две проблемы:
1. Как возникла в живой природе молекулярная асимметрия?
2. Какое биологическое значение она имеет?
Дело в том, что оами по себе L- и 3)-формы органических молекул (т.н.
знантиомеры) оовершенно равноценны по своим физическим и химическим
свойствам и различаются только знаком вращения ююокости поляризации
света* Поэтому в ходе обычных химических реакций всегда образуется смесь
строго равных количеств L- и D-форм (т.н. рацемат). Только такая смесь
термодинамически равновесна, и в изолированной оиотеме возникновение
избытка одного из знантиомеров может быть лишь чисто случайным
явлением,,причем с совершенно равнойвероятностью флуктуация может
привести к образованию избытка и другого энантиомера; естественно также,
что в изолированной системе избыток одного из знантиомеров должен рано
или поздно самопроизвольно исчезнуть. Но коль скоро жизнь возникла в
результате чисто химической эволюции вещества, то каким образом произошло
первичное нарушение симметрии, почему это нарушение со временем не
исчезло, а наоборот, развилось, и в результате чего повсеместно на Земле
было отдано предпочтение одним и тем же зеркальным изомерам молекул? И
какова причина того, что жизнь не смогла использовать для своих целей
имевшийся в начале эволюции рацемический материал?
Ответ на последний вопрос представляется в настоящее время достаточно
однозначным: система, состоящая из чистых зеркальных изомеров, имеет
заметные кинетические преимущества перед системой, построенной на основе
рацематов, и поэтому должна била победить в ходе биохимической эволюции.
Но система, построенная из "левых" форм молекул, должна быть, согласно
общепринятым представлениям, совершенно идентична системе, построенной на
основе "правых" форм тех же молекул; как же так случилось, что в ходе
эволюции победил один из двух совершенно равных противников? Такой
результат можно было бы объяснить флуктуацией, случайностью лишь при
условии, что все многообразие современных форм жизни явилось результатом
единичного "акта творения"; но коль скоро мы признаем, что зарождение
жизни было закономерным процессом, способным разновременно протекать в
многочисленных локализованных участках протобиосферы, проблема
возникновения молекулярной асимметрии вновь становится неразрешимой.
Еще сам Пастер обратил внимание на то обстоятельство, что отделить
"правде" формы от "левых" можно только с помощью какого-то внешнего
186
критерия "правизны-левизнн". Так, человек может отделять "правые"
кристаллы от "левых", поскольку сам располагает представлением об
асимметрии (мы не можем надеть леву" перчатку на праву(r) руку);
асимметричны в своей основе микроорганизмы, которые избирательно
усваивают лишь определенные зеркальные изомеры питательных веществ;
разделения зеркальных изомеров можно добиться, используя вспомогательные
вещества природного происхождения - например, алкалоиды, молекулы которых
асимметричны. Эти принципы разделения знантиомеров, предложенные
Пастером, навели его на мысль, что в возникновении молекулярной
асимметрии в живой природе должны быть повинны какие-то асимметричные
силы космического проиохождения - по его мнению, электрические и
магнитные поля /4/.
Однако делавшиеся в конце прошлого века попытки отождествить внеземные
источники воздействия на вещество с бсокеотвенной "жизненной силой"
сильно дискредитировали первоначальную идею Пастера, и основные
исследования были направлены на поиски белее тривиальных агентов,
способных в условиях чисто химического эксперимента приводить к
образованию избытка одного из зеркальных изомеров - например, в
