Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, резюмирую все, что я изложил выше. Анализ компонентов фотосинтезирующего механизма, проведенный на нескольких организмах с помощью различных методов, позволил представить нам, что именно должно было произойти более 2 млрд. лет назад. В те времена появилась модификация уже существовавшего одноступенчатого фотохимического механизма; при этом произошел сдвиг общего окислительно-восстановительного потенциала, так что произошло частичное перекрывание старого и нового механизмов. Две пигментные системы объединились и тем самым создали цепь переноса электронов, охватывающую путь между неизвестным до сих пор предшественником кислорода (перекись?) и восстановленной гидрогеназой. В результате фотохимическое разложение воды на составляющие ее элементы смогло протекать с интенсивностью, невиданной с тех пор, как атмосфера преградила ультрафиолетовым лучам, обладающим высокой энергией, доступ к поверхности Земли.
Последняя (аэробная) эра эволюции живых организмов — это истинное царство дарвиновской эволюции (нам совершенно неизвестны какие-либо многоклеточные облигатные анаэробы). После перехода от одноквантовых световых реакций к весьма специфическому двуквантовому механизму не возникало нужды в дальнейшем усовершенствовании. Одноквантовые процессы типа реакции (2) в сочетании с реакцией (1) могут быть воспроизведены в лабораторных условиях. Наша задача сводится теперь к тому, чтобы попытаться выделить в живых хлоропластах еще более простые
физиологические световые реакции, раскрывающие механизм процессов, которые мы способны воссоздать.
Переход от анаэробных к аэробным условиям на Земле был вызван в основном не геохимическими процессами, а живыми организмами. С тех пор лишь сравнительно слабые воздействия, такие, как смещения континентов, колебания температуры или извержения вулканов, тревожили живой мир. Мы не можем не видеть, что сейчас вступает в действие иная одушевленная сила — наша собственная деятельность, которая на этот раз угрожает существованию человека и других живых организмов. Порожденные ею радиация, отравляющие вещества и т. п. способны очень быстро привести нас к следующему эволюционному кризису, сравнимому, пожалуй, по своей общей значимости с тем, о котором мы уже говорили. Но вернемся к основной теме: какова же была роль дневного света в те времена, когда содержащие магний порфирины еще не стали центром энергетических превращений, протекающих при участии белков?
В табл. 1 коротко суммированы широко распространенные ныне взгляды на этапы химической эволюции органических соединений. Я считаю удобным различать пять эр, следующих одна за другой после характерных основных необратимых изменений окружающей среды. Каждое такое изменение делало ненужными какие-то основные преимущества, достигнутые в процессе эволюции, так как исчезали вещества, характерные только для предыдущего периода. Мы не знаем, сколько статистически и термодинамически выгодных возможностей биопоэза было безвозвратно утрачено вместе со всеми ухищрениями, достигнутыми природой в процессе эволюции и затем ставшими ненужными из-за резких изменений среды. Мы вынуждены заниматься этой увлекательной игрой в разгадывание, пользуясь осколками, оставленными нам природой, и основными общими закономерностями физики и химии, применимыми, видимо, для всей Вселенной.
Я совсем не буду рассматривать первую эру, так как все необходимое было уже о ней сказано другими докладчиками. Что касается эры IV и эры V, при которых господствовали фотосинте-тические реакции, катализируемые хлорофиллом, то о них было сказано выше. Как же протекала эволюция после утраты водорода и прекращения доступа ультрафиолетовых лучей? Я хотел бы подчеркнуть, что не будь во время эры II и III успешно использован в качестве движущей силы видимый свет, на этом бы дело и кончилось. Энергия видимой области солнечного спектра в 20—30 раз выше, чем энергия ультрафиолетовой области. Однако нет никаких оснований полагать, что энергия ультрафиолетовых лучей оставалась неиспользованной до тех пор, пока целые живые клетки не стали синтезировать хлорофилл. Можно не сомневаться в том, что
Эра Окружающие условия Источник энергии Результат
I Анаэробные; СН4, NH3, Нг Ультрафиолетовые лучи; высо Ацетат, глицин, урацил, аденин,
кая температура органический «бульон»
Утрата водорода
II Анаэробные; следы 02 Ультрафиолетовые лучи; высо Полифосфаты, пептиды, п о рфи р и-
кая температура; видимый свет н ы; окислительно-восстановительные
процессы
Прекращение доступа ультрафиолетовых лучей
III Анаэробные; следы 02; С02 Видимый свет Поверхностный катализ, фотохи
мические процессы. Репро
