Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Повышение эффективности поглощения света могло достигаться благодаря некоторым соединениям, близким к антоцианам. В своей работе я столкнулся с образованием еще 10—15 соединений, помимо порфинов.
Все они обладают различной подвижностью при хроматографировании в тонком слое и, следовательно, не идентичны.
Перед нами стоит еще один вопрос: что происходит с этими пигментами при более высокой энергии света? Насколько мне известно, вопрос об устойчивости порфинов по отношению к деструктивным воздействиям пока еще недостаточно изучен. Я могу привести в качестве примера работы проф. Кальвина и некоторых его сотрудников. Это направление необходимо развивать.
Саган. Концентрация озона в атмосфере планеты пропорциональна логарифму концентрации кислорода. Если я не ошибаюсь, вы наблюдали синтез порфинов в условиях 20%-ного насыщения кислородом и при давлении в 1 атм. Было бы интересно поставить аналогичный опыт при концентрации кислорода, составляющей, скажем, 10-5 от взятой вами величины. При столь низком содержании кислорода, характерном для примитивных условий на Земле, в атмосфере практически полностью отсутствовал озон, ультрафиолетовое излучение должно было быть очень интенсивным.
Шутка. Ну что же, поскольку для синтеза достаточно небольшого количества окисляющих агентов, в этих условиях, очевидно, должно образоваться порфиноподобное вещество. Однако его выход будет невелик.
Гаффрон. Я не думаю, чтобы образующиеся при этом вещества находились в чистом виде. Поэтому, когда возникнут условия для синтеза порфирина, будут доступны такие металлы, как железо, ванадий и, главное, церий. Они способны осуществить любое окисление.
Саган. Без кислорода.
Г а ф ф р о н. Да. Церий, свет и вода заменяют кислород.
Б л у а. Я бы хотел сказать несколько слов в связи с вопросом •о происхождении пигментов. Было предложено несколько более или менее правдоподобных механизмов образования пигментов, способных избирательно поглощать монохроматический свет. В то же время зачастую многие случайные полимеры, возникающие в опытах по синтезу биологически важных соединений, продолжают просто выливать в раковину.
При рассмотрении молекулярной эволюции пигментов необходимо учитывать вероятность различных случайных синтезов в условиях, существовавших на примитивной Земле. От подобных случайных синтезов не могут быть гарантированы даже самые аккуратные химики. Возникающие случайные полимеры, особенно те из них, которые обладают ароматическими свойствами, должны быть весьма интересны для изучения. Во-первых, образование таких полимеров, возможно, представляет собой первый шаг в возникновении защитного механизма, снимающего разрушительное действие ультрафиолетового или коротковолнового света. Во-вто-
рых, эти полимеры можно рассматривать как примитивную систему, способную осуществлять превращение поглощенного света в свет с большей длиной волны.
Г а ф ф р о н. Было бы интересно найти такой полимер, который обладал бы свойством флуоресценции. Он мог бы соответствовать предшественникам пигментов.
Б л у а. Нам удалось обнаружить флуоресценцию у этих полимеров.
Поннамперума. Допустим, что порфины существовали до возникновения фотосинтеза; могли ли они выполнять еще какую-нибудь функцию, помимо той, которую мы им приписываем теперь?
Г а ф ф р о н. Конечно. При условии высокой концентрации порфины способны осуществлять перенос водорода от одной органической молекулы к другой. Здесь мы опять сталкиваемся с проблемой высокой концентрации. В океане пигменты, поглощающие свет, не способны осуществлять перенос водорода, так как их возбужденные состояния недостаточно долговечны. Пигменты должны находиться в концентрированной смеси органических веществ. Только в таких условиях они будут способны осуществлять фотохимический перенос электронов или водорода от одной молекулы к другой. Порфирины могли катализировать образование новых форм органических молекул. Это не давало, по-видимому, выигрыша в свободной энергии, но приводило к понижению энтропии благодаря возникновению состояний, вероятность которых мала. Подобное понижение энтропии могло осуществляться самыми разнообразными способами. При недостатке кислорода свет должен был либо вновь использоваться, либо оказывать разрушительное действие. Нам известно, что такие процессы фотоокисления способны протекать с квантовым выходом, равным единице (или даже больше в случае цепных реакций).
Шутка. На меня произвела большое впечатление работа д-ра Гаффрона с попеременным выключением и включением света. Эта работа имеет прямое отношение к некоторым исследованиям, которые я проводил в 1955—1956 гг. Я обнаружил тогда, что пор-финоподобные вещества могут существовать в одно- и двуэлектронном состояниях окисления. Особенно примечательно, что в присутствии кислорода порфиноподобные вещества переходят в восстановленное состояние при прекращении доступа энергии. Мы работали с у-излучением Со60. Не исключено, что в таком включении и выключении источника энергии, сходном с колебаниями интенсивности освещения в течение суток, заложен глубокий смысл. Не имея пока четких экспериментальных данных по этому вопросу, я все же выскажу следующее предположение. По моему мнению, хлорофилл «устает», если его в течение длительного времени подвергать действию света, обладающего высокой интенсивностью,
