Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Второй этап представляет собой «этап солнечной туманности». Согласно низкотемпературной модели образования солнечной системы [15, 53, 55], в солнечной туманности преобладали, по-види-йому, относительно низкие температуры. Поэтому, если не считать эффекта распада К40 или радиоактивных изотопов с коротким периодом полураспада, химическая активность на этом этапе должна была быть довольно низкой. Если же взять за основу «высокотемпературную модель», то дело обстоит иначе [7].
На следующем «допланетном этапе», вероятно, возникала высокая активность, особенно после образования протосолнца. Существовавший в то время интенсивный поток излучения [10] мог привести к образованию органических соединений на плането-зималях. Возможно также, что в расположенных ближе к центру областях солнечной системы могло возникнуть кратковременное нагревание порядка 2000 °К, создаваемое спорадическими удар^ ными волнами, исходящими из протосолнца.
Условия на «раннем планетном этапе» сходны с условиями на допланетном этапе с той разницей, что тела порядка нескольких метров (планетозимали) группируются в более крупные образования, которые в конце концов становятся планетами и другими
телами солнечной системы. С химической точки зрения (оставляя в стороне вопросы эволюции планет и т. п.) кометы и планеты типа Юпитера могут в данном случае представлять собой «ископаемые» образцы этого этапа.
Итак, мне хотелось бы подчеркнуть ту мысль, что образование органических соединений, происходило задолго до возникновения Земли. Эта мысль была высказана в целом ряде работ [10, 19, 29], а также на этом заседании проф. Берналом.
IV. УСЛОВИЯ и МОДЕЛИ РАННЕГО ЭТАПА ОБРАЗОВАНИЯ
ПЛАНЕТ
Ниже перечислены условия, которые предположительно существовали на раннем этапе образования планет.
Общие условия, существовавшие, по-видимому, в течение двух последних этапов предбиологического органического синтеза Водная система (твердая, жидкая или газообразная)
Щелочные свойства (гидрат окиси аммония)
Восстановительные свойства (отсутствие свободного кислорода) Относительно низкая температура «425°К)
Заметная концентрация соединений углерода
Свойствами, отражающими эти условия, как раз и отличаются углистые хондриты [9, 23]. Это была водная система, характеризующаяся щелочными свойствами и восстановительным характером. Эти особенности логически вполне объяснимы с точки зрения того факта, что водород, вода и аммиак являются тремя наиболее распространенными соединениями во Вселенной. Температуры были относительно низкими, не превышавшими, по-видимому, 425° К [53], хотя в отдельных областях имели место более высокие температуры.
Далее, следует отметить наличие заметных начальных концентраций соединений углерода. Следует отметить, что это предположение устраняет трудность, связанную с тем, что воды земного океана содержат лишь очень небольшое количество органических соединений. Насколько можно судить по данным астрофизики и на основании исследований комет и метеоритов, относительная концентрация соединений углерода на самом деле была очень высокой. Например, известно, что углистые хондриты содержат до 5% углерода; следовательно, концентрация соединений углерода в них еще выше. Концентрация органических веществ в кометах также, по-видимому, высока [57, 58]. Кометы — это космические тела, существующие ныне в солнечной системе; их можно детально изучить спектроскопическими методами [52]. Поэтому-то
мы и выбрали их в качестве модели для экспериментального изучения абиотического органического синтеза. В табл. 3 приведены данные по химическому составу комет, а также некоторые их дополнительные характеристики. Наличие двухатомных и трехатомных молекул углерода в кометах доказано очень убедительно.
Таблица 3
Химические продукты, обнаруженные в кометах, а также другие характеристики комет
Состав (по результатам спектрального анализа)
Исходные соединения (по результатам расчетов или определений)
Средняя масса (по результатам расчетов или определений; см. [47]) Вероятность столкновений с Землей Количество кометного вещества, попавшего на Землю [47]
CN, СН, СН2, С2, С3, NH, NH2, ОН, СН+, СО+, COJ , NJ , ОН+ и Na HCN, NH3, Н20, СО, C2N2, СН4, С2Н2 и другие углеводороды
Ю18±з г (Ю18 г —минимальная масса кометы Галлея)
100 столкновений за 5-109 лет Ю20±3 г за 5-109 лет
Все эти типы реакционноспособных химических продуктов могут быть легко получены в лаборатории. Недавно Скеллу и Уэс-котту [49] удалось показать прямое превращение твердого углерода в С3. Цианистый водород, цианоген, метан, аммиак и вода представляют собой основные элементы кометного ядра. Дополнительные данные по кометам можно найти в статьях Рихтера [47] и Оро [29].
V. СИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ
А. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Теперь мы переходим ко второй части доклада, посвященной проблеме биогенеза различных соединений, в частности таких, как аминокислоты, пурины, пиримидины и моносахариды, которые могут синтезироваться в условиях, сходных с описанными ранее. Я полагаю, что для проведения этих опытов по синтезу следует использовать смеси соединений, предположительно присутствующих в кометах. При этом следует использовать любой из имеющихся источников энергии — тепло, ионизирующее излучение или ультрафиолетовое излучение. Можно также использовать электрический разряд, при котором выделяются все три названных вида энергии; относительная доля каждого вида энергии зависит от характера разряда. Однако если исходить из смеси таких реакционноспособных соединений, как HCN, CH20, NH2OH, NH2NH2,
