Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
В литературе нет указаний на использование повышенных температур для синтеза биологически важных простых органических соединений в гипотетической примитивной атмосфере. Миллер и Юри [22] объясняют это тем, что тепловая энергия будто бы недостаточна для первичного синтеза.
Однако при подходящих условиях тепловую энергию с успехом использовали для поликонденсации свободных аминокислот. Образующиеся продукты могут содержать 18 аминокислот, обычно встречающихся в белках [ 13]. Обнаруженное белковоподобное соединение (протеиноид) во многих отношениях напоминает естественные белки.
Было показано также, что при использовании тепловой энергии возможно образование больших количеств цианистого водорода из
метана и аммиака в присутствии окиси алюминия или кремния [13]:
AI2O3S1O2
CH4 + NH3 ——> HCN + 3H2— 60 ккал.
Согласно Опарину [1] и Юри [2], метан и аммиак являлись компонентами примитивной атмосферы Земли. Миллер [14] предложил рассматривать цианистый водород в качестве одного из ключевых компонентов предбиологического синтеза.
Харада предположил, что примитивная атмосфера, состоящая из метана, аммиака, водорода и водяного пара, могла вступать в контакт с областью высокой температуры на Земле, это привело бы к образованию цианистого водорода. Именно таким образом тепловая энергия, вероятно, участвовала в образовании HCN из примитивной восстановительной атмосферы Земли. Цианистый водород может быть далее использован в процессах образования многих органических кислот, пуринов и пиримидинов [16]. Интересная особенность вышеупомянутой реакции заключается в том, что выход цианистого водорода увеличивается в присутствии соединений серы [13]. По-видимому, в примитивной восстановительной атмосфере присутствовал в небольших количествах сероводород.
При взаимодействии метана, аммиака и паров воды при высокой температуре могут возникать не только цианистый водород, но и различные другие биологически важные органические соединения. В настоящем исследовании среди органических продуктов, образуемых в процессе термического синтеза, обнаружены, в частности, многие природные аминокислоты. Газовую смесь (СН4, NH3, Н20) пропускали через кварцевый песок, силикагель, вулканическую лаву и окись алюминия, нагретые до температур, указанных в табл. 1. Именно эти твердые вещества были, как известно, характерны для коры Земли.
Эксперимент проводили следующим образом. Метан пропускали через концентрированный водный раствор аммиака, и полученный смешанный пар поступал в нагретую (900—1100°) трубку из стекла викор, содержащую одно из вышеприведенных твердых веществ. Выделившийся газ поглощался 3 н. водным раствором аммиака на холоду. Затем этот аммиачный раствор нагревали в герметически закрытой колбе в течение различных промежутков времени при 75°. Аммиак й воду отгоняли при пониженном давлении и осадок кипятили с обратным холодильником в присутствии 4 н. НС1 в течение 5 час. Гидролизат упаривали под вакуумом. Осадок растворяли в цитратном буфере (pH 2,2) и раствор исследовали в автоматическом аминокислотном анализаторе «Феникс К-5000». В лабораторных условиях для быстроты анализа применяли кислотный гидролиз. В природных условиях, очевидно, происходил более медленный гидролиз в водах первичного океана, которые имели аммиачный или кислый характер.
Таблица 1
Количественный состав смеси аминокислот *, получаемых при термическом синтезе в присутствии двуокиси кремния и при синтезе в электрическом
разряде
Аминокислота Количество аминокислоты, %
термический синтез синтез при электри
ческом разряде
кварцевый силика силика искровой тихий
песок гель гель разряд** разряд**
(950°) (950°) (1050°)
Аспарагиновая кислота 3,4 2,5 15,2 0,3 0,1
Треонин 0,9 0,6 3,0 --- -
Серии 2,0 1,9 10,0 --- ---
Глутаминовая кислота 4,8 3,1 10,2 0,5 0,3
Пролин 2,3 1,5 2,3 --- ---
Глицин 60,3 68,8 24,4 50,8 41,4
Аланин 18,0 16,9 20,2 27,4 4,7
Валин 2,3 1,2 2,1 --- ---
Аллоизолейцин 0,3 0,3 1,4 --- ---
Изолейцин 1,1 0,7 2,5 --- ---
Лейции 2,4 1,5 4,6 --- ---
Тирозин 0,8 0,4 2,0 --- ---
Фенилаланин 0,8 0,6 2,2 --- ---
а-Аминомасляная кислота 0,6 --- --- 4,0 0,6
Р-Аланин ?*** ?*** 12,1 2,3
Саркозин --- --- --- 4,0 44,6
