Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
чительно ниже, чем активность истинных ферментов. В этом отношении поразительное открытие сделал около года назад Майстер. Он показал, что оксидаза аминокислот, которая, как известно, в присутствии кислорода отщепляет аминогруппу от аминокислоты, в анаэробных условиях катализирует процесс в обратном направлении. Эта обратная реакция может играть, по-видимому, весьма большую роль, если в анаэробной среде независимо возникнут восстановленные флавиновые производные, аммиак и кетокислоты. В восстановительных условиях, первоначально существовавших на Земле, аминокислоты могли образоваться именно этим путем. Поскольку восстановленный рибофлавин не будет окисляться кислородом воздуха в условиях восстановительной атмосферы, он мог бы участвовать в процессах аминирования аминокислот, а не в тех реакциях, которые мы связываем теперь с флавинами и флаво-протеидами.
Возьмем теперь коферменты, содержащие фолиевую кислоту, которые д-р Буханан использовал в своих исследованиях. Они необходимы для целой серии реакций окисления одноуглеродных фрагментов на уровне формальдегида, муравьиной кислоты или метанола. Эти коферменты катализируют присоединение, отщепление и перенос одноуглеродных фрагментов и резко снижают энергии активации, необходимые для таких переносов. Д-р Оро сообщил сегодня, что в его опытах происходил синтез птеридинов неизвестной природы, из которых образуются пуриновые основания. А нельзя ли предположить, что такие птеридины способны катализировать некоторые реакции, которые идут при участии ферментов, связанных с фолиевой кислотой? Не обязательно, чтобы скорости реакций были высокими. Я полагаю, что время здесь — не самый главный фактор; важнее сама возможность образования определенных специфически важных соединений.
Конструктивное предположение, которое я позволю себе выдвинуть на этой конферёнции, состоит в следующем: необходимо обратить внимание на возможность образования каталитически активных веществ (быть может, аналогов современных соединений) в пред-биологических условиях. Такие вещества облегчали бы те превращения, с которыми столь хорошо знакома современная биохимия и которые, как нам сейчас кажется, были бы невозможны в условиях примитивной Земли. Между тем эти превращения были, по-видимому, очень важны в процессе предбиологической химической эволюции, приведшей к возникновению биохимических систем.
Фокс. При нагревании смеси глюкозы и аспарагина образуется материал, обладающий в биологических опытах активностью никотиновой кислоты. Сведения об этом можно найти в работе: Fox S. W., VegotsKy А., Н а г a d а К-, Hoagland P. D., Ann N. Y. Acad. Sci., 69, 328 (1957).
ПЕРВИЧНЫЙ СИНТЕЗ НУКЛЕОЗИДФОСФАТОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ
К. САГАН
Harvard University and Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, Massachusetts
Ровно сто лет назад Дарвин писал Гукеру: «В настоящее время просто бессмысленно пытаться объяснить происхождение жизни. С таким же успехом можно пытаться объяснить происхождение материи».
Тем не менее мы теперь занимаемся именно вопросом о происхождении материи. В астрономии очень активно ведутся исследования, показывающие, что существующее обилие химических элементов в космосе определяется ядерными реакциями с участием водорода и продуктов его превращения в недрах звезд. Эта проблема стала активно разрабатываться как раз в то время, когда стали намечаться экспериментальные подходы к изучению вопроса о происхождении жизни. Замечание Дарвина — это не отрицание возможности исследования, и этим оно отличается от предсказания Огюста Конта, который утверждал в середине XIX в., что человеческий ум никогда не постигнет химической природы звезд; но прошло несколько десятилетий, и в астрономии начала бурно развиваться спектроскопия. Замечание Дарвина показывает лишь, что он сознавал, насколько трудна проблема происхождения жизни. И до сих пор еще далеко не все трудности преодолены.
Любая дискуссия о происхождении жизни логически начинается с астрономии. Если заложена астрономическая основа, то проблема происхождения жизни, на мой взгляд, несколько упрощается, и мы можем прямо перейти к обсуждению интересующих нас специфических процессов, происходивших в условиях примитивной Земли. Мой доклад будет целиком теоретическим. В дальнейшем д-р Поннамперума подробно расскажет о наших совместных экспериментах, проведенных в его лаборатории. Эти опыты привели к успешному синтезу нуклеозидфосфатов в условиях, соответствующих, как нам кажется, примитивным условиям на Земле.
Основные элементы во Вселенной — это водород и гелий. Остальные элементы встречаются в следовых количествах; из них углерод, азот и кислород встречаются в относительно больших количествах
и отличаются высокой реакционной способностью; однако и этих элементов содержится в 1000 раз меньше, чем водорода. Содержание же других элементов, например фосфора, еще в сотни и тысячи раз меньше.
Следует ожидать, что в холодном газе с космическим обилием элементов неизбежно образуются гидриды наиболее распространенных элементов. Поэтому в примитивной атмосфере любой планеты должны присутствовать молекулярный водород, метан, аммиак и вода. Между тем наша Земля состоит не только из метана, аммиака, воды и водорода. Следовательно, она, а также некоторые другие планеты и спутники имеют состав, нехарактерный для космоса в целом. Состав же обычной живой клетки гораздо ближе к среднему химическому составу вещества в космосе; точно так же и диэлектрическая частица межзвездного вещества не слишком сильно отличается по величине и элементарному составу от бактерии. Возникает вопрос, почему же состав Земли оказался атипичным, а состав клетки приближается к типичному составу, характерному для космоса в целом?
