Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
В экспериментах со смесью метана, аммиака и воды мы применяли облучение электронами, что позволяло воспроизвести действие К40 на примитивной Земле [14]. Смесь С14-метана, 4 н. раствора хлористого аммония и водорода облучали в стеклянном приборе, изображенном на фиг. 1. Электроны поступали через окошко в вогнутом конце цилиндра. Энергия электронов составляла 4,5 Мэе. Общее количество поглощенной энергии было порядка 7-1010 эрг/г. Жидкость в сосуде 1 кипела в процессе облучения; при этом с поверхности 2 синтезированные вещества смывались обратно в сосуд 1. После окончания реакции жидкость из сосуда I удаляли и подвергали анализу.
Исследование нелетучих продуктов проводили методом хроматографии на бумаге. Пробы наносили на бумагу вместе с аденином в качестве носителя. Для хроматографирования в одном направлении использовали смесь н-пропанол — аммиак — вода, а в другом направлении — смесь бутанол — муравьиная кислота — вода. Зону, соответствующую носителю (аденину), вырезали и элюировали. Элюат рехроматографировали в двух других системах растворителей (н-бутанол — вода и изопропанол — НС1). Положение пятна аденина на хроматограммах устанавливали методом тене-
графии [13]. Количество аденина (в процентах), образовавшегося из СН4, находили путем элюции пятен аденина с хроматограмм и измерения радиоактивности с помощью жидкостного сцинтилля-ционного счетчика.
Полученные данные четко показывают, что при облучении смеси метана, аммиака и воды образуется аденин (фиг. 2).
Дальнейшими опытами было установлено, что синтез аденина ускорялся в отсутствие Н2. Это неудивительно, поскольку углерод метана, перед тем как включиться в пурины, должен предварительно подвергнуться окислению.
Окислительными агентами в первую очередь служат, по-видимому, радикалы ОН и NH2, способные при соединении с водородом опять превращаться в исходные соединения согласно следующей схеме:
•ОН + Н2-^> Н20+Н.,
• nh2 + h2->nh3+h-.
Первая реакция является выгодной в энергетическом отношении, поскольку энергия Н —• Н-связи составляет 104,2 ккал, а энергия НО — Н-связи равна 119 ккал [5]. Вторая реакция с этой точки зрения несколько менее выгодна (энергия H2N — Н-связи составляет 103 ккал) и может не осуществиться. Образование пуринов тормозится в присутствии Н2 еще и потому, что последний участвует в обратной реакции:
• сн3+н2—>сн4+ -н.
В данной реакции энергии связей очень сходны (для связи Н — СН3 104 ккал и для связи Н — Н 104,2 ккал). Исходя из сказанного выше, можно заключить, что увеличение концентрации органического вещества на примитивной Земле стало возможным только после исчезновения из атмосферы большей части присутствовавшего в ней водорода.
Гуанин, цитозин, урацил и тимин не были найдены ни на одной из наших хроматограмм, хотя использованные методы позволили бы нам обнаружить их даже в количествах, составляющих всего 1/100 количества синтезированного аденина. Такой преимущественный синтез аденина может быть связан с разнообразием функций, выполняемых им в биологических системах. Кроме того, как показали расчеты по методу молекулярных орбит, аденин обладает наивысшей энергией резонанса по сравнению со всеми другими биологически важными пуринами и пиримидинами [17]. Это не только увеличивает вероятность синтеза аденина, но также обусловливает его высокую стабильность по отношению к облучению.
Незадолго до этого симпозиума мы закончили опыты, позволяющие говорить об образовании рибозы и дезоксирибозы при
Фиг- 2- Хроматограмма, полученная по?ле облучения электронами смеси метана, аммиака и воды.
облучении смеси метана, аммиака и воды. Хотя для подтверждения полученных данных, безусловно, необходимы дальнейшие опыты, однако уже те сведения, которыми' мы располагаем, настолько убедительны, что я позволил себе включить их в мое сообщение на этой конференции.
Облучение проводилось так же, как и в предыдущем опыте. Нейтральную фракцию полученных продуктов отделяли от кислой и щелочной фракций с помощью хроматографии на ионообменных смолах дауэкс-50 и амберлит С-400. Количество С14, включившегося в нелетучие продукты, составляло 0,44%; 14% от этого количества приходилось на нейтральную фракцию.
К нейтральной фракции затем добавляли равные количества D-рибозы и 2-дезоксирибозы и смесь разделяли с помощью одномерной хроматографии на бумаге в системе бутанол — этанол — вода. Зоны, соответствующие рибозе и дезоксирибозе, вырезали, элюировали и разделяли методом двумерной хроматографии, используя для разделения в одном направлении систему бутанол — этанол — вода, а в другом — систему н-пропанол — этилацетат — вода. Локализацию нерадиоактивных носителей определяли путем опрыскивания хроматограмм раствором кислого фталата анилина и последующего получения тенеграмм. Совпадение в положении и форме пятен было полным. Полученные результаты говорят о том, что под действием электронов в смеси метана, аммиака и воды образуется рибоза и дезоксирибоза,-— пентозы, являющиеся компонентами рибонуклеиновой кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Хроматографирование нейтральной фракции позволило нам установить, что образуется большое количество всевозможных соединений, в том числе, по-видимому, каких-то других сахаров. Сейчас мы занимаемся их идентификацией.
