Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Полученные результаты не являются полностью неожиданными, поскольку ранее был(? установлено, что одним из продуктов, возникающих после пропускания электрического разряда в смеси простых газов, является формальдегид [3], который в щелочной среде полимеризуется с образованием высших сахаров [2]. Поэтому в последующих опытах мы использовали формальдегид в качестве исходного материала для синтеза. Источником энергии служили ультрафиолетовый свет и ионизирующее у-излучение Со80.
Облучению подвергался раствор С14-формальдегида в концентрации 3-10~4 моль/л (удельная активность 10 мкюри/ммоль). Растворенный кислород удаляли из смеси, пропуская через раствор ток азота. Образцы запаивали в пробирки из стекла викор и облучали ультрафиолетом. Облучение у-лучами проводили в пробирках из обычного стекла.
Максимум поглощения формальдегида лежит при 2880 А. Стекло викор пропускаетч90% света этой длины волны. В качестве источ-
никау-лучей применяли Со60 (мощность источника 2,5 ккюри, максимальная интенсивность 5• \0врад/час). Продукты реакции выпаривали почти досуха. Часть полученного густого раствора разделяли методом двумерной хроматографии. Растворителями служили бутанол — пиридин — бензол — вода и бутанол — уксусная кислота — вода. В процессе реакции образовывался ряд органических соединений.
Фиг. 3. Хроматограмма, показывающая образование рибозы и дезоксири-
бозы из формальдегида.
А — стандарты; Б — хроматограмма продуктов реакции, полученных после облучения формальдегида ультрафиолетом (/) и "V-лучами Coe0 (//) (система бутанол — этанол —
вода).
Во втором опыте аликвотные порции каждой пробы разделяли с помощью одномерной хроматографии в системе бутанол — этанол — вода, используя нерадиоактивные рибозу и дезоксирибозу в качестве стандарта. Нерадиоактивную рибозу и дезоксирибозу определяли с помощью кислого фталата анилина. Регистрацию радиоактивности проводили методом радиоавтографии, пользуясь рентгеновской пленкой. Как в опытах с ультрафиолетом, так и в опытах с ионизирующим излучением были обнаружены пятна, соответствующие рибозе и дезоксирибозе (фиг. 3).
Зоны, соответствующие рибозе и дезоксирибозе, вырезали, элюировали и подвергали двумерной хроматографии вместе со
стандартными носителями, используя для разделения в одном направлении смесь пропанол — этилацетат — вода, а в другом — смесь бутанол — уксусная кислота — вода. Затем получали тене-граммы и радиоавтографы. Пятно метчика на тенеграмме полностью совпадало по форме и по положению с соответствующим пятном на радиоавтографе. Итак, при действии ультрафиолетовых и у-лучей из формальдегида образуются рибоза и дезоксирибоза.
По данным предварительного анализа больше всего образуется пентоз и гексоз. Это, безусловно, объясняется стабильностью, присущей пяти- и шестичленным циклам.
Следует отметить, что реакция, протекающая при действии ультрафиолетовых и у-лучей, отчасти напоминает полимеризацию формальдегида в щелочной среде, т. е. реакцию, известную хими-кам-органикам уже более ста лет. Однако реакция, протекающая под действием ультрафиолетовых и у-лучей, идет в кислой среде; pH был равен 4,5 как до, так и после реакции.
В третьей серии опытов в качестве исходного вещества использовался HCN, представляющий собой один из первичных продуктов, возникающих в смеси метана, аммиака и воды при действии ионизирующего излучения или электрического разряда. Миллер и Юри рассматривали HCN как промежуточный продукт синтеза аминокислот из смеси простейших газов [7]. Палм и Кальвин [12] идентифицировали HCN как основной продукт, образующийся при облучении электронами метана, аммиака и воды.
Применение HCN в качестве исходного материала целесообразно также в свете теории кометного происхождения органических веществ на примитивной Земле [9]. Известно, что некоторые из этих соединений способны спонтанно превращаться в аминокислоты и другие биохимически важные вещества. Полоса, соответствующая связи С = N, обычно является первой полосой спектра хвостов комет при их приближении к Солнцу [22]. Эта полоса имеет также наибольшую ширину и в спектрах голов комет. Возможно, в ядрах комет содержатся замороженные свободные радикалы, переходящие в газообразное состояние под действием солнечного излучения. Можно также предположить, что в ядрах комет содержатся замерзшие молекулы, которые под действием солнечного излучения переходят в парообразное состояние и диссоциируют на свободные радикалы [23].
Третьим доводом в пользу нашего выбора послужил тот факт, что аминоцианкарбен (димер HCN) является промежуточным продуктом синтеза белков, пуринов и других биологически важных соединений [6]:
( Г )
2HCN —> \Н —С —С з NI —>H2N—С —С = N:
Поскольку этот димер представляет собой замещенный моноциан-карбен, он может также иметь форму 1,1-бирадикала или 1,3-бирадикала. В форме 1,3-бирадикала он мог бы вступать в реакцию с образованием таких циклических оснований, как пурины.
