Происхождение жизни - Поннамперума С.
Скачать (прямая ссылка):
Некоторые аспекты этой проблемы нуждаются в дальнейшем исследовании. Многие аминокислоты, образующиеся в результате воздействия электрических разрядов, ультрафиолетового излучения, тепла или ударных волн, не входят в состав биологических систем. Без ответа остается вопрос: почему природные белки включают только двадцать аминокислот? Необходимы также дальнейшие эксперименты, целью которых будет синтез некоторых встречающихся в природе аминокислот, которые пока удается получать лишь из органического материала.
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Основная цель предбиологической химии заключается в том, чтобы понять, каким образом нуклеиновые кислоты — основа генетической организации живого вещест-
70
ва — появились до возникновения жизни. Даже небольшой успех в понимании процесса образования отдельных молекул ДНК и РНК будет первым шагом на пути к этой цели.
В молекуле ДНК различают четыре основания: аде-нин, гуанин, цитозин и тимин. В молекуле РНК тимидин замещен урацилом. Предпринимались неоднократные
Из цианистого водорода, которым была обогащена первичная докис-лородная атмосфера, могли возникнуть аденин и гуанин — два основания нуклеиновой кислоты. Молекула цианистого водорода включает в себя по одному атому водорода, углерода и азота. Каждое из этих оснований имеет по пяти атомов каждого сорта, кроме того, гуанин содержит еще один атом кислорода. На приведенной диаграмме с помощью химических символов показаны возможные пути возникновения аденина и гуанина.
у Н~
N0-01= N -^[N0 СН=МН]
{ней
N0 Н2Й
СИ
СИ
{ней
аденин
гуанин
попытки продемонстрировать возможность абиогенного возникновения этих молекул. Одним из первых достижений в исследовании образования пуринов в первичных условиях явилась работа Хуана Оро из Хьюстонского университета, который путем термического воздействия на цианистый аммоний получил аденин. При внимательном рассмотрении молекулы аденина, представленной эмпирической формулой НбСбИб, обнаруживается, что ее можно изобразить в виде объединенных вместе пяти молекул цианистого водорода. Таким образом, синтез цианистого водорода логически приводит к возникновению аденина.
На первичной Земле цианистый водород — смертельный яд для современной биосферы, — вероятно, присутствовал в значительных количествах и играл важную роль
71
Комета Икэя — Сэки, сфотографированная над Канберрой в 1965 г. Среди газов, образующих хвост кометы, доминирует цианистый водород, которым была обогащена первичная атмосфера Земли.
в абиогенных процессах. Результаты спектроскопических исследований свидетельствуют о том, что он входит и в состав комет. При движении кометы по направлению к Солнцу характерная спектральная линия цианида является доминирующей. Это интересно особенно тем, что состав протосолнечной первичной туманности, из которой образовались планеты Солнечной системы, как предполагается в настоящее время, подобен составу комет. Согласно последним радиоастрономическим данным, цианистый водород присутствует также в межзвездном пространстве. Лабораторные исследования показали, что огромное количество цианистого водорода удается получить при использовании смесей из метана, аммиака и воды. Только в экспериментах с электрическими разрядами выход цианистого водорода составляет около 15%. При облучении электронами, полученными от линей-
72
«Пятно» аденина, полученное на бумажной хроматограмме, свидетельствует об успехе эксперимента, в котором модель первичной атмосферы Земли облучалась электронами. Образовавшаяся смесь молекул была хроматографически разделена на бумаге. Каждое вещество, содержащее углерод, при использовании в модельной атмосфере меченого метана (то есть включающего радиоактивный углерод), оставляет на рентгеновской пленке, помещенной поверх хроматогра-фической бумаги, темное пятно.
ного ускорителя, газовой смеси, состоявшей из метана, аммиака и воды и соответствовавшей первичной атмосфере, Поннамперума с сотрудниками среди прочих веществ синтезировали и аденин. Аденин был не просто нелетучим продуктом, обладавшим наибольшим выходом. Характерно, что он преобладал среди аналогичных продуктов и, кроме того, его выход увеличивался при отсутствии водорода. Это не удивительно, так как для того, чтобы углерод метана мог быть включен в состав пуринов, он должен быть окислен. Избыток водорода препятствует процессу окисления, так как значительное количество образовавшихся радикалов рекомбинирует с образованием метана. Во всяком случае, отсюда следует, что высокая концентрация органического вещества на первичной Земле возникла, вероятно, в тот период, когда из земной атмосферы улетучилась большая часть водорода.
Несмотря на многочисленные попытки, в конечных продуктах экспериментов, моделирующих первичную атмосферу, не удалось обнаружить другие пурины. Не увенчались успехом и попытки обнаружения пиримидинов.
73
Многие исследователи пытались получать цитозин, тимин и урацил из молекул, которые можно рассматривать как промежуточные продукты синтеза пиримидинов. Некоторые из конечных продуктов реакций, происходящих в экспериментах с моделями первичной атмосферы Земли, представляют собой именно такую промежуточную ступень для последующих синтезов. С этой точки зрения заслуживают внимания работы Лесли Оргела. Он рассматривал цианацетилен, образующийся при воздействии электрического разряда на смесь метана и азота, как возможный предшественник пиримидинов. При совместном нагревании цианацетилена и мочевины был также получен цитозин. Мочевина является конечным продуктом в большинстве экспериментов с газовыми смесями, состоящими из метана, аммиака и водяных паров. Можно считать, что сочетание цианацетилена с мочевиной— вполне приемлемый путь для синтеза пиримидинов.
