Происхождение жизни - Поннамперума С.
Скачать (прямая ссылка):
Если бы такой процесс происходил в водной среде, то следовало бы предположить, что вода при этом выделяется в воду. Но это противоречит закону действующих масс. Такая ситуация также невозможна, как невозможно пловцу оставаться сухим во время плавания. Однако мы знаем, что в живых организмах постоянно идут реак-
79
ции конденсации с образованием биополимеров. Они осуществляются с участием ферментов-катализаторов, благодаря чему взаимодействующие молекулы могут преодолевать энергетический барьер в реакциях, которые в иных условиях неосуществимы. Если бы аналогичные процессы происходили в океане, то с их помощью, по-видимому, удалось бы вполне приемлемо объяснить меха-
Яры образовании нуклеиновой кислоты происходит аналогичный процесс: фосфат соединяется с сахаром, а сахар — с основанием с выделением молекулы воды.
низм возникновения предбиологических макромолекул.
Коль скоро для синтеза полимера необходимо удалить воду, то, вероятно, наиболее легко это сделать путем нагревания смеси двух аминокислот. Такой же процесс возможен и при образовании нуклеиновой кислоты: смесь основания и сахара нагревается, что вызывает их дегидратацию. Подобным же образом с помощью нагревания нуклеозид и фосфат можно превратить в нуклеотид.
Для первичной Земли такая последовательность событий вполне вероятна. Бернал первым отметил, что пересыхающие морские лагуны могли быть идеальным местом формирования больших молекул. Воздействие солнечного излучения на органический материал, адсор-
80
бированный на илистом дне лагун, приводило к его дегидратации. Полимеризованные таким образом молекулы смывались затем водой океана. Подобные реакции могли происходить и на всей прибрежной полосе. Органический материал, вынесенный на песок, адсорбировался на силикатной поверхности, а его последующая дегидратация могла быть обусловлена солнечным излучением. Такой процесс можно наблюдать на побережье даже в настоящее время. Лагуны, которые тянутся вдоль берега, иногда пересыхают. Временами же, например при высоких приливах, наступающая вода вновь заполняет их. При таком чередующемся пересыхании и заполнении водой мог осуществляться очень эффективный синтез полимеров в предбиологических условиях с последующим их попаданием в первичный океан.
Предполагается, что часто пересыхающие и вновь заполняющиеся водой мелкие лагуны представляли собой наиболее вероятные области, где происходил синтез полимеров из предбиологического «бульона». Изобилующая растительностью лагуна в Северной Австралии, показанная на этой фотографии, конечно, не может быть отнесена к таковым.
4-274
81
Оба типа реакций моделировались в бесчисленном количестве экспериментов. В одних из них были сделаны попытки синтезировать полимеры в водных условиях, в других — моделировалось пересыхание предбиологиче-ского океана. В обоих случаях происходил процесс конденсации с выделением воды.
Результаты некоторых экспериментов свидетельствуют о возможности полимеризации в водных растворах. Так, Кальвин и Поннамперума провели синтез пептидов, используя разбавленные растворы аминокислот. Однако в этом случае для протекания реакции необходим конденсирующий агент. Он заменяет собой катализаторы, или ферменты, с помощью которых осуществляются подобные реакции в биологических системах. Один из наиболее блестящих экспериментов такого типа провел Корана; для синтеза полинуклеотидов он применил дициклогек-силкарбодиимиды. Такие карбодиимиды относятся к семейству органических веществ, производных цианамида. Простейшими из них являются цианамид и дицианамид, которые можно отнести к исходным продуктам, образующим карбодиимиды. Как уже говорилось, и цианамид, и дицианамид были получены в результате воздействия излучения на первичную атмосферу. Эти вещества вполне можно рассматривать как предбиологические катализаторы.
В простых лабораторных экспериментах, поставленных в Исследовательском центре им. Эймса, сильно разбавленные растворы двух меченых (радиоактивных) аминокислот, глицина и лейцина, в присутствии цианамида облучали ультрафиолетовым светом. Биохимики считают этот прием весьма удобным для обнаружения конечных продуктов реакции: если при разделении различных веществ с помощью бумажной хроматографии поверх хроматограммы поместить рентгеновскую пленку, то она потемнеет там, где есть радиоактивность. Таким образом, темные пятна могут служить индикаторами наличия разных органических соединений. В названных экспериментах были синтезированы пептиды: диглицин, триглицин, глициллейцин и лейцилглицин, и, следовательно, образование в этих условиях дипептидов является твердо установленным фактом. Подобные же попытки предпринимались для синтеза нуклеотидов в водных растворах. Хотя эти эксперименты оказались не столь ус-
63
пешными, как опыты с получением дипептидов, тем не менее некоторые весьма обнадеживающие результаты были достигнуты.
Мы отмечали ранее, что почти везде в первичной атмосфере, по-видимому, присутствовали молекулы цианистого водорода. В ряде экспериментов образовавшиеся аминокислоты удалось выявить при анализе
