Происхождение жизни - Поннамперума С.
Скачать (прямая ссылка):
Предполагалось также, что проблему возникновения оптической активности можно решить путем «отсеивания» рацемической смеси. Если при самопроизвольной
100
кристаллизации первоначально возник левовращающий кристалл, то, по-видимому, подобные кристаллы и должны преобладать в природе. Как свидетельствуют биохимические эксперименты, отсеивание действительно может привести к преобладанию одной из форм. Однако если кристаллизация исходной затравки происходила хаотически, то случаи образования и ?>-аминокислот должны быть равновероятны. Поэтому результаты экспериментов по асимметричным синтезам не в состоянии помочь нам в решении этого вопроса.
Итак, первоначальный выбор был в некотором смысле произвольным. Обе формы, и лево-, и правовращающая, появились в результате предбиологических синтезов. На ранней стадии борьбы за существование использовались право- и левовращающие полимеры. Когда организмы начали жить среди себе подобных, наибольшими преимуществами обладали примитивные существа, которые использовали молекулы лишь одной конфигурации. В результате обычного отбора на каждой планете, где возникла жизнь, по-видимому, восторжествовала та или иная форма. Если выбор был случаен, то во Вселенной должно существовать приблизительно равное число форм жизни с I- и ?)-аминокислотами. Если бы со всех обитаемых планет можно было отобрать по одному образцу из всего разнообразия организмов, то мы, возможно, получили бы равное число лево- и правовращающих молекул.
Однажды Джордж Уолд из Гарвардского университета спросил Эйнштейна, что он думает по поводу этой проблемы. «Вы знаете, я всегда обычно удивляюсь, как это происходит, что электрон имеет отрицательный заряд. Отрицательный, положительный — в физике они совершенно симметричны. Нет никаких причин предпочитать один другому. Тогда почему же электрон отрицателен? Я об этом долго думал, и все, что я смог наконец придумать,— это победа в борьбе!» — ответил Эйнштейн. Тог* да Уолд воскликнул: «Так же и /.-аминокислоты. Они победили в борьбе!»
Значение углерода 10
Говоря о синтезах органических веществ, мы предполагали, что для жизни необходимы атомы углерода. Является ли углерод единственной основой жизни? Органическое вещество состоит главным образом из углерода, водорода, азота и кислорода. Фосфор и сера присутствуют в нем в ограниченном количестве. Кроме того, органическое вещество содержит одноатомные ионы некоторых элементов: натрия, калия, магния, кальция и хлора, а также в следовых количествах железо, марганец, кобальт, медь и цинк, которые образуют металлоорганиче-ские комплексы.
Наиболее широко во Вселенной распространены легкие элементы. Вероятно, их использование в живых системах связано с их доступностью. В одной из работ Джорджа Уолда названы основные факторы, определяющие отбор элементов. К ним в первую очередь относится специфический набор свойств, которые делают данный элемент идеально пригодным для функционирования в составе биомолекул.
Вопрос можно сформулировать так: почему в биологии основная роль принадлежит именно водороду, кислороду, азоту и углероду? Они преобладают в космическом пространстве и относятся к числу наиболее легких элементов в периодической системе. При добавлении одного, цвух, трех или четырех электронов атомы этих элементов могут измениться настолько, что их электронная конфигурация будет соответствовать конфигурациям ближайших к ним инертных газов. Иными словами, стабильность легко достигается добавлением электронов. Кроме того, атомы углерода водорода и азота обладают малыми размерами. Эти два фактора обеспечивают способность
102
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ЭЛЕМЕНТОВ
| К-оболочка| 1 К-оболочка 1 | Ь-оболочка| | К-оболочка | | Ь-оболочка | | М-оболочка | | К-оболочка| | Ь-оболочка | | М-оболочка | | Ы-оболочка 1
литий и 2 1 натрий N3 2 8 1 калий К 2 8 8 1
бериллий Ве 2 2 магний мб 2 8 2 кальций Са 2 8 8 2
десять переходных металл.
бор В 2 3 алюминий А1 2 8 3 галлий ва 2 8 18 3
водород н 1 углерод с 2 4 кремний Б! 2 8 4 германий ве 2 8 18 4
азот N 2 5 фосфор р 2 8 5 мышьяк Аб 2 8 18 5
кислород О 2 6 сера 2 8 6 селен Бе 2 8 18 6
фтор 2 7 хлор С 2 8 7 бром Вг 2 8 18 7
гелий Не 2 неон Ые 2 8 аргон Аг 2 8 8 криптон Кг 2 8 18 8
этих элементов образовывать многочисленные стабильные связи. При создании обычной связи происходит «обобществление» электронов. Однако в некоторых случаях, когда в процессе построения связи участвует более одного электрона каждого атома, возникает сложная связь. В биологических процессах это обстоятельство особенно важно, так как именно оно обусловливает приспособляемость и гибкость молекул при образовании связей.
Оказывается, кремний распространен на Земле значительно шире, чем углерод: его в 135 раз больше. Углерод может присоединять к себе четыре электрона, образуя четыре ковалентные связи. Кремний способен делать то же самое. Почему же тогда в основу жизни положен все-таки углерод, а не кремний? По-видимому, причина кроется в том, что углерод-углеродная связь при энергии связи 80 ккал/моль почти в два раза стабильнее связи кремний—кремний с энергией только 42 ккал/моль. Поэтому при формировании прочных стабильных связей углерод, вероятно, обладает неким специфическим преимуществом.
