Происхождение жизни - Поннамперума С.
Скачать (прямая ссылка):
115
Нитевидные органические образо* вания, обнаруженные в сланце Фиг-Три из Южной Африки, имеют возраст свыше 3 млрд. лет. Из образцов формации Онвервахт, еще более древней, чем сланцы Фиг-Три, выделены организованные микроструктуры, подобные показанной на фотографии вверху Х1400), возможно, это наиболее ревние «живые» образования, еще поддающиеся идентификации.
сланцев Фиг-Три и Онвервахт в действительности так же сложны, как их окаменелые формы, то, чтобы достигнуть обнаруженного уровня организации, им, по-видимому, потребовалось очень много времени. Еще в первых главах книги, говоря о синтезе органических соединений, мы исходили из того, что первичная атмосфера Земли была восстановительной. Если водоросли появились в первобытном океане 3,5 млрд. лет назад, то фотохимические системы, по всей вероятности, уже работали, и атмосфера из восстановительной постепенно превращалась в бес-
116
кислородную и, наконец, в палеозойскую эру — в киоло родную.
Теперь мы можем считать, что в докембрийский период ранние формы жизни были совершенно примитивными. Они встречаются в виде отдельных клеток, а их первые колонии обнаруживаются лишь с появлением жгутиковых форм. Однако в эпоху среднего докембрия в отдельных местах планктонные водоросли, возможно, образовывали весьма обильные скопления. Появились сине-зеленые водоросли и большое количество хемосинтезирующих бактерий. Предполагается, что тогда же получили широкое распространение фотосинтезирующие микроорганизмы и началось образование кислородной атмосферы. В позднем докембрии, видимо, уже возникли группы организмов, морфологически сравнимых с существующими ныне. Например, сине-зеленые водоросли достигли в своем развитии большого разнообразия, появились клетки с обособленным ядром. Это событие заслуживает особого внимания, ибо оно возвестило возникновение клеточного деления и разнообразия форм.
ХИМИЯ ИСКОПАЕМЫХ
Существует еще другой тип ископаемых, доступный для исследования, — это молекулярные или химические ископаемые. Исследование древнейших горных и осадочных пород выявило наличие ничтожных количеств органических веществ, происхождение которых, вероятно, можно проследить. В то время как сам организм разрушается, составляющие его молекулы сохраняются в толще вмещающей породы. Методы современной органической геохимии позволяют выделить из древнейших горных и осадочных пород некоторые молекулы, имеющие отношение к жизни.
Немецкий химик Трейбс первым экстрагировал из сырой нефти металлсодержащий порфирин и тем самым показал, что изучение отдельных молекул, содержащихся в геохимических системах, может быть полезным для раскрытия природы организмов, существовавших в эпоху, когда, по-видимому, образовались отложения, содержащие органические вещества. Так как порфирины играют значительную роль в биологических процессах, их обна-
117
ружение привело Трейбса к выводу о биологическом происхождении нефти.
С появлением возможности изучать образцы внеземного грунта вновь пробудился интерес к органической геохимии. Для таких исследований требуется весьма сложная лабораторная методика. Прежде всего необходимо выбрать соответствующий объект, из которого можно было бы выделить образец сланца или породы, характерный для всего массива. Этот образец не должен иметь трещин и щелей, куда могут попасть современные органические вещества. Отобранный образец во избежание сильного загрязнения со всеми предосторожностями извлекают из цельного массива, размельчают и подвергают экстракции, то есть обрабатывают соответствующими растворителями. Некоторые соединения, такие, как сахара и аминокислоты, могут быть экстрагированы водой. Углеводороды и порфирины выделяют с помощью бензола и метана. Последующая обработка размельченного образца кислотой позволяет выделять и другие органические вещества, которые непосредственно не экстрагируются растворителями.
В своих исследованиях биохимик прежде всего сосредоточивает внимание на молекулах, имеющих отношение к жизни. Однако не все они представляют интерес, поскольку вороятность их сохранности на протяжении столь долгого периода времени весьма мала. Удобным объектом исследования служат углеводороды. Обладая способностью противостоять естественным процессам разложения и рекомбинации, они оказываются маркерами природных химических процессов, протекавших при образовании отложений. Органические вещества, полученные для лабораторного анализа в результате экстракции и гидролиза, могут иметь своим «прародителем» различные организмы. Однако по сравнению с тем состоянием, в котором они находились в живом организме, они претерпели огромные изменения.
Нормальные алканы или линейные углеводороды широко представлены в современных биологических системах, причем углеводороды с нечетным числом углеродных атомов, по-видимому, распространены наиболее широко. Эти соединения могут использоваться как биологические маркеры. Преобладание углерода с нечетным числом атомов— результат превращения липидов в углеводороды путем декарбоксилирования. Жирные кислоты, имеющие
