Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
лимеры синтезированы неорганическим путем, в отсутствие нуклеиновых кислот. Значит, уже в эпоху преджизни могли синтезироваться упорядоченные полимеры, которые можно назвать само-упорядоченными, и из них могли формироваться белковоподобные соединения. Для этого не требовались живые организмы или нуклеиновые кислоты. Такая упорядоченность, видимо, может быть объяснена на основе трехмерной структуры и электронной конфигурации молекул аминокислот [12].
Последнее соображение особенно важно для тех, кто не склонен считать предложенные Фоксом условия среды (дождевая вода •в действующем вулкане) слишком подходящими для возникновения жизни (см. гл. VI, разд. 7). Ведь если упорядоченность зависит от объемной структуры и электронной конфигурации аминокислот, то она возникнет в любой среде — и в горячей, предлагаемой Фоксом, и в водной с присутствием цианистого водорода или дицианамида, по Кальвину. Так что мы можем спокойно использовать результаты, полученные Фоксом в опытах со средами, более удобными в эксперименте, чем предлагаемые другими химиками, и переносить эти результаты на другие среды, которые кажутся более подходящими геологу.
Со временем могли начаться реакции между неорганически синтезированным протеиноидом, или «предбелком», и нуклеотидами такого же происхождения. Так постепенно нуклеиновые кислоты могли приобрести свою главенствующую роль, свойственную им теперь. Исследования этого вопроса уже начались, их обзор можно найти у Фокса [14] (см. также [29, 32]). Недавно получено первое экспериментальное подтверждение возможности развития такой «пред-ДНК» [22]. При взаимодействии мононуклеотидов и полиаминокислот произошло образование кодона глицина— ГГГ, входящего в современный генетический код. С уверенностью можно сказать, что будут осуществлены и другие подобные синтезы.
7. МУТАНТЫ ПРИОБРЕТАЮТ НОВУЮ СПОСОБНОСТЬ;
ОРГАНИЧЕСКИЙ ФОТОСИНТЕЗ
И самая ранняя жизнь, и даже преджизнь уже имели своих мутантов. Ведь мутации — изменения — свойственны и «органическим», и истинным органическим макромолекулам. Хотя процесс мутирования еще не вполне понятен, видимо, он заключается в неких микроперестройках во время роста. Эти перестройки, очевидно, происходят под действием притока извне тепловой или лучистой энергии.
В наше время мутанты, по-видимому, образуются прежде всего в результате изменения последовательности азотистых оснований в молекуле нуклеиновой кислоты (см. [10, 16, 28]). Для нуклеиновых кислот характерна строго упорядоченная последовательность
разных азотистых оснований, различная у всех организмов. На этой последовательности основан генетический код, обеспечивающий при размножении точное воспроизведение. Если по какой-то случайности копирование прошло неточно, возникает мутант. Во времена ранней жизни, когда репродуктивные процессы еще не достигли современного совершенства, мутанты могли возникать вследствие других, более простых ошибок на молекулярном уровне.
Органический фотосинтез, т. е. процесс ассимиляции, основан в наши дни на очень сложных системах биохимических реакций [9]. Но нельзя забывать, что на формирование этого процесса из менее сложных и, следовательно, менее эффективных реакций растения затратили около 3 млрд. лет. О ранней стадии фотосинтеза, «первичном акте» Вассинка [31], особенно интересном для нас, мы до сих пор ничего не знаем.
Где-то когда-то в результате мутаций ранней жизни появились соединения, способные к органическому фотосинтезу, т. е. к органической ассимиляции. Они приобрели уникальную способность разлагать двуокись углерода (СОг) на углерод (С) и свободный кислород (Ог) Углерод мог использоваться для создания органических веществ, нужных организму, а кислород уходил в атмосферу. Как сказано уже в гл. IV, результаты этого нового процесса позже стали поистине ошеломляющими (подробнее об этом — в гл. VIII—XV). Но надо проводить четкое различие между тем, что эта новая мутация дала самим организмам, и глобальными результатами фотосинтеза.
Для организмов, сумевших перейти к фотосинтезу, этот процесс стал богатым «поставщиком» энергии, превзошедшим в этом отношении все другие способы метаболизма. Ни одна реакция из тех, что идут без участия свободного кислорода, — брожение, восстановление нитратов, сульфатов и карбонатов — не может сравниться по выходу энергии с ассимиляцией двуокиси углерода. Этот новый образ жизни давал несомненные преимущества в борьбе за существование.
Глобальный результат органического фотосинтеза, — накопление в атмосфере свободного кислорода. Оно шло медленно, постепенно и заняло примерно 2 млрд. лет (гл. XVI). Тем не менее этот результат в конечном счете гораздо важнее, чем те преимущества, которые фотосинтез дал самим организмам. Благодаря фотосинтезу свободный кислород постепенно стал важным компонентом атмосферы.
1 Автор несколько упрощенно изображает процесс фотосинтеза. Фактически С02 не разлагается на С и 02, а происходит восстановление С02, при котором вода служит донором водорода; выделяющийся Ог образуется из воды. — Прим. ред.
