Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
I
СИ3—СН—(СН2)Л_4—сн3
Анте-изоалканы — соединения с разветвлением у третьего от конца атома углерода в цепи. Их общая формула
СН3-СН2—СН—(СН2) „_5-СН3
I
СН3
Изопрен — это алкан с пятью атомами углерода в цепи, причем один из них — в боковой цепи.
При анализе различных алканов, найденных в древних осадочных породах, необходимо разделить нормальные, разветвленные и циклические алканы. Прежде всего отделяют нормальные алканы, встряхивая исследуемую смесь с гранулированным веществом, служащим в качестве молекулярного сита (диаметр пор 0,5 нм). В результате происходит частичное разделение. Гранулы растворяют затем в плавиковой кислоте и собирают задержавшиеся в порах вещества. Дальнейшее разделение основано на том факте, что природные разветвленные изопреноиды содержат меньшее число атомов углерода, чем циклические молекулы. Соответственно их молекулярная масса ниже. Важнейшие соединения из группы разветвленных изопреноидов имеют около 20 атомов углерода, а циклические— около 30 и более. Газовая хроматография позволяет разделять соединения по их молекулярной массе. Такому разделе-
нию подвергаются и нормальные, и разветвленные, и циклические алканы. Затем их фракции собирают и анализируют с помощью масс-спектрометра, как описано ниже. Иногда часть пробы прямо вводится в масс-спектрометр, как показано на фиг. 57.
Из битуминозного вещества сравнительно молодых сланцев формации Грин-Ривер, о которых шла речь в предыдущем разделе (им всего 0,06 млрд. лет), был выделен полный спектр прямых,.
Фиг. 57. Схема анализа химических ископаемых [23].
Последние две стадии анализа, газовая хроматография и масс-спектроскопия, в современных установках совмещены в одном приборе, записывающем результаты как хроматографического, так и масс-спектрометрического анализа пробы.
¦Фиг. 58. Газовая хроматограмма сланца Грин-Ривер, Колорадо (60-106 лет)
[46].
А— общая фракция углеводородов; В — разветвленные и циклические углеводороды; В — нернннстнлгнные углеводороды. Разделение с помощью молекулярного сита (диаметр пор 0,5 нм). По оси абсцисс отложено время. В процессе анализа алканы с не-разветвленной цепью переметаются медленнее, чем разветиленные и циклические алканы. Поэтому неразветиленный алкан С,? (нижний график) проходит трубку хроматографа за то же время, что и гристан, ра*нетвленный изопреноид Ci9. По хроматограмме нельзя судить непосредственно о строении молекул. Его можно выяснить с помощью масс-спектрометрии разделенных хроматографически веществ. «Следует отметить, что разветвленный изопреноид Cj? в числе продуктов отсутствует.
Чувствительность 10 х8.
разветвленных и циклических алканов (фиг. 58). В более древних отложениях — в сланцах Нансач и в железорудной формации Соуден меньше молекул с большой молекулярной массой (фиг. 59
Фиг. 59. Газовые хроматограммы неразветвленных углеводородов из формаций Антрим, возраст ~ 265¦ 10е лет (Л), Нансач, возраст 1-109 лет (Б) и Соуден, возраст ~ 2,5-109 лет (В) [15].
В сравнении с гораздо более молодым сланцем Грин-Ривер в этих более древних отложениях содержится значительно менее разнообразный набор неразветвленных алканов. Но четкая корреляции с возрастом отсутствует. Порода формации Соуден, между прочим, не простой сланец, а кремнистый сланец. Цифры вверху справа на хроматограммах — чувствительность.
В этих древних отложениях гораздо беднее, чем в сланце Грин-Ривер, представлены разветвленные и циклически^ алкяны г Пож.шой молекулярной массой Считается, нто это результат постседиментационного разрушения этих соединений. Чувствительность 100 х 1.
я 60). Это может объясняться двумя причинами: или в то время не €ыло еще таких соединений, или же они были разрушены впоследствии, в процессе диагенеза и (или) метаморфизма этих пород. Второе объяснение кажется более вероятным, поскольку крупных молекул становится заметно меньше уже в сланцах Антрим, которому всего 0,265 млрд. лет, а это соответствует середине фанерозоя, когда жизнь уже была вполне развита.
Далее, надо отметить, что состав сохранившихся алканов мог зависеть и от того, в какой среде шло отложение осадков. Кальвин [15, 17] сообщает, что у современных организмов имеется разный набор алканов в зависимости от того, обитают ли они в море или в пресной воде. Не исключено, что различия в наборе нормальных алканов (для Грин-Ривер характерно наиболее высокое содержание соединений Ci?, для сланцев Антрим и Нансач — С)з, для сланцев Соуден — также С17; фиг. 58, 59) объясняются точно так же. Жаль, что из-за отсутствия достоверных окаменелостей мы не можем определить, где шло образование докембрийских отложений — в океане или в пресноводных озерах (гл. XIII, разд. 14). Чтобы узнать все это, необходимы еще длительные исследования.
Но вернемся к рассмотрению алканов из древних осадочных пород. Как уже отмечалось, они, вероятно, представляют собой ¦фрагменты молекул хлорофилла или хлорофиллоподобных веществ. Молекула современного хлорофилла имеет в центре атом металла, соединенный координационными связями с атомами азота порфиринового кольца, которое построено из атомов углерода, водорода и азота. К этой центральной группе присоединены различные боковые группы, в том числе длинная цепь фитила — остатка разветвленного алкана с 20 атомами углерода. Эта цепь присоединена к центральной части молекулы хлорофилла эфирной «вязью (фиг. 41). Центральная часть молекулы хлорофилла обладает высокой реакционной способностью, и после смерти организма, содержащего хлорофилл, она разрушается сравнительно быстро. А длинный хвост после окисления и декарбоксилирования превращается в малоактивную молекулу углеводорода — пристана (Со) или фитана (С20) (фиг. 61 и 62). Эти разветвленные изопре-ноиды относятся к ряду алканов и могут долго сохраняться в осадках, если диагенез и метаморфизм пород был не слишком сильным.
