Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
морях; это обусловлено фактически беспрепятственным беспорядочным
тепловым движением компонентов атмосферы [1].
Все сказанное имеет непосредственное отношение к нашим поискам путей
моделирования первобытных условий на Земле, ибо приведенные соображения
значительно расширяют возмож-
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИИ, СУЩЕСТВОВАВШИХ НА ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ 143
ный набор приемлемых экспериментальных условий. Разнообразие
специфических микроусловий на Земле возрастает в следующем порядке:
атмосфера < открытые моря < материковые воды< < суша. При переходе от
модельных экспериментов, проводимйх исключительно в газовой фазе, к
экспериментам с участием твердой фазы требование строго придерживаться
только общих или средних условий в значительной мере снимается.
Действительно, в экспериментах с участием твердой фазы любой вероятный
набор геохимических условий допустимо рассматривать как возможную модель
того древнего сценария, по которому разыгрывался ёе-ликий спектакль,
именуемый возникновением жизни.
Одно из следствий беспорядочного теплового движения молекул, растворенных
в гидросфере, заслуживает специального обсуждения, так как в связи с ним
возникает одна серьезная трудность. Кратко проблема сводится к
следующему. Даже простейшие формы современной жизни представляют собой
сильно обособленные (сосредоточенные в очень небольшом пространстве,
ограниченном плазматической мембраной) системы взаимодействующих циклов
реакций. Если мы считаем, что компоненты первобытной атмосферы
подвергались простым химическим превращениям, приводящим к образованию
менее летучих соединений, которые попадали далее в гидросферу и
растворялись в ней, то в результате диффузии они должны были заполнять
весь объем воды, т. е. локальные их концентрации были очень невелики.
Соответственно малой была и вероятность последующего взаимодействия между
растворенными однотипными молекулами с образованием более сложных,
полимерных соединений. Конечно, для того чтобы оценить серьезность этого
затруднения, необходимо знать хоть что-нибудь о вероятных скоростях
образования различных соединений в примитивной атмосфере, скоростях их
переноса в первобытные океаны и объеме этих океанов.
Чрезвычайно трудно дать даже грубую количественную оценку этих
параметров, хотя некоторые попытки в этом направлении все же были
сделаны. По Юри [28], средняя концентрация органических веществ в
первобытной гидросфере могла достигать 10 %, тогда как Саган [4] дает
значение, равное 1%. Во всяком случае, если в первобытные времена
существовал какой-то механизм концентрирования органических веществ в
более иЛи менее ограниченных областях пространства, то вероятность меж-
молекулярного взаимодействия сильно возрастала, так что затруднения
частично снимаются.
Было высказано предположение, что глинистые минералы могли служить
концентрирующими агентами в первобытных океанах, так как они имеют
необычайно высокую адсорбционную способность [56]. Эти минералы часто
встречаются на современной Земле в различных образованиях, таких, как
бессточные впадины, за-
144
ГЛАВА III
полненные илом, эстуарии, дельты рек, а также побережья и дно морей [57].
Кристаллы глинистых минералов образованы стопками тонких пластинок,
состоящих из расположенных различным образом тетраэдров кварца и
октаэдров окиси алюминия. Отдельные частицы представляют собой пластинки
площадью около 1 мкм2 и толщиной несколько сот ангстрем. На внешних
поверхностях таких частиц имеются многочисленные центры, способные
связывать органические молекулы за счет ионных и (или) вандер-ваальсовых
сил. Некоторые глиноземы способны также адсорбировать органические
молекулы на внутренних поверхностях отдельных пластинок. Особенно
выделяется в этом отношении глинистый минерал монтмориллонит, общая
адсорбирующая поверхность которого составляет 430 м2/г [58], тогда как у
сферических частиц Si0-2.диаметром 1 мкм она составляет всего 2,8 ма/г.
Было показано, что монтмориллонит способен адсорбировать на своих
внутренних связывающих центрах такие биологически важные соединения,
какаденозин, гуанин и никотин, причем они оказываются пространственно
упорядоченными, так что плоскости колец органических молекул
ориентированы параллельно базисным плоскостям кристаллической решетки
[58]. Известно, что с монтмориллонитом взаимодействуют и многие другие
биологические соединения, такие, как сахара, жирные кислоты, аминокислоты
и белки 159].
Поскольку адсорбция органических веществ на внутренних поверхностях
сопровождается вытеснением первоначально адсорбированных молекул воды
[!э7], локальные субмикроскопические условия вблизи связывающих центров
характеризуются пониженным содержанием воды, что в принципе может
благоприятствовать протеканию реакций типа биологической полимеризации, а
именно конденсации с дегидратацией. В связи с этим было высказано
предположение, что глинистые минералы способствовали протеканию простых
реакций полимеризации на древней Земле [56]. Однако здесь же следует
