Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Фиг. 6. Общее количество вещества, образующегося в зависимости от времени инкубации в хлороформе после облучения вольфрамовой лампой. Кружки — без облучения; треугольники — облучение в течение I час (видимый свет); квадратики — облучение в течение 2 час (видимый свет); ромбики — облучение в течение
3 час (видимый свет).
всего возникла в водоемах, богатых органическими веществами, а не на твердой поверхности.
Концентрация органических веществ могла значительно повышаться при испарении воды в озерах и лагунах.
Увеличение выхода порфиноподобных веществ, наблюдаемое при длительной инкубации в хлороформе, свидетельствует о наличии автокаталитического процесса. Таким образом, предположение Кальвина [7—10] о возможности подобного процесса получило теперь экспериментальное подтверждение.
При более внимательном изучении фиг. 5 и 6 можно обнаружить, что общее количество порфинов, образующихся в процессе инкубации, бывает различным в зависимости от вида электромагнитного излучения, использованного для предварительной обработки. Скорость образования порфинов в растворе, предварительно облученном светом от вольфрамовой лампы, оказалась такой же, как и в случае необлученных растворов. С другой стороны, при использовании ультрафиолета для предварительного облучения скорость образования порфинов при аналогичных условиях инкубирования была ниже. Сравнивались результаты для случая водных суспензий исходных веществ, облучавшихся в присутствии кислорода.
Многие исследователи придерживаются того мнения, что синтез порфиринов является необходимой ступенью в процессе возникновения жизни. Однако вопрос о времени появления порфиринов вызывает много споров. Гаффрон [16] и Кальвин [7—9] придерживаются того мнения, что порфирины уже играли активную роль на самой ранней стадии существования псевдоживых органических структур. Миллер и Юри [24], со своей стороны, полагают, что порфирины могли образовываться в процессе эволюции первичных организмов. Штругольд и Риттер [37] утверждают, что образование и эволюция хлорофилла определили накопление кислорода в результате фотохимической диссоциации воды; образование же порфиринов типа гема, по их мнению, имело место только 1—1,5 млрд. лет спустя.
Хотя в настоящее время невозможно сказать с абсолютной достоверностью, на какой стадии химической эволюции возникли порфи-ноподобные вещества, все же на основании имеющихся экспериментальных данных можно сделать некоторые заключения. Можно предположить, что на первой стадии химической эволюции, после того как наступило насыщение среды простыми органическими соединениями, возникли условия, сделавшие возможным дальнейшее продолжение химической эволюции до более сложных веществ. В результате фотолиза воды и возникновения слоя озона возник «экран», полностью задерживавший коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Остались только длинноволновое ультрафиолето-
вое излучение и видимые лучи, обладающие более мягким действием.
В то же время по мере превращения восстановительной атмосферы в окислительную в процессе эволюции возникала необходимость в синтезе порфиноподобных веществ. Поскольку коротковолновое ультрафиолетовое излучение как источник энергии теперь исключалось, появление порфинов, и особенно их хелатных комплексов с металлами, было существенно важно на этой стадии именно потому, что они обеспечивали эффективное использование излучения с менее высокой энергией. В настоящее время убедительно показана роль порфинов в таких химических превращениях, как перенос водорода, или окисление.
Превращение восстановительной атмосферы в окислительную сопровождалось образованием перекиси водорода вследствие фотолиза воды. Вступая в контакт с перекисью водорода, органические вещества подвергаются интенсивному окислению. Для того чтобы химическая эволюция могла продолжаться, необходимо было создание механизма, обеспечивающего разрушение возникающей в большом количестве перекиси водорода. Как показал Кальвин [7], включение трехвалентного железа в молекулу типа гема приводит к тысячекратному возрастанию каталитической активности железа в разрушении перекиси водорода. Ассоциация же с некоторыми белками вызывает дополнительное увеличение скорости этого процесса в 105 раз.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что в процессе превращения восстановительной атмосферы в окислительную возникла насущная необходимость в образовании порфиноподобных соединений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Abelson P. Н., Science, 124, 935 (1956).
2. Akabori S., Origin Life Earth Rep. Intern. Symp. Moscow, 1957, pp. 189—196, 1959.
3. Bahadur K., Nature, 173, 1141 (1954).
4. Bahadur K., Strivastava R. R., Zn. Obshch. Klim., 31,
3017 (1961).
5. В a 1 1 R. H., Dorough G. D., Calvin М., J. Am. Chem. Soc., 68, 2278 (1946).
6. Banks С. V., Bisque R. E., Anal. Chem., 29, 522 (1957)
7. Calvin М., Science, 130, 1170 (1959).
8. Calvin М., Chem. Eng. News., 39, 96 (May 1961).
