Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
N-Метилаланин --- --- - 0,8 6,5
* Основные аминокислоты в таблице не приведены, поскольку не проводили их полного определения. При некоторых анализах обнаружены пики, соответствующие лизину (или орнитииу) и аргинииу.
** Пересчитано из результатов Миллера [5].
*** Определение р-аланина было затруднено ввиду наложения соседнего неиденти-фицированного пика.
На фиг. 1 и 2 представлены схемы приборов, которые были использованы в нашей работе. На фиг. 1 показан прибор для однократного пропускания газа. На фиг. 2 представлен прибор замкнутой конструкции, в котором газы реакционной смеси объединяются по ходу реакции. Приборы были сделаны из стекла пирекс, а пробирки — из стекла викор (96% окиси кремния). В твердые вещества вводили термопару (хромель — алюмель); температуру измеряли с помощью калиброванного потенциометра.
В предварительных опытах использовали горелку с природным газом и кислородом. Впоследствии применяли печь (модель Хоскинса), нагреваемую спиралью из хромеля А.
В опытах наблюдалось образование почти всех природных аминокислот, за исключением дистина и метионина. Ввиду отсутствия соединений серы в реакционной смеси образование серусодержа-щих соединений, естественно, было невозможно. Вопрос образования основных аминокислот нельзя считать полностью решенным.
При некоторых определениях были обнаружены пики, соответствующие лизину (или орнитину) и аргинину. Обнаружение гистидина, если он и присутствовал в реакционной смеси, было затруднено ввиду больших количеств аммиака. Для обнаружения триптофана необходимо специальное определение, которое мы не проводили.
При температуре 950° независимо от того, использовался ли кварцевый песок или силикагель, соотношение образующихся аминокислот было одинаковым. При повышении температуры до 1050° содержание глицина снижалось, тогда как содержание других аминокислот увеличивалось. Совершенно иным был состав смеси аминокислот при использовании окиси алюминия. При этом в значительных количествах синтезировался цианистый водород; кроме того, были обнаружены глицин, аланин, аспарагиновая кислота и саркозин (или серин). Другие аминокислоты не были обнаружены или присутствовали в незначительных количествах. Цианистый водород, поглощенный охлажденным 3 н. раствором аммиака, отти-
тровывали нитратом серебра. При использовании окиси алюминия получали в 100—300 раз большее количество цианистого водорода, чем при применении двуокиси кремния. Указанная разница обусловлена, по-видимому, тем, что окись алюминия была подвергнута специальной обработке [13]. Реакции, в которые вступает цианистый водород, образуемый при использовании окиси алюминия,
Фиг. 2. Прибор замкнутой конструкции для циклического пропускания газов.
в основном те же, которые изучались Орб и Кимбелом [16] при синтезе аденина и аминокислот в водно-аммиачном растворе цианистого водорода. Это позволяет предположить, что в процессе термического синтеза из метана, аммиака и воды могут образоваться не только многие природные аминокислоты, но также и азотистые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот. И действительно, на хроматограммах было обнаружено несколько пятен при облучении ультрафиолетовым светом. Установление природы этих пятен является предметом наших дальнейших исследований. Во всех опытах наблюдали пик, совпадающий по Rf с мочевиной. Однако это вещество пока еще с точностью не идентифицировано.
Для того чтобы исключить возражения, сводящиеся к тому, что источником аминокислот является микробное или иное зара-
жение, ставили контрольные опыты в тех же условиях, но без нагревания. При этом были обнаружены с помощью автоматического анализатора лишь следы аминокислот; эти количества совершенно незначительны по сравнению с количеством аминокислот, образующихся при термическом синтезе. Другим аргументом против того, что источником обнаруженных аминокислот является живой организм, служит отсутствие цистина и метионина. Количественное соотношение аминокислот в реакционной смеси (см. табл. 1) также не совпадает с таковым для микроорганизмов.
Механизм термического синтеза, несомненно, очень сложен. Вероятно, частично он включает в себя синтез Штрекера. Однако глицин, аланин и аспарагиновая кислота могут быть синтезированы без образования соответствующего альдегида в качестве промежуточного продукта, как показали Оро и Кимбел [16], а также Хейнс и Павел [17]. Это явствует и из данных по термическому синтезу с использованием окиси алюминия (см. табл. 1). Согласно сообщению Харады [18], нагревание формиата аммония или форм-амида также приводит к образованию вышеназванных аминокислот. Для выяснения возможного механизма синтеза в настоящее время проводятся исследования по различным направлениям. Изучаются реакции, идущие с использованием окиси и двуокиси углерода, а также этана и ацетилена.
Сравнение термических реакций с реакциями, снабжаемыми энергией электрического разряда, позволяет предположить универсальное значение тепловой энергии в синтезе природных аминокислот. При тихом разряде образуются главным образом саркозин, глицин и некоторые аминокислоты, не встречающиеся в белках [5]. При искровом разряде происходит синтез глицина, аланина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, а также нескольких необычных аминокислот. Продуктами же описываемой нами термической реакции являются главным образом природные аминокислоты. Полученные данные привлекают внимание к роли тепловой энергии в опытах с применением искрового разряда, поскольку при электрической искре выделяется тепло и возникает поток электронов (и в какой-то мере ультрафиолетовое излучение). Определенный интерес представляет сравнение содержания саркозина, аспарагиновой кислоты и глутаминовой кислоты в продуктах, образующихся при тихом, разряде, искровом разряде и при термическом синтезе аминокислот. При тихом разряде содержание саркозина составляло 45%, тогда как при искровом разряде оно уменьшалось в десять раз (4%), а при термическом синтезе саркозин вовсе не обнаруживался в реакционной смеси. При тихом или искровом разряде и при термическом синтезе содержание аспарагиновой кислоты составляло соответственно 0,1; 0,3 и 3—15%, а содержание глутаминовой кислоты — 0,3; 0,5 и 3—10%. Как явствует из этих дан-
