Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
Надо также сказать несколько предостерегающих слов о смысле палеоботанической классификации водорослей. В противоположность классификации высших растений и животных, основанной на филогенетических соображениях, система водорослей, особенно в палеоботанике, это всего лишь так называемая морфологическая группа, отражающая внешнее сходство между разными видами, родами и высшими таксономическими единицами. Для нашей проблемы такая искусственная система не имет никакой ценности.
Затем мы перейдем к довольно скользкому вопросу о предполагаемой связи между появлением и эволюцией жизни, с одной стороны, и периодами сильных пертурбаций земной коры — с другой. Я не верю, что существует подобная связь между так называемыми «большими вымираниями» и «главными орогенезами», но я знаю, что многие геологи не согласятся со мной. Впрочем, для докембрия
этот вопрос имеет чисто академический характер, поскольку для абсолютной датировки докембрия используются в основном породы, сформировавшиеся во время главных горообразований, — у нас просто нет возможности составить подробную временную шкалу для докембрийских пластов всего мира.
В конце главы мы поговорим о том, что факт длительной эволюции жизни в течение примерно 3 млрд. лет свидетельствует о сравнительном постоянстве температуры поверхности Земли на протяжении всего этого времени.
2. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И РОЛЬ КВАРЦА
Оптическая активность — это способность некоторых веществ влиять на поляризованный свет. Она очень характерна для живого вещества, и было даже сказано, что «ни одна другая химическая особенность не отличет так живое вещество от любого иного, как его оптическая активность» [58]. Но это не так: некоторые неорганические кристаллы, хотя бы кварц, тоже обладают оптической активностью. Поэтому вернее будет сказать, что на молекулярном уровне оптическая активность характерна для многих биогенных соединений, тогда как вещества, образовавшиеся неорганическим путем, обладают ею крайне редко.
Оптическая активность объясняется отсутствием симметрии в самих молекулах или в кристаллической решетке. Вещества, обладающие плоскостью симметрии, никогда не проявляют оптической активности. Молекулы или кристаллы, у которых нет плоскости симметрии, не могут быть совмещены со своим зеркальным изображением. Но вещество может и в этом случае обладать какой-либо симметрией низшего порядка, скажем симметрией относительно одной точки, лежащей внутри молекулы или кристалла. Кристаллы с такой симметрией низшего порядка называются в кристаллографии триклинными, а кристаллы, обладающие плоскостью симметрии, — моноклинными (если же для них характерен еще более высокий порядок симметрии, то их относят к другим кристаллографическим группам). В тех случаях, когда плоскость симметрии отсутствует, но имеется какая-то симметрия низшего порядка, говорят о диссимметрических молекулах или кристаллах; когда же не имеется вообще никакой симметрии — об асимметрических. Впрочем, эти термины часто применяются не совсем строго.
На молекулярном уровне оптическая активность объясняется существованием двух стереохимически различных изомеров одинакового состава, называемых стереоизомерами. На уровне кристаллов оптическая активность связана с существованием «правой» и «левой» форм триклинных кристаллов, называемых энантиоморфа-ми. Чтобы образовывать оптически активные кристаллы, соединение не обязательно должно иметь молекулы-стереоизомеры. Так,
кварц (SiCb) имеет, разумеется, симметричную молекулу, и все же он образует оптически активные кристаллы'. Возможно, я слишком упрощаю, но можно сказать, что оптически активные кристаллы влияют на проходящий через них свет потому, что молекулы в их диссимметрической кристаллической решетке расположены винтообразно. Оптическая активность растворов объясняется подобным же действием отдельных диссимметрических «винтообразных» молекул.
Оптическая активность известна уже с начала прошлого века, но первые важные работы по изучению этого явления провел Луи Пастер в середине XIX в. Пастер изучал кристаллы двух стереоизомеров соединения НООС—СНОН—СНОН—СООН — рацемической (± винной кислоты, не вращающей плоскость поляризации) и винной кислот. Рацемическая кислота образует симметрические кристаллы, а винная кристаллизуется в диссимметрические кристаллы с правыми и левыми энантиоморфами. От названия рацемической кислоты образован термин рацемизация, означающий потерю исходной оптической активности в растворе, каков бы ни был состав раствора.
Оптическая активность впервые была обнаружена как вращение плоскости поляризации поляризованного света. Этот аспект оптической активности называется дисперсией оптического вращения. Затем оказалось, что оптически активные вещества по-разному поглощают поляризованный по кругу свет в зависимости от того, поляризован ли он вправо или влево. Этот круговой дихроизм заметен, конечно, только вблизи полос поглощения; он проявляется в смещении этих полос (так называемый эффект Коттона). На явлениях дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма основаны два ценных метода анализа, применяемые в органической химии. Эти методы позволяют проводить непрерывный количественный анализ процессов распада или синтеза органических веществ; кроме того, они очень чувствительны. Оба явления, различаясь внешне, едины в своей сути и представляют собой лишь разные стороны феномена оптической активности. Они обусловлены диссимметричностью молекул стереоизомеров или энантиоморф-ных кристаллов. От одной стороны можно перейти к другой с помощью квантовомеханических уравнений Кронига — Крамера [17, 39].
