Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
В заключение можно процитировать Раувса, который еще в 1964 году, в обзоре работ по предбиологической органической химии [26], написанном на малораспространенном голландском языке и потому не получившем широкой известности, подчеркнул, что эксперименты доказали принципиальное единство всех соединений углерода — и «органических», и органических — с другими химическими соединениями. Согласно Раувсу, дальнейшие эсперименты принесут лишь новые подробности, но новых фундаментальных положений ожидать от них нельзя. Главный результат этих опытов — доказательство возможости неорганического синтеза «органических» соединений.
Теперь мы можем заняться рассмотрением сложных взаимодействий между этими соединениями, динамикой их структуры и метаболической (впрочем, поскольку речь идет о преджизни, — «метаболической») активностью.
3. КОАЦЕ РВАЦИЯ
Как уже сказано во введении к этой главе, эта стадия биопоэ-за менее понятна, чем предыдущие. На этой стадии «органические» макромолекулы, образовавшиеся ранее в неорганических процессах, собираются в мелкие частицы. Голландский химик Бунгенберг де Ионг [6] давно уже предложил называть этот процесс коацервацией. Хотя термин широко использовался, его смысл до сих пор остается недостаточно четко определенным.
Возможно, это объясняется сложностью природы коацерват-ных частиц. Среди них трудно найти две одинаковые по размеру, массе или составу. Химику это кажется ужасным — ведь он привык путем анализа точно устанавливать свойства исследуемого вещества. К тому же коацерваты часто выглядят как синеватые-или темные клейкие, резиноподобные вещества довольно отталкивающего вида. Пири [25] говорит о них как об «отходах, возникающих в тех случаях, когда мы (неискушенные химики) пытаемся получить что-нибудь согласно указаниям учебников». Статьи
Блуа [5] о беспорядочных полимерах и Опарина [23] о реакциях обмена в коацерватных каплях дают ясное представление о трудностях экспериментирования в этой области.
Фиг. 37. Образование коацерватных капелек из мономолекулярного слоя полярных молекул липидов на поверхности раздела воздух — вода под дей-
Кружок — полярный конец молекулы, зигзагообразный «хвост» — неполярный конец. Молекулы липидов полярны, у них есть полярный и неполярный концы. Другие молекулы с подобными свойствами должны вести себя примерно так же [19].
Недавно на проблему коацервации был пролит новый свет с несколько неожиданной стороны. В последнее десятилетие океанологи обнаружили, что взвешенное в виде частиц органическое вещество встречается в морской воде значительно чаще, чем считалось до сих пор. Впервые такие агрегаты были обнаружены в 5*
п S 1 ivW—
ствием волнения воды.
проливе Лонг-Айленд. Сейчас показано, что они присутствуют не только в прибрежных водах, но и в открытом море. Райли ([27], см. также [30]) сообщает, что такие агрегаты имеют вид тонких пластинок от 5 мкм до нескольких миллиметров в диаметре. Опытным путем найдено, что такие частицы можно получить, пропуская через морскую воду пузырьки воздуха. Поэтому считают, что вспенивание играет основную роль в образовании этих агрегатов и,
Фиг. 38. Расположение полярных молекул в коацерватных капельках в воде и в масле, а также расположение молекул в мономолекулярном слое на поверхности раздела масло — вода [19].
следовательно, в процессе коацервации этого типа. Пузырьки воздуха постоянно возникают во всех природных водоемах при волнении воды под действием ветра.
Считается, что в коацервации такого типа могут принимать участие поляризованные молекулы, имеющие на концах полярные и неполярные группы, например мыла, стероиды и т. п. Такие молекулы обладают поверхностно-активными свойствами, они стремятся образовать на поверхности воды пленку толщиной в одну молекулу. Выражаясь научным языком, на поверхности раздела воздух — жидкость возникают мономолекулярные пленки, кото-
Масло
Вода
рые разрушаются под действием волн. Молекулы в капельках, вырванных из пленки, стремятся перестроиться в сферическое тело, размещаясь в нем радиально, полярными концами наружу (фиг. 37, 38). Падая обратно в воду, такие капельки могут пробивать поверхностную пленку и оставаться погруженными в виде мелких коацерватных капелек.
4. ОБРАЗОВАНИЕ МЕМБРАН
Другим, по-видимому, достаточно близким по времени этапом было образование мембран. Благодаря мембранам живое вещество может отличаться по составу и энергетическому уровню от окру-
Фиг. 39. Схематическое изображение двух мономолекулярных слоев полярных молекул, играющих роль мембраны, с адсорбированными на них глобулярными молекулами белка (при этом структура белковых молекул не
изменяется).
Мономолекулярные слои, образующие мембрану, сложены из однотипных строительных блоков. Каждый такой блок состоит из двух молекул липида и одной молекулы холестерина. Такое строение выработалось в процессе органической эволюции; оно не является абсолютно необходимым для функционирования мембраны. Любая пленка полярных молекул может служить мембраной, если она не препятствует диффузии некоторых молекул [19].
