Происхождение жизни - Опарин Александр Иванович - Страница 10

Однако мы довольно полно можем судить о тех превращениях органических веществ, которые происходили в водах первичных морей и океанов еще задолго до возникновения жизни, воспроизводя в наших лабораториях условия, существовавшие когда-то на поверхности Земли.

Общие законы химических превращений позволяют нам быть уверенными, что эти превращения в аналогичных условиях совершались и совершаются одинаково. Как сейчас, так и в прошлом этот путь исследования широко используется во многих лабораториях мира, и полученный в результате этого фактический материал уже позволяет нарисовать довольно отчетливую картину химических превращений, совершавшихся когда- то на еще безжизненной Земле.

Наиболее легко можно себе представить абиогенное образование в первичной земной гидросфере сахаров и других подобных веществ, служащих в современных организмах как источниками энергии, так и строительным материалом. Еще в 1861 году наш знаменитый соотечественник А. М. Бутлеров показал, что если растворить формалин (это простейшее кислородное производное углеводородов, молекула которого состоит из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов водорода) в известковой воде и оставить этот раствор стоять в теплом месте, то он через некоторое время приобретает сладкий вкус. Впоследствии было показано, что при этих очень простых и обычных условиях шесть молекул формалина соединяются между собой в одну более крупную, более сложно построенную молекулу сахара, содержащую в себе 6 атомов углерода, 6 атомов кислорода и 12 атомов водорода.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ СЛОЖНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Вначале молекулы этих соединений состояли из небольшого числа атомов углерода, водорода, кислорода и азота. Но в водах первичного океана эти молекулы постепенно соединялись между собой, образуя все более крупные и сложно построенные частицы разнообразных веществ

При длительном стоянии водного раствора формалина шесть его частичек соединяются между собой образуя одну более крупную частицу сахара Таким путем в волах первичного океана возникли все те разнообразные вещества, из которых сейчас построены тела животных и растений (органические вещества)

Схемы строения молекул различных органических веществ а) спиртъ б) витамин С, в) жиропобобное вещество (холестерин>, г) нуклеиновая кислота

Путем объединения уже нескольких молекул сахара возникают и еще более сложные соединения этого класса — разнообразные углеводы, играющие очень важную роль в жизни организмов.

Аналогичным образом в лабораторных условиях удалось доказать полную возможность абиогенного синтеза на поверхности еще безжизненной Земли и других разнообразных и весьма сложных органических соединений, включающих в себя не только углерод, кислород и водород, но также азот, серу, а иной раз фосфор, железо, магний, медь и другие металлы. Правда, этот синтез совершался в водах первичного океана очень сложными и извилистыми путями, несравненно менее организованно, менее прямолинейно, чем это происходит сейчас в живых организмах. Поэтому каждый шаг вперед на пути абиогенного образования все более и более сложных соединений требовал очень больших промежутков времени, совершался очень медленно. Но все же не подлежит сомнению, что, осуществляясь в течение сотен миллионов или даже миллиардов лет, он обязательно должен был привести к возникновению в водах первичных морей и океанов очень многочисленных и разнообразных, иной раз весьма сложных органических веществ, подобных тем, которые мы сейчас можем выделить из тел современных животных и растений.

Рассматривая возникновение различных сложных органических соединений в водной оболочке Земли, мы должны обратить особое внимание на образование в этих условиях белковых веществ. Белкам принадлежит исключительная, решающая роль в построении «живого вещества». Протоплазма — тот материальный субстрат, из которого состоит тело животных, растений и микробов, всегда содержит в себе значительное количество белков. Еще Энгельс указывал, что «повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни» 1 (Ф. Энгельс. Анти-Дюринг. Госполитиздат, 1957, стр. 77.)

Это положение Энгельса нашло свое полное подтверждение в работах современных ученых. Было доказано, что белки являются не просто пассивным строительным материалом протоплазмы, как это думали раньше, но что они принимают непосредственное активное участие в обмене веществ и в ряде других жизненных явлений. Таким образом, возникновение белков является чрезвычайно важным звеном в том эволюционном процессе развития материи, который привел к возникновению живых существ.

В конце прошлого и в начале настоящего века, когда химия белков была еще очень мало разработана, некоторые ученые предполагали присутствие в белках какого-то особого таинственного начала, каких-то специфических атомных группировок, которые являются носителями жизни. С этой точки зрения первичное возникновение белков представлялось весьма загадочным и даже маловероятным. Но если подойти к этому вопросу, исходя из современных химических взглядов о белковой молекуле, дело представится в совершенно ином свете.

Кратко суммируя все те достижения, которые получены в настоящее время химией белков, мы прежде всего должны подчеркнуть, что сейчас нам достаточно хорошо известны отдельные составные части, те «кирпичи», из которых по- строена молекула любого белка. Такими «кирпичами» являются хорошо известные химикам вещества — аминокислоты.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ БЕЛКОВ

Молекулы органических веществ, соединяясь между собой, образовали частицы наиболее сложных и наиболее важных для жизни веществ — белков, В этих частицах многие десятки тысяч атомов строго определенным образом соединены в длинные цепочки с многочисленными боковыми ответвлениями

В молекулах белка эти цепочки сочетаются в сложные, определенным образом построенные клубки

Небольшой участок цепочки, лежащей в основе белковой молекулы

В белковой молекуле аминокислоты связаны между собой особыми химическими связями в длинную цепочку. Число аминокислотных молекул, входящих в эту цепочку, у различных белков может выражаться цифрой от нескольких сотен до нескольких тысяч. Поэтому указанная цепочка является довольно длинной. В большинстве случаев она закручивается в сложный, но закономерным образом построенный клубок, который, собственно, и представляет собой белковую молекулу.

Чрезвычайно существенно то, что в состав каждого белкового вещества входят очень разнообразные аминокислоты. Молекула белка построена из различных сортов «кирпичей». Сейчас мы знаем около двадцати различных аминокислот, входящих в состав природных белков. Некоторые белки содержат в своей молекуле все известное нам разнообразие аминокислот, другие менее богаты в этом отношении. При этом химические и физические свойства любого известного нам белка коренным образом зависят от его аминокислотного состава.

Однако нужно иметь в виду, что аминокислотные частицы связаны в белковой цепочке не как- нибудь, не случайно, а в строго определенной, характерной именно для данного белка последовательности. Поэтому физические и химические свойства этого белка — его способность к определенным химическим взаимодействиям, его растворимость в воде и т. д. — зависят не только от числа и разнообразия входящих в состав его молекулы аминокислот, но и от того, в какой последовательности эти аминокислоты нанизаны друг за другом в белковой цепочке.

Такого рода построение создает возможность для бесконечного разнообразия белков. Хорошо всем известный белок куриного яйца является лишь единичным и при этом сравнительно простым представителем белков. Гораздо сложнее построены белки нашей крови, мышц, мозга. В каждом живом существе, в каждом его органе присутствуют многие сотни и тысячи разнообразных белков, и каждому виду животных или растений свойственны свои, характерные только для них белки. Так, например, в крови человека они будут несколько иные, чем в крови лошади, быка или кролика.