Фолсом - Происхождение жизни - 1982 (947300), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Аппарат Миллера — Юриизображенпа рпс, 5,2. После ве главк ь лекалам елекыяееы Ирак Халедилекик Лиаяииея йИа Рис, 5.2. Аппарат Юри — Миллера для эксперимевтов с вскровымя разрядами. откачивания воздуха в реакционную камеру впускают газы — метан и аммиак. Кипящая вода служит источником водяного вара, а с помощью холодильника поддерживается циркуляция газовой смеси через сосуд, в котором расположены искровые электроды.
После непрерывного пропускапня искры в течение нескольких дней прн напряжении 60000 В, что по количеству энергии эквивалентно периоду 50 млн. лет па примитивной Земле, водную фазу подвергли химическому анализу для выявления образовавшихся оргапическпх соединений. Разделение, идентнфикации и количественная оценка органических соединений в смеси — долгая и трудоемкая задача. Но затраты труда окупаются тем, что при этом было обнаружено очень много самых разнообразных малых органических молекул. Среди ннх — аминокислоты, из которых построены белки живых организмов, и другие малые соединения, такие, например, как молочная кислота, участвующая в биологической утилизации сахаров.
Список некоторых из этих соедичений приведен в табл. 5.1. Сразу же бросается в глаза, что очень многие биологически важные соединения образуются с большой легкостью химичкская Эволюция 65 и в изобилии. Найдены такнте малые органические соединения, которые не используются повсеместно в биохимических процессах, и большое число высокороакцпопвоспособных очень простых соединений, танях, как цианистый водород, муравьиная кислота, уксусная кислота, мочевина и цианамид.
Таблица Б,1 Простые органические соединения, напученные прп пропускаппи искры через смесь СН, йНо и Н, (выход дан по отношению к муравьиной аислоте) Отноонтеоь. ныа оыие Соединение Общий ход подобных реакций, запускаемых в результате воздействия знергпи искрового разряда, можно запи. вать в виде чи Полимер ~~ Органические соединения (биологическое подмножество) 3 — 266 Ганкин Саркозин Алания гт'-метилаланив 6-Алании а-Амина-н-масляная кислота а-Аминоиаомасляиая кислота Аспарагнповая кислота Глутампноаня кислота Имвнодиуксусвая кислота Имнноунсусная — пропиоиовая кислота Молочная кислота Муравьиная кислота Уксусны кислота Пропиововая кислота а-Оксимасляиая ннслота Янтарная кислота Мочевпна 1Ц-метотлмочевина Первичные Реакционноспособные газы промежуточные продукты 270 21 145 64 21 0,4 2 66 6 133 1000 64 56 21 17 8 6 00 глава ь сюпран ш мяеаойкрияыпл рухяитрорая кыде Галоше слесо.
акиса рзосрора, аоош, акгорор Рпс. 5.3. модифицированный эксперимент Юри — Миллера с искровым разрядом. Двухлитровая колба, содержащая небольшое количество воды, соединена с единственным злектродом в имеет наверху крап. Через кран удаляется воздух и вводится газовая смесь. Высоковольтная катушка (30 000 — 60 000 В) соединяется с единственным верхним злектродом п разряжается над водной поверхностью. После прояусканпя разряда в течение нескольких дней реакционный сосуд можно непосредственно соединить с приборамп, определяющими виды обравовашппхся летучих продуктов. Можно также открыть сосуд и подвергнуть химическому анализу образовавшиеся нелетучие продукты, растворимые в воде.
Двое суток пропускапия исяры по нрптоку знерпхи зквивалентны 40млн, лет примятивной Земли. С 1953 г. подобные эксперименты проводили многие исследователи, которые использовали при этом разные газы и разные источники энергии (рис. 5.3). Они усовершенствовали многие методы органического химического анализа. Всегда, когда исходная смесь газов содержит углерод (в составе какого-либо газа), азот, воду и немного водорода, общий ход реакций одинаков. В результате образуются реакционноспособпые промежуточные соединении, широкий набор малых органических соединений и полимерное вещество.
Процесс отличается низкой энергетической эффективностью, однако нет оснований предполагать, что она должна быть высокой, поскольку в то вре- химичкскзя зволюпия ет ан(ИН,тр а зм луг игтаипл аи аир ', Зжллллщюаллаз литлллз ази Рнс, б,с. Эксперимент по термическому синтезу. Метан, аммиак н водяной пар проходят через трубку, находящуюся з печи.
Трубка содержит порошкообразныз металлнчеслнз кзтзлнзаторы н нагрю заетса до 000'С, Газы реагируют, образуя нелетучнз продукты, которые улавливаются нз выходе трубки, мя различные виды энергии были доступны в достаточно больших количествах. Искровые разряды в газовых смесях представляют собой лишь одну нэ форм притока энергии в первобытных природных условиях. И другим формам относятся ультрафиолетовое излучение, тепло (рис, 5,4), ударные волны, ()- и у-излучения (рис.
5,5) и космические лучи. Были поставлены эксперименты с использованием этих видов энергии и различных смесей первичных газов. Группа Андерса в Чикагском университете научала реакции типа Фишера — Тропша, в которых газовые смеси нагреваются до высоких температур (600 — 900"С) в закрытых сосудах в присутствии руд различных металлов как катализаторов. В этих экспериментах имитируются реакции мажду гаэаын примитивной атмосферы н часты- Зз бй глава ь 1йзззиллй лага Гизйзз слзгз, ззЖедгалзялзст заздеииз Рис. 5.5.
Аппарат для у-облучения метана, аммиака и воды. Метан, аммиак и водяной пар вводятся з прибор через нрав в нижней колбе, помещенной на пути у-лучей, испускаемых источником; колба акранирована свинцовой пластинкой. Верхняя колба в дальнейшем служит источником газов и резервуаром, ае доступным излучению. В ней продукты синтезов могут накапливаться, ке подвергаясь разрушению под действием радиации. ми пановыми потоками. В модельных экспериментах было выделено множество самых разнообразных оргапических молекул. Были обнаружены не только аминокислоты, но и углеводороды, предптественникн сахаров, основания нуклеиновых кислот, жирные кислоты и реакциоппоспособяые променгуточные соединения.
В табл. 5.2 дана сводка результатов, полученных в ряде подобных экспериментов. Как показал Бар-Нуп, ударные волны, сравнимые с волнами, возникающими при падении метеоритов, могут воздействовать на газообразные компоненты, в результате чего образуются аминокислоты н реакцнонпоспособные промежуточные соединения. В качестве источника энергии использовалось также излучение гигантского дугового разряда в аргопе, имити- химичиская зиолюПия 69 Таблица 2.2 Некоторые органические соединения, образующиеся в реакциях тина Фишера — Транша принагреваияв газов СО, Нг и МН до 900'С с металлическими катализаторами «Биологические» аминокислота «Виола»ические» аготистие аско»они» Жиряке кислотм Все виды, содержа.
гцие от Сгг до Сгг Гляцяи Алонии Гуанан Ксгатво Тимин Урацил Аленин Валия Лейцив Изолейцян Аспарагинозая кис- лота Глутаминовая кисло- та Тирозян Иролив Орнитян Лизин Гнстидан Аргивия Углееодородм Широкое разнообразие углеводородов, сходных е выделенными яз углистых метеоритов «Небиологическиг» аготистме осногони» Моламив Аммелии Цяануровая кислота Гуанилмочевияа Макке реакционно. тгособние но»екали «Небиологическиг» линокислоти Цианистый водород Формальдегид Муравьиная кислота Н-метилглицян З-Алании а-Амииоизомасляная кислота а-Амиао.н-масляная кислота 3-Амииоизомаслявая кислота т-Амивоозомасляная кислого У коусная кислота Мочезина я сходвые соединения Гуанядян в сходные соединения рующее высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое через окно пв фторида магнии попадало в смесь исходных газов, в реаультате чего происходил синтез аминокислот, полимеров и ппогпх других соединений.
В качестве источника энергии радиоактивного распада можно использовать ускоритель электронов. В группе Кальвина в Беркли облучали смеси метана, аммиака и 70 глянь 5 воды и обнаружили в ппх реакционпоспособпые промежуточные соединения и рид соединений, участвуюгцих в биологических процессах, в том числе аденип. Во всех проведенных экспериментах были получены в общем сходные результаты, подтверждающие теориго химической эволюции. Было показано, что при воздействии всех видов энергии на газообразные углерод, азот, воду и водород сначала происходит синтез реакционно- способных промежуточных соединений. Зги соединения дают затем множество биологических н близких к биологическим органических компонентов.
Для того чтобы судить о процессах на примитивной Земле, необходимо рассматривать не один отдельно взятый эксперимент, а всю их совокупность. Заметим также, что наряду с малыми органическими молекулами в смеси всегда находят полимер. В табл. 5.3 приведен список примеров реакцнонТаблица б.д Нродуаты, образующиеся е експеримеитах по химической эволю- ции Газы Н,О СО СО, Н, СН, Х> ХН> Реакционноопособные промежуточные продукты НСХ НСОН НСО Н Цианистый водород Фоомальдегид Муравьиная нислота н1ц(сей КОС Н,СНО СН>СО,Н Дицианамид Гликолеяый альдегнд Уксусная каслота 1 Малые органические соединения Аминояисеон«и .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
