Фолсом - Происхождение жизни - 1982 (947300), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

У нас нет другого способа проверить принцип использования единственно пригодных молекул, кроме изучения жизни, имеющей независимое происхождение, а это недоступно. По мере эволюции метаболических путей со все возрастающей скоростью возникают новые экологические ниши. Наряду с другими формами метаболизма возникают гетеротрофные системы — те, которые использугот в качестве источников химической потенциальной энергии органические соединения. Солнце является поставщиком энергии, но вместе с тем его ультрафиолетовое излучение повреждает клетки, так как под действием этого излучения может нарушаться структура белков и нуклеиновых кислот.

Порфирины, роль которых мы обсуя'дали ранее, поглощают и ультра- эволюция ПРотоклиток $37 фиолетовое излучение, и видимый свет. В водоемах на глубине нескольких метров ббльшая часть ультрафиолета поглощается водой, тогда как видимый свет поглощается незначительно. Можно представить себе интенсивный отбор организмов, проходивший в тот ранний период в отношении использования видимого солнечного света. Для такого отбора существенным было наличие в организме хлорофилла (порфврииа) и фермептной транспортной системы электронов.

Как только появились фотосинтезирующие клетки, использующие видимый свет, в качестве побочного продукта фотосинтеза в атмосферу стал высвобождаться молекулярный кислород. Со временем биологическая продукция кислорода определила его расходование в геологических циклах. Озоновый аяран, не пропускающий ультрафиолетовое иалучепие, появился в верхних слоях атмосферы Земли около 2250 млн. лет назад.

С тех пор и примерно до 600 млн. лет назад уровень кислорода в атмосфере постепенно возрастал до его современного значения— 20 "тз (по объему). Когда это произошло, появились новые экологические ниши, а при кояцевтрации свободного кислорода, превышающей ЗЪ, стало возможным его использование в качестве высокоэффективного акцептора электронов в азробном метаболизме, Все эти в многие другие события могут происходить после появления в протоклетке генетического аппарата и системы синтеза белка, обусловливающих существование клеточных популяций, для которых зозмонзен естественный отбор.

Как только появляется клетка, обладающая этими двумя признаками, зозвилвовепяе жизни уже ие проблем». г - 12 Перспективы А' Первый еееб чееоеека на Луне. ~С еюбееноео раерекееннн НАСА,) ...в нонче аути наших ноиснов мы нридем туда, атвуда мы начали, и впервые узнаем вто место. Т. Элиот В этом очерке о происхождении жизни многое осталось допущением, а еще больше вовсе не было затронуто. Отчасти это было сделано для того, чтобы не упустить из вида центральные проблемы, отчасти для того, чтобы я мог изложить свою точку зрения, а не просто дать обзор взглядов других исследователей, подробно рассмотренных в многочисленных книгах.

К настоящему времени в области происхождения жизни остался целый ряд слабых мест и вопросов, которые требуют пересмотра или подкрепления фактами. Хорошо известно, что многие малые органические молекулы обладазот оптической активностью. Оптически активные молекулы являются зеркальными отображениями друг друга, подобно левой и правой руке (рис. т2Л). Когда аминокислоты синтезируются небиологическим путем, образуются равные количества обоих энантиомеров (зеркально-симметричных форм) каждой аминокислоты.

Так, экспериментируя с искровым разрядом или выделяя аминокислоты из метеорита, мы находим равные количества Ь-валина и О-валина, 1 лейцина п 0-лейцяна и т. д. (Обозначения Е и В относятся к оптическим свойствам чистых форм энантиомеров.) Для биологических систем требуются определенные энантиомеры: в белках используются только Е-аминокислоты, в РНК вЂ” только г)-рябова и т. д. Это связано с тем, что пространственная форма биополимеров требует наличия или всех з.-, или всех В-мокомеров.

Нн один белок не мог бы иметь структуры с регулярной периодичностью, требуемой для каталитических свойств, если бы в лего входили и з.-, и ьт-аминокислоты. Точно так же РНК пе была бы пространственно упорядоченной цепью оснований, если бы в ее структурном остове использовались как 1, так и 0-формы рябовы. Но почему в биополнмеры входят только 1 аминокислоты или только Р-сахара? Долгое время считали, что химические свойства Ь- и 0-энантиомеров идентичны. Если 14О ГЛАВА 12 Леуал руна Пуауае дула со,н со,н с н~! ~~ын, с н,ы~ сн, сн, Е-аланан Р-аланан Рис. 42Л.

4 и П-зкактиоиеры как зеркалькые отображепии друт друга. бы это было так, то разумно было бы предположить случайный выбор тех или других изомеров. Но, зпдямо, зто не так. Коли вы просмотрите любой справочник по физике и химии, вы сразу заметите, что физнчестше свойства некоторых знантиомеров сильно варьируют.

Заметно отличаются растворимости, точки плавления я другие свояства. Следовательно, оптические изомеры, используемые в биологических системах, были отобраны В ходе зволюцяи, по-видимому, в связи с тем, что опи обладаля какими-то более предпочтительными свойствами. Тяманн недавно исследовал скорости полямеризацяп смесей активпрованных 1 и В-аминокислот. Он обнаружил, что образующиеся полимеры всегда содержали больше 1, чем Р-аминокислот. Другие исследователи сообща- пвгспвктивы 141 ли о подобных явлениях как о любопытном отступлении от общепринятого положения. Для того чтобы точно выяснить, какие хил»ические особенности В-аминокислот повышают вероятность пх полимеризации, требуются дальнейшие исследования.

Наблюдения Тиманна свидетельствуют в пользу той точки зрения, согласно которой оптические изомеры, входящие в состав биологических систем, единственно пригодны для выполняемых ими функций и отбор вх происходил не случайно. На протяжении всей книги мы пользовались допущениями, основанными на усредненных данных, Наша планета, которая состоит из вещества, повсеместно встреча1ощегося во Вселенной, образовалась иа остатков газопылевой туманности около своей протозвеады. Она, подобно многим другим планетам, находящимся в той же области и имеющим тот же размер, путем дегазации приобрела атмосферу, в которой протекали самые разнообразные химические реакции, приведшие в конце концов к образованию биосферы.

Если достаточно тщательно подойти к изучению вопросов: почему мы устроены так, а пе иначе; почему клетки имеют именно такие, а пе другие размеры; как будет развиваться система наследственности,— то можно найти на них ответы. Можно даже прийти к заключению, что путь создания биологических систем, характерный для всей Вселенной, есть единственный и наилучший путь, подобно тому как в ней существует единственный и наилучший путь слияния водородных атомов.

Но не будет ли такая точка зрения в действительности утонченной формой »земного шовинизма»? Нет ли других таких же хороших путей, помимо известного нам, по которым могла бы развиваться экосистема? Как отбор в ходе химической зволюции, так н естественный отбор протоклеток, обладающих наследственностью, вслепую протекавший на протях<снпи длительных периодов времени, в зволюционном отношении представлялисобой поворотные пункты, к которым, если опя были однажды пройдены, возврата вет.

Г>удь временная последовательпость событий в ходе отбора ивой, могли бы мы сами быть такими, какие мы естьг Сейчас па зти вопросы ответить невозможно. Мы мо- 142 глАвА 1з жом привести серьезные причины, свидетельствующие о том, что единственно возможный набор биоэлементов— это тот, который мы имеем, или что клетка — это логическая единица для любой экосистемы. Но мы пе моясем найти убедительных доводов, доказывающих, что данная экосистема должна была бы произвести данный вид деревьев или человека. Один из шагов на пути к разрешению этих вопросов— изучение лгизни на других планетах, возникшей независимо и вследствие сходпых с земными событий.

Миссия «Викинга» на Марсе не сообщила о наличии там каиихлибо органических веществ или микробов, и, следовательно, на Марсе нет жизни. Венера, по-видпмому, сли1пком горяча. У Меркурия нет атмосферы, и оп слишком близок к Солнцу. Такие гигантские планеты, как Юпитер и Сатурн, мы вообще не обсуждаем уже потому, что они совершенно отличны от Земли в химическом и физическом отношении, Видимо, жизнь — явление, возникшее в пределах Солнечной системы только на нашей Земле.

Быть одинокими — трагично. Даже если бы нашими компаньонами были марсианскне микробы, было бы заманчиво использовать их для проверки здравости нашего постулата о неизбежности возникновения жизни. Изучение форм жизни независимого происхоя~дспия позволило бы пам оценить, в какой степени в процессах отбора действует случайность. Для того чтобы получить утешение по поводу нашего одиночества в Солнечной системе, моя~по поразмыслить над замечанием, что в пашей Галактике около 10п звезд и, согласно принятой нами модели образования звезд, планеты — неизбежный исход этого процесса.

Но чтобы доказать, что мы не одиноки, мы должны отправиться в звездам или сделать так, чтобы звезды приблизились к пам. Мм дети восьмого дио. Торнтон Уайлдер В этой книге нет ответов на все вопросы, связанные с происхоясдением жизни, поскольку на многие вопросы мы просто не знаем ответов.

Характеристики

Список файлов книги