Файл: Титаев А.А. Эволюция органических соединений на Земле. От углерода до биополимеров.pdf

аминокислоты — L-гнстидппа, L-лизипа, L-аснарапша и др.—

специфическое регулирующее влияние на процессы синтеза РНК в микробной клетке [24(5].

Такое значительное влияние некоторых аминокислот на обмен нуклеиновых кислот было обнаружено и у детей. В их моче содер­

дов. Если дети получают определенную нагрузку гистидпном, выброс этих продуктов обмена усиливается п изменяется также качественно, так как появляются новые продукты обмена нуклеи­ новых кислот [247].

Следовательно, механизм связи (влияния) аминокислот с син­ тезом нуклеиновых кислот сохранился на всем протяжении эво­ люции — химической и биологической. Интересно упомянуть, что вирусные белки способны изменять конфигурацию вирусной РНК.

На основании сказанного можно сделать вывод, что. вероятно, упорядоченность строения макромолекул в процессе химической эволюции возникала независимо от матрицы — РНК п определя­ лась внутренними и внешними закономерностями физико-химиче­ ского порядка. Можно скорее предполагать, как сказано выше, что в период химической эволюции развивающийся генный аппарат считывал свою информацию с белков и ферментов, синтезирован­ ных абиогенным, независимым от РНК способом [248], а затем

Но мыслим и другой самостоятельный, независимый от белка аутокаталитический механизм синтеза последовательности нуклео­ тидов в нуклеиновых кислотах в абиогенезе. По этому механизму порядок последовательного присоединения нуклеотидов к расту­ щей цепи полинуклеотида в значительной степени определяется присутствием комплементарного нуклеотида в известных «парах» нуклеотидов. Так, конденсация тимидииа (гексатимидина в опыте) в 10 раз ускоряется в присутствии «пары» для него — адеииловой кислоты, действующей по типу аутокатализа или «возвратной каталитической системы». По мнению Кальвина, этот селективный аутокаталитический механизм способен довольно точно вос­ производить нуклеотидную последовательность в полимерах [24].

После образования двух важнейших биохимических систем — полипептидной и полинуклеотидной — наступил период их объе­ динения, приспособления друг к другу, возникновения передачи информации, протекающей по вышеуказанной схеме, способной стать в дальнейшем носителем генетической информации,

128

Обобщая данные о механизме синтеза белка с вышеизложен­ ными сведениями о факторах синтеза «микромолекул», можно ска­ зать, что в основе направленного, необратимого хода химической эволюции лежали особенности строения атомов, физико-химиче­ ские свойства первых химических соединений и предшественников.

. Наиболее труден вопрос о механизмах перехода химической эволюции в биологическую.

По мнению Бернала, «нуклеиновая кислота с синтезируемыми ею при участии ферментов белковыми молекулами могла предста­ вить собой то первичное образование, которое еще не было живым организмом, но было первой ступенью к организации живого су­ щества» ([49], стр. 213).

А. И. Опариным была развита коацерватиая теория происхож­ дения первых живых существ. По его мнению, в конце химической эволюции первичный океан представлял собой сложную кон­ центрированную смесь высокомолекулярных и прочих веществ, достигшую «критической концентрации». В силу этого макромоле­ кулы выпадали из раствора в форме разнообразных частиц, в том числе в форме коацерватных капель. Эти коацерваты способны были аккумулировать в себе из внешней среды различные, необ­ ходимые для них вещества — катализаторы, полипептиды, пиг­ менты, соли. В них постепенно возникали процессы ассимиляции и диссимиляции, роста и деления — словом, они превращались мало-помалу в «живую» систему. Следовательно, коацерваты мож­ но рассматривать как модель самосборки первичной клетки [11, 226, 227]. Эта теория не разделяется Берналом [49].

По мнению Фокса, его «протеиноиды» (их можно было бы наз­ вать «фокспдами» в отличие от естественных протеиноидов), при­ нимая в определенных условиях форму микросфер, приобретают некоторые свойства, сближающие их с первичными организмами [155]'. Так, эти микросферы имеют осмотические свойства, обладают какой-то примитивной способностью к репродукции в форме образования микропочек, похожих на дрожжевые клетки. Эти микропочки могут расти и отделяться от микросфер. Фокс считает, что его модель обладает преимуществами перед коацерватиой моделью в том отношении, что в ней энзимы (протеиноиды) образуются в отсутствие биологических энзимов, что в ней обра­ зуются «клетки» (микросферы) в отсутствие настоящих клеток и что, следовательно, эта модель является истинной моделью первич­ ного образования клеток. С этим согласиться все-таки трудно, по­ скольку в модели Фокса нет и намека на «предъядро».

Ранее Фокса «микросферы» синтетических пептидов были полу­ чены другими исследователями и другими способами: путем ин­

молибденовой кислоты, полноксиметилена и FeCl3 [141]. Эти «микросферы» при гидролизе распадались на аминокислоты. Но невозможно считать их в какой-либо мере сходными с «первичны-

129

[50, 126]. Примером примитивной формы фотосинтеза без выделе­ ния кислорода может служить фотосинтез у древнейших предста­ вителей земной жизни — пурпурных бактерий. В них содержится

Такой же неполный фотосинтез без выделения кислорода наблю­ дается у водоросли Chlamydobotrys, использующей в процессе фотовосстановления ацетат, а не С 0 2 [126].

Итак, картина химической эволюции благодаря обширному экспериментальному материалу может быть нарисована довольно правдоподобно, хотя в ней остается еще много загадочных, темных пятен. Она может быть представлена в виде эволюционной схемы Гаффрона [126] (табл. 17) или нашей (табл. 18) или в виде эволю­ ционного древа (стр. 132). Необходимо здесь еще раз заметить, что в ходе химической эволюции синтезировались многие побоч­ ные вещества, близкие по строению (изомеры) к эволюционирую­ щим, но не пригодные для дальнейшего синтетического процесса. Эти вещества не были использованы в нем, становились отбросами эволюции, служили материалом для образования ископаемых орга-

133

нических формаций (нефть), подвергались каким-то превращениям или даже пожирались затем протобионтамп.

Можно в заключение с уверенностью сказать, что эволюция органического вещества от простых молекул до самовоспроизво­ дящейся и саморегулируемой системы, состоящей из белка, нуклеи­ новых кислот и ферментов, представляется столь же закономерным и неизбежным процессом, как и эволюция живых существ, являю­ щаяся продолжением и завершением химической эволюции. Хи­ мическая и биологическая эволюции составляют единое целое, единый неразрывный процесс.

Основными направляющими факторами химической эволюции могли быть только строение вещества, физико-химические свойства соединений. Вполне законно поэтому искать сходство между путя­ ми синтеза органических соединений в процессе химической эво­ люции и биогенезом этих же соединений. Эти факторы лежат и в основе строения биополимеров, выработки разных последователь­ ностей аминокислот в белках и в обратимой передачи этой иифор-

134