Реферат: Перипетии жизни

Углерода, например, обнаружилось, на удивление, больше в 200 с лишним раз. Его следовало считать основой жизни. Без него немыслимо существование клетки. Впоследствии изучение многочисленных и разнообразных соединений углерода стало предметом самостоятельной области знания — органической химии. Атом углерода часто связывается с четырьмя другими атомами. Простейшее органическое соединение — метан (его еще называют болотным или светильным газом), в нем атом углерода прочно удерживает четыре водородных атома.

И еще одной особенностью углерод обеспечил себе ведущее положение в органике — способностью образовывать не только прямые длинные цепи, но и разветвленные, такие, как молекулы белков и других сложнейших соединений.

Знание элементарного состава всего живого говорило о химическом единстве окружающего мира. Это был огромный шаг в познании природы. Но он, увы, ни на йоту не продвинул решение проблемы происхождения жизни. Так, по крайней мере, тогда казалось ученым. В каких бы пропорциях они ни смешивали известные химические элементы, как бы ни воздейртвовали на них, живой клетки не получалось. Стали яргораривать, что органика вообще не поддается искусственному синтезу. Анализировать, определять элементарный состав — это, мол, еще доступно человеку, а воспроизводить в конечном виде — исключительно прерогатива природы.

И вдруг прорыв: Германия, 1924 г. Фридрих Вёлер синтезирует из циановой кислоты и аммиака (то есть из типичных соединений небиологического происхождения) органическое вещество. Нет, не белок, куда там! Но всеже вещество, выделяемое всеми животными,—: мочевину.

Итак, в организмах исследователь имеет дело с соединениями такой же химической природы, как и те, которые получают в пробирках. Органику отличает большая сложность, но отнюдь не присутствие таинственной «жизненной силы». Отсюда следовал вывод: химические элементы содержатся в живом не сами по себе, а в составе непростых соединений. Каких? Вслед за открывателем клейковины итальянцем Я. Б. Беккари химики все чаще отмечали во всякой органике «вещества животные». Первые же элементные анализы их дали близкие результаты.

Все это и позволило голландцу Ш. Мулдеру с такой убежденностью говорить о присутствии во всех существах протеина, который наиболее важен для живой природы. Только истинное вдохновение могло породить подобное предвидение. Пусть придуманного им радикала так и не нашлось в реальном белке. Гораздо важнее, что сами белки (ныне их насчитывается множество) действительно присущи всему живому, а строение их фрагментарно.

Прямые подтверждения последнего пришли довольно быстро, но из совершенно неожиданных источников — из лабораторий, где пытались постичь секреты пищеварения. Там открыли интересные соединения — ферменты, которые «умели» как бы демонтировать белки на составные части. Причем, обретя самостоятельность, такие фрагменты не поддавались больше воздействию фермента. Что же это обнаружилось? Исходные кирпичики белковых сооружений?

Догадка вполне естественная и обещающая. Она дает убедительное объяснение сложности белков. Но нет, тогда она еще ни у кого не мелькнула. Не созрела.

Дело в том, что ничего нового в данном случае не получили—отщеплены были старые знакомцы биохимиков из класса аминокислот. К середине прошлого века таких знали четыре. Их объединяла прежде всего совершенно одинаковая основа: к центральному атому углерода с одной стороны крепилась так называемая карбоксильная группа (углерод, кислород, водород), а с другой — аминогруппа (азот и водород). Непохожим были только ответвления. У каждой аминокислоты свое. Получалось что-то вроде флажков разной формы, надетых на стандартные палочки (да простят мне биохимики столь вольное сравнение).

На первых порах от белка удавалось отщеплять единичные аминокислоты. Для далеко идущих выводов об их роли просто не было оснований. В самом деле, из того, что в составе белков есть несколько разрозненных, пусть знакомых соединений, еще решительно ничего не следовало.

Тут важно другое: одну из аминокислот удалось синтезировать в лабораторных условиях при участии хорошо известной синильной кислоты — той самой, с коварным запахом горького миндаля (к ее помощи прибегают авторы детективов, когда им срочно требуется отправить к праотцам кого-то из своих героев). Главное заключалось в том, что это простое органическое соединение получили из неоргаиики. Еще одна органика из небиологических исходных. А конечным продуктом на сей раз был фрагмент белка.

К концу прошлого века из белка уже выделили 13 аминокислот. Их число продолжало расти. В возможности их небиологического синтеза теперь мало кто из биохимиков сомневался. Больше того, догадка об аминокислотных кирпичиках начала утверждаться в умах многих. А с ней и представление о близости решения проблемы происхождения жизни. Оптимизм некоторых ученых был настолько велик, что на одном из заседаний Немецкого общества естествоиспытателей известный биолог, пропагандист дарвинизма Эрнст Геккель воскликнул: «Когда вы, химики, создадите истинный белок, то он закопошится!»

До этого, казалось, рукой подать. Особенно после того как нобелевский лауреат, руководитель Химического института Берлинского университета Эмиль Фишер исчерпывающе доказал исключительно аминокислотное строение белков. Ему удалось не только синтезировать эти отдельные кирпичики, но и связать их в тандемы и даже в целые блоки (аналогичные тем, что оставались при неполном расщеплении белковых молекул).

...Время отсчитывало двадцатое столетие. От науки ждали чудес. И она не поскупилась на изощренные гипотезы и удивительные открытия. Именно в это время стала популярна идея панспермизма. Она вроде бы давала возможность одним ударом меча разрубить гордиев узелпроблемы происхождения жизни на Земле. Все сложности мгновенно оказываются за бортом, если согласиться, что жизнь занесена к нам извне. Мол, ее зародыши широко распространены во Вселенной. Попав на планету с благоприятными условиями, они могут развиваться. Что и произошло на Земле.

Было бы ошибкой посчитать, будто гипотезу породил исключительно полет нетерпеливой фантазии или, скажем, только неверие в возможность случайного синтеза на нашей планете сложных белковых молекул. У этой идеи имелась, так сказать, и материальная основа. В составе метеоритов, пришельцев из космоса, чей возраст составлял 4,6 млрд. лет (как и возраст Земли), обнаруживали соединения типа синильной кислоты и даже (по словам ряда исследователей) некоторые аминокислоты. Не случайно у гипотезы и поныне немало сторонников (правда, она претерпела некоторые изменения).

По-моему, в ней есть что-то от уловки, от попытки отодвинуть на потом решение трудной проблемы. Как и где появились сами странствующие зародыши жизни? Разве что-нибудь в поисках ответа на этот вопрос упрощается, если сказать «не на Земле» или «где-то в космическом пространстве» или «на другой планете»? И если «где-то», то почему не на Земле? Разве Земля не одно из космических тел, которое для нас обладает к тому же совершенно уникальной особенностью,— оно наиболее доступно для изучения. По крайней мере, именно это подсказывает здравый смысл.

Наверное, и им руководствовался молодой советский биохимик Александр Иванович Опарин, публикуя в 1924 г. небольшую книгу, оказавшую сильное влияние на развитие науки.

Он сделал попытку объяснить естественное возникновение органических соединений на изначально «стерильщой» Земле. Оно виделось ему как взаимодействие карбидов металлов, воды и высокой температуры, царившей на поверхности молодой планеты. Здесь все не случайно. /Во времена той публикации Опарина общепринятой еще :была теория сжатия, согласно которой Земля сначала была раскаленной, потом остывающей, обретшей свои меря и океаны благодаря потокам, хлынувшим из облаков. Отсюда в его версии высокая температура и обширные акватории.

— Только в огне, только в калильном жару моглиобразоваться вещества, впоследствии родившие жизнь,— говорил Опарин.

Он понимал: XX в. — это уже не то время, когда можно обсуждать проблемы происхождения жизни, не затрагивая особенностей мес