|
Переход от неживой материи к живой произошел, по-видимому после того, как на базе предшественников возникли и развились зачатки двух основополагающих жизненных систем: системы обмена веществ и системы воспроизведения материальных основ живой клетки. Как это произошло – пока трудно даже предполагать. В современных организмах обе жизненные системы достигли высочайшего уровня совершенства. Одна и та же физико-химическая основа таких систем всех земных организмов независимо от степени их сложности указывает на то, что древо жизни выросло из одного черенка.
Назначение обмена веществ – поддерживать равновесное состояние живого организма. Такая довольно сложная задача решается путем отбора веществ, из которых синтезируются нужные организму соединения. С другой стороны, эта система выводит из организма все то, что не может быть им усвоено или что появляется как шлак от процессов жизнедеятельности. Система обмена обеспечивает взаимосогласованные в высшей степени биохимические реакции синтеза и расщепления белков. Можно только завидовать тому, как экономно, надежно и точно осуществляет природа функцию обмена во всех живых системах – от простейшей клетки до высших организмов. Не случайно многие ученые с давних времен стремятся создать лабораторию живого организма.
Система воспроизведения содержит в закодированном виде полную информацию для построения из запасенного клеткой органического вещества нужного в данный момент белка. Она же управляет механизмом извлечения и реализации программной информации. Свои функции система воспроизведения осуществляет посредством полимерных соединений – полинуклеотидов. Здесь ключевая роль принадлежит дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) и рибонуклеиновой кислоте (РНК). ДНК хранит генетическую информацию, а РНК воспроизводит ее и переносит в среду, содержащую необходимые для синтеза белка исходные вещества.
В последнее время в изучении механизмов работы основополагающих жизненных систем достигнуты определенные успехи. Однако остается открытым вопрос: как в ходе эволюции могли образоваться из неживого вещества такие высокоорганизованные, тонко подогнанные системы обмена веществ и воспроизведения? Время для ответа на этот вопрос еще не настало.
Существует, кроме того, пока необъяснимое, различие физических свойств живого и неживого вещества, отражающее особенность процесса возникновения жизни на Земле. С точки зрения физики отличительной особенностью органических соединений, порожденных жизнью, является их оптическая активность – способность поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света в одном направлении – либо влево, либо вправо, в зависимости от конкретного типа соединений. Так, все белковые молекулы земных организмов поворачивают плоскость поляризации проходящего света влево, что указывает на их левую пространственную конфигурацию (L-конфигурацию), а молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК – только вправо, т. е. обладают правой или D-конфигурацией. В то же время неживое вещество подобного химического состава представляет собой смесь с равновероятным содержанием молекул обеих конфигураций, поэтому поворота плоскости поляризации проходящего через них света не происходит. Предполагается, что оптическая активность органических соединений живых организмов имеет прямое отношение к происхождению жизни.
Сохранение в процессах, связанных с жизнью, органических молекул только одной из двух возможных пространственных структур, называют хиральностью, а соответствующие им молекулы – хиральными. Хаотическая же смесь органических молекул обеих пространственных конфигураций называют рацематом, который возникает при абиогенном синтезе органических молекул. Вне сомнений в преджизненный период образования органических соединений на Земле возникал только рацемат. При переходе к жизни в органических соединения вдруг произошла сортировка молекул и появилась хиральность. Как это произошло, почему в белках отсортировались молекулы с L - конфигурацией, а в ДНК и РНК - молекулы с D - конфигурацией? На эти вопросы пока ответа нет, но высказывается предположение, основанное на процессе самоорганизации в природе: переход от рацемата к хиральности произошел не в ходе эволюционного, а в результате скачка со всеми характерными чертами самоорганизации материи. Есть другая точка зрения. Ее выдвинул Л. Пастер (1822-1895), французкий микробиолог, первооткрыватель оптической активности вещества живых организмов. Суть ее в том, что зеркальная ассиметрия живых систем следует некоторой ассиметрии Вселенной. Отдавая должное широте взглядов ученого, еще в прошлом веке связавшего жизнь и космос в единое целое, отметим: ассиметрия Вселенной нарушала бы симмерию любого органического вещества, от его происхождения. Точку зрения Пастера пытались развить, выдвигая предположения о существовании каких-то агентов, оказывающих ассиметричное воздействие на вещество организмов. Однако обнаружить таких агентов пока не удалось.
Равновесие биохимических процессов
Любой живой организм можно представить в виде сложной динамической системы, в которой одни химические соединения превращаются в другие. Совокупность таких превращений обеспечивается системой обмена веществ. Благодаря обмену веществ живая система поддерживает свое существование. Образующие живой организм вещества способны вступать в разнообразные химические реакции, однако система обмена обеспечивает взаимодействие только вполне определенных веществ. В организме есть своеобразное хранилище информации, с помощью которой и определяется, какая из множества реакций должна поисходить. Для синтеза многих химических веществ организма нужна энергия. Поэтому управление химическими процессами и их энергообеспечения тесно взаимосвязаны.
Живому организму, как и любой термодинамической системе, свойственно стремление к равновесному состоянию. В данном случае речь идет о химическом равновесии – состоянии реагирующих веществ, при котором их относительное количество не изменяется со временем. Такое состояние для живого организма называется биохимическим равновесием. Постоянство концентраций при биохимическом равновесии вовсе не означает, что химические реакции между реагирующими веществами прекратились. Они не прекратились, но скорости прямой и обратной реакции одинаковы, так что состав конечной равновесной смеси зависит от начальной концентрации реагентов, температуры и давления – факторов, существенно влияющих на скорость реакций.
|
|
1. Акимов А.Е. «Отражение духовной роли России в развитии земной цивилизации», Доклад на международной общественно-научной конференции «Духовный образ России в философско-художественном наследии Н.К. и Е.И. Рерих», М., 1996 год
2. Богомолов С.А. Актуальная бесконечность. М. 1994.
3. Виргинский В.С.; Хотеев В.Ф. «Очерки развития истории науки и техники» М. 1997.
4. Григорьева А.А. «Города и окружающая среда. Космические исследования». М. 1996.
5. Дайзард У. Наступление информационного века, М. 1996.
6. Кирилин В.А. «Страницы истории науки и техники» М. 1999.
7. Кулешов В.У.; Лотпнова Н.Д. «Наука, техника, человек» М. 1990.
8. Кун Т. Структура научных революций, Москва. 1997.
9. Максаковский В.П. Географическая картина мира. Ч.1. Общая характеристика мира. – Ярославль. 1995.
10. Рыков А. Мир, в котором мы живем. М. 1999.
11. Страны мира. Справочник под редакцией Р. Иванова. М. 1999.
12. Хомяков П.М. «Технические реалии новой цивилизации и ее социальные и политические последствия». М. 1998.
13. Черняк В.С. «История, логика, наука» М. 1986.
14. Эллион Л., Уилконс У. Физика. - М.: Наука, 1997.
15. Юнг Р. «Будущее уже началось» Курьер Юнеско, 1991 г. Апрель.
|
На уровень вверх
Купить