Coacervatul picură în soluție.
Unul dintre modelele apariției lor a fost sugerat de AI Oparin. Protarotelul Oparin numește coacervate (din coacervarul verbului latin - să se unească, să rămână împreună). Fenomenul coacervării a fost cunoscut de mult timp. Cercetătorii au observat mult timp că soluțiile de substanțe moleculare ridicate la staționare pot deveni tulbure, deoarece moleculele lor aderă la complexe, iar complexele formează picături mici suspendate într-un lichid. În exterior, arată ca picături de grăsime din lapte în lapte. Concentrația substanțelor în astfel de picături poate fi de zeci și de sute de ori mai mare decât în soluția care le înconjoară.
Cu toate acestea, înainte de opera lui Oparin nimeni nu a bănuit că sunt capabili de coacervate. Faptul este că odată ce concentrația substanțelor din ele este mai mare, atunci reacțiile chimice au loc într-o rată mult mai mare. Coacervatele pot schimba substanțele cu mediul (ceva asemănător cu asimilarea și disimilarea), se umflă (cresc), împărtășesc și rămân împreună. Acesta este modul de apariție a celulelor în funcție de Oparin - de la emulsia coacervatelor în "bulionul primar".
Un alt mecanism pentru formarea celulelor sugerat și de S. Fox, pe care am menționat-o. Am spus deja că prin încălzirea unui amestec anhidru de aminoacizi, Sroke a primit lanțuri de aminoacizi asemănători cu proteinele. Le-a numit proteinoizi. Proteinoizii, obținuți ca urmare a încălzirii aminoacizilor într-o bucată de lavă din Insulele Hawaii, au fost dizolvați cu apă fierbinte. Ca rezultat, s-a obținut un lichid, tulbure de la un fel de suspensie. Microscopul a arătat că această tulbureală constă din mici bile, de circa 2 microni în diametru, asemănătoare cu bacteriile moderne de cocci. Fox, fără să-i filosofizeze pe furiș, le-a numit microsfere - bile mici.
Electron micrograf de microsfere obținute în experimentul lui S. Fox.
Unele dintre ele au format lanțuri sau au semănat celule de drojdie în timpul perioadei de fisiune. Microscopul electronic a arătat că fiecare microsferă este înconjurată de o dublă cochilie, foarte asemănătoare cu membranele pereților celulari moderni.
Ulterior, Fox a experimentat complexe de proteinoizi și polinucleotide. Aceste complexe ar putea, de asemenea, să formeze microsfere și ele se împart și se înmulțesc. Similitudinea lor cu microorganismele moderne este izbitoare. În orice caz, ma șocat, mai ales când profesorul Fox a început să arate diapozitive magnifice ale procesului de divizare în microsfere.
Deci, ce a fost la început: coacervatele lui Oparin sau microsferele lui Fox? Care model este mai aproape de o protocell? ... E greu de spus, mai ales că există și alte puncte de vedere. J. Bernal, de exemplu, crede că primele celule s-au format prin sedimentarea moleculelor organice pe particule de lut sau alte formațiuni minerale similare. Viața, conform lui Bernal, nu a provenit din coloana de apă, ci din pământ. "Supa primară" a fost amestecată cu lut. Acest punct de vedere este foarte apropiat de punctul de vedere prezentat în anii dinainte de război de către faimosul nostru biolog LS Berg. Berg a crezut că viața are o origine terestră sau, mai degrabă, subterană.
Faptul este că, în absența oxigenului din atmosferă, "scutul de ozon" care ne protejează acum nu apare, iar ultravioletul dur al Soarelui atinge suprafața pământului. Dar sub un strat gros de apă, viața s-ar fi putut dezvolta. În plus, nu a fost o greu ultraviolet o condiție necesară pentru apariția vieții - nu numai o sursă de energie pentru sinteza biomoleculelor, ci și un factor de selecție particulară? Există dovezi că, cu cât este mai lungă molecula de acid nucleic, cu atât mai bine rezistă radiației dure. A. Van de Vorst, studiind efectul razelor X asupra ADN-ului, a ajuns la concluzia că "selecția radiochimică" a jucat un rol important în procesul originii vieții. Nu ar trebui însă să confunde această selecție cu Darwin. O selecție similară este supusă, de exemplu, pietricelelor de pe țărmul mării, când valurile umezesc pietre moi mai repede decât pietrele solide.
Putem considera coacervate sau microsfere ca vii, cu alte cuvinte, viața a fost deja creată în balon? Nu, așa cum răspund în mod corect lui Oparin și Fox, atâta timp cât creăm numai modele care arată modul în care s-ar fi putut dezvolta celula. Sau, mai degrabă, structura care a precedat-o. Aceste experimente au, cu toate acestea, de o mare importanță, pentru a demonstra că procesul de dezvoltare a vieții, cu o probabilitate foarte mare ar trebui să apară structură limitată, autonom, care este de mare capacitate - de a face schimb de materiale cu mediul (desigur, acest lucru nu este metabolismul, în sensul biologic ).
În acest moment, biochimia încetează să mai fie un dirijor pentru noi, la fel ca înainte, pe drumul de la paleontologie complexă la simplă, trecută. Între coacervatul obținut în laborator și cea mai simplă celulă bacteriană există un spațiu gol.
Să încercăm, așa cum a spus Koltsov, "să-l zboare pe un avion de filozofie naturală". Cu alte cuvinte, rămânând strict pe baza materialului, prin computări logice, reprezentăm complicația protocelului la prima celulă, fără a atrage super-aleatorie divină.
Deci, imaginați-vă o „supă primordială“, în care plutesc protocelule - formarea microscopice, înconjurate de membrane - una sau două straturi, la fel ca în cazul microsfere cochilii Fox. Ele pot fuziona ca rezultat al contactului sau se pot despărți de perturbații mecanice accidentale. Această presupunere este acceptabilă - iar Oparin și Fox dovedesc că astfel de structuri pur și simplu nu pot să nu apară în soluția de biopolimeri.
Atât în protocelule cât și în mediul lor există aceleași reacții chimice. Dar, în ambele cazuri, ele conduc la rezultate complet diferite. Pentru protocelulă este o bucată de mediu, împrejmuită de mediul extern printr-o membrană semipermeabilă, prin care molecule relativ mici trec relativ liber și uneori nu trec prea mult.
Reacțiile de polimerizare care au loc cu creșterea greutății moleculare a produsului final apar atât în proto-celule, cât și în "bulionul primar". Dar în "bulionul primar" rezultatul unor astfel de reacții este numai formarea de noi protocells. The protocelule este o chestiune diferită în cazul în care numărul de molecule de acolo este redus - și acest lucru este ceea ce se întâmplă atunci când moleculele simple, mai complexe în coaguleze - a redus osmolalitate, care depinde numai de numărul de molecule, mai degrabă decât prin masa lor.
A doua lege a termodinamicii nu poate tolera mult timp scăderea existentă în nimic - inclusiv în presiunea osmotică. Transferul moleculelor de aminoacizi, nucleotide, zaharuri etc. în protocelule începe. Atunci când raportul volumului la suprafață devine critic, protoclul crescând este divizat sau înfundat, în timp ce se ridică membranele și procesul începe din nou.
Ca urmare, protocelulele au trebuit să pompeze toată materia organică a "bulionului primar" în sine. Dar este clar că ei nu au fost în nici un caz omogeni. În unele, procesele de sinteză au fost mai rapide, în altele mai lent. "Fast" a reușit, dar nu a fost încă selecția lui Darwin, nu viața! Ei nu aveau un atribut indispensabil al eredității. Combinații reușite de molecule, care duc la o sinteză rapidă, în procesul de creștere și divizare, au "divorțat" și au dispărut. Deci a fost până când un lanț de nucleotide se formează într-una din pro-celulele, capabilă să se replice.
Desigur, acest proces nu seamănă cu mecanismul modern de replicare a ADN-ului. La urma urmei, nu au existat enzime, nu au existat atât ribozomi, cât și ARN-uri de transport. Au fost doar scurte, aproximativ 10-20 de legături, lanțuri de acizi nucleici și peptide care au format complexe între ele.
Aici este oportun să ne amintim vechea dezbatere a scholasticii: ceea ce a apărut mai devreme - un ou sau un pui, transformat în timpul nostru într-o dispută: ceea ce a fost înainte - o genă sau o enzimă? S-ar părea că suntem într-un cerc vicios - la urma urmei, ADN-ul nu poate fi dublat fără o enzimă a ADN polimerazei și, la rândul său, nu poate apărea fără ADN. Contestatarii, la căldură de discuție, au uitat de o circumstanță. Enzima, ca orice catalizator, nu poate face o reacție imposibilă. Accelerează doar cursul unei posibile reacții, schimbându-și echilibrul spre formarea produsului final. În plus, sugerează că majoritatea enzimelor sunt complexe constând dintr-o parte proteică, pe de o parte, și un compus organic simplu (coenzima) sau ion metalic, pe de altă parte. Posibilitatea sintezei abiogene a unui număr de coenzime a fost dovedită și, într-adevăr, au fost, fără îndoială, ionii metalici din "bulionul primar". Acestea, în combinație cu polipeptide scurte, au rolul de enzime? Desigur, eficacitatea acestor proenzime nu poate fi comparată cu cele moderne; au avut cu greu specificitatea acțiunii. Dar, la urma urmei, toată tehnica noastră sofisticată pornește de la elicopterul de piatră al lui Pithecanthropus, care, cu toate acestea, era cu dificultate posibil, pentru a efectua diverse operațiuni.
De îndată ce sa format o protogenă în protocen, duplicarea (dublarea) căreia a fost catalizată de proenzimele, la jumătatea drumului spre celula vie vie a fost deja făcută. Aparent, în același timp, sa format un mecanism energetic, aproape de prezent, utilizând legături bogate în energie de adenozin trifosfat și guanozin trifosfat. Înainte de aceasta, protocelulele au fost cel mai probabil folosite pentru hidroliza polifosfatilor. Studiile din ultimii ani arată că acest proces este cel mai probabil.
Reproducerea prototipului, în plus față de asigurarea unui proces stabil de sinteză care este moștenit (de aceea descendenții acestor prokokletok au devenit larg răspândiți), au condus la consecințe foarte importante. Unul dintre ele este aspectul activității optice, mai precis, asimetria moleculelor biologice.
Trimiteți-le prietenilor: