Первичный бульон

После того как опыт, непрерывно продолжавшийся целую неделю, заканчивался, полученный материал ( первичный бульон ) проанализировали и сразу же нашли 5 аминокислот — глицин, аланин, -аланин, аспарагиновую кислоту и а-аминомасляную кислоту кроме того, был обнаружен какой-то материал с довольно высоким молекулярным весом. [c.387]

Химическая эволюция привела к появлению биологической формы движения. Это произошло в результате развития химических систем и процессов, в них происходящих, а не только веществ. Реализация этого направления химической эволюции началась на самых ранних этапах геологической эволюции Земли в первичном бульоне , как назвал А. И. Опарин состав океана, где зарождалась, по-видимому, жизнь. [c.13]

Таким образом, из первичного океана, в котором вначале имелись только растворенные минеральные вещества, постепенно образовался первичный бульон , содержавший целый набор весьма сложных органических соединений и представлявший собой хорошую питательную среду для первых живых существ. (Синильная кислота тем временем прореагировала с разными другими веществами и была обезврежена.) Этот питательный бульон из настоящих органических веществ возник без какого-либо участия живых существ — он был чисто неорганического происхождения] [c.385]

Появление открытых каталитических систем и их отбор по наиболее перспективным для химической эволюции базисным реакциям в условиях первичного бульона можно представить следующим образом. В некоторых водоемах в целом, или па их поверхности, или же в каких-либо местных локальных очагах на границе с литосферой, возможно в местах подводного выхода фумарол (отверстий, по которым выходят из недр Земли вулканические газы), на первичной Земле могли возникнуть условия спонтанного и длительного протекания какой-либо химической реакции, обеспечиваемой постоянным притоком реагирующих веществ и наличием простейшего катализатора. Природа такой базисной реак- [c.15]

Затем было доказано, что условия, в которых это происходит, вовсе не исключают возможности протекания соответствующих реакций на Земле и особенно в водах того первичного океана, который биохимики иногда называют первичным бульоном. [c.205]

После того как мы непосредственно от астрофизики перешли к первичному бульону , у читателя, возможно, возникли новые сомнения. Во-первых, наше описание кажется ему, вероятно, очень уж спекулятивным. Ведь никто при всем этом не присутствовал — как же геохимики могут так точно знать, что происходило в то время на самом деле Во-вторых, он вспоминает первую главу. Там мы писали о том, что органические соединения в противоположность неорганическим ионам реагируют друг с другом крайне медленно, вследствие чего организмы и создали специ- [c.385]

Займемся сначала вторым возражением. Как обстоит дело со скоростью реакций между органическими веществами На стр. 20 мы читаем Если же слить вместе глицерин и жирные кислоты (это вещества, из которых состоят жиры), то даже спустя несколько дней мы не обнаружим в смеси никакого жира . Но мы должны уяснить себе, что, когда речь идет о процессах, протекавших в первичной атмосфере и первичном бульоне , приходится иметь дело совсем с другими масштабами времени, чем в случае опытов в пробирке. Ведь для превращения первичной атмосферы в современную окисленную, для возникновения первичного бульона , по мнению геохимиков, понадобилось 1—1,2 миллиарда лет. Что по сравнению с этим какие-то несколько дней [c.386]

Эксперименты доказывают, что первичный бульон был питательным [c.387]

Существует еще одна гипотеза в первичном бульоне в результате полимеризации возникают макромолекулы ДНК. Многие из них имеют бессмысленную последовательность нуклеотидов, но некоторые могут сойти за примитивные гены (ведь первоначально они вовсе не должны нести много информации). Жизнь могла, по-видимому, возникнуть лишь тогда, когда один из этих генов был поглощен какой-нибудь подходящей капелькой, с которой он взаимодействовал,— получалась как бы система, состоящая из примитивного ядра и примитивной цитоплазмы. Так могла бы образоваться координированная гармоническая система, способная к обмену веществ, росту и размножению. [c.400]

Чего до поры до времени недоставало, так это пуринов и пиримидинов— органических оснований, которые, как мы помним, служат строительными блоками нуклеиновых кислот. Однако уже в 1961 году был найден аденин в 1963 году обнаружили гуанин и аденозин, а также, как чи трудно этому поверить, аденозинмонофосфат, аденозиндифосфат и аденозинтрифосфат (АМФ, АДФ и АТФ), а нам уже известно, что последний из них— универсальный донор энергии для клетки. И все они возникли в условиях, подобных тем, которые, по всей вероятности, господствовали во времена первичного бульона (аденин, например, образовался из метана, аммиака и воды при сильной бомбардировке электронами). [c.389]

Тем самым была решена проблема, очень важная для вопроса о происхождении жизни на Земле (и притом решена экспериментально ) первичный бульон служил превосходным питательным раствором, он содержал в достаточном количестве и в достаточном ассортименте первую пищу для первых организмов. Но тут немедленно встает следующий вопрос как же все-таки возникли эти первые организмы, первые клетки [c.390]

Все предположения касательно возникновения первых организмов исходят из предпосылки (или факта ), что встречавшиеся повсюду в первичном бульоне органические вещества не просто соприкасались друг с другом, но в меру своей реакционной способности взаимодействовали между собой, так что в первичном бульоне происходило множество химических реакций. Можно ли называть подобные химические реакции обменом веществ ) [c.390]

Поэтому вряд ли можно осуждать младшее поколение исследователей, если они, не всегда считаясь с традициями, спокойно говорят об обмене веществ в первичном бульоне . [c.391]

В такой обменивающейся среде достаточно только , чтобы произошло обособление маленьких областей, хотя бы за счет того, что они оказались окруженными мембраной,— и перед нами была бы примитивнейшая клетка. Мы уже говорили о том, что при наличии липидного материала могут спонтанно образовываться моно- и бимолекулярные пленки. Вполне вероятно, что они возникали в первичном бульоне , вычленяя и обособляя друг от друга почти шаровидные его области. Однако такие области не были полностью изолированы, ведь, как известно, липидные мембраны обладают определенной проницаемостью. Это делало возможным проникновение внутрь новых питательных веществ, когда старые оказывались использованными. [c.391]

Специалисты в области физической химии умеют составлять комплексные коацерваты из самых разных компонентов и изучать протекающие внутри них реакции. При этом нередко обнаруживают такие коацерваты, в которых происходит нечто вроде внутренней вторичной коацервации — возникают вакуоли , которые к тому же окрашиваются теми же красителями, что и вакуоли живых клеток. Это сходство сильно озадачивает. Неужели первая живая клетка представляла собой комплексный коацерват Впрочем, дело, очевидно, обстояло не так просто. Несомненно, идея о том, что процесс коацервации, который к тому же легко контролировать экспериментально, способен выделять из окружающей среды порции первичного бульона, очень соблазнительна. Однако приходится признать, что эта система все же не является клеткой. [c.393]

Чем дальше растет капелька, тем больше возрастает вероятность того, что она разрушится, распадется на две или более частей под действием чисто механических факторов. Эти части будут иметь те же свойства, что и исходная капля, и потому будут в свою очередь увеличиваться в размерах, в них также будет идти обмен веществ. Все это, конечно, происходит ва счет окружающей среды, за счет первичного бульона . Постепенно он обедняется органическими веществами, условия становятся жестче . У капелек, растущих быстрее, будут, конечно, большие преимущества в конкуренции за питательные вещества. Но в самых выгодных условиях окажутся те капли, которые научились сами синтезировать те или иные [c.394]

Нуклеотиды имелись уже в первичном бульоне , хотя и в относительно небольшом количестве. Из них-то и могли возникнуть первые примитивные гены. По где — в первичном бульоне или в самих капельках [c.395]

В 1923 г. А. И. Опарин высказал мнение, что атмосфера первобытной Земли была не такой, как сейчас, а примерно соответствовала данному выше описанию. Исходя из теоретических соображений, он предположил, что органические вещества, возможно углеводороды, могли возникать в океане из более простых соединений энергию для этих реакций синтеза, по-видимо-му, поставляла интенсивная солнечная радиация (главным образом ультрафиолет), падавшая на Землю до того, как образовался слой озона, который стал задерживать большую ее часть. По мнению Опарина, разнообразие находившихся в океанах простых соединений, площадь поверхности Земли, доступность энергии и масштабы времени позволяют предположить, что в океанах постепенно накапливались органические вещества и образовался тот первичный бульон , в котором могла возникнуть жизнь. Эта идея была не нова — в 1871 г. сходную мысль высказал Дарвин [c.275]

Все предположения касательно первого гена очень неопределенны и ненадежны — мы еще слишком мало знаем, чтобы можно было делать какие-то обоснованные выводы на этот счет. К тому же мы пока умолчали о главных трудностях. Только что было сказано в первичном бульоне в результате полимеризации возникают макромолекулы ДНК. Многие из них имеют бессмысленную последовательность нуклеотидов, но некоторые могут сойти за примитивные гены. Все это звучит весьма естественно, но в действительности здесь преуменьшено значение одного очень важного обстоятельства, а между тем оно вполне могло бы вообще свести к абсурду самую идею о возникновении жизни на Земле. Вспомните, чем закончился наш экскурс в комбинаторику (стр. 34). Мы узнали, что для белка, состоящего из 15 аминокислот, возможны 10 различных вариантов. Сделаем теперь еще один расчет. Возраст Земли составляет 3 миллиарда лет. Каждую секунду могла возникать одна молекула белка (которая позднее снова распадалась). Тогда в итоге на Земле за все время ее существования могло возникнуть вообще только 10 различных молекул белка (10 — это одна 10 -я часть от 10 ). Вероятность того, что среди этих 10 вариантов случайно имелись правильные , чрезвычайно мала. [c.401]

Тот же самый вопрос, вероятно, мог бы задать и читатель, потому что, разумеется, в высшей степени маловероятно, чтобы в первичном бульоне с его случайным (статистическим) распределением молекул присутствовала вычислительная машина, которая создавала бы молекулы ДНК или [c.404]

В течение миллионов и миллиардов лет первичный бульон становился все более разведенным и, наконец, в нем остались в основном лишь вода и неорганические соли дешевый водород постепенно исчез. Однако, коль скоро он необходим для восстановления СО2, он должен был так или иначе отниматься у единственного водородсодержащего соединения, которое имелось в изобилии,— у воды,— а на это, как мы знаем, расходуется много энергии. [c.410]

Данные, которыми мы сейчас располагаем, позволяют думать, что первые организмы были гетеротрофами, так как только гетеротрофы могли использовать имевшиеся в среде запасы энергии, заключенные в сложных органических веществах первичного бульона. Химические реакции, необходимые для синтеза питательных веществ, слишком сложны, поэтому они вряд ли могли возникнуть у самых ранних форм жизни. [c.277]

Можно предположить, что некоторые реакции имели кардинальное значение в первичном бульоне. Рассмотрим, в частности, полимериза- [c.16]

То, что выход АТФ при брожении чрезвычайно низок, на первых порах не имело значения для эобионтов ведь в первичном бульоне у них всегда был богатый выбор сбраживаемых веществ. Однако в результате [c.409]

Образования (этот термин нас ни к чему не будет обязывать), возникшие в первичном бульоне, каким-то образом должны были начать вести обмен веш еств, расти и ассимилировать растворенные веш ества. Но продолжать свое существование и распространяться они могли, лишь научившись делиться, как только их размер превзойдет определенные границы. Такие процессы были предшественниками возникших позже механизмов клеточного деления. По-видимому, протекание этих процессов упорядоченным путем давало какое-то преимущество, и постепенно распространились те образования, которые обладали необходимыми для этого механизмами. Такой тип отбора можно рассматривать как примитивный ранний вариант дарвиновской борьбы за существование . [c.53]

Вряд ли неудачи в подобных экспериментах объясняются методическими погрешностями. В организмах все информа ционные макромолекулы создаются с помощью ферментов при участии нуклеотидтрифосфатов. Но все эти процессы так тонко подогнаны друг к другу, что для абиотического синтеза макромолекул в разумных количествах требуется действие специфических катализаторов. Естественно, что теперь они всегда синтезируются только ферментативным путем. Таким образом, нуклеотиды не могли образоваться при слепом воздействии энергии на первичный бульон. Вряд ли они явились продуктами химической (абиотической) эволюции. Скорее нуклеотиды были сконструированы на более поздних стадиях, в эволюции живой материи. Существование в первичном бульоне соединений, относящихся к классу их предшественников— полифосфатов, включая пирофосфат, можно считать вполне вероятным [1122]. О полифосфатах как конденсирующих агентах мы уже говорили. О пирофосфате будет сказано подробнее в последующих главах (6, В 8, 3). [c.52]

Специально поставленные эксперименты по воздействию различных видов энергии (излучение, ударные волны и т. п.) на газовые смеси, отвечающие предполагаемому составу первичной атмосферы, показали, что в ней должны были образовываться на первом этапе (из воды, оксидов углерода, метана, водорода и аммиака) циановодород, дицианамид, муравьиная кислота, формальдегид, гликольальдегид, уксусная кислота и др., а затем янтарная кислота, глицин, аланин, аспарагиновая кислота и т. д. — все (или во всяком случае многие) метаболиты, общие для всех современных организмов. Эти вещества (помимо минеральных солей) также входили в состав первичного бульона . [c.14]

Сейчас концентрация органических соединений в океанах относительно невелика вне живых организмов биомолекулы можно обнаружить лишь в следовьк количествах. Что же случилось с первичным бульоном , богатым органическим веществом Предполагают, что первые живые клетки использовали содержащиеся в морях органические соединения не только как строительные блоки для создания собственных структур, но и в качестве питательных веществ или топлива , чтобы обеспечить себя энергией, необходимой для роста. Постепенно с течением времени органические вещества в первичном море стали исчезать быстрее, чем они образовывались под воздействием природных сил. Эта идея, а по существу и вся концепция химической эволюции в целом, бьша сформулирована более 100 лет назад Чарлзом Дарвином. Об этом свидетельствует следующий отрывок из письма, которое он написал в 1871 г. сэру Джозефу Хукеру Часто говорят, что и сейчас существуют все условия, которые необходимы были для возникновения первьгх живых организмов. Но если (о, как велико это если ) предположить, что в одном из небольших теплых водоемов из всех содержащихся в нем производных аммиака и солей фосфорной кислоты под влиянием света, тепла, электричества и т.д. возникло белковое соединение, готовое к дальнейшим более сложным превращениям, то в наши дни оно было бы немедленно поглощено или уничтожено. Однако до того, как появились живые существа, этого произойти не могло . [c.75]

Таким образом, — говорит Опарин, —мы имеем модель открытых много-молекулярных систем, которые в результате ускорения происходящих в них процессов могут расти за счет окружающего раствора или, наоборот, подвергаться дезинтеграции. Очевидно, что системы, подобные нашим модельным кюацерватам, наряду с тем, что они могут существовать в течение длительного времени, могут также увеличиваться, вырастая в растворах веществ, наличие которых в первичном бульоне, существовавшем на Земле, можно представить даже в изобилия. Едва ли отдельные капли постоянно росли бы как целое. В условиях первичной гидросферы, существовавшей на Земле, они неизбежно дробились бы на части под действием внешних механических сил, например воля и течений, как дробятся капельки эмульсии при (встряхивании. Такие системы, взаимодействуя с внешней хредой, увеличиваясь в размере и по числу, со временем усовершенствовались бы под влиянием естественного отбора и так пришли бы к собственному метаболизму . [c.29]

Это, по подсчетам, автора, дает вероятность, равную 0-255, возникновения жизни в результате случайного наступления одного из 10 событий (объем информации для простейшего организма принимается равным 1000 бит). В примечании к этим расчетам редактор русского перевода книги Кастлера Л. А. Блюменфельд заметил, что, так как вероятность возникновения биологически осмысленной ДНК из случайного сочетания нуклеотидов равна 10 °°, то фактически любая из случайных структур приобрела бы биологический смысл, если бы удовлетворяла некоторым весьма общим требованиям. Если случайности не являются подходящим механизмом для возникновения жизни, то, очевидно, надо попытаться найти те общие требования , которые сделали появление жизни неизбежным. Кастлер полагает, что в добиологический период первым этапом, подготовившим зарождение жизни, было образование полинуклеотидов. Эти вещества образовались из пуринов, пиримидинов углеводов и фосфатов, имевшихся в первичном бульоне . [c.132]

Не следует ду.мать, что роль фотохимических реакций была исчерпана образованием относительно простых молекул, которые затем начали цепочки новых химических реакций. Солнечная радиация, особенно ее ультрафиолетовая часть, продолжала действовать на ту смесь органических соединений, которую часто называют первичным бульоном , и способствовала синтезу веществ, позже вовлеченных в н изненный круговорот. [c.139]

Так как, по-видимому, очень трудно реально представить себе миллиард, попробуем немного помочь этому. Втиснем 2 миллиарда лет, которые протекли с момента образования земной коры и первичной атмосферы до наших дней, в 24 часа одного-единственного дня. Один час такого дня будет соответствовать 80 миллионам лет, одна минута — приблизительно 1,2 миллиона лет, а одна секунда — 20 ООО лет. Итак, в полночь началось превращение первичной земной атмосферы и образование первичного бульона . В 12 часов пополудни этот процесс был закончен, начался до-кембрийский период. Переход от альгонкия к кембрию произошел около 18 часов вечера. А когда впервые возник человек За 40 секунд до полуночи [c.386]

Таким образом, сомнений больше не осталось в первичном бульоне первоначально не было никакой жизни, но имелись органические вещества в нем присутствовали почти все соединения, которые в настоящее вре-мы мы обнаруживаем в живых существах. Полтора миллиарда лет назад мир не был поделен на органический и неорганический. Органические соединения возникали абиотически, в результате обычных химичес- [c.389]

Так обстоит дело с размножением. Так же точно оно обстоит с гетерокатализом — третьим критерием первичного гена (см. стр. 395) какая польза в том, что макромолекула способна осуществлять даже самый совершенный гетерокатализ, если продукты, которые должны доставляться из окружающей среды по ее приказу, тотчас же рассеиваются в первичном бульоне Да и как они могут удержаться в непосредственной близости от всемогущего гена, если этот ген не может создать себе собственной среды и отгородить ее от остального окружения Ген, который независимо плавает в первичном бульоне , фактически работает безрезультатно и лишен всякого значения. Поэтому защитники гипотезы приоритета гена стоят перед теми же трудностями, с которыми мы уже встретились несколькими страницами раньше, а именно с необходимостью обособления отдельных порций первичного бульона — то ли при помощи липидных мембран, то ли путем образования коацерватов. [c.400]

Для восстановления СО2 до углевода (—СН2О) требуется, во-первых, водород и, во-вторых, энергия в форме АТФ. Когда возникла первая стадия фотосинтеза, в первичном бульоне еще не ощущалось недостатка в водородсодержащих соединениях следовательно, водород был легко доступен. Напротив, АТФ, который образовывался при анаэробном распаде углеводов, присутствовал в недостаточном количестве. Выходило, что клетка при расщеплении углеводов получает АТФ, который используется для восстановления СО2, т. е. опять-таки для построения углеводов, которые она ради получения АТФ стремится разрушить Поэтому требовалось производить АТФ каким-то другим путем. Для этого стала использоваться так называемая первая световая реакция. Хлорофилл уже существовал и мог поглощать световую энергию, которая очень сложным путем использовалась для образования АТФ из АДФ. [c.410]

Почему же живые организмы вопреки термодинамическим факторам накапливают чистые энантиомеры Как это происходит сегодня, мы хорошо понимаем биохимические превращения проходят при участии ферментов, которые сами хиральны они-то и ведут в живых организмах высокоэффективный асимметрический синтез. Но ведь когда-то жизнь возникала, зарождалась ее примитивная форма в том первичном бульоне , где плавали низко- и высокомолекулярные компоненты будущей жизни они, конечно же, были рацемическими. Общие черты такой предбиоло-гической эволюции в настоящее время представляют себе достаточно хорошо. Однако когда, на какой стадии, каким путем стали появляться оптически активные органические вещества — это до сегодняшнего дня остается загадкой. [c.403]

Из малых молекул больше всего в организме содержится воды — от 60 до 95% общей сырой массы. Во всех организмах мы находим также и некоторые простые органические соединения, ифающие роль строительных блоков , из которых строятся более крупные молекулы (рис. 3.4). По мнению биологов, эти немногие виды молекул могли синтезироваться в первичном бульоне (т. е. концентрированном растворе химических веществ) в мировом океане на ранних этапах существования Земли, еще до появления жизни на ней (гл. 26). Простые молекулы строятся в свою очередь из еще более простых неорганических молекул, а именно из диоксида углерода, азота и воды. [c.108]

Предполагается, что вешества, входившие в состав коацерватов, вступали в дальнейшие химические реакции при этом происходило погло-шение коацерватами ионов металлов, в результате чего образовывались ферменты. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов (сложные углеводороды), что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивавшей коацер-ватам стабильность. В результате включения в коацерват предсушествуюшей молекулы, способной к самовоспроизведению, и внутренней перестройке покрытого липидной оболочкой ко-ацервата могла возникнуть примитивная клетка. Увеличение размеров коацерватов и их фрагментация, возможно, вели к образованию идентичных коацерватов, которые были способны поглощать больше компонентов среды, так что этот процесс мог продолжаться. Такая предположительная последовательность событий должна была привести к возникновению примитивного самовоспроизводяшегося гетеротрофного организма, питавшегося органическими веществами первичного бульона. [c.277]

Повышенные концентрации, как правило, способствуют протеканию реакций конденсации [1270]. В частности, полагают, что эти реакции протекали после адсорбции конденсирующихся веществ горными породами. Адсорбентами, а также катализаторами полимеризации могли служить и глины [18, 204, 205, 465, 982] . Наиболее подробные исследования по этим вопросам были проведены Качальским и его сотрудниками [959, 1392, 1389, 1390, 1391, 1393]. В присутствии глинистого минерала монтмориллонита из водных растворов смешанных ангидридов аминокислот и адениловой кислоты (АМФ, см. 6, А) получены довольно длинные полипептидные молекулы. Если при этом присутствовал еще и цеолит, синтез мог начинаться со свободной аминокислоты и АТФ (6, А). Следует, однако, отметить одно затруднение, связанное с процессами, протекающими при участии нуклеотидов, а именно что эти соединения могли отсутствовать в первичном бульоне. Подобные абиосинтезы аденилата или других нук- [c.51]

Органические компоненты первичного бульона и эобионты давно исчезли. Если бы они не исчезли каким-либо иным образом, их использовали бы в пищу живые организмы. Об этом писал в своем знаменитом письме сам Дарвин [438] [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология