Страница 11 из 22
В этом громадном разнообразии белков и кроется исключительная трудность искусственного их получения в лабораторных условиях. Сейчас мы легко можем из углеводородов и аммиака получить любую аминокислоту. Точно так же для нас не составляет большого труда связать между собою эти аминокислоты в длинные цепочки, подобные тем, которые лежат в основе белковых молекул, и получить действительно белковоподобное вещество. Но для того чтобы искусственно воспроизвести какой-либо из известных нам натуральных белков, например белок нашей крови или белок семян гороха, этого мало. Для этого нужно соединить между собой в цепочку многие сотни и тысячи разнообразных аминокислот в совершенно определенной последовательности, именно в той, в которой они находятся в данном белке.
Если взять цепь, состоящую всего из пятидесяти звеньев, причем эти звенья будут двадцати различных сортов, то, соединяя звенья в различном порядке, можно получить большое разнообразие цепочек. В свое время было подсчитано, что число таких цепочек, из которых каждая отличалась бы от другой по расположению своих звеньев, выражается единицей с сорока восемью нулями, т. е. числом, которое будет нами получено, если мы миллиард помножим на миллиард и еще раз на миллиард, и так до пяти раз, а после этого еще помножим на тысячу. Если бы мы взяли такое число белковых молекул и сложили из них жгут толщиной в палец, то такой жгут можно было бы протянуть поперек всей нашей звездной системы от одного конца Млечного Пути до другого.
Однако аминокислотная цепь белковой молекулы средней величины состоит не из пятидесяти, а из нескольких сотен звеньев. Поэтому количество возможных здесь комбинаций возрастает еще во многие квадрильоны раз.
Для того чтобы искусственно создать какой- нибудь натуральный белок, нужно из всех этих бесчисленных комбинаций выбрать одну и получить именно такое расположение аминокислот в белковой цепи, которое действительно есть у этого белка. Конечно, случайно нанизывая аминокислоты друг за другом в белковую цепь, мы никогда этого не достигнем. Это было бы совершенно подобно тому, как если бы мы, встряхивая типографский шрифт, состоящий из двадцати восьми различных букв, рассчитывали бы, что он сам собой когда-нибудь случайно сложится в то или иное известное нам стихотворение.
Только зная расположение букв и слов в данном стихотворении, мы сможем его воспроизвести. Только зная точное расположение аминокислот в цепочке данного белка, мы можем рассчитывать искусственно воссоздать его в нашей лаборатории. К сожалению, в настоящее время удалось установить указанный порядок аминокислот лишь для некоторых наиболее просто устроенных белковых веществ. Поэтому-то сложные естественные белки еще не получены нами в искусственных условиях. Но здесь дело только во времени, а в принципе никто уже не сомневается в возможности такого построения белков.
Однако нас интересует не только принципиальная возможность синтеза белков или белковоподобных веществ — для наших целей нам нужно конкретно себе представить, каким путем могло эго осуществиться в тех природных условиях, которые когда-то существовали на безжизненной Земле. Понятно, что для того, чтобы представить себе, как возникла белковоподобная молекула, необходимо прежде всего установить, как появились первые аминокислоты — отдельные звенья той цепи, которая лежит в основе белковой молекулы.
В этом отношении значительный интерес представляют опыты, недавно осуществленные американским ученым С. Миллером. Исходя из тех представлений о первичной земной атмосфере, которые были изложены нами выше, Миллер взял газовую смесь, состоящую из углеводорода метана, аммиака, водорода и паров воды, и в специально сконструированном для этого приборе пропускал через эту смесь электрические разряды. После этого в сконденсировавшейся в приборе воде можно было обнаружить наличие нескольких аминокислот, возникших здесь примерно при тех же условиях, которые существовали на поверхности первичной Земли.
Т. Павловская и А. Пасынский использовали для абиогенного синтеза аминокислот другой, еще более мощный источник энергии — коротковолновый ультрафиолетовый свет, который когда-то пронизывал всю земную атмосферу. Освещая искусственно полученными коротковолновыми лучами водный раствор формалина и хлористого аммония, они, как и Миллер, синтезировали аминокислоты, показав тем полную возможность образования этих составных частей белковой молекулы в условиях первичной земной гидросферы.
Однако, если мы просто возьмем водный раствор аминокислот и оставим этот раствор стоять в обычных лабораторных условиях, аминокислоты не будут соединяться между собой в белковую молекулу, в противоположность тому, как это излагалось нами выше — при образовании сахара из формалина.
Вопрос о том, как в естественных условиях в водах первородного океана из образовавшихся здесь аминокислот синтезируются белки или белковоподобные вещества, длительно не поддавался непосредственному научному разрешению. Недавно это удалось достигнуть японскому ученому проф. Ш. Акабори, который в своей лаборатории при условиях, близких к первичным природным условиям, получил из аминокислот (или, точнее, из их ближайших предшественников) белковоподобные вещества.
Таким образом, современная химия белков убеждает нас в том, что в отдаленную эпоху существования Земли в водной оболочке нашей планеты могли и должны были образоваться белковоподобные вещества. Конечно, эти «первичные белки» не могли быть совершенно сходны с какими-либо из существующих сейчас белков, но они были подобны известным нам белкам. В их частицах разнообразные аминокислоты соединялись между собой теми же связями, что и в современных белках. Отличие состояло только в том, что расположение аминокислот в этих цепочках было иное, менее упорядоченное.
Но уже и эти «первичные белки», подобно современным, обладали гигантскими молекулами и громадными химическими возможностями. Именно эти возможности и обусловили собой то, что белки заняли исключительное место в дальнейшем развитии органической материи.
Итак, в процессе развития нашей планеты в водах ее первородного океана должны были образоваться многочисленные белковоподобные соединения и другие сложные органические вещества, сходные с теми, из которых сейчас построены современные живые существа. Но, конечно, это был еще только строительный материал. Если можно так выразиться, это был еще только кирпич и цемент, из которого можно построить здание, но это еще не было самое здание. Органические вещества находились в водах океана просто в растворе, их частицы, молекулы, были беспорядочно рассеяны в этих водах. Здесь еще отсутствовало то строение, та организация, которые свойственны всякому живому существу.
Как же могла возникнуть эта организация?
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ КОЛЛОИДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
Как мы видели в предыдущей главе, в процессе * эволюции Земли в ее первичном океане должны были образоваться весьма сложные и разнообразные органические вещества, подобные тем, из которых построены современные живые организмы. Но между этими последними и простым водным раствором органических веществ, конечно, имеется очень большое различие.
Основу всякого растительного или животного организма, основу тел разнообразных бактерий, амеб, грибков и всех других наипростейших организмов составляет протоплазма — тот материальный субстрат, в котором и развертываются жизненные явления. По своему внешнему виду протоплазма представляет сероватую полужидкую слизистую массу, в состав которой, помимо воды, входят главным образом белки, а также ряд других органических веществ и неорганических солей. Но это не простая смесь этих веществ. Протоплазма обладает весьма сложной организацией. Эта организация выражается, во-первых, в ее определенном строении, структуре, пространственном взаиморасположении частиц составляющих ее веществ, а во-вторых, в определенной гармонии, в известной последовательности и закономерном сочетании происходящих в ней физических и химических процессов.