Происхождение жизни - Опарин Александр Иванович. Страница 13

Таким образом, мы имеем в коацерватах некоторые зачатки организации вещества, конечно, организации еще очень примитивной и весьма неустойчивой. Однако эта организация уже определяет собой целый ряд свойств коацерватных капелек. Особенно ярко выражена у коацерватов их способность улавливать (адсорбировать) различные вещества, находящиеся в окружающем растворе. В частности, эту способность очень легко продемонстрировать, добавляя к жидкости, окружающей коацерватную каплю, различные красители. При этом непосредственно можно видеть, как краска очень быстро из окружающего раствора переходит в капельку коацервата.

Нередко это явление усложняется еще и рядом химических превращений, идущих внутри коацервата. Уловленные капелькой частицы вещества вступают в химическое взаимодействие с веществами самого коацервата. В результате этого капельки коацервата могут увеличиваться, разрастаться за счет адсорбированных ими из окружающей жидкости веществ. При этом не только происходит увеличение объема и веса капельки, но существенно изменяется и ее химический состав. Следовательно, в коацерватных капельках могут происходить определенные химические процессы. Очень важно то, что характер и скорость этих процессов в значительной степени зависят от внутреннего физико-химического строения данной коацерватной капельки, и поэтому они могут быть различными в различных коацерватах.

После ознакомления со свойствами коацерватов вернемся вновь к тем высокомолекулярным белковоподобным соединениям, которые образовались в первичной водной оболочке Земли. Как уже было отмечено нами выше, молекулы этих соединений, подобно частицам современных белков, несли на своей поверхности разнообразные боковые цепи, наделенные различными химическими функциями. Вследствие этого по мере роста и усложнения «первичных белков» неизбежно должны были возникать новые взаимоотношения между отдельными молекулами. Каждая такая молекула не могла существовать изолированно от других, неизбежно и закономерно должны были возникать молекулярные рои, кучи, целые комплексы частиц, включающие в себя не однородные, а различные по своим размерам и свойствам белковые молекулы. Это в свою очередь с железной необходимостью должно было привести к концентрации органического вещества в определенных пунктах пространства. Рано или поздно в том или ином уголке первичного океана обязательно должно было произойти выделение из водного раствора разнообразных белковых веществ в виде коацерватных капель. Ведь, как мы видели выше, условия для возникновения коацерватов элементарно просты. Это возникновение происходит при простом смешивании растворов двух' или нескольких высокомолекулярных органических веществ. Значит, как только в первичной земной гидросфере образовались разнообразные более или менее высокомолекулярные белковоподобные соединения, так немедленно же должны были возникнуть и коацерватные капли.

Образованию коацерватов не могла воспрепятствовать и та сравнительно невысокая концентрация органических веществ, которая имела место в первичном океане Земли. Вода современных нам морей и океанов содержит в себе лишь ничтожные следы органических соединений, возникающих при распаде погибших организмов. В громадном большинстве случаев эти вещества поглощаются живущими в воде микроорганизмами, для которых они служат основной пищей. Но в некоторых, довольно редких, случаях в глубине морских пучин органические вещества могут оставаться в течение сравнительно непродолжительного срока не затронутыми микробами. Ряд данных по изучению илистых глубоководных грунтов показывает, что в этих условиях растворенные органические вещества образуют студенистые осадки. Это же явление выделения комплексных коацерватов из воды, содержащей только следы высокомолекулярных органических веществ, нередко удается наблюдать и в искусственных условиях, когда действие микроорганизмов может быть исключено.

Итак, в результате смешивания тех или иных коллоидов, в первую очередь первичных белковоподобных соединений, в водах Земли должны были возникнуть капли коацерватов. Это образование коацерватов является весьма важным этапом в эволюции первичного органического вещества и в процессе возникновения жизни. До этого момента органическое вещество было неразрывно слито с окружающей его средой, равномерно распределено во всей массе растворителя. При образовании коацервата молекулы органического вещества сконцентрировались в определенных пунктах пространства и отделились от окружающей среды более или менее резкой границей. Каждая коацерватная капля приобрела известную индивидуальность, так сказать, противопоставила себя окружающему внешнему миру. Только на основании такого выделения коацерватных капель могло создаться то диалектическое единство организма и среды, которое явилось решающим фактором в процессе возникновения и развития жизни на Земле. Вместе с тем при образовании коацерватов органическая материя приобрела и известное строение. Раньше в растворе имелось лишь скопление беспорядочно двигающихся частиц, в коа- церватной капле эти частицы расположились определенным образом по отношению друг к другу. Следовательно, здесь уже появились зачатки некоторой, правда, весьма элементарной, организации. Вследствие этого на простейшие органохимические отношения здесь наложились новые коллоидно-химические закономерности. Эти закономерности присущи и живой протоплазме современных организмов. Поэтому мы можем установить известное сходство между физико-химическими свойствами протоплазмы и нашими коацерватами.

Но можем ли мы на основании этого признать коацерватную каплю живой? Конечно, нет. И дело здесь сводится не только к сложности состава и тонкости строения протоплазмы. В искусственно полученном нами коацервате или в той капле, которая возникла естественным путем, выделившись, отслоившись от раствора органических веществ в первичном океане Земли, отсутствовала та «целесообразность» строения, та приспособленность внутренней организации к несению определенных жизненных функций в данных условиях существования, которая так характерна для протоплазмы всех без исключения живых существ. Эта приспособленность к условиям внешней среды не могла явиться результатом одних только физических или химических закономерностей, в частности, и коллоидно-химические отношения здесь являются недостаточными. Поэтому при возникновении первичных живых существ должны были создаться в процессе эволюции материи новые закономерности, носящие уже биологический характер.

123

ГЛАВА ПЯТАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИВОЙ ПРОТОПЛАЗМЫ

Для того чтобы иметь возможность дальше следить за ходом эволюции и процессом возникновения жизни, нам нужно хотя бы в общих чертах познакомиться с основными принципами организации протоплазмы — того материального субстрата, который лежит в основе живых существ.

В конце прошлого и начале настоящего века некоторые ученые считали, что организмы представляют собой не что иное, как чрезвычайно сложно построенные особого рода «живые машины». Они считали, что протоплазма обладает некоторой машиноподобной структурой, определенной конструкцией, построенной из каких-то твердых и неизменных, переплетающихся между собой «балок» и «тяжей». Эта структура — строго определенное взаиморасположение указанных частей протоплазмы — и является согласно излагаемой точке зрения специфической причиной жизни, подобно тому, как причиной своеобразной работы машины служит ее устройство, известное расположение колес, валов, поршней и других составных частей механизма. Отсюда следует, что, если бы нам удалось полностью изучить и понять эту структуру, загадка жизни была бы разрешена.

Однако фактические исследования протоплазмы не подтвердили указанного механистического принципа. Оказалось, что в протоплазме отсутствует какая-либо, даже наитончайшая машиноподобная конструкция. Основная масса протоплазмы является жидкой; она представляет собой сложный комплексный коацерват, в состав которого входит большое число разнообразных высокомолекулярных органических веществ, в первую очередь белков, нуклеиновых кислот, жироподобных соединений и т. д. В эту основную коацерватную субстанцию включены молекулярные комплексы различных размеров, на долю которых приходится по крайней мере половина всей массы протоплазмы. Это прежде всего так называемые митохондрии и микрозомы. Первые хотя и являются очень маленькими образованиями, все же могут быть различимы в хорошие обычные (оптические) микроскопы. Вторые могут быть обнаружены только при помощи электронного микроскопа, дающего увеличение в несколько десятков тысяч раз. Основную массу микрозом и митохондрий составляют белки, нуклеиновые кислоты и жироподобные вещества. В растительных клетках наравне с микрозомами и митохондриями присутствуют и более крупные образования — пластиды. Пластиды растительных листьев включают в себя зеленый пигмент — хлорофилл, и именно в них происходит процесс фотосинтеза — построения органических веществ за счет неорганической формы углерода (углекислоты) при использовании необходимой для этого синтеза энергии солнечного света.