Происхождение жизни - Опарин Александр Иванович - Страница 16

В клетках современных организмов очень большое влияние на порядок и направление лежащих в основе обмена ферментативных реакций имеет и пространственная организация живого вещества.

Белковые частицы объединяются между собой, могут отслаиваться от общей массы раствора в виде разнообразных, весьма подвижных протоплазменных структур. На поверхности этих структур сосредоточиваются многие ферменты.

Исследования Института биохимии Академии наук СССР показали, что в зависимости от степени связывания ферментов протоплазменными структурами коренным образом изменяется не только скорость, но и направленность ферментативного действия. Это еще более повышает связь обмена с условиями внешней среды. Очень часто то или иное воздействие, которое само по себе не оказывает заметного влияния на работу изолированных ферментов, коренным образом смещает равновесие между распадом и синтезом, так как это воздействие изменяет связывающую способность весьма чувствительных в этом отношении белковых структур протоплазмы.

Итак, в основе характерного для организации протоплазмы порядка лежат химические свойства веществ, участвующих в построении живой материи. Большое разнообразие этих веществ и их исключительная способность к химическим реакциям таят в себе возможности бесчисленных химических изменений и превращений. Но в живой протоплазме эти превращения регулируются целым рядом внутренних и внешних условий: наличием известного набора ферментов, их количественными соотношениями, кислотностью среды, окислительно-восстановительным потенциалом, коллоидными свойствами протоплазмы, ее структурой и т. д. Каждое вновь возникающее в протоплазме вещество, каждая отслаивающаяся от общей массы протоплазмы структура изменяет скорость и направление тех или иных химических реакций, а следовательно, влияет и на весь порядок жизненных явлений в целом.

Получается круг чрезвычайно тесно связанных между собой взаимопроникающих явлений. Свойственный живой протоплазме закономерный порядок химических реакций приводит к возникновению определенных веществ, известных физических и химических условий и тех или иных структур. Но все эти явления — определенный состав протоплазмы, ее свойства и строение — в свою очередь, раз возникнув, начинают выступать как факторы, определяющие, скорость, направленность и взаимосвязь происходящих в протоплазме реакций, а следовательно, и тот закономерный порядок, который породил этот состав и структуру протоплазмы.

Но что особенно важно, что принципиально отличает живые организмы от всех других систем неорганического мира,— это присущая жизни определенная направленность, целеустремленность указанного выше порядка. Многие десятки и сотни тысяч химических реакций, совершающихся в живой протоплазме, не только строго согласованы между собой во времени, не только гармонично сочетаются в едином порядке, но и весь этот порядок направлен к единой цели—к постоянному самосохранению и самовоспроизведению всей живой системы в целом, в закономерном согласовании с условиями окружающей среды.

Именно поэтому протоплазма является динамически устойчивой системой, и, несмотря на постоянно идущий в ней распад (диссимиляцию), она из поколения в поколение сохраняет .свойственную ей организацию. Все отдельные звенья этой организации могут быть изучены и поняты нами на основе физических и химических закономерностей.

Мы можем таким путем установить, почему в протоплазме возникает то или иное определенное вещество или определенная структура и как это вещество или структура влияет на скорость и последовательность химических реакций, на соотношение между синтезом и распадом, на рост и формообразование организмов и т. д.

Но на основании одних только указанных закономерностей, одного только изучения протоплазмы в том виде, как она существует ныне, мы никогда не будем в состоянии ответить на вопрос, почему весь этот жизненный порядок является таким, как он есть, таким «целесообразным» (согласованным с условиями окружающей среды). Для ответа на эти вопросы необходимо изучение материи в ее историческом развитии. Жизнь возникла на пути этого развития как новая, более сложная форма организации материи, организации, подчиняющейся закономерностям более высокого порядка, чем те, которые царят в неорганической природе.

Лишь диалектическое единство организма и среды, которое могло возникнуть только на основе образования индивидуальных систем многомолекулярного порядка, определило собой как становление жизни, так и все ее дальнейшее развитие на нашей планете.

ГЛАВА ШЕСТАЯ

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Впервые появившиеся в водах морей и океанов коацерватные капли еще не были наделены жизнью. Однако уже при самом их возникновении в них таились возможности при определенных условиях развития дать начало для образования первичных живых систем.

Как мы видели в предыдущих главах, такого рода положение характерно и для всех предшествующих этапов эволюции материи. В удивительных свойствах углеродных атомов космических тел уже была заложена возможность для образования углеводородов и их простейших производных. Эти последние благодаря определенному строению их молекул и благодаря присущим им химическим свойствам обязательно должны были в теплых водах первичного океана превратиться в разнообразные высокомолекулярные органические вещества, в частности в белковоподобные соединения. Точно так же и присущие белкам свойства уже таили в себе возможность образования комплексных коацерватов. По мере своего роста и усложнения их частицы неизбежно должны были объединиться между собой и выделиться из раствора в виде отдельных коацерватных капель.

В этом обособлении капель от внешней среды— в возникновении отдельных (индивидуальных) коллоидных систем — и лежал залог их дальнейшего развития. Даже одновременно возникшие в растворе капли несколько отличаются друг от друга по своему составу и внутреннему строению. Но индивидуальные особенности физико-химической организации каждой отдельной коацерватной капли накладывали определенный отпечаток на те химические превращения, которые совершались именно в ней. Наличие тех или иных веществ, присутствие или отсутствие простейших неорганических катализаторов (как, например, железа, меди, кальция и т. д.), степень концентрации белковых и других коллоидных веществ, образующих коа- церват, и, наконец, определенная, пусть даже весьма нестойкая структура—все это сказывалось на скорости и направлении отдельных химических реакций, протекавших в данной коацерватной капле, все это придавало специфический характер тем химическим процессам, которые в ней развертывались. Таким образом выявлялась известная связь между индивидуальным строением, организацией данной капли и теми химическими превращениями, которые в ней совершались при данных условиях внешней окружающей среды. В разных каплях эти превращения шли по-разному. Это — во-первых.

Во-вторых, следует обратить внимание на то, что разнообразные, более или менее беспорядочно совершающиеся внутри коацерватной капли химические реакции не были безразличны для ее дальнейшей судьбы. С этой точки зрения одни из них имели положительное значение, были полезны, способствовали большей устойчивости, большей длительности существования данной системы. Другие, наоборот, были вредны, носили отрицательный характер, приводили к разрушению, к исчезновению индивидуальной капли.

Уже из сказанного видно, как самое образование индивидуальных систем вызывало появление совершенно новых отношений и закономерностей. Для простого, однородного раствора органических веществ понятия «полезности» и «вредности» являются просто бессмысленными. В применении же к индивидуальным системам эти понятия приобретают вполне реальное значение, определяют дальнейшую судьбу этих индивидов.

До тех пор пока органическое вещество было полностью слито с окружающей средой, пока оно было растворено в водах первичных морей и океанов, мы могли рассматривать эволюцию этого вещества в целом, во всей его совокупности. Но как только органическое вещество сконцентрировалось в определенных пунктах пространства, в каплях коацервата, как только эти образования отделились от окружающей среды более или менее определенно выраженной границей и приобрели известную индивидуальность, тотчас же создались новые, более сложные отношения. Дальнейшая история одной какой-нибудь коацерватной капли могла существенно отличаться от истории другой такой же индивидуальной системы, находящейся рядом с ней. Ее судьба определялась теперь соотношениями условий внешней среды и собственным внутренним специфическим строением капли, которое в своих деталях было присуще только ей одной и у других капель могло иметь несколько иное, опять-таки характерное для каждой индивидуальной капли выражение.