чних систем, а тим більше біосистем. Визначальними факторами тут виступають і вимоги відповідності між будівельним матеріалом і тими спорудами, про які говорилося як про структури високоорганізованих.
З хімічної точки зору ці вимоги зводяться до відбору елементів, здатних до освіти:
фЂЂ№ досить міцних і, отже, енергоємних хімічних зв'язків;
фЂЂ№ зв'язків лабільних, тобто легко піддаються гомолізу, гетеролізу або циклічному перерозподілу.
Ось чому вуглець обраний елементом номер один. Він, як ніякий інший елемент, здатний вміщати і утримувати всередині себе самі рідкісні хімічні протилежності, реалізовувати їх єдність, виступати в якості носія внутрішнього протиріччя. Атоми вуглецю в одному і тому ж з'єднанні здатні виконувати роль і акцептора, і донора електронів. Вони утворюють майже всі типи зв'язків, які знає хімія: менш ніж одноелектронні і одноелектронні (при хемосорбції вуглеводнів на графіті); двухелектронной (у етан); трехелектронние (в бензолі); четирехелектронние (в етилену), шестіелектронние (у ацетилені).
Кисень і водень слід розглядати в якості носіїв крайніх і односторонніх властивостей - окисних і відновних. Дж. Бернал розглядав питання про відбір елементів і зазначив, що лабільні атоми сірки, фосфору і заліза, мають основне значення в біохімії, в той час як стабільні атоми, такі як кремній, алюміній або натрій, що становлять більшу частину земної кори, відіграють другорядну роль або відсутні взагалі.
Про те, як відбувався відбір структур, який його механізм, сказати досить важко. Але цей процес лишив нам свого роду музею. Подібно до того, як з усіх хімічних елементів тільки 6 органогенов да 10-15 інших елементів відібрані природою, щоб скласти основу біосистем, так само в результаті еволюції йшов ретельний відбір хімічних сполук. З мільйонів органічних сполук у побудові живого бере участь лише кілька сотень; з 100 відомих амінокислот до складу білків входить тільки 20; лише по чотири нуклеотиду ДНК і РНК лежать в основі всіх складних полімерних нуклеїнових кислот, відповідальних за спадковість і регуляцію білкового синтезу в будь-яких живих організмах.
Як хіміки, так й біологи називають вражаючим той факт, що з такого вузького кола відібраних природою органічних речовин складено важко доступний для огляду світ тварин і рослин. Яким чином проводилася та В«хімічна підготовкаВ», в результаті якої з мінімуму хімічних елементів і мінімуму хімічних сполук утворився складний високоорганізований комплекс - біосистеми?
Завіса, що відокремлював нас від цих таємниць, став потроху підніматися. У ході еволюції відбиралися ті структури, які сприяли різкому підвищенню активності і селективності дії каталітичних груп. Прикладом чого може служити система піррольних циклів у Геміні, що забезпечує підвищення активності атома заліза в окислювально-відновних реакціях в мільярди разів.
Першою і найбільш простий з цих структур можна назвати різні фазові кордону. Вони служили основою фізичної та хімічної адсорбції, яка служила фактором появи каталітичного ефекту. Другим структурним фрагментом називають угруповання, забезпечують процеси перенесення електронів і протонів. Третій структурний фрагмент, необхідний для еволюційних систем - це угруповання, відповідальні за енергетичне забезпечення. Сюди входять окси-(ОН) і оксогрупи (-С = О), фосфорсодержащие та інші фрагменти з макроергічними зв'язками. Наступним фрагментом еволюціонують систем є вже розвинена полімерна структура типу РНК і ДНК, що виконує ряд функцій, властивих перерахованим вища структурам, і головне - роль каталітичної матриці, на якій здійснюється відтворення собі подібних структур.
Звертає на себе увагу ряд висновків, отриманих самими різними шляхами і в самих різних областях науки (Геології, геохімії, космохімії, біохімії, термодинаміки, хімічної кінетики):
фЂЂ№ на ранніх стадіях хімічної еволюції світу каталіз зовсім відсутній. Роль каталізу зростала в міру того, як фізичні умови (головним чином, температура) наближалися до земних умов;
фЂЂ№ роль каталізу у розвитку хімічних систем після досягнення стартового стану, тобто відомого кількісного мінімуму органічних і неорганічних сполук, почала зростати з фантастичною швидкістю;
фЂЂ№ відбір активних сполук відбувався в природі з тих продуктів, які виходили відносно великим числом хімічних шляхів і володіли широким каталітичним спектром.
Відмінною рисою другого - функціонального - підходу до проблеми передбіологічній еволюції є зосередження увагу дослідженні процесів самоорганізації матеріальних систем, на виявленні законів, яким підкоряються такі процеси.
5.6 Загальна теорія хімічної еволюції і біогенезу А.П. Руденко
Теорія саморозвитку каталітичних систем, висунута А.П. Руденко в 1964 році, вирішує в комплексі питання про закони хімічної еволюції, про відбір елементів і структур та їх причинногообумовлен...
