Следующим за образованием мономеров шагом эволю­ции на пути к возникновению жизни являлось их объ­единение в полимеры, в частности в соединения, ана­логичные белкам и нуклеиновым кислотам, играющим исключительно важную роль в организации живых су­ществ.

Принципиальная возможность такой далеко идущей абиогенной полимеризации органических веществ под­тверждается рядом опытов, где в качестве мономеров использовались в первую очередь аминокислоты и род­ственные им соединения.

Здесь прежде всего нужно упомянуть об исследова­ниях Акабюри, который еще в 1955 г. указывал на воз­можность в условиях примитивной Земли абиогенного синтеза протобелков (т. е. аминокислотных полимеров со случайным расположением аминокислотных остатков в полипептидной цепи). Вскоре он доказал эту возмож­ность экспериментально, получая из формальдегида, ам­миака и HCN аминоацетонитрил, поликонденсат кото­рого адсорбировался на каолине с образованием поли­глицина. Затем в полиглицин можно вводить боковые Цепи путем реакции с альдегидами или с ненасыщенны­ми углеводородами. Таким путем Акабюри удалось получить полиглицин и его аналоги с молекулярным весом приблизительно равным

15 000.

Фокс и его сотрудники, имитируя вулканические условия, подвергали смесь 18 аминокислот нагреванию при 170° С на куске лавы в течение 6 час. Для того чтобы расплавить смесь до ее обугливания, бралось из­быточное количество дикарбоновых аминокислот. В других случаях нагревание осуществлялось в присутствии полифосфатов, что позволяло снизить температуру на­гревания до 100° С.

При таком температурном воздействии образуется янтарного цвета полимер с молекулярным весом в не­сколько тысяч (от 5 000 до 10 000), содержащий все взя­тые в опыт типичные для белка аминокислоты (поте­рявшие, однако, свою оптическую активность). Этот по­лимер был назван Фоксом протеиноидом за его сходство по ряду признаков с белками.

При дальнейших исследованиях были выявлены два очень интересных свойства протеиноидов: во-первых, то, что они обладают известной внутримолекулярной упорядоченностью, повторяющейся последовательностью аминокислотных остатков, и, во-вторых, име­ют хотя и слабую, но вполне экспериментально обнару­живаемую ферментативную активность (катализ гидро­лиза, декарбоксилирования, аминирования и дезамннирования).

Из многочисленных работ по синтезу полипептидов в водной среде следует назвать следующие: поликонден­сацию глицина при его нагревании в водном растворе аммония, при γ-облучении; ацетилглицин при термаль­ной обработке растворов цианистого аммония, при на­гревании смеси HCN, NH3, при полимеризации аминоацетонитрила, цианамида и дицианамида.

Очень важным вопросом при синтезе полипептидов и белковоподобных соединений является та последова­тельность, с которой аминокислотные остатки связыва­ются между собой в полипептидные цепи. При совре­менном биологическом синтезе белков эта характерная для каждого индивидуального белка последователь­ность (первичная структура) определяется нуклеиновым кодом, но, как указывалось выше, уже при термальном синтезе Фокса, в отсутствие нуклеиновых кислот создался некоторый постоянный порядок соседствования аминокислот.

Штейнман присоединял первую в ряду аминокисло­ту к гранулам высокомолекулярного полимера (хлорметилированного полистирола) и таким образом получал смолу с присоединенной к ней одной аминокислотой. За­тем он исследовал относительную эффективность при­соединения к ней ряда других аминокислот с незащи­щенной аминогруппой.

Экспериментально определяя выходы различных дипептидов, Штейнман сопоставлял эти результаты с ча­стотой аминокислотных пар, определенных по «Атласу белковых структур» в современных белках, и обнару­жил значительное совпадение. Кальвин в своей книге «Химическая эволюция» дает модель системы воспроиз­ведения полипептида без матрицы, на основании конт­роля со стороны растущего конца. Интересно сопоста­вить эти высказывания Кальвина с замечательным син­тезом полипептида (грамицидина С), осуществленным Липманном.

В более сложных и довольно трудновоспроизводимых в природе условиях были синтезированы и поли­меры нуклеотидов, образующие цепочки, аналогичные молекулам нуклеиновых кислот современных орга­низмов.

Замечательные работы Корнберга и другие показали возможность синтеза нуклеиновых кислот in vitro. Одна­ко эти биосинтезы могут проходить только в присутст­вии соответствующего специфического фермента, и по­этому они не могут служить моделью для абиогенных процессов на примитивной Земле.

Некоторая вероятность такого синтеза была впервые намечена Шраммом в его работах с полифосфорным эфиром. В дальнейшем было показано, что цитидинфосфат может конденсироваться в олигонуклеотиды с по­мощью полифосфорной кислоты. В модельных опытах, более приближающихся к условиям первичной Земли, была показана способность карбодиимида стимулиро­вать образование ди- и тринуклеотидов из смеси нуклеозидов и нуклеотидов в разведенных водных растворах (Оргель и сотр.).

Прочие статьи:

Борьба с шумами
Итак, за счет разных ухищрений с использованием закона Ома на мембране электрорецепторов создается сдвиг потенциала порядка 1 мкВ. Казалось бы, что если чувствительность пресинаптической мембраны достаточно высока — а это, как мы видели, ...

Интенсивность метаболизма белков в различных отделах нервной системы
Современное представление о динамическом состоянии белков в нервной ткани было установлено благодаря применению изотопов А.В. Палладиным, Д. Рихтером, А. Лайтой и другими исследователями. Начиная с конца 50‑х и в течение 60‑х ...

Типы стволовых клеток
Различают несколько типов стволовых клеток. Прежде всего, это эмбриональные и взрослые (от взрослого организма) стволовые клетки. Гемопоэтические стволовые клетки участвуют в гемопоэзе и происходят из костного мозга. Мезенхимальные стволо ...