Основополагающие жизненные системы

Переход от неживого к живому осуществился после того, как на базе предшественников возникли и развились зачатки двух основополагающих жизненных систем: системы обмена вещества и системы воспроизводства материальных основ живой клетки. Как это произошло, - пока трудно даже предполагать. Мы наблюдаем конечный результат произошедшего скачка, создавшего живую клетку, и последовавшую затем биохимическую эволюцию. В современных организмах обе жизненные системы достигли высочайшего уровня совершенства. Следы древнего процесса, приведшего к появлению подобных шедевров, затеряны. Однако физико-химическая основа таких систем одна и та же у всех земных организмов независимо от степени их сложности. Это обстоятельство рассматривается как указание на то, что дерево жизни выросло из одного черенка - праматери живой клетки.

Назначение обмена веществ - поддерживать уровень упорядоченности организма и его частей. Задача решается путем отбора извне таких веществ, которые после соответствующей их переработки в организме обеспечивали бы протекание синтеза соединений. С другой стороны, эта система выводит из организма все, что не может быть им утилизовано или что появляется как шлак от процессов жизнедеятельности. Система обмена предстает цепью тончайшим образом взаимосогласованных биохимических реакций синтеза и расщепления белковых тел. Лучшие наши химические производства могут только завидовать тому, как экономно, надежно и филигранно точно осуществляет природа функцию обмена у всех своих созданий - от простейшей клетки до высших организмов.

Назначение белков в организме - служить катализаторами для протекающих, биохимических реакций, а также выполнять функции клеточных структурных элементов. Белки - это длинные цепочки аминокислот, удерживающихся пептидными связями. Поэтому белки называют также полипептидами. Из огромного числа известных органической химии аминокислот для образования животных и растительных белков природа использовала 20 типов. Разнообразие белков определяется не только входящими в их состав различными аминокислотами, но и последовательностью аминокислот в пептидных цепочках. Более того, при полной идентичности состава и последовательности аминокислот различия в пространственной структуре молекул белков ведут к различию их физико-химических свойств. Это явление называют изомерией. Характерно, что белки живого происхождения имеют одинаковую изомерию, в. то время как белки абиогенного происхождения содержат примерно равные количества молекул любой из двух возможных пространственных структур.

Система воспроизведения содержит в закодированном виде полную информацию, необходимую для построения из запасенного клеткой органического материала нужного в данный момент времени белка. Она же ведает механизмом извлечения и реализации соответствующей программной информации. Свои функции система воспроизведения осуществляет посредством полимерных соединений - полинуклеидов. Здесь ключевая роль принадлежит дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) и рибонуклеиновой кислоте (РНК). Первая является хранительницей генетической информации, заложенной в последовательности оснований вдоль цепи ДНК. Вторая способна "считать" хранимую в ДНК информацию, переносить ее в среду, содержащую необходимые для синтеза белка исходные материалы, и строить из них нужные белковые молекулы.

24 апреля 1953 г. официально зафиксирован колоссальный прорыв науки в познании структуры живой материи. В этот день была опубликована статья двух ученых - англичанина ф. Крика (р. 1916) и американца Дж: Уотсона (р. 1928), раскрывающая структуру носителя наследственности всего живого на Земле - ДНК. Появление этой статьи заявило миру о том, что величайшая тайна природы - зашифрованная программа наследственности - перестала быть тайной.

В последнее время в изучении механизмов работы системы воспроизведения достигнуты крупные успехи. Многое прояснилось, открылись перспективы дальнейших исследований. Но остается вопрос: как могли в ходе химической эволюции сложиться из неживого вещества такие высокоупорядоченные, тонко подогнанные системы, какими предстают перед нами системы обмена веществ и воспроизведения. Время для получения ответа на этот вопрос, видимо, еще не настало. История появления и развития биосферы не менее удивительна, чем история возникновения и развития Вселенной. В рамках нового научного мировоззрения стало ясно: жизнь на Земле есть системное общепланетное явление, корни которого уходят в историю Вселенной.