САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ (systemity) wrote,
САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ
systemity

Category:

Как произошла жизнь на Земле. Часть II

Я думаю, что из первой части этой статьи большинству читателей могло стать совершенно ясным, где именно в проблеме происхождения жизни на Земле, как принято говорить, "собака зарыта". Для тех, кому не удалось собаку эту идентифицировать, я приведу краткое дополнительное разъяснение. Оказывается то, что явилось толчком к возникновению жизни на Земле, можно было очень давно установить с величайшей, почти математической точностью. Для этого не нужно было иметь даже университетского образования. Оказывается, что уже в те времена, когда академик Опарин получил звание Героя Социалистического Труда и пять Орденов Ленина за идею о том, что капельки бульона во всемирном океане вдруг превратились в живые существа, уже в те времена можно было доказать, что никак не могли эти капельки превратиться в живые существа. Никак не могли образоваться живые существа и из нуклеиновых кислот. Этой исключительно глупой идеей увлекались в течение десятилетий большие учёные, включая лауреатов нобелевских премий. Я говорил об удивительной убогости науки о происхождении жизни на Земле, поскольку элементарно доступную и простую истину о том, что без молекулярного переносчика энергии к реагирующим молекулам функционирование живых существ абсолютно невозможно, можно было сформулировать очень давно.

В любом сущем неживой природы понятие "энергия" выступает в качестве количественной меры движения материи. Для обозначения понятия "энергия" долгое время употреблялся термин "живая сила", введенный ещё И. Ньютоном. Впервые в истории в понятие "живая сила" смысл "энергия", не произнося ещё этого слова, вложил Роберт Майер в статье "Замечания о силах неживой природы", опубликованной в 1842 году. Специальный термин «энергия» был введен в 1807 г. английским физиком Томасом Юнгом и обозначал величину, пропорциональную массе и квадрату скорости движущегося тела. В науку термин "энергия" в современном его смысле ввел Уильям Томсон (лорд Кельвин) в 1860 году (http://energetika.in.ua/ru/books/book-2/part-2/section-1/1-3).

Коренным отличием тепловой энергии от других видов энергии является то, что она представляет собой энергию не направленного, а хаотического движения. По понятным причинам нас интересует влияние энергии на реакционную способность молекул, поскольку в основе жизненной силы любого живого существа лежит многообразное взаимодействие молекул, которое принято называть обменом веществ или метаболизмом. Не нужно большого ума, чтобы понять, как изменения тепла (энергии) влияет на скорость реакции. Любая химическая реакция характеризуется энергетическим барьером. Чтобы реакция прошла, энергия молекул должная преодолеть значение энергетического барьера химической реакции. С повышением температуры энергия молекул, соответственно скорость их движения возрастает. К химической реакции приводит не каждое столкновение молекул реагентов, а только столкновение выше определенной силы. Лишь молекулы, обладающие избытком кинетической энергии, способны к химической реакции. Эти закономерности описывает классическое уравнение Аррениуса.

Неживая природа отличается от живых существ тем, что абсолютно невозможно эсклюзивно за счёт повышения температуры прибавить энергию какой-то выбранной молекуле или каким-то выбранным молекулам. Изменяя тепературу, изменяют энергию абсолютно всех молекул системы, а в живых организмах с сотворением жизни на Земле появилась возможность избирательно повышать энергию, соответственно, реакционную способность отдельных молекул независимо от других рядом реагирующих молекул. Вот эта особенность живых существ и является самой главной особенностью живого. Без этой особенности живое существовать не может. Доставка энергии непоследственно к каждой реагирующей молекуле является ГЛАВНОЙ ОСОБЕННОСТЬЮ БИОЛОГИИ, поскольку любой биологический объект существует за счёт комплекса многих параллельно протекающих реакций обмена веществ.

Имеются три типа реакций живых организмов на температуру окружающей среды. Пойкилотермные животные холоднокровны, не имеют постоянной температуры тела, а зависит она от внешней температуры. К ним относятся почти все животные (кроме птиц и млекопитающих). Гомойотермные животные сохраняют постоянную температуру тела независимо от внешней температуры, соответственно, они теплокровны. К ним как раз-таки относятся птицы и млекопитающие. Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойтермными организмами занимают гетеротермные животные (суслики, ежи, летучие мыши, медведи). В активном состоянии у этих животных поддерживается постоянная относительно высокая температура тела. В зимнее время они впадают в спячку или глубокий сон, и температура тела у них в это время мало отличается от внешней.

Уже из этого широко известного факта давно можно было бы сделать ряд интересных выводов, напрямую касающихся вопроса о происхождении жизни. Прежде всего сам факт существования гомойотермных животных опровергает законы физики, описывающие действие температуры на неживые объекты. Оказывается температура тела этих животных регулируется только сугубо внутренними биологическими механизмами. Человек может сесть голой задницей на лёд, даже примёрзнуть ко льду, а температура его тела может длительное время быть постоянной и равной 36.6°C. Ни повышение, ни понижение температры внешней среды не сказывается на температуре тела гомойотермных животных, поскольку для регуляции используется свой источник энергии в виде пищи и запасов питательных веществ, а при отсутствиее того и другого используются вещества, образующиеся в результате регулируемого процесса программируемой клеточной гибели дефектных - повреждённых, мутантных, инфицированных - клеток в отсутствие воспалительной реакции (апоптоз). Ресурсы гомойотермного организма конечно же не беспредельны. При длительном перегреве или переохлаждении он погибает. Но при достаточно широком изменении температуры внешней среды организм успешно поддерживает температуру тела постоянной.

Энергия, обеспечивающая поддержание постоянной температуры тела даже при значительных колебаниях температуры внешней среды, образуется при биохимических реакциях внутри организма. Чем ниже температура среды, тем больше потери тепла и тем интенсивнее идут обменные процессы, повышается продуцирование тепла, идущего на поддержание постоянной температуры тела. Аналогичная закономерность и при повышении температуры. Такое происходит только потому, что температура внешней среды, так сказать, физическая температура не сказывается на поддержании внутренней "биологической" температуры. Последняя поддерживается с помощь. обмена веществ или метаболизма. Метаболизм состоит из двух альтернативных стадий: катаболизма и анаболизма. По ходу катаболитических превращений сложные органические вещества различного происхождения - эндогенного и эксзогенного деградируют до более простых, обычно выделяя при этом энергию. А в процессах анаболизма из более простых веществ синтезируются более сложные вещества - в том числе конструктивные и каталитические белковые молекулы - и это сопровождается затратами энергии.

Вот тут-то мы подошли к главному. Дело в том, что альтернативного типа реакции катаболизма и анаболизма, а их неисчислимое множество, протекают в живых клетках одновременно. Последнее обстоятельство не могло бы иметь места, если бы энергия к реагирующим молекулам послупала бы в соответствии с законами физики. Такое просто невозможно. Такое могло бы быть возможным, если бы метаболизм состоял из хаотического набора химических взаимодействий, но уже с древних времён было понятно, что живые существа способны параллельно переваривать и продуцировать вещества различной природы. У человека обладающего зачатками логики ещё задолго до 1941 года, когда Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в живых клетках, такая мысль должна была бы возникнуть.


Что касается пойкилотермных и гетеротермных животных, что и здесь химическое и физическое знания резко противоречат биологическому. Дело в том, что метаболизм живых существ представляет собой космическое многообразие одновременно параллельно протекающих реакций. Например, цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса - это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме. Кроме значительной энергетической роли цикл является важным источником молекул, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются важные для жизнедеятельности клетки соединения - аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и другие. На рисунке, взятом из Википедии, приведена схема метаболической сетки реакций цикла Кребса Arabidopsis thaliana (растение, вид рода резуховидка). Ферменты и метаболиты обозначены красными квадратами, а взаимодействия между ними - как чёрные линии. Этот пойкилотермный организм меняет свою температуру в зависимости от температуры воздуха. Но соотношение отдельных реакций, сильно отличающихся энергетическими барьерами, остаётся постоянным, что было бы невозможно, если бы к различным реагирующим молекулам энергия поступала одинаково.




Интересно к сказанному добавить вот что. В противоположность циклу Кребса известен обратный цикл Кребса, или восстановительный цикл трикарбоновых кислот, или цикл Арнона, который представляет собой последовательность химических реакций, которую некоторые бактерии используют для синтеза органических соединений из диоксида углерода и воды. Примечательно, что у одного и того же вида прокариотических организмов было показано одновременное наличие как восстановительного, так и окислительного цикла трикарбоновых кислот. Ну, тут уж вообще невозможно себе представить такое сосуществование в отсутствие индивидуального подвода энергии к каждой из реагирующих молекул.

В вышеприведённом тексте я не старался выглядеть очень уж умным, очень уж учёным. Мне очень хотелось, чтобы до любого качества читателя, включая истинных гуманитариев, театральных деятелей, музыкантов и других, в жизни которых вопросы науки не играют важную, ведущую роль, дошла очень простая мысль, предназначенная для универсального использования: для людей, наделённых природным умом, нужно совсем немного, чтобы при большом желании узнать много. Это касается буквально всего, включая способности наблюдать и анализировать своё здоровье. То, чем биология отличается от химии и физики, можно было понять много десятилетий тому назад, а поняв это, узреть то главное, с чего начиналась жизнь на Земле: со спонтанного возникновения универсального индивидуального переносчика энергии к реагирующим молекулам живых организмов. Об этом я и продолжу далее своё повествование.


systemity.wordpress.com/2020/08/27/origin-of-life-2/
Tags: Медицина, Происхождение жизни на Земле
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments