Эволюция организмов: экватор жизни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эволюция организмов: экватор жизни

При движении ионизированной плазмы химических элементов составляющих кору Земли в геомагнитное поле происходила их сепарация по знаку заряда, других физических параметров, что возможно стало причиной асимметричной кристаллизации, полимеризации, органического синтеза и в конечном счете кирриальности биовеществ.

Но синтезированная вода и другие менее стойкие органические соединения должны были разлагаться под действием ультрафиолетового и ионизирующего излучения. Космические лучи, имея большую проникающую способность, достигали глубинных слоев первичного аэрозоля (ПА). Кроме этого, кремнезем, имея большую теплоемкость, должен был препятствовать скачкообразному повышению температуры на поверхности ионизированного первичного облака (ПО). А ночью первичная пыль (ПП) остывала.

Захваченные в ловушке ионы водорода после соединения с кислородом далее не удерживались в ионосфере и осаждались на поверхности земли в виде воды.

При синтезе воды поглощалась излишняя энергия. Кремнезем, обладая высокой адгезирующей и адсорбирующей способностью, удерживал воду на своей поверхности, что в свою очередь повышало теплоемкость ПА, его тепло- и электропроводимость. Космические лучи несолнечного происхождения попадали на полюса и на противоположную от солнца сторону ПА. Одной из причин стабилизации температуры на поверхности ПО могло быть т.н. магнитное охлаждение. Все это препятствовало разложению возникшей воды.

Но тут важнее то, что указанные физические факторы: ионизирующее, электромагнитное излучение, падавшие с огромной скоростью метеориты, придававшие ПА энергию, впоследствии могли быть использованы в процессе синтеза энергоемких, органических соединений, аккумулирующих эту энергию. Н+, составляющее большинство КЛ, соединялись с ионами возникших при радиолизе хим. веществ, составляющих ПП, в том числе с ионами кислорода. Синтезируемая при этом вода и ее дальнейшая конденсация вызывали охлаждение ПА Земли. Энергоемкие соединения также осаждались на поверхности Земли, что еще больше охлаждало ПА.

Большинство веществ, составляющих ПП, в том числе кремнезем, одновременно являющиеся полупроводниками, магнитами, оптическими средами, могли осуществлять транспорт как электронов, так и фотонов вглубь ПО пыли.

ПО пыли могло иметь свойство, называемое протонной проводимостью. Транспорту Н+ вглубь ПА могла способствовать адсорбированная на его поверхности вода, органические соединения кремнезема, содержащие водород (кремневодороды, силаны), кремневодные органические соединения аналогичные углеводам. Можно отметить и другие уникальные свойства кремния, его соединений, используемых в технике в виде жидких кристаллов, в кибернетике, в магнитных морозильниках и т.д.

Следовательно, с участием разных катализаторов, на поверхности ПА могли происходить органо-химические и биохимические процессы с образованием органических веществ и воды. Адгезированная на поверхности ПП ионы, в том числе Н+, органические соединения постепенно осаждались на поверхности Земли, уступая место новым поступлениям земельной пыли. В процессе синтеза органических веществ, сопровождаемого синтезом Н₂О, в системах предшествовавших живых организмов, снижалась концентрация ионов водорода (рН), температура. Из-за поглощения энергии органическими веществами в глубине ПА и на поверхности Земли, температура могла достигать очень низких величин и приближаться к абсолютному нулю.

Как видно, чем ниже была температура химической системы, тем более сложными и изощренными были механизмы ее функционирования. Известная нам сегодня форма жизни наверно зарождалась, проходя через критически низкие температуры.

Вода не только условие возникновения жизни, но и ее следствие. Без воды не может функционировать ни одна живая форма, потому, что жизнь адаптировалась к воде в процессе эволюции. На ранних стадиях возникновения жизни вода должна была находиться в твердом агрегатном состоянии. Как видно, вода становилась губительной в жидком состоянии, а в кристаллическом виде играла уникальную роль в каталитических и энергообменных процессах в биоидах. Возвращаясь к кристаллической теории возникновения жизни, приходит мысль, что вода в твердом агрегатном состоянии («космический лед») могла быть одной из «кристаллических матриц» на которой возникли первые биоиды. Более того, не исключено, что в структуре последних вода играла роль твердого вещества, являясь основным строительным материалом. Жидкая среда в этих условиях была представлена в виде атмосферных газов, находившихся тогда в жидкообразном состоянии. Эти системы являлись «снежными организмами», которые таяли на высоких температурах.

Эксперимент: криофильные микроорганизмы, бактерии, дрожжи, водоросли способны расти при низких температурах до -6°С, некоторые одноклеточные, например, споры сохраняют жизнеспособность при температуре близкой к абсолютному нулю. Этому способствует низкое содержание в них воды (от 7 до 15%). Было бы крайне важно создать условия, при которых указанные криофильные организмы (споры или вегетативные формы), отдельные органиоиды клеток сохраняли бы физиологическую активность ниже критических, летальных температур. Придется выработать специальные технологии дегидрирования вегетативных форм и замещения воды внутри клеток на альтернативные жидкости (напр., жидкие газы, составляющие первичный океан). Цель - проследить особенности биохимических и генетических процессов на очень низких температурах, близких к 270 С⁰.

Как оказалось, цикличные молекулы более устойчивы к действию радиации. Можно предположить, что синтез энергоемких химических веществ в начале возникновения жизни происходил под действием ионизирующей радиации и сохранялись их цикличные формы. К таким формам относятся глюкоза, целлюлоза, рибоза, а так же пуриновые и пиримидиновые основания. Это наводит на мысль, что мир РНК создавался в условиях радиации, т.е она - «небесного происхождения». Что касается белков, в основном, они существуют в нецикличной структуре. Это наводит на мысль, что энзимы возникли вне условий радиации, наверняка на более поздней стадии эволюции.

В возникновении жизни и ее кириальности играла роль трансмутация атомов. Бомбардировка ПП космическими лучами и разными космическими объектами вызывала трансмутацию Si, O, H, других химических элементов,термо-, механолиз и синтез веществ, изменяя химический состав ПП. Последний становился более разнообразным по своему химическому и изомерному составу. Не исключено, что трансмутации химических элементов на заре возникновения жизни имели такое же значение, что и генетические мутации в живых системах.

Трансмутированные химические элементы могли существовать в виде стабильных или нестабильных изомеров. В последствии нестабильные изомеры могли замещаться стабильными изомерами или трансмутировать в другие (напр: С₁₄ >N), что во многом изменяло и обогощало химический состав ПА. Это придавало мощный импульс дальнейшим органохимическим реакциям. Трансмутация быть может являлась главным источником синтеза азотистых соединений.

Установлено, что наличие любого элемента в воде или углеводородной жидкости расширяет условия их трансмутации (как распада, так и синтеза). Не исключено существование других способствующих условий и дтругих катализаторов трансмутации.

Почему углеводы обладают правовращающей оптической активностью, а аминокислоты - левовращающей? Левовращающиеся РНК и ДНК кодируют правовращающиеся белки - энзимы, а последние, в свою очередь, активны лишь в отношении первых. Если бы РНК, ДНК (входящие в них рибоза, дезоксирибоза) имели бы левовращающую оптическую активность, то белки-энзимы (аминокислоты) были бы правовращающими изомерами.

Происхождение жизни (эволюция способов освоения энергии системами) - многофазный процесс, состоящий из каскадов фазовых переходов состояний, как первого, так и второго рода. Цель ее - освоение внешней энергии и трансформация ее в иные формы энергии в основном химических и органохимических связей. Жизнь начиналась с химии высоких энергий, освоения Н+, е- и гамма, излучения, доводя усложняющиеся системы до минимальных показателей температуры. После достижения критической точки, процесс называемый жизнью, развился в обратном направлении к более высоким показателям температуры (в этом можно подразумевать и антропогенное повышение температуры на Земле). Именно проходя через эти критические состояния и происходило усложнение последних. Можно провести параллели между фазовыми переходами пребиотических систем и болезнями живых организмов. Нарушение структуры при фазовых переходах есть «болезнь» жизнеобразных форм.

Процесс происхождения жизни есть процесс упорядочения структуры пребиотических физико-химических систем в качественно новых, фазовых состояниях (фазовые переходы первого и второго рода), «приспособления» путем усложнения структуры. Процесс сопровождался синтезом оргвеществ и воды.

И все же для возникновения живой клетки необходима жидкость. Полюсы - самые экстремальные места на Земле и, следовательно, самые подходящие места для возникновения протоклеток. Тут температура критически низкая, газы, наполняющие атмосферу ранней Земли: N₂, NО, Не, СН₃ СО, NН₃, пропан и т.д. находились в жидком состоянии и составляли «океан жидких газов», назовем его первичным океаном.

Земля была окутана облаками ПП, лучи света не достигали поверхности Земли. Следовательно, биохимические процессы в первичном океане должны были проходить по гетеротрофному типу.

По направлению к экватору, с возрастанием температуры отдельные жидкости, составляющие первичный океан, переходили в газовое состояние и испарялись, другие переходили от твердого состояния в жидкое, тем самым менялся химический состав первичного океана. Жидкие газы, содержащиеся в малом количестве, были представлены в виде отдельных пузырьков.

На определенном этапе зачатия жизни, в первичном океане жидких газов возникли первичные пузырьки, содержащие первичные пылинки и их спирали, пропитанные разными ионами, в том числе Н+, РНК (позже ДНК), свободные органические соединения, белки, макроэргичные соединения и что важно, радиоактивные нуклиды. В условиях ядерной зимы энергия испускаемая радиоактивными элементами могла стать крайне важным источником энергии, необходимой для органического синтеза и полимеризации. Зто особенно интересно при очень низких температурах в ПО жидких газов, когда на процесс химических реакций влияют уже квантовые эффекты. Это нужно учесть при решении процесса кирриальности живой материи. Крайне важно знание состава ПО.

Эксперимент: создать аналогию ионизированной ПП: микронизированную пыль Земли поместить в устройство с магнитным полем (аналогичным геомагнитному полю), где аэрозоль будет вращаться вокруг оси устройства. Параллельно аэрозоль подвергнуть ионизирующему облучению: г, УФИ, бомбардировке быстрыми Н+, е-, Не (и другими хим элементами). Путем магнитного охлаждения, а также синтеза и конденсации воды, энергоемких соединений необходимо достичь в глубине ионизированного аэрозоля низкой, близкой к абсолютному нулю температуры для того, чтобы в ионизированном аэрозоле Земли существовали все фазовые переходы состояний (как первого так и второго рода). Большой градиент ионизации, электрозаряда, температуры даст эту возможность. Поместить ПП в жидкую среду первичного океана и наблюдать за происходящими там органо-химическими реакциями.

Постепенно интенсивность бомбардировок Земли космическими объектами стихла, активность вулканических извержений снизилась. Масса циркулирующей в атмосфере Земли первичной пыли снизилась и, следовательно, ареал мира РНК постепенно сузился, ее самая отдаленная граница все больше приближалась к поверхности Земли. Под влиянием магнитного поля Земля стала недоступна для б , в и г излучения. Это усложняло течение химических процессов в мире РНК

В первичных пузырьках резко уменьшилось содержание пылинок. В жидкой среде, в условиях нехватки мелкозернистой поверхности ПП, каталитическая активность рибозимов оказалась явно недостаточной. На авансцену выступили белки, в частности энзимы, каталитическая активность которых гораздо выше по сравнению с рибозимами. Под влиянием энзимов скорость биохимических процессов во многом возросла. Наступил крах мира РНК.

Место первичных пылинок заняли рибосомы. Первые прототипы последних. Учитывая, что структура рибосом практически не менялась на протяжении эволюции, то с ее помощью быть может удастся идентифицировать состав и кристаллическую структуру первичной пылинки.

Первичные пузырьки проглатывали спирали РНК (и ДНК), на которых происходили реакции синтеза белков. Чрезвычайное размножение и накопление спиралей РНК, полипептидов в первичных пузырьках в конце вызывало нарушение целостности последних. Процесс походил на инфекционный процесс. Сложившаяся ситуация грозила катастрофой для обеих форм биоидов. Ответ был найден природой в объединении обеих форм существ в одно целое - первичные пузырьки научились размножаться. Произошел симбиогенез нуклеиновых и белковых систем. Таким образом возникли протоклетки.

Литература

эволюция биохимический органический

1. Зайчик А.Ш., Чурилов Л. П. Основы общей патологии. М.: ЭЛБИ, 1999.

2. Сепиашвили Д.П. Органический прогресс и эволюция //Фундаментальные исследования. - Лондон, 2011.

Размещено на Allbest.ru