Евгений Романцев - Закономерные чудеса

Если суммировать все исследования, можно прийти к твердому убеждению: ионизирующая радиация играла важную роль в синтезе органических веществ из неорганических в условиях нашей Земли. А образование органических веществ — необходимая ступень на пути к возникновению жизни.

Вмешательство ионизирующей радиации в создание более сложно построенных молекул продолжалось и дальше. Имитируя условия, которые существовали на древней Земле, исследователи синтезировали сложно построенные белки, которые входят в состав наиболее важных в биологическом отношении молекул. Аминокислоты удавалось объединить в полимерные соединения, напоминающие простейшие белки. При нагревании или облучении растворов, состоящих из более простых соединений, создали молекулу такого характерного для живого организма соединения, как АТФ, — универсальный источник энергии для всех живых клеток. Эти примеры можно значительно приумножить.

Однако до образования живой клетки было еще далеко. И вот тут мы подходим к самому критическому моменту эволюции.

Существуют два основных и наиболее обстоятельно разработанных представления о возникновении жизни.

Советский ученый А. Опарин считает, что первые клетки, несущие признаки живого организма, возникли в первичном океане древней Земли. Этот океан в определенном смысле был своего рода первичным бульоном, в котором содержались белковые молекулы. Первые клетки родились в тот момент, когда вокруг одной или нескольких макромолекул возникла полупроницаемая оболочка — прообраз современной мембраны клеток.

Брызги, летевшие от волн, могли образовывать капельки. Каждая из них окружалась слоем из жироподобных веществ толщиною в одну молекулу. Капельки захватывали из окружающей среды составные части "первичного бульона". Внутри капельки мог содержаться ансамбль молекул, напоминающих белок. Капелька снова падала в океан, и на ней образовывался двойной слой мембраны.

На каком-то этапе эволюции подобные капельки стали обладать самой примитивной формой обмена веществ. Каким образом это произошло, пока неизвестно. Генетический аппарат клетки, ответственный за передачу наследственных признаков, возник на более поздних стадиях эволюции. Можно думать, что на первых стадиях образования живых клеток информация от одной клетки к другой передавалась с помощью белков.

Другая гипотеза происхождения жизни предполагает, что первыми возникли нуклеиновые кислоты, а не белки. Сторонники этой гипотезы считают, что молекула нуклеиновой кислоты несет признаки живого организма. Ведь эта кислота, говорят они, способна "организовать" синтез белка и воспроизвести молекулу, подобную себе. По их мнению, нуклеиновая кислота — это ген в "голом" виде.

Какой бы из теорий происхождения жизни ни придерживался исследователь, ему приходится учитывать, что все процессы формирования первых клеток происходили при определенном радиационном фоне. Ионизирующая радиация — и земная, и космическая — была всегда важным моментом эволюционного процесса.

Этот процесс шел медленно, но неотступно.

Прошло около 2,5 миллиарда лет — почти половина всей истории Земли, — и наконец из одноклеточных организмов стали образовываться многоклеточные.

Предполагают, что сначала один одноклеточный организм просто заглатывал другой одноклеточный организм. Потом установилась определенная форма сожительства между ними, мирное и взаимовыгодное сосуществование. И это сосуществование в конце концов стало просто необходимым для обоих организмов.

В ходе биологической эволюции медленно, но неотвратимо Земля была завоевана многоклеточными организмами. Нуклеиновые кислоты стали основным генетическим материалом.

В процессе эволюции живых существ ионизирующая радиация продолжала играть не меньшую роль, чем во время химической эволюции. Судите сами. Если облучать нуклеиновые кислоты, то в них могут происходить некотбрые химические превращения. Иными словами, проникающие лучи вызывают изменения в генетическом материале клетки. Это должно привести к появлению новых признаков в потомстве. Большинство их будут вредными для организма, но некоторые, наоборот, приведут к образованию форм, более приспособленных к изменяющимся условиям среды. А это и является важным моментом эволюционного процесса.

В начале главы мы познакомились с молодым физиком, который излагал свое представление о радиационной биохимии.

"Все ясно, — начал тогда он свой рассказ. — Сначала квант энергии должен поглотиться тканью..."

В этой части своего повествования молодой ученый был прав, потому что радиационная биохимия всегда начинается с радиационной физики и радиационной химии.

В принципе и при действии ионизирующей радиации в очень небольшой дозе (например, природный радиационный фон) и при облучении большими дозами (облучение злокачественной опухоли) всегда происходят одинаковые процессы.

Радиационная химия и физика в ряде случаев настолько тесно связаны между собой родственными узами, что отделить одну от другой просто невозможно.

Посудите сами. В результате взаимодействия гамма-кванта с веществом энергия передается электронам. Последние отрываются от атомов и молекул и начинают двигаться с большими скоростями. Это так называемые вторичные электроны. Они расходуют свою энергию на ионизацию и возбуждение атомов и молекул.

Все эти процессы происходят чрезвычайно быстро. Житейское слово "быстро" должно иметь конкретный физический смысл. Время, расходуемое на поглощение кванта энергии, измеряется невероятно малой величиной. Необходимо одну секунду разделить на единицу с 16 нулями.

Если облучать чистую воду, будут образовываться . осколки молекул воды. Осколки молекул, обладающие повышенной способностью вступать в химические реакции, называют радикалами. Примером химического преобразования воды может служить перекись водорода.

В состав нашего тела входит много воды. В теле взрослого человека ее от 43 до 61 процента, у новорожденных детей еще больше. При поглощении квантов энергии молекулами воды, входящими в состав тела человека, также будут образовываться радикалы и продукты ее химического преобразования. В опытах на животных и простейших организмах это заключение подтверждается экспериментальным путем.

А что получится, если облучать не чистую воду, а раствор? Например, что образуется, если подействовать гамма-лучами на раствор органического вещества в воде?

Сначала образуются радикалы воды, ионизованные и возбужденные молекулы органического вещества. А потом в результате сложных взаимодействий между собой возникают два основных типа соединений: радикалы органического вещества и продукты химического преобразования этого соединения.