Происхождение жизни

Простейшие органические коацерваты с их нестойкой элементарной структурой рано или поздно [должны были исчезнуть с лица Земли, распасться, перейти в первоначальный раствор, но их ближайшие потомки, выработавшие в себе известную устойчивость, также скоро должны были отстать в своем развитии в том случае, если они не приобрели способности к быстрому осуществлению химических реакций. Расти и развиваться дальше могли только такие образования, в организации которых произошли существенные изменения, чрезвычайно увеличившие скорость химических реакций и вместе с тем создающие определенную координацию, упорядоченность этих реакций.

Как мы видели в предыдущей главе, теми внутренними химическими аппаратами, которые ускоряют и направляют течение процессов, происходящих в живой протоплазме, являются ферменты. Сравнительно недавно было установлено, что исключительная сила каталитического действия ферментов и их поразительная специфичность обусловлены особым строением входящих в их состав белков. Ферменты представляют собой комплексы, в которых сочетаются между собой каталитически активные вещества и те специфические белки, которые весьма сильно повышают эту активность. Для примера возьмем фермент каталазу, роль которой в живой протоплазме состоит в ускорении разложения перекиси водорода на кислород и воду. Эта реакция может ускоряться и просто неорганическим железом, но железо действует в указанном направлении лишь очень слабо. Однако, соединив железо с особым органическим веществом, пирролом, мы можем увеличить это действие почти в тысячу раз. Естественный фермент — каталаза также содержит в себе железо в соединении с пирролом. Но действие каталазы примерно еще в 10 миллионов раз сильнее, чем действие этого химического соединения, потому что в каталазе оно еще сочетается со специфическим белком. Таким образом, в конечном итоге один миллиграмм железа, входящий в состав каталазного комплекса, может по своему каталитическому действию заменить 10 тонн неорганического железа. При всем совершенстве нашей техники мы еще не достигли таких масштабов «рационализации», какими располагает живая природа!

Такое увеличение каталитического действия достигается здесь особым специфическим строением ферментных белков, определенным, чрезвычайно совершенным сочетанием в них активных и активирующих группировок. Отдельные составные части ферментного комплекса обладают лишь слабым каталитическим действием. Исключительная мощь фермента создается только при строго определенном их сочетании. Совершенно ясно, что такое сочетание указанных группировок, какое мы находим в ферментах, и та чрезвычайно характерная для ферментов связь, которая существует между их химическим строением и физиологической функцией, могли образоваться только в результате постоянного совершенствования этих систем и приспособления их строения к тем функциям, которые они несут в данных условиях существования.

Многочисленные превращения органических веществ, протекавшие сперва в водном растворе, а затем в первичных коллоидных образованиях, совершались здесь сравнительно медленно. Ускорение отдельных реакций могло достигаться лишь благодаря действию неорганических катализаторов (например, солей кальция, железа, меди и т. д.), которые, конечно, присутствовали в водах первичного океана в довольно значительных количествах.

В индивидуальных коллоидных образованиях эти неорганические катализаторы стали сочетаться с различными органическими соединениями на сотни и тысячи ладов. Среди всех этих комбинаций в равной мере могли возникать как «удачные», увеличивавшие каталитическую активность соединения, так и «неудачные», понижавшие эту активность, а следовательно, и уменьшавшие общую динамичность всей системы. Но под воздействием внешней среды эти последние «неудачные» комбинации постоянно уничтожались, исчезали с лица Земли. Для дальнейшего развития оставались только такие комплексы, которые наиболее быстро, наиболее рационально выполняли свои функции.

В результате указанного эволюционного процесса те простейшие неорганические катализаторы, которые в растворе первичных органических веществ суммарно ускоряли целые группы сходных между собой реакций, в наших коллоидных образованиях были постепенно заменены все более и более сложными, но и более совершенными ферментными комплексами, не только обладающими колоссальной активностью, но и весьма специализированными, действующими лишь на отдельные определенные реакции. Легко понять, каше громадные преимущества создавало возникновение таких химических комплексов для общей организации процессов, совершавшихся в данном коллоидном образовании.