Планеты и жизнь

      В случае нашего наземного лабораторного вулкана мы сразу анализировали продукты, выходящие из трубки, а в случае подводного направляли "извержение" в колбу с водой и потом уже анализировали эту воду.
      Для" анализа использовалась очень чувствительная аппаратура, которая могла обнаружить 0,00 000 000 001 грамма органических соединений. Такие приборы называются газовыми хроматографами и хроматомасс-спектрометрами.
      В результате этих работ нам удалось доказать, что при вулканических извержениях должны образовываться и синильная кислота, и альдегиды, и аминокислоты.
      Из синильной кислоты и альдегидов (вообще говоря, даже только из синильной кислоты) можно получить наиболее важные для биологии молекулы.
      Но одно дело провести лабораторные опыты, а иное - попытаться обнаружить эти молекулы в районах действующего вулканизма. Именно для этой цели вместе со своим товарищем, заведующим лабораторией вулканохимии Института вулканологии В. Пономаревым я отправился на остров Атласова, самый северный остров Курильской гряды.
      Остров этот необитаемый. Когда подплываешь к нему на корабле и еще не видишь берегов, кажется, что прямо из Охотского моря вырастает огромный ослепительно белый снежный конус. Это вулкан Алаид.
      В 1972 году он взорвался боковым извержением, у подножия вулкана вырос новый конус, и огромный-поток лавы, напоминающий издали доисторическое чудовище, сполз в море. Спустя год из трещин на вершине конуса еще шел горячий газ. Именно этот газ мы и хотели проанализировать на месте.
      Не проще ли было отобрать пробы, привезти их в Москву и исследовать на хорошем лабораторном оборудовании? Но дело в том, что хотелось найти именно синильную кислоту, тот самый цианистый водород, который может давать начало многим биологически важным соединениям, в то же время убивая все живое.
      И, хотя молекула цианистого водорода устойчива по отношению к теплу, она слишком охотно вступает в химические реакции (особенно с водой). Именно поэтому ее нужно ловить "на месте", потом уже будет поздно.
      Есть реактив, который реагирует только на цианистый водород. Если этот реактив поместить в небольшую стеклянную трубочку и пропустить через нее газ, в котором есть хотя бы следы цианистого водорода, трубочка с реактивом покраснеет (вернее, покраснеет реактив). Вот на эту "застенчивость" реактива мы очень надеялись, когда высадились с корабля на остров Атласова.
      Для начала нужно было выбрать наиболее подходящую для экспериментов трещину, из которой выходят вулканические газы, Вообще-то вулканических трещин на Алаиде превеликое множество, но вся беда в том, что большинство из них низкотемпературные. Понятие "низкотемпературная" имеет здесь, конечно, весьма относительный смысл, поскольку даже у самых низкотемпературных трещин она около 300-400 градусов. Но это нам не подходило, потому что при таких температурах синильная кислота быстро реагирует с водой. Пришлось искать более горячие трещины. Две мы нашли на самой вершине молодого вулкана, Они представляли собой глубокие разрывы в лавовой корке. Внутри трещин лава меняла цвет от ярко-красного до ослепительно бело-розового. Это нам и было нужно.
      Из обеих трещин вырывался раскаленный газ. Мы взяли титановые трубки длиной около двух метров, погрузили их в трещину и стали прокачивать газ через трубочку с реактивом. Они мгновенно покраснели. Сейчас, много лет спустя, уже трудно вспомнить, какую радость мне довелось пережить. Ведь за два года до ?ксперимента на Алаиде я теоретически предсказал наличие синильной кислоты в вулканических газах.
      Мы провели на конусе вулкана несколько дней, и каждый раз результаты наших опытов были положительными. Более того, в следующем году я снова попал на Алаид. Трещины еще "работали", и мы опять стали проверять наш реактив. Он покраснел. Все было в порядке. Вулканы действительно могут генерировать органические соединения.
      Позже мы исследовали также на органические молекулы выходы парогазовых струй, связанных обычно с магматическим очагом. Здесь эксперименты были слож нее, так как все выходы обычно загрязнены микроорганизмами и существует опасность открыть органику чисто поверхностного, микробного происхождения. Эта тонкость не всегда учитывается геологами в их работах.
      Поэтому мы проводили тщательное микробиологическое исследование проб, взятых из парогазовых струй.
      В одной из скважин в районе Кошелевского вулкана в стерильной пробе была обнаружена простейшая аминокислота - глицин. Теперь окончательно стало ясно, что вулканизм был одним из решающих факторов, который на ранних стадиях развития Земли играл главную роль в процессах химической эволюции.
      Теперь остается ответить на вопрос: почему, если вулканы выделяют метан и аммиак в течение долгого времени, мы не видим этих газов в атмосфере? Почему же сейчас не накапливается органика в районах активного вулканизма?
      Ответ прост. Сейчас на Земле есть жизнь, и она очень быстро уничтожает органические молекулы, которые являются хорошей пищей, например, для микроорганизмов.
      Более того, в Петропавловске-Камчатском в филиале Тихоокеанского института рыбного хозяйства мне говорили, что экспедиции института заметили в южных морях интересное явление. Там, где на дне моря есть подводные вулканы, рыб и водорослей всегда больше. Это, конечно, весьма косвенное, но все-таки доказательство.
      Теперь по поводу атмосферы. В ней могут накапливаться только малоактивные с точки зрения химии газы.
      Поэтому аммиак и другие реакционноспособные газы очень быстро исчезают из атмосферы. Вот почему образование органики интенсивнее идет в локальных вулканических районах, где эти самые газы не успевают рассеяться в атмосфере.
      Итак, из смеси простых газов можно получить и аминокислоты, и аденин, и даже более сложные молекулы.
      Означает ли это, что мы вплотную подошли к решению задачи о создании первого живого организма in vitro, в пробирке?
      Чтобы ответить на этот вопрос, нам надо посмотреть, как построена живая клетка и как она работает.
      Глава VI
      МОЛЕКУЛЫ ЖИЗНИ
      Человек сравнительно недавно познакомился с клеткой, когда научился изготовлять линзы, дающие достаточно сильное увеличение. Однако только через два столетия он понял, что клетка - основа всего живого на Земле.
      Если попросить любого ученого назвать десять величайших открытий за всю историю человечества, то в числе их наверняка будет назван микроскоп. Если создание телескопа дало людям новый метод исследования структуры макромира, то микроскоп открыл путь изучения микромира. Символично, что объектив телескопа направлен всегда вверх, к звездам, микроскопа - вниз.
      Рождение новой науки - бактериологии тесно связано с именем голландского натуралиста А. ван Левенгука.
      Будучи по профессии торговцем сукном, он пользовался значительным авторитетом среди сограждан своего родного города Дельфта. Левенгук был по-настоящему одаренный человек. Один из крупнейших специалистов по молекулярной генетике, американский ученый, член Американской академии искусств Г. Стент, говорил, что в науке добиваются наибольших успехов люди беспокойные, ищущие, любопытные, люди "фаустовского склада".
      Конечно, одних этих качеств недостаточно, нужен еще как-абсолютно необходимое условие мощный интеллект.
      Когда все эти свойства объединяются, получается человек "фаустовского склада", истинный ученый.
      Казалось, что нужно Левенгуку? Торговля сукном идет успешно, любой горожанин первым раскланивается с ним на улице, в доме полный достаток. Но Левенгук, не имея никакой специальной подготовки в науке, упорно занимается самообразованием. Он овладевает искусством изготовления стеклянных изделий и обработки металлов. Наибольшего мастерства достиг он в создании маленьких, но мощных линз, и ему удалось добиться огромного по тем временам увеличения в 150-200 раз.
      Для Левенгука с его линзами открылся новый мир.
      Он часами рассматривал срезы пробки, листья растений, слюну, кровь, циркулирующую в хвосте саламандры, соскобы с собственных зубов... Именно тогда и удалось Левенгуку обнаружить живые существа, которые теперь ученые называют бактериями и простейшими. Он же называл их "зверьками".
      Левенгук обладал редкой изобретательностью и отточенным мастерством в шлифовке и оправке своих линз.
      Все это давалось огромным, тяжелым трудом и упорством. Свое искусство Левенгук хранил в тайне и, несмотря на просьбы других ученых, упорно отказывался открыть секреты мастерства.
      Чтобы выяснить истинные размеры изучаемых объектов, Левенгук использовал метод сравнения, выбирая в качестве "эталонов" песчинку, зерно горчицы, глаз вши, а позднее волос и клетки крови. Поразительно, как еще в XVII веке удалось установить, что размер песчинки более чем в миллион раз превышает размер некоторых "зверьков". Исследования Левенгука составили эпоху в микробиологии. Его уникальные отчеты о наблюдениях начиная с 1647 года, находятся в Лондонском королевском обществе. Торговец сукном из Голландии стал членом этого общества.
      В 1667 году английский врач и ботаник Р. Гук, рассматривая в микроскоп срез пробки, с удивлением обнаружил, что ее внутренняя, не видимая невооруженным глазом структура напоминает пчелиные соты. Утверждение, что клетки представляют собой основные единицы, из которых построено все живое, может показаться сегодня очевидным (тривиальным), но впервые клеточная теория была сформулирована лишь в 1839 году ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном. Эти исследователи пришли к открытию новой теории независимо, изучая растительные и животные ткани.
      Наконец, в 1859 году Р. Вирхов сформулировал знаменитый принцип omne cellula e cellula (каждая клетка из клетки).
      В течение последующих ста с лишним лет ученые продолжали дело Левенгука и выяснили внутреннюю структуру единицы живого -- клетки. Вместо старого представления о капле протоплазмы сформировалась новая точка зрения, согласно которой каждая клетка -- эго крохотная фантастически сложная и сбалансированная машина, даже скорее не машина, а целая "молекулярная фабрика" с отдельными цехами. Если бы настоящая фабрика и завод работали с такой же точностью и экономичностью, как неповрежденная клетка, вопрос о невыполнении плана просто никогда бы не возникал.
      Отдельные "цехи" клетки биологи называют органелламн. Каждая органелла выполняет специальную функцию
      Что же представляет собой эта "молекулярная фабрика"?
      Рассмотрим некий "синтетический" образ клетки, так как в природе не существует клетки, которую можно было бы считать типичной Итак, от внешней среды клетку отделяет очень тонкая оболочка толщиной каких-нибудь 100 ангстрем (ангстрем - десятимиллионная часть миллиметра). Клетки, принадлежащие к одному и том же типу и сходные друг с другом, могут объединяться, образуя ткань, в которую нет доступа клеткам других типов.
      В этом взаимном притяжении и отталкивании клеток центральная роль принадлежит клеточной оболочке - мембране. Мембраны кровяных телец, эритроцитов, выполняют другую, не менее интересную работу. Они способны отличать ионы натрия от ионов калия. Ионы калия проникают в клетку, а ионы натрия мембрана "не пускает" внутрь. Иными словами, осуществляется активный перенос ионов. Кроме того, мембрана умеет механически втягивать в клетку большие молекулы и микроскопические частицы.
      Внутри клетки, как мы уже говорили, находятся органеллы. Наиболее важные из них - хлоропласты клеток зеленых растений и митохондрии, встречающиеся как у животных, так и у растений. Эти органеллы - силовые станции всего живого на Земле. Именно в хлоропластах происходит связывание энергии солнечного света в процессе фотосинтеза. В митохондриях же извлекается энергия, заключенная в химических связях поступающих в клетку питательных веществ.
      Для аккумуляции химической энергии в клетке природа выбрала только одно универсальное соединение с длинным и труднопроизносимым названием "аденозинтрифосфат", или, как его сокращенно принято называть, АТФ. Молекула АТФ - универсальное депо, распределяющее химическую энергию для самых различных нужд живой клетки.
      Итак, митохондрии, хлоропласты, мембраны. Что еще есть внутри клетки7" Органеллы, которые называются лизосомами. Как всякое живое существо, клетка должна питаться и переваривать поступающую в нее пищу.
      Роль желудка в клетке и выполняют лизосомы, а роль желудочного сока специальные белки - ферменты, разрушающие большие молекулы - пищу клетки.
      Интересно, что лизосома, в свою очередь, окружена тонкой мембраной. Для чего это нужно? Если бы не было мембраны, клетка быстро "съела" бы себя, поскольку ферменты лизосом очень активны. Разрыв мембраны лизосом и освобождение ферментов приводит к лизису (растворению) клеток.
      Заметим, что почти все реакции в клетке происходят в жидкой фазе. Жидкость, заполняющая внутренность клетки, называется цитоплазмой.
      В клетке существуют также небольшие гранулы, на которых происходит синтез белка, Они называются рибосомами.
      И, наконец, клеточное ядро, хранилище генетической информации, генофонда, клеточной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Именно здесь и начинаются процессы деления клетки. Естественно, что ядро также имеет свою мембрану.
      Создание современной картины строения клетки потребовало развития сложнейшей аппаратуры. Чтобы закончить описание анатомии клетки, нужно сказать несколько слов и о ее размерах. Такое простейшее, как, скажем, амеба, имеет размер в одну сотую часть сантиметра, то есть представляет собой довольно крупную и поэтому очень удобную для изучения клетку. Амеба в десять раз крупнее клетки ткани млекопитающего и в сто раз больше бактерии. Размер обычной бактерии составляет несколько микрон. А самые маленькие живые существа? Не будем сейчас говорить о вирусах, так как самостоятельной жизни они вести не могут. Известно, что только внутри клетки-хозяина вирусы проявляют свою активность. Поговорим о самых мелких живых системах - бактериях.
      Еще в конце XIX века великий французский химик и микробиолог Л. Пастер, изучая плевропневмонию, воспаление легких крупного рогатого скота, пришел к выводу, что некие микроорганизмы являются возбудителями этой болезни. Но выделить их Пастеру не удалось. Только в 1931 году, когда в распоряжении бактериологов оказались фильтры, диаметры отверстий которых точно известны, было установлено, что возбудители плевропневмонии - крохотные бактерии, размером с вирус. Их диаметр всего одна десятая микрона.
      Шли долгие споры, бактерия это или вирус. Сравнительно недавно, в 1962 году, были получены доказательства того, что это бактерии. Исследования показали, что микоплазмы, так были названы эти мельчайшие организмы, растут на специальных питательных средах и порождают копии самих себя, а значит, это не вирус, а бактерия.
      Микоплазма в миллиард раз легче амебы. Для наглядности напомним, что амеба в миллиард раз легче небольшой крысы. Микоплазма даже меньше вируса коровьей оспы. И тем не менее микоплазма, этот самый маленький из известных на Земле живых организмов, умеет делать все, что делают более крупные клетки!
      Существование таких крохотных и притом свободно функционирующих живых систем вызывает вполне естественный вопрос: а может быть, на Земле есть до сих пор не обнаруженные другие, еще более мелкие, чем микоплазмы, клетки? Это вопрос очень серьезный, потому что должны существовать какие-то теоретические ограничения на минимальный размер клеток. Точно так же, как звезды не могут быть меньше определенной величины, и клетка должна иметь какой-то минимальный диаметр.
      Подумаем, каким образом можно оценить этот диаметр. Клетка обязательно должна иметь мембрану, хотя бы для сохранения своей собственной целостности.
      Толщина известных сегодня мембран около 100 ангстрем (0,01 микрона). Именно поэтому "минимальная" клетка не может иметь диаметр менее 200-300 ангстрем, что составляет одну десятую часть диаметра микоплазмы.
      Биохимики считают, что подобная механическая оценка неудовлетворительна, потому что такая клетка просто не сможет вместить всех молекул, необходимых для ее существования, и "требуют" 400 ангстрем. Биофизики "просят" 500 ангстрем, считая, что при меньшем диаметре тепловое движение молекул может разрушать клетку.
      Согласимся с биофизиками и будем считать, что минимальная гипотетическая клетка, которая "все умеет делать", всего вдвое меньше микоплазмы. Если эту клетку высушить, то в ней останется полтора миллиона атомов. Эти полтора миллиона и создают то чудо, которое называется жизнью.
      Сразу же возникает еще один серьезный вопрос: можно ли микоплазмы считать самыми простыми образцами жизни или же, наоборот, эволюция за долгое время создала такие удивительные инструменты? К сожалению, сегодня этот вопрос остается нерешенным.
      Итак, полтора миллиона атомов и совершенно новое свойство материи жизнь. Обмен веществ, движение, размножение, раздражимость, превращение солнечного света в химическую энергию и так далее.
      Одним из наиболее удивительных свойств жизни является то, что природа очень экономно использует находящиеся в ее распоряжении полтора миллиона атомов.
      Очень небольшое количество типов молекул "работаетх" в клетке. Клетка хорошая иллюстрация к афоризму Ньютона: "Natura enim simplex est" ("Природа проста").
      Что же представляют собой эти молекулы?
      В предыдущих главах часто использовались выражения "органические молекулы", "органические соединения" и так далее. Слово "органические" показывает, что эти молекулы связаны с жизнью, с организмами. Свойства органических молекул изучает специальная ветвь химии - органическая химия. На сегодняшний день известно около миллиона органических соединений, и людям понадобилось всего двести лет, чтобы изучить и описать свойства огромного числа соединений углерода.
      Это стало возможным лишь после того, как в конце XVIII века проявилась очевидная бесплодность методов и подходов алхимии. Тем не менее нужно сказать несколько слов об этом удивительно интересном направлении человеческой деятельности, потому что экспериментальная техника алхимиков послужила основой для химиков последующих поколений. Кроме того, в "актив" алхимии можно записать получение ряда чистых соединений и элементов.
      В отличие от других наук древних времен побудительной причиной "развития алхимии была не только человеческая любознательность. В течение многих сотен лет алхимики пытались создать философский камень - препарат, обладающий свойством превращать металлы в золото и являющийся одновременно эликсиром жизни.
      Этот препарат называли по-разному: красным львом, красной тинктурой, великим эликсиром. Ему приписывалась огромная сила. Раствор его (золотой напиток), принимаемый внутрь в небольших дозах, должен был исцелять все болезни и избавлять от старости.
      Зародилась алхимия еще в Древнем Египте, где и был впервые получен нашатырь. Римский император Диоклетиан нанес сильный удар по алхимии, издав указ о предании огню всех египетских рукописей с описанием рецептов превращения металлов в золото. Однако наивная вера в возможность подобного превращения была неистребима, и алхимия получила повсеместное распространение в развитых странах Запада и Востока.
      Пик развития этой науки приходится на средние века.
      Поскольку в те времена каждый выдающийся ученый обладал всей суммой знаний своего времени, то история алхимии тесно связана с именами знаменитых философов и богословов. Так, известные философы XIII века Альберт Великий, он же граф фон Болылтедт, и Р. Бэкон серьезно занимались алхимией. Р. Бэкону приписывают открытие пороха (в Европе), создание очков и телескопа. Не менее известный ученый Ф. Бэкон, барон, виконт и член палаты лордов, в XVI веке написал несколько научных трактатов, среди них "Введение в историю серы, ртути и соли".
      В силу самой своей природы, своей основной цели, алхимия не могла не привлечь широкого внимания. Она соблазняла государственных деятелей, которым хотелось наиболее легким способом поправить шаткое финансовое положение, она же породила огромное число авантюристов и жуликов. Меценаты и владетельные князья чаще всего становились жертвами таких обманщиков.
      Например, в царствование Генриха VI Англия была буквально наводнена фальшивым золотом и находилась на грани финансовой катастрофы. Резиденция императора Рудольфа II в Праге стала центром алхимической науки XVI-XVII веков. Такой же алхимический "бум" охватил и соседний саксонский двор, где курфюрст Август и его супруга Анна Датская проводили в своих апартаментах "научные" исследования, пытаясь получить философский камень.
      В истории поисков "красного льва" немало трагических событий. Владетельные князья не прощали обмана, и многие алхимики гибли под топором, на виселице или в темнице. Так в 1709 году алхимик Каэтан, сын неаполитанского крестьянина, окончил свои дни в Берлине на виселице, украшенной золотой мишурой. Английский врач Р. Прайс объявил Лондонскому королевскому обществу, что им получен красный и белый порошок, с помощью которого ртуть по желанию может быть превращена в золото или серебро. Когда же от него потребовали экспериментальных доказательств, чудодей отравился.
      Однако не нужно забывать, что известный алхимик И. Беттхер, хотя и не добыл золото, но в 1704 году, находясь в тюрьме, получил коричневый яшмовый фарфор, а в 1709 году он же изобрел и белый фарфор. Гениальный И. Ньютон также был членом английского общества алхимиков.
      Смертельный удар по алхимии нанес великий врач Парацельс в XVI веке, который провозгласил, что главная задача алхимии не получение философского камня, а облегчение страданий людей. "Химия - один из столпов, на который должна опираться врачебная наука.
      Задача химии вовсе не в том, чтобы делать золото и серебро, а в том, чтобы готовить лекарства", - говорил Парацельс.
      Он первый посмотрел на процессы, идущие в живом организме, как на химические процессы, хотя и был уверен в возможности создания гомункула в колбе. На его примере особенно ярко проявилась та смесь схоластического невежества с гениальным прозрением, которая была характерна для средних веков. Вскоре после Парацельса и началось систематическое изучение химии живых систем.
      Теперь, после короткой исторической экскурсии, вернемся к основной теме нашей главы - к молекулам живой клетки.
      Без преувеличения можно сказать, что главным "подопытным животным" в биохимии и микробиологии служит микроорганизм, который называется по-латыни Echerichia coli (Ешерихия коли). Для простоты ученые ее называют "еколи". Это известная кишечная палочка - один иЗ самых распространенных и легко культивируемых микроорганизмов. За короткое время на очень простых питательных средах, таких, как мясной бульон, можно вырастить многие миллиарды "еколи". Поэтомуто очень легко изучать их химический состав.
      Оказалось, что 70 процентов веса высушенной клетки "еколи" составляют белки, 15 процентов - нуклеиновые кислоты, 10 процентов - липиды и 5 полисахариды.
      Главные труженики клетки - белки. Ни один процесс, происходящий в живой клетке, не обходится без участия белков. Голландский ученый Мюльдер первый предугадал их центральную роль в жизненных процессах и назвал эти соединения в 1838 году протеинами (от греческого слова "протос" первичный). В течение последующих ста пятидесяти лет многие ученые проявляли большой интерес к исследованию белков, и поэтому к настоящему времени об их сложной структуре и функциях известно довольно много.
      В каждой живой клетке ежесекундно протекают сотни химических реакций. Однако вряд ли хоть одна из них осуществилась, если бы в них не участвовали биологические катализаторы - вещества, которые увеличивают скорость реакций в сотни тысяч раз, а сами при этом остаются неизменными.
      В неорганической химии катализаторы, обычно такие металлы, как железо, никель, платина, широко используются для получения промышленно важных соединений.
      Однако эффективность металлов как катализаторов не идет ни в какое сравнение с эффективностью биокатализаторов. Они называются ферментами, а все ферменты - белки.
      Это отнюдь не означает обратного, что все белки - ферменты. Белки используются природой в качестве строительного материала тканей: кожи, сухожилий, мышц, нервных волокон. Волосы и ногти, например, почти полностью состоят из белковых материалов, длинных волокнистых структур.
      Центральную роль в любом организме играют ферменты. Без них остановилась бы жизнь, все реакции в клетке настолько бы замедлились, что организм не сумел бы, например, своевременно удалять непрерывно накапливающиеся в нем ядовитые вещества.
      Как построены белки?
      Строительными блоками, кирпичиками для конструирования белковой молекулы служат аминокислоты. Их удается синтезировать in vitro, то есть вне организма, небиологическим путем. Двадцать природных аминокислот состоят из углерода, водорода, кислорода и азота.
      Правда, две аминокислоты из двадцати, участвующих в построении белков, содержат также серу. В чистом виде аминокислоты - белые порошки со слабым специфическим запахом.
      В 1806 году из сока спаржи впервые было выделено соединение, которое оказалось аминокислотой и получило название аспарагина.
      Какой химический смысл несет в себе слово "аминокислота"? Это значит, что молекула имеет одновременно в своей структуре и кислую и основную группы, которые прикреплены к одному и тому же атому углерода.
      Этот атом называется центральным. Роль кислой группы выполняет так называемая карбоксильная группа, состоящая из атома углерода, двух кислородов и одного водорода. Аминогруппа, в нее входят атом азота и два атома водорода, расположена на "другом конце" центрального атома углерода.
      С 1806 по 1935 год химиками-органиками были получены все двадцать аминокислот. Интересно, что чистый препарат серосодержащей аминокислоты цистина получен в 1810 году из камней мочевого пузыря. Этот препарат сначала назвали окислом мочевого пузыря. Из белкового материала аминокислота была впервые выделена в 1820 году. Она оказалась самой простой. Эта аминокислота получила название глицина.
      Несмотря на то, что все аминокислоты выделялись химиками из органического материала, лишь в 1870 году русский химик Н. Любавин впервые высказал идею о том, что белковое вещество состоит из аминокислот.
      Эта мысль лет на двадцать опередила свое время, и лишь работы Э. Фишера установили, что белки состоят только из аминокислот.
      Химики-органики разработали приемы, используя которые можно заставить аминокислоты соединиться в цепочку. Такие полимеры аминокислот называются полипептидами. Полипептид можно получить искусственно.
      Белок вырабатывается только живой клеткой. В чем же разница между полимером, полученным в лаборатории, и полимером, построенным живой клеткой?
      Вот здесь мы подошли к очень существенному и интересному вопросу. Известно, что аминокислоты можно синтезировать в пробирке. Можно сделать из них полимер. Будет ли этот полимер обладать теми свойствами белка, которые делают незаменимой эту молекулу в организме? Сразу и определенно можно сказать, что нет!
      И вот почему.
      Обычно белковая молекула содержит сто-двести строительных блоков, их называют аминокислотными остатками. В "остатки" их записали потому, что, когда две молекулы аминокислоты связываются в дипептид, они "на пару" теряют одну молекулу воды. В пептидной цепи их структура уже несколько иная, чем в свободном виде. Если аминокислотных остатков сто, то очевидно, что из них (используя 20 различных сортов аминокислот) можно выстроить 20 10° различных полипептидных цепей, отличающихся порядком расположения аминокислотных остатков. А сколько белков использует при работе клетка?
      Вернемся к нашей микоплазме. Ей для нормальной жизни нужно приблизительно сто ферментов. Эти сто ферментов она строит из тех же двадцати аминокислот.
      Могла бы строить 20 10°, а строит меньше, чем 202. Все дело в специфичности белков-ферментов. Последовательность аминокислот в белке полностью определяет его функцию и, в частности, каталитические, или ферментативные, свойства. Поэтому, если мы каким-либо образом поменяем порядок аминокислот в белке, он потеряет свои свойства, которые жизненно необходимы для клетки, для организма.
      Но ведь получил американский биохимик С. Фокс так называемые протеиноиды? Получил. Их молекулярный вес порядка 30 тысяч, и, значит, они содержат около 300 аминокислотных остатков. Эти протеиноиды похожи на белки, но все-таки это не белки. Да и способ их получения уж слишком экзотичен.
      Фокс брал полностью безводную смесь аминокислот, причем обязателен был избыток аспарагиновой и глюТаминовой кислот. Затем нагревал смесь до 170 градусов Цельсия. Аминокислоты сплавлялись в белковоподобное вещество, которое, правда, обладало очень маленькой каталитической активностью. Кроме того, им без Вреда могли лакомиться и крысы и бактерии.
      Но полностью безводные условия на ранней Земле вряд ли могли существовать. Кроме того, если органика Образовывалась, то синтезировались не только аминокислоты, а и другие молекулы тоже. Так что опыты Фокса не слишком правдоподобны с геологической точки зрения. Таким образом, на сегодняшний день наиболее существенный из компонентов живой материи белок не удалось получить в экспериментах, связанных с предбиологическими исследованиями.
      Другой важный класс макромолекул живых организмов - углеводы. Это соединения, в которых атомы углерода, водорода и кислорода находятся в соотношении 1:2:1. Будучи одним из основных компонентов нашей ежедневной пищи, углеводы поставляют значительную часть энергии, необходимой для живого организма.
      Типичные углеводы, с которыми каждый из нас сталкивается ежедневно, крахмал и сахар. Поскольку это вещества растительного происхождения, а основную массу живого на 3?мле составляют растения, углеводы имеют "прочное большинство голосов" среди других органических соединений на нашей планете.
      Многие углеводы, выделенные из живых организмов, так же как и белки, полимеры. Но структурной единицей углеводов является молекула сахара, например, хорошо известной всем глюкозы. Поэтому полимеры глюкозы называются полисахаридами. Глюкоза, содержащаяся в свободном виде в сладких фруктах, необходима для "энергетического" питания организма. Недаром после болезни, когда человек ослаблен, ему назначают уколы глюкозы.