September 10th, 2012

Мыш

4. ФОТОХИМИЯ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ НУКЛЕОТИДОВ И РНК

Почему в состав РНК и ДНК входят именно аденин, гуанин, цитозин и урацил/тимин, а не другие подходящие по размеру гетероциклические азотистые основания?

Вопрос отнюдь не праздный, потому что биохимики уже синтезировали несколько пар альтернативных нуклеотидов, которые хорошо встраиваются в ДНК и РНК обычными ферментами, спариваются друг с другом, но не с А, Г, Т и Ц и расширяют нуклеотидный код до шестибуквенного.

Рис. 5. Пара альтернативных нуклеиновых оснований ((Yang et al., 2006))


Collapse )
Мыш

5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ СО2 И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДБИОГЕННЫХ СИНТЕЗОВ. «ЖЕЛЕЗНЫЙ МИР» И «ЦИНКОВЫ

В описанных выше путях синтеза органики использовались разнообразные источники энергии: вулканическое тепло, электрические разряды, солнечный ультрафиолет и другие. Однако, для жизнедеятельности примитивных организмов нужен источник энергии с двумя важными свойствами: он должен быть постоянно доступен на заметной части поверхности Земли и энергия в нем должна быть как минимум такой же концентрированной, как в источниках энергии современных организмов, потому что энергообмен первых организмов был менее совершенным, чем современных. Если какой-то источник энергии доступен лишь эпизодически, то зависимый от него организм должен иметь способность пережидать длительные периоды отсутствия энергии, не разрушаясь, что трудно ожидать от самых примитивных организмов.

Аналогично, предбиогенные синтезы должны был происходить непрерывно в условиях Земли. Если какое-то вещество доставляется на Землю только метеоритами или синтезируется только в редких на Земле обстоятельствах, то его запасы на Земле будут нестабильны, вещество будет вступать в реакции и исчезать безвозвратно.

Современные экосистемы используют энергию Солнца, в основном в виде поглощаемых хлорофиллом квантов красного света, и посредством каротиноидов — так же оранжевого и желтого. Кроме того, на океанском дне и в других неосвещенных местах существуют экосистемы, основанные на хемосинтезе: они получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций с неорганическими субстратами. Большинство современных хемосинтетиков используют кислород в качестве окислителя, и следовательно, зависят от кислородного фотосинтеза и от солнечного света. Есть, впрочем, некоторые исключения. Например, метаногены восстанавливают CO2 водородом, образуя метан, и в принципе, никак не зависят от фотосинтетиков. Недавно обнаруженная в южноафриканской золотой шахте на глубине более 2 км бактерия Desulforudis audaxviator использует водород, образующийся при действии на воду радиации, но этот источник очень скуден, и растет она чрезвычайно медленно.

Так что в качестве постоянных и глобально доступных источников энергии мы можем учитывать только солнечный свет и редокс-потенциал поступающих из глубин Земли восстановителей — водорода, H2S, металлов. Эти источники энергии можно применить и к восстановлению СО2 до исходных веществ описанных предбиогенных синтезов — формальдегиду, формамиду, гликоальдегиду, цианамиду, цианоацетилену и другим.


Collapse )