Сущность химической эволюции

Картина хемогенеза отчетливо свидетельствует о своеоб­разном химическом «естественном отборе»

веществ. Как уже отмечалось выше, на сегодняшний день известны 112 химических элементов, однако основу живых систем состав­ляют только 6 из них, которые в связи в этим обстоятель­ством получили название органогенов.

Это углерод (С), во­дород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (Р) и cepa(S).

Их общая весовая доля в живой материи составляет 97,4%. Еще 12 элементов (натрий, калий, кальций, алюминий, железо, магний, цинк и др.) составляют примерно 1,6%. Остальные слабо представлены в живой материи, то есть к участию в живой материи при­рода отобрала ограниченный набор элементов.

К настоящему моменту науке известно всего около 8 000 000 хими­ческих соединений. Из них подавляющее большинство (око­ло 96%) — это органические соединения, основной «строительный материал» которых — перечисленные выше элемен­ты. Из остальных химических элементов природа создала лишь около 300 000 неорганических соединений.

Резкая диспропорция между громадным множеством орга­нических соединений и малым количеством составляющих их элементов, а также факт принадлежности этих же элемен­тов к органогенам, нельзя объяснить на основе различной распространенности элементов. На Земле наиболее распрост­ранены кислород, кремний, алюминий, железо, тогда как углерод занимает лишь 16-е место. Совместная же весовая доля важнейших органогенов в поверхностных слоях Земли всего около 0,24%. Следовательно, геохимичес­кие условия не сыграли сколько-нибудь существенной роли в отборе химических элементов при формировании орга­нических систем, а тем более биосистем.

Тогда возникает вопрос: по каким признакам химичес­кая эволюция отобрала малую часть элементов в число орга­ногенов? С химической точки зрения видны признаки, по которым происходил этот «естественный отбор» элементов. Это, во-первых, способность образовывать достаточно прочные, энергоемкие химические связи. Во-вторых, об­разуемые связи должны быть достаточно лабильными, т.е. изменчивыми, перестраиваемыми.

Именно поэтому углерод был отобран эволюцией как органоген № 1. Он в полной мере отвечает перечисленным выше требованиям. Атом углерода образует почти все типы химических связей, какие знает химия, с самыми разными значениями энергии связи. Он образует углерод-углеродные связи, строя таким путем длинные и стабильные углерод­ные скелеты молекул в виде цепей и (или) колец. Углерод­ные атомы образуют связи с остальными элементами-орга­ногенами. Соединение с этими и другими элементами в различных комбинациях обеспечивает колос­сальное разнообразие органических соединений, Оно прояв­ляется в размерах, форме молекул и их химических свой­ствах.

Кислород и водород нельзя считать столь же лабильны­ми, как углерод; их, скорее, следует рассматривать в каче­стве носителей крайних и односторонних свойств — окислительных и восстановительных. Лабильные атомы серы, фос­фора и железа имеют большое значение в биохимии, в то время как стабильные — кремний, алюминий, натрий, составляющие несравненно большую часть земной коры, иг­рают второстепенную роль.

Подобно тому, как из всех химических элементов только 6 органогенов, да еще 10-15 других элементов отобраны природой в основу биосистем, так же и в предбиологической эволюции шел отбор и химических соединений. Из миллионов органических соединений в построении живо­го участвуют лишь несколько сотен; из 100 известных аминокислот в состав белка входит только 20.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru