Сущность химической эволюции

Картина хемогенеза свидетельствует о химическом «естественном отборе» веществ. Сегодня известно 112 химических элементов, а основу живых систем составляют 6, получившие название органогены: углерод C, водород H, кислород O, азот N, фосфор P, сера S. Их доля в живой материи – 97,4%. 12 элементов - Na, K, Ca, Mg, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn, Co, Mn – 1,6%. Остальные слабо представлены в живой материи. Сегодня известно 8млн. химических соединений, из них 96% - органические соединения, остальные химические элементы - около 300 тыс. неорганических соединений.

На Земле наиболее распространены кислород, кремний, алюминий, железо. Углерод – 16 место.

Совместная весовая доля органогенов в поверхностных слоях Земли составляет – 0,24%.

Следовательно, геохимические условия не сыграли сколько-нибудь существенной роли в отборе химических элементов при формировании органическим систем, а тем более биосистем.

Признаки отбора:

1 способность образовывать достаточно прочные, энергоемкие химические связи;

2. образуемые связи должны быть достаточно лабильными (изменчивыми), перестраиваемые.

Углерод – органоген № 1 – образует почти все типы химических связей.

Из 100 известных аминокислот в состав белка входят 20.

Предварительные выводы:

На ранних стадиях химической эволюции мира катализ отсутствует. Высокие температуры и радиация обеспечивают энергию, необходимую для активации любых химических взаимодействий.

Первые проявления катализа возникают при температуре менее 5000 К. Роль катализаторов возрастала по мере уменьшения эстремальных физических условий.

После достижения минимального набора неорганических и органических соединений возросла роль катализатора. Отбор активных соединений происходил в природе из тех, продуктов, которые получались относительно большим числом химических путей и обладали широким каталитическим спектром.

В ходе дальнейшей эволюции отбирались те структуры, которые способствовали резкому повышению активности и селективности действия каталитических групп.

Следующим фрагментом эволюции, сшивающим химическую и биологическую линию эволюции, являются развитые полимерные структуры типа РНК и ДНК. Выполняющие роль каталитических матриц, на которых осуществляется воспроизведение себе подобных структур.

В 1964 году А.П. Руденко предложил теорию саморазвития элементарных открытых каталитических систем – единую теорию хемо- и биогенеза.

Главный вопрос теории: о движущих силах и механизме эволюционного процесса – законы химической эволюции;

- отбор элементов и структур;

- сложность химической организации; иерархия химических систем как следствие эволюции.

Сущность теории: химическая эволюция представляет собой саморазвитие каталитических систем, следовательно, катализаторы являются эволюционирующим веществом.

Следствие теории: установление пределов химической эволюции и перехода от хемогенеза к биогенезу.

Вывод. Эволюционная химия совместно с другими естественными науками решает задачу расшифровки механизма предбиологической эволюции и зарождения живого, и разрабатывает новейшие технологии на принципах, заимствованных у живой природы.

Дополнительный материал.

«Химический взгляд» на природу: истоки и современное состояние.

Химия – древняя наука. Происхождение слова «химия»?

Kham – древнее название Египта – египетское искусство.

Греческое cumoz (сок растения) – искусство выделения сока.

Контрольные вопросы: