Текст книги "Разумная жизнь во Вселенной"

Автор книги: Юрий Мизун

Соавторы: Юлия Мизун
сообщить о нарушении

Текущая страница: 19 (всего у книги 29 страниц)

Из метеоритов выделяли различные вещества с помощью растворителей. Среди растворителей была води и четыреххло-ристый углерод. Затем эти выделенные вещества исследовались по поглощению ими инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. В результате в веществе были обнаружены металлы и метилены. По отношению количеств этих соединений было определено количество молекул, построенных из цепочек, в которые входят 15 или более атомов углерода. Исследовались как инфракрасные спектры экстракта четыреххлористого углерода, так и ультрафиолетовые спектры водных экстрактов. Изучались изменения этих спектров при разной кислотности. Результаты показали, что полученные характеристики являются типичными для цитодина, который является одним из четырех оснований – носителей «кода жизни» в молекуле ДНК. Нельзя было утверждать, что это вещество было цитодином. Но оно имело свойства, типичные для цитодина.

Принципиальным результатом было то, что в метеоритах имеется только ограниченное число сложных веществ, которые подобны цитодину. Загадкой для ученых было то, что в метеоритах отсутствовали другие важнейшие предбио-логические соединения – аминокислоты.

В углистых метеоритах были обнаружены углеводороды, смесь которых была похожа по составу на парафин или нефть. При этом все соединения им отождествить не удалось.

Через некоторое время другие исследователи продвинулись значительно вперед в решении проблемы углистых метеоритов. Они исследовали кусочек метеорита с помощью методов, которые они применяли при изучении нефтяных продуктов. Из образца метеорита они выделяли углеводороды путем сухой перегонки. Затем их исследовали с помощью масс-спектрометра. При этом они установили, что некоторые углеводороды содержат цепочки из 29 атомов углерода. При этом они обнаруживали поразительное сходство с парафинами и другими углеводородами, которые присутствуют в живой материи. Их назвали «биологическими» углеводородами. Они преимущественно имеют цепочки из нечетного числа атомов углерода (цепочки из 21 атома, из 23 атомов и т. д.). Исследователи обнаружили, что набор парафинов в изучаемом ими метеорите напоминает те парафины, которые входят в состав масла и молодых осадочных пород, содержащих остатки живых организмов. Более того, они склонны утверждать, что одна составляющая вещества метеорита родственна холестерину, который содержится в крови. Ученые были абсолютно уверены в том, что метеорит свидетельствовал о жизни. Один из них сказал: «Мы уверены, что где бы ни возник этот метеорит, там было что-то живое».

Один из исследователей углистых хондритов Сислер писал следующее: «Я обнаружил или следы органической жизни, или микроорганизмы – или то, что кажется микроорганизмами, живыми или мертвыми, – почти во всем, что я исследовал». За этими словами был огромный, кропотливый труд. Ученый исследовал два образца метеорита Мюррей. Прежде всего он проводил стерилизацию поверхности метеоритов. Для этого он облучал метеориты интенсивным ультрафиолетовым излучением в течение 10–12 часов. Причем каждый образец облучался со всех сторон. Затем образец очищали от загрязнения, которое могло быть на его поверхности. Для этого образец погружали в перекись водорода. Но и это не все. После этого образец в течение некоторого времени держали над пламенем и опускали в стерилизующий раствор. Наконец, образец помещали в стерильную камеру.

К камере предъявлялись очень серьезные требования. Внутри камеры все, включая даже воздух, должно было быть абсолютно стерильным. В камере жили мыши. Это делалось для контроля опытов. Мыши были лишены микрофлоры и даже безвредных кишечных бактерий, которые живут в организме человека. Если же в камеру попадало какое-либо загрязнение, то оно сразу проявлялось в содержимом их кишечников. К стенкам каждой камеры (бака) были прикреплены резиновые перчатки. Это позволяло работать внутри камеры, не вступая в непосредственный контакт с ее стерильным содержимым.

Образцы метеорита ученый измельчал в ступке. Затем он вводил в организм нескольких мышей экстракт вещества из внутренних частей образца. На самих мышей это не действовало. Но когда это вещество было помещено в прозрачную жидкость, которая была богата питательными веществами, то эта жидкость иногда становилась мутной. Часто это происходило только через несколько месяцев. Поэтому ученый сделал вывод, что искры жизни, которые содержались в метеоритах, каким-то образом повреждаются и на их восстановление требуется много времени. Бактерии под микроскопом напоминали короткий штопор. Их не удавалось отождествить с каким-нибудь из видов земных бактерий, но ученый не сделал вывода, что они не похожи ни на что, на Земле.

Опыты показали, что метеоритные бактерии могут расти как в отсутствие кислорода, так и при его наличии. Так ведут себя и некоторые земные бактерии. Их называют анаэробами.

Надо отдать должное работам, которые провел с метеоритами еще в 1932 году Липман. Он работал в США, но был выходцем из России. Он занимал должность профессора физиологии растений в Калифорнийском университете в Беркли. Липман из распыленных обломков каменных метеоритов культивировал различные бактерии. Это были кокки, цепочки кокков, цепочки палочек и цепочки сосискообраз-ных бактерий. Ученый признавал, что они напоминают земные бактерии. Но он не исключал того, что они могли быть занесены из космоса.

При полете метеорита через земную атмосферу повышается его температура. Многие считали, что она становится настолько высокой, что все живое в метеорите должно быть убито. Но на самом деле нагревается не весь метеорит, а только его тонкий наружный слой. Внутри он остается холодным. Так, когда в Колби, штат Висконсин, в летнюю жару упал каменный метеорит, то на его поверхности образовался иней.

На основании проведенных исследований Липман сделал вывод, что каменные метеориты «приносят вместе с собой откуда-то из космического пространства некоторое количество живых бактерий, возможно в спорах». Но с выводами Липмана согласились далеко не все. Как всегда громче всех критиковали ученого те, кто меньше всего в этом понимал.

Видимо, Сислер учел печальный опыт нападок на Липмана, хотя с тех пор и прошло более тридцати лет. Сислер поступал мудро. Он обезоруживал противников собственными сомнениями. Он выказывался в том плане, что нельзя исключить возможность загрязнения. Он также признавал, что необходимо провести большое число опытов, для того чтобы установить статистически, действительно ли организмы, имеющиеся внутри метеорита, являются результатом заражения. Но сам он верил в то, что метеориты содержали в себе жизнь.

Мы уже говорили о том, что метеориты исследовали специалисты по нефти. Оставался нерешенным вопрос, как образовались «минеральные масла». Еще в начале прошлого века была высказана мысль, что они могли образоваться каким-то путем под действием высокой температуры и давления. Полагалось, что на большой глубине, под землей это было реальным. Но как именно это произошло, оставалось неясным. Правда, в наше время считают, что нефть образовалась каким-то образом из осадочных пород, богатых остатками морских организмов.

Очень любопытно, что в вопросах происхождения нефти ученые дошли до полного абсурда. Так, директор Ботанического сада штата Миссури ботаник, член Национальной академии наук доказывал, что голубая дымка смоляных испарений, которые выделяют растения, и особенно хвойные деревья и полынь, поднимается достаточно высоко для того, чтобы там видоизменяться под действием солнечного ультрафиолетового излучения и затем вместе с дождем выпадать на землю. Так в отложениях в устьях рек должна бы скапливаться нефть. Это, конечно, смело, но нереально.

В Новой Зеландии ученые тщательно обследовали метеорит, который ранее упал в Мокойе. Они обнаружили в нем наличие пуринов. Это важно потому, что два пурина – аденин и гуанин – служат для переноса кода жизни. Ученые не обнаружили аминокислот, которые являются вездесущими веществами жизни. Это доказывало, что образец не был заражен на земле.

На основании проведенного анализа ученые пришли к выводу, что соединения, которые были обнаружены в метеорите Мокойя, или были продуктами разложения угасшей жизни или образовались небиологическим путем. Было высказано предположение, что ядро комет при столкновении с Землей могли обогащать земную поверхность на ранней стадии развития Земли различными химическими соединениями. Дело в том, что орбиты комет пересекают пояс астероидов, который заполнен веществом. Поэтому столкновение комет с этим веществом происходят часто. Так астероиды могут пополняться веществом из комет.

Ученые исследовали образцы четырех углистых хондри-тов и при этом во всех образцах обнаружили микроскопические частицы, которые были очень похожи на ископаемые водоросли. Но это не были в точности водоросли. Они не были, как говорят специалисты, идентичны водорослям. Еще в двух других образцах каменных метеоритов, которые исследовались для сравнения, таких частичек («организованной материи») обнаружено не было (рис, 45). Исследователи описали несколько типов «форм жизни», которые были ими обнаружены в образцах углистых метеоритов. Разница в этих объектах была в следующем. Объекты первого типа были маленькие и круглые. Стенки у них были двойные. Внутри этих стенок вещество окрашивалось так же, как и в некоторых видах клеток. Объекты второго вида были похожи на объекты, описанные выше, но некоторые из них были покрыты иголочками или имели какие-либо другие отростки. Объекты третьего типа были цилиндрическими. Объекты четвертого типа представляли собой шестиугольники с цилиндрическими выступами с трех сторон. Вначале был виден только один из выступов. Кстати, этот тип был более всего похож на живые бактерии.

В разных метеоритах эти типы «форм жизни» проявлялись по-разному. Так, в метеоритах Оргей и Ивуна эти формы

Рис. 45. «Организованный элемент», наблюдавшийся Клаусом и Нэджи в метеорите Оргей («Nature», 192, 595).

встречались очень часто. В метеоритах Мюррей и Миген они встречались реже. Эти формы не напоминали никаких из известных частиц минералов. Более того, были обнаружены некоторые необычные примеси – хорошо известные формы земных бактерий и водорослей. Специалисты считают, что они имеют метеоритное происхождение. За исключением единственного экземпляра пятого типа все обнаруженные формы жизни были похожи на жгутиковых – панцирных и хризомонад. Первые из них являются растениями. Но они живут в воде. Ни одна из этих форм не живет в почве. Поэтому нельзя было опасаться, что эти формы жизни могли появиться в метеорите в результате загрязнения. Кроме того, метеориты упали на земную поверхность в разных местах. Метеорит Оргей – на юге Франции, а метеорит Ивуна – в безводном тропическом районе Центральной Африки. Слишком разные внешние условия, чтобы полагать, что оба метеорита были загрязнены формами жизни абсолютно одинаковыми. Это исключалось. Поэтому исследователи сделали вывод, что эта организованная материя является «возможными остатками организмов».

После этого и другие исследователи внимательно стали изучать выявленные в метеоритах формы жизни. Так, сотрудник Британского музея в Лондоне Роберт Росс исследовал осколки метеорита Оргейль, которые хранились в музее. Росс утверждал, что в этих осколках он обнаружил формы жизни первого типа, которые были описаны выше. Ученый также сообщил, что два элемента под микроскопом имели грибовидную форму. Кроме того, Росс обнаружил объекты, которые напоминали разрушенные оболочки спор. Это был очень весомый аргумент в пользу существования жизни на других небесных телах.

Этой проблемой занимались и другие ученые. Так, аме-риканец Фрэнк Стэплин исследовал метеорит Оргей методом пыльцевого анализа. Этот метод используется при изучении образцов осадочных пород, которые извлекают из земных недр. Зернышки ископаемой пыльцы несут в себе информациюо возрасте породы, а также о том климате, который был когда произошло осаждение. Стэплин обнаружил тельца, которые по размеру, строению, и сопротивлению действию кислот внешне напоминали некоторые од-ноклеточные водоросли. Здесь пересекаются интересы тех, кто ищет жизнь во Вселенной, с интересами исследователей нефтяных месторождений. Именно последние очень дотошно исследовали зернышки пыльцы, решая проблему происхождения нефти и места нахождения нефтяных место-рождений. Они хорошо изучили зернышки пыльцы тех осаждений, которые имеют возраст менее 600 миллионов лет. Те же формы жизни, которые Стэплин обнаружил в метеоритах, отличались от ранее известных форм жизни. Поэтому исследователь выделил два совершенно новых рода растений. Кстати, и советский ученый Б В. Тимофеев, работав-ший в Ленинграде над проблемой разведки нефтяных месторождений, обнаружил ископаемуюпыльцу этого рода. Более того, Тимофеев исследовал углистый хондрит, который упал в районе Одессы в 1889 году. Это был углистый хондрит. Методика исследования заключалась в следующем. Образец метеорита помещали в центрифугу, которая позволяла разделить вещество метеорита по весу. Затем анализировались отдельно разные по весу фракции. При этом в более легкой фракции метеоритного вещества (углистого хондрита) были обнаружены круглые объекты, которые очень были похожи на самую древнюю из известных форм водорослей Profosphaeridae. Конечно, они не были одной из форм земных водорослей.

ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ
ЦИВИЛИЗАЦИИ
ЖИЗНЬ В КОСМОСЕ

Жизнь возникла на определенном этапе эволюции Вселенной. Она не могла возникнуть ни раньше и ни позже. Не возникнуть вообще она также не могла. Эволюция Вселенной определялась, в частности, химической эволюцией, то есть преобразованием химических элементов. Причем это преобразование было не случайным, а весьма определенным, прогрессивным.

Прогрессивность эта состоит в том, что в результате эволюции образовывались все более сложные элементы: вначале были только элементарные частицы (протоны, нейтроны, электроны и др.), затем начали образовываться ядра химических элементов (прежде всего легких; так, протон – это уже готовое ядро водорода); затем ядра объединялись со свободными электронами и образовывали нейтральные атомы. И только после этого в определенных условиях атомы объединились в молекулы. Мы уже говорили, что вначале на определенном этапе после Большого Взрыва образовались только легкие химические элементы. Только потом по истечении весьма продолжительного периода межзвездная среда стала «засоряться» тяжелыми химическими элементами. Они образовались как шлаки при термоядерном выгорании легких химических элементов внутри звезд. При взрывах Сверхновых эти шлаки (тяжелые химические элементы) звезды стали сбрасывать с себя как ненужную шубу. Звезды второго поколения, которые образовались (и продолжают рождаться) из межзвездной среды, уже засоренной тяжелыми элементами, имеют другой химический состав, более разнообразный. Планеты этих звезд образовались практически в едином процессе образования своих звезд, и их химический состав также определяется составом межзвездной среды, из которой они образовались.

Химическая эволюция шла не только по пути усложнения систем (от элементарных частиц к молекулам), что само по себе прогрессивно, так как более сложные образования предоставляют большие возможности при дальнейшем построении Мира. Прогрессивность химической эволюции состояла и в том, что на каждом новом этапе образовывались системы, внутри которых составляющие их частицы удерживались вместе все меньшими силами. Так, элементарные частицы (протоны и нейтроны) удерживаются внутри ядра самыми сильными из всех известных нам сил – ядерными силами. Поэтому при расщеплении ядра и происходит выделение огромного количества внутренней энергии (термоядерной). Вызвать термоядерную реакцию очень непросто, необходима огромная энергия, чтобы ядро расщепить. Другими словами, ядра – очень устойчивые системы (если не считать ядра некоторых тяжелых элементов – но это особый вопрос). Из-за высокой устойчивости, стабильности ядер они являются неизменными, консервативными, трудно поддающимися изменениям. Поэтому они – плохой строительный материал для дальнейшего творения Мира. Совсем другое дело атомы, образованные из этих ядер. Они цементируются как единые системы, имеющие свои определенные свойства, свое лицо, значительно меньшими, нежели ядерные, силами. Разорвать атом на электрон и ядро значительно легче, чем разорвать (расщепить) ядро. Поэтому атомы более мобильны. Они без большого труда могут превращаться в положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Возможен также процесс соединения нейтрального атома и свободного электрона. Его называют прилипанием. При этом образуется отрицательно заряженный ион. Таким образом, при переходе от ядер к атомам происходит, с одной стороны, усложнение системы (атомы более сложны, чем ядра, входящие в их состав), а с другой – новые системы удерживаются как единое целое значительно меньшими силами. Дальнейший этап эволюции – это преобразование атомов в молекулы. Здесь налицо как усложнение системы (строительных кирпичей), так и уменьшение сил, необходимых для удержания частиц, составляющих молекулы (то есть атомов), вместе.

Таким образом, химическая эволюция во Вселенной происходила с соблюдением, если можно так сказать, трех принципов: 1) сложность структур постепенно увеличивалась, 2) энергия, которая обеспечивала целостность этих структур (систем), постепенно уменьшалась и 3) число комбинаций из этих структур или, другими словами, число типов также постепенно увеличивалось.

Продолжая цепь элементарные частицы – ядра – атомы – молекулы, мы должны включить в нее очередное звено – огромные молекулы (макромолекулы) живого вещества. На это звено распространяются те же главные принципы, что и на всю предшествующую химическую эволюцию: система (структура) усложнилась, причем значительно; энергия связи, удерживающая обычные молекулы, или, как их называют, молекулы-мономеры, в единой структуре – макромолекуле, уменьшилась, поскольку новые связи являются невалентными, а возможности образованных макромолекул стали неизмеримо больше. Эти возможности стали большими потому, что макромолекулы могут очень легко перестраиваться, так как они цементируются не очень большими силами. В то же время этих сил достаточно, чтобы макромолекулы не разваливались самопроизвольно. Именно этой мобильностью макромолекул определяются все важнейшие процессы жизнедеятельности и размножения клеток.

Любопытно, что к химической эволюции применяется та же терминология, что и к эволюции живого вещества. Ее рассматривают как процесс, «который осуществляется в результате естественного отбора наиболее устойчивых к дальнейшему объединению частиц в изменяющихся внешних условиях». Поэтому химическая эволюция является процессом прогрессивным.

Весь процесс эволюции, образования все более сложных структур со все большими возможностями происходит не всегда монотонно. Анализ показывает, что постепенное усложнение вещества во Вселенной происходит в медленно меняющихся процессах, тогда как «фиксация» вновь образовавшегося вещества, которое должно служить стройматериалом будущего развития, эволюции, происходит только при особых условиях, которые напоминают закаливание, то есть только тогда, когда внешние условия изменяются быстро, резко. Специалисты этот этап эволюции так и называют – «закалкой» состава. Это можно представить себе в виде непрерывной поточной технологической линии, на которой происходит непрерывное преобразование вещества от самой простой структуры до самой сложной. Но в определенных местах этой линии поставлены устройства закаливания, резко меняющие внешние условия. То вещество, которое оказалось в данном месте, будет зафиксировано, то есть далее не будет превращаться в более сложную структуру, а останется самим собой.

Так мы подошли к очень важному выводу, результату, может быть самому главному не только в проблеме поиска и эволюции внеземных цивилизаций, аив проблеме понимания всего мироздания. Он состоит в том, что биологическая эволюция – это только определенное, но необходимое, обязательное звено общей прогрессивной эволюции во Вселенной. Это значит, что прогрессивная эволюция на Земле это только песчинка в общей прогрессивной эволюции во Вселенной, которая началась не с появлением жизни, а значительно раньше, с момента Большого Взрыва. Даже когда биологическая эволюция прекратится, прогрессивная эволюция в масштабах всей Вселенной будет продолжаться, подчиняясь единому, несомненно существующему закону. Поэтому можно не сомневаться в том, что элементарные частицы, из которых состоят ядра, а также молекулы несут на себе печать всего предшествующего развития Вселенной, информацию о том, как они образовались и «закалились». Более того, даже мы с вами несем в себе воспоминания, историю не только эволюции биологической, но и всей прогрессивной эволюции вещества в расширяющейся Вселенной от момента Большого Взрыва! В это трудно верится, но это так. Подчеркнем еще раз, что биологическая эволюция – это только этап общей прогрессивной эволюции Вселенной.

Может ли при этом идти речь об уникальности жизни на Земле, об особых маловероятных обстоятельствах ее возникновения? Конечно, нет. Об этом говорят не только закономерности прогрессивной эволюции во Вселенной, описанные выше, но и обнаружение в космосе (в межзвездных облаках, метеоритах) сложных органических молекул. Эти органические молекулы несут в себе информацию об эволюции межзвездных облаков или оболочек холодных звезд, где они образовались в результате прогрессивной химической эволюции.

Роль этих сложных органических молекул можно понять исходя из схемы возникновения, образования жизни. На первом этапе эволюции жизни должны присутствовать начальные, исходные, или, как говорят специалисты, стартовые, соединения. Это СН4, Н2О, NН3, СО и др. Затем из них образуются биологические простые молекулы (мономеры). Это аминокислоты, азотистые основания и др. Затем из мономеров образуются сложные биологические молекулы – полимеры. Это нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты состоят из нуклеотидов, а они, в свою очередь, состоят из фосфата, азотистых оснований и сахара. Белки состоят из 28 веществ, а именно: двадцати аминокислот, пяти оснований, двух углеводов и одного фосфата.

Какие звенья из этой схемы обнаружены в космосе? Впервые биологические молекулы космического происхождения были обнаружены в Мерчисонском метеорите, который упал в 1969 году в Австралии. Это были белковые аминокислоты (всего шесть). Одновременно в том же метеорите содержались и другие 12 аминокислот, которые не встречаются в белках. Это доказывает, что все аминокислоты, обнаруженные в метеорите, имеют космическое происхождение. Собственно, возможность их космического происхождения доказывается даже лабораторными экспериментами. Когда на смесь, состоящую из аммиака, метана и паров воды, воздействовали ультрафиолетовым излучением, потоком энергичных электронов или же сильно увеличивали ее температуру, то в ней образовывались аминокислоты и углеводороды и одно из азотистых оснований нуклеиновых кислот – аденин.

В атмосферах холодных звезд, комет и межзвездных облаках нейтрального водорода были обнаружены простейшие двухатомные радикалы и в еще больших количествах (в атмосферах холодных звезд) многоатомные молекулы (HCN, С3N, НС3N, СН4, NН3 и др.). Было доказано экспериментально, что такие соединения могут образовываться в результате химических реакций в протопланетной околосолнечной туманности. В составе кометы Когоутека (1973 год) были обнаружены молекулы синильной кислоты и метил-циана. В облаках межзвездного газа также были обнаружены сложные органические молекулы, содержащие до 11 атомов. Они обнаружены и за пределами нашей Галактики.

Особый интерес представляют метеориты, которые называют углистыми хондритами. Хотя их по массе и немного (всего около 5 %), но они важны своим происхождением: их состав ближе всего к тому первичному веществу, из которого образовались планеты земной группы. Другими словами, они – в определенной мере ключ к пониманию образования жизни на Земле и происхождения органических ископаемых.

Исследования показали, что в углистых хондритах имеются следующие органические соединения: алифатические и ароматические углеводороды, гетероциклические азотистые основания (пурины, пиримидины, порфирины и др.), сахара и большое разнообразие аминокислот. Более 90 % органики составляет похожий на сажу ароматический полимер. При выделении органических веществ из метеоритов очень важно доказать, что они не привнесены с Земли. Так, у описанного выше метеорита Мерчисон в 1971 году были выделены 18 аминокислот, больше половины которых практически никогда не встречались в земных условиях. Это доказывало их «небесное» происхождение. Можно, конечно, предположить, что метеориты были засорены органическими соединениями в космосе. Исследования процессов в околосолнечной протопланетной туманности при ее остывании показали, что там образуется большое количество многоатомных углеводородов и других органических соединений таких же, как и в метеоритах. Таким образом, было доказано, что органические вещества в углистых хондритах имеют не биологическое происхождение, а возникли в результате химического синтеза в допланетной околосолнечной туманности.

Был изучен молекулярный состав межзвездной среды. Это делается на основании спектрального анализа излучения. Удалось исследовать по межзвездным линиям поглощения соединения СН, CН+. Заатмосферные измерения позволили проводить анализ линий поглощения и в инфракрасном, и в ультрафиолетовом участках спектра.

И.С. Шкловский теоретически показал, что свободные радикалы должны излучать в радиодиапазоне. В частности, длина волны радиоизлучения ОН равна 18 сантиметрам. В 1963 году эти выводы были подтверждены: на фоне непрерывного спектра ярчайшего космического радиоисточника Кассиопея А были обнаружены в поглощении радиолинии ОН, находящегося в межзвездной среде. Впоследствии были обнаружены не только линии поглощения ОН, но и такие же линии излучения ОН. Это излучение оказалось очень интенсивным и имело некоторые другие весьма экзотические свойства (переменность интенсивности излучения во времени, поляризация). Некоторое время считалось, что оно представляет собой радиосигналы внеземной цивилизации. Но впоследствии все эти свойства удалось объяснить естественными причинами.

Интенсивность излучения ОН очень велика потому, что эти молекулы находятся в сильно неравновесном, перевозбужденном состоянии. В таких условиях они способны излучать когерентно, то есть в фазе. При этом происходит усиление радиоизлучения. Такой эффект на радиоволнах был изучен в лабораторных условиях. Установки, позволяющие получать такое когерентное излучение в лабораторных условиях, называются мазерами (в отличие от лазеров, которые дают излучение в оптическом диапазоне). Значит, межзвездные молекулы ОН являются естественными мазерами. Они функционируют в условиях, связанных с самой ранней стадией эволюции звезд и планет. Их изучение может дать информацию о процессах на этапе рождения звезд и планет. Исследование излучения в радиодиапазоне на строго определенных длинах волн (другими словами, изучение радиолиний) позволило открыть многие органические молекулы в межзвездной среде. Среди них формальдегид (Н2СО), углеводороды, спирты, кислоты (синильная, изо-циановая, карбоновая), амиды кислот, амины, нитриты, простой и сложный эфиры. Были обнаружены молекулы, состоящие из 11 атомов, имеющие массу в 123 атомных единиц массы. Это HC9N (цианоктатетраин). Молекулярные облака нельзя исследовать с помощью видимого света, так как содержащаяся в них пыль поглощает свет и поэтому они воспринимаются как «черные» облака. Только радиоизлучение молекул приносит нам информацию о них. Водород в этих облаках находится в молекулярном состоянии, поэтому мы не регистрируем от них радиолиний с длиной волны 21 сантиметр (от атомарного водорода). Излучение радиолиний молекул межзвездного газа дает информацию не только о наличии молекул, но и о многом другом – кинетической температуре, плотности молекул, характере турбулентных движений. Можно даже определить напряженность магнитного поля в молекулярных черных облаках. Черные (молекулярные) облака являются самыми массивными в нашей Галактике. Плотность молекул увеличивается по направлению к его центру. Сложные молекулы локализуются в центре облака. Отсюда исходит радиоизлучение, возбуждаемое молекулами ОН и Н2О и имеющее мазерный характер.

Масса органических молекул в облаках может составлять в нашей Галактике порядка десяти масс Солнца. Масса органических соединений планет, вероятно, еще больше.

Таким образом, в последнее время была установлена широкая распространенность органических соединений в нашей Галактике, которые являются необходимым условием возникновения жизни. Ведь из смеси NH3, Н2, Н2О и СН4 при соответствующих условиях (наличии источников энергии) могут образовываться аминокислоты. Это происходит в молекулярных черных облаках. Так, в Стрельце В2 был открыт метанимин и метиламин. Соединение последнего с муравьиной кислотой дает аминокислоту – глицин.

Известны этапы эволюции жизни:

1) начальные молекулярные соединения (СН4, Н2О, NH3, СО и др.),

2) биологические мономеры (аминокислоты, азотистые основания и др.),

3) биополимеры,

4) доклеточная организация,

5) клетка.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки (то есть полимеры более простых веществ) являются биолог ически-ми молекулами. Нуклеиновые кислоты построены из нукле-отидов. Последние состоят из сахара, азотистых оснований и фосфата. Белки же состоят из 20 видов аминокислот. Все разнообразие известной намжизни состоит из 28 веществ: 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углеводов, 1 фосфата.

Рассмотренные выш еданные говорят о том, что биологические молекулымогут образовываться в космосе (и образуются!).

Матричный синтез белков происходит по такой схеме. План построения клеточных белков хранится в молекуле ДНК, которая является своего рода закодированной инструкцией. В белки входят 20 обязательных аминокислот. Можно сказать, что язык ДНК состоит из четырех «букв-оснований» и из 20 «букв» (тоесть аминокислот). Значит, каждая буква (аминокислота) кодируется триплетом оснований. Напоследовательности оснований некоторого участка ДНК происходит синтез молекул одноцепочечной рибонуклеиновой кислоты (РНК). Этот процесс называется транскрипцией. На образованной РНК синтезируется белок. Далее РНК переносится на рибосомы, то есть на клеточные органеллыв цитоплазме клетки (именно здесь происходит образование белков). На этом этапе и происходит образование белковой молекулы.