Maria Romanow-Broniarek
"Udział niektórych związków siarki
oraz jonów metali w ewolucji
chemicznej aminokwasów", K.
Samochocka, Warszawa 1974 :
[recenzja]
Studia Philosophiae Christianae 13/1, 231-234
K. S am ochocka: U dział n ie k tó r y c h zw ią zk ó w siarki oraz jo n ó w m eta li
w ew o lu c ji ch e m iczn ej a m in o kw a só w , W arszaw a 1974, W ydaw nictw a
U n iw e rsy te tu W arszaw skiego, ss. 96.
P ra c a K. S am ochockiej, będąca ro z p ra w ą h a b ilita c y jn ą przedłożoną Radzie N aukow ej W ydziału C hem ii UW, je st podsum ow aniem w ielo le tn ic h ek sp ery m en tó w , prow adzonych przez a u to rk ę i osoby z nią w sp ó łp rac u jąc e, nad m echanizm em abiogennej syntezy p rek u rso ró w am inokw asów oraz och ro n n ej roli am inokw asów w dalszych etap a ch ew olucji chem icznej. R ozpraw a sk ła d a się ze w stęp u , pięciu rozdziałów , p od su m o w an ia i spisu lite r a tu r y cy tow anej (125 pozycji). W rozdziale p ierw szym om aw ia a u to rk a zagadnienia zw iązane z p re k u rso ra m i am i nokw asów w p ierw o tn ej atm osferze ziem skiej, w d ru g im — syntezę tychże p rek u rso ró w , n astę p n y rozdział pośw ięcony je s t m echanizm om abiogennej syntezy p rek u rso ró w am inokw asów , w czw artym rozdziale p rze d staw io n o rolę jonów m e ta li w ew olucji chem icznej, w ostatn im zaś — zastosow ane in stru m e n ta ln e m etody analityczne.
W spółczesne poglądy n a ew olucję chem iczną biorą sw ój początek w la tac h 20-tych naszego w ieku, kied y to niezależnie od siebie A. I. O p arin (1924) i J. B. S. H ald a n e (1929) sfo rm u ło w ali hipotezę o „zim n y m ” p o w sta n iu Ziem i z p y łu kosm icznego, o re d u k u ją c y m ch a ra k te rz e p ie rw o tn e j a tm o sfery i jej przezroczystości dla p rom ieniow ania n ad fio letow ego. P ierw szych ek sp ery m en tó w im itu ją cy c h prebiologiczne ziem sk ie la b o ra to riu m p o d ją ł się S. L. M iller (1953). O trzy m ał on szereg am inokw asów z m ieszaniy m e tan u , am o n iak u , w odoru i p a ry w od nej p o d d aw a n ej działan iu w yładow ań elektrycznych. Sukces te n stał się bodźcem d la in te n sy w n ie ro zw ija jąc y ch się obecnie b ad a ń nad abio- genną sy n te zą zw iązków organicznych, w szczególności am inokw asów . W ydaje się, że podstaw ow e założenia różnych teorii, dotyczące s u b s tra tów ty c h sy n te z abiogennych oraz w aru n k ó w , w ja k ic h mogły one za chodzić, nie są sprzeczne. Je d n a k te o rie te dały, ja k dotąd, je d y n ie cząstkow e w y jaśn ien ia, stą d p roblem pozostaje n ad a l o tw a rty i każdy now y w k ład m oże okazać się nieoceniony.
W sw ej ro zp raw ie K. Sam ochocka w ychodzi z założenia, że abiogen- ne syn tezy zw iązków organicznych zachodziły w e w tó rn ej p raa tm o sfe- rze Z iem i tzn. w atm o sferze u k sz tałto w an ej w procesie o d działyw ania u la tn ia ją c y c h się gazów p ie rw o tn e j a tm o sfery z ze sta lając ą się sk o ru pą ziem ską oraz z „odgazow ania” w n ętrz a Ziem i. W ybrane przez a u to rk ę m ieszaniny sy m u lu jąc e p ra a tm o sfe rę ziem ską Składały się z m e ta n u lu b ac ety len u , am o n iak u lu b azotu oraz jed n ej z trzech su b sta n cji — p a ry w odnej, d w u tle n k u w ęgla lu b siarkow odoru. K ata liz a to ra m i zaś były tle n k i m etali, w ęgiel akty w o w an y , k rz e m io n k a i p iry t. Spo śród w y stę p u ją c y c h w ok resie prebiologicznym Ziem i źródeł energii,
ta k ic h jak : pro m ien io w an ie nadfioletow e, p rom ieniow anie jonizujące, w y ład o w a n ia elektryczne, ciepło, a u to rk a w y b ra ła w ysoką te m p e ra tu rą oraz pro m ien io w an ie jonizujące. R eak cję sy n te zy p ro w ad ziła w ru rz e k w arco w ej w ypełnionej k a ta liz a to ra m i i ogrzew anej do 1000°C. Z a strzeżen ie m oże budzić k ró tk i czas k o n ta k to w an ia się su b stra tó w , p ra k ty c z n ie nie p rz e k ra c z a ją c y 0,2 sekundy, podczas gdy czas abio- gennej syntezy w w a ru n k a c h n a tu ra ln y c h b y ł bardzo d ługi (ek sp ery m e n ty prow adzone przez S. L. M illera trw a ły tydzień i dłużej).
A n alizu jąc w yniki sw ych dośw adczeń, a u to rk a zw raca uw agę, że za s tę p u ją c w b ad a n y ch m ieszan in ach m e ta n acetylenem uzy sk u je się w zro st w ydajności am in, alkoholi, k w asów karboksylow ych, cyjano w odoru, cy jan k ó w i tle n k u w ęgla. S tą d w nioskuje, że acety len w ra z z pochodnym i w ęglow odoram i m ógł być w prebiologicznym la b o ra to riu m Z iem i głów nym źródłem złożonych zw iązków organicznych (s. 19). Isto tn y w p ły w na jakość i ilość p ro d u k tu m ia ły rów nież stosow ane k a ta liz a to ry .
O m aw iając m echanizm abiogennej syntezy p rek u rso ró w am in o k w a sów, przytoczyw szy dotychczasow e propozycje tego m echanizm u: m e chanizm cy jan h y d ry n o w y (S. L. M iller), — bezpośredniego tw o rzen ia a -a m in o n itry li (C. P o n n am p e ru m a, F. H. W oeller), m echanizm su g e ru jący w ażną rolę cy jan a ce ty len u jako p ro d u k tu pośredniego (R. A. S an ches, J. P. F e rris, L. E. O rgel) i w reszcie m echanizm zasadow o k a ta lizow anej po lim ery zacji cy jan o w o d o ru (m. in. P. A belson, C. N. M at thew s) К . Sam ochocka stw ierd za, że sła b ą ich stro n ą je st to, iż w y ja ś n ia ją jed y n ie syntezę α-am inokw asów , podczas gdy w e k sp ery m en ta c h stw ie rd z a się obecność rów nież ^-am inokw asów . D okum enty geo logiczne ta k że p o tw ie rd z ają m ożliw ość abiogennej syn tezy w szelkiego ro d za ju am inokw asów . A u to rk a sądzi, że synteza p re k u rso ró w w szyst kich znanych am inokw asów d a się w yjaśn ić sug ero w an y m i przez lite r a tu r ę m echanizm am i, o ile p rzy jm iem y obecność w zbudzonych cząs teczek, jonów lub rodników acety len u , cyjanow odoru i am o n iak u lu b azotu. Z asadniczą tru d n o ścią w p rz y ję c iu tego założenia je st fa k t, że sk ła d n ik i p ie rw o tn e j atm o sfery Z iem i (CH4, C2H 2, H 2, N2, N H3, C 0 2) są całkow icie przezroczyste n a nrom iendow anie nadfioletow e, pod k tó rego w pływ em m ogłyby po w staw ać cząsteczki w zbudzone, ro d n ik i i jony. O bok działania inicju jąceg o p rom ieniow anie n ad fioletow e m o głoby rów nież działać d estru k c y jn ie .
A k ce p to rem p ro m ie n io w an ia nadfioletow ego w p raa tm o sfe rz e Ziem i m ógł być, w edług au to rk i, siark o w o d ó r, stą d siarkow odór sta ł się ob iektem je j dalszych b ad ań , w k tó ry ch źródłem en erg ii in ic ju ją c e j było p ro m ie n io w an ie R oentgena. S iarkow odór, ja k pisze au to rk a , je st in te re su ją c y m przy k ład em „doboru n a tu ra ln e g o ” nieożyw ionej su b sta n c ji (s. 37). Mógł on pełnić rolę zm iatacza elek tro n ó w , w olnych ro d n ik ó w
(s. 36—37) oraz inicjow ać rea k cję w b u d o w an ia azotu w w ęglow odór i p ro d u k ty jego dysocjacji. P rzy czym p ie rw o tn e oceany były środo w iskiem z a p ew n ia ją cy m p ow stałym zw iązkom organicznym osłonę przed d e s tru k c y jn y m w pływ em p ro m ie n io w an ia nadfioletow ego oraz m ożli w ość ich hydrolizy i polim eryzacji.
P rz y om aw ian iu ew olucji chem icznej am in o k w asó w sta je się w o b ec za g ad n ien ia stereo seiek ty w n o ści, k tó ra dopow adziła do przew agi le w o - sk rę tn y c h izom erów optycznych nad p raw o sk rętn y m i, podczas g d y w syntezie la b o ra to ry jn e j o trzy m u jem y m ieszaninę racem iczną. S elek cja izom erów L od D w n a tu rz e m ogła n astąp ić pod w pływ em spo laryzow anego prom ien io w an ia ß rozk ład ająceg o D -izom ery. J e d n a k udział tego pro m ien io w an ia w syntezie zw iązków optycznie czynnych był n iew ielki (ok. 0,02%). A u to rk a p ro p o n u je in n e rozw iązanie, w sk a zując n a rolę, ja k ą w p o w stan iu asym etrycznego ato m u w ęgla m ogły odegrać zw iązki siarki.
U trw a le n iu k o n fig u ra c ji p re fe ru ją c e j pow stan ie L -izom erów sp rzy ja ją jony m e tali, tw o rząc z organicznym i zw iązkam i sia rk o w y m i zw iąz ki kom pleksow e. Jo n y m e ta li m ogły równiież przyczyniać się do f a w oryzow ania przez p rzy ro d ę α-am inokw asów . One też w p ły w ały p r a w dopodobnie n a zw iększenie rea k ty w n o ści pozostałych g ru p w am ino k w asach przez zblokow anie g ru p fu n k cy jn y c h .
Obecność jonów m e ta li w o rganizm ach żyw ych stw a rz a dla nich niebezpieczeństw o zw iązane ze w zrostem rozpow szechnienia izotopów p ro m ieniotw órczych w biosferze. T u ponow nie K. Sam ochocka p o k a zała na obszernym m a te ria le dośw iadczalnym , ja k w ażn ą rolę sp e ł nia s ia rk a i jej zw iązki w ew olucji am inokw asów . A uto rce udało się stw ierdzić zm niejszenie w y dajności ra d ia c y jn e j p ro d u k tó w d e s tru k c ji w p rzy p a d k u , gdy lig a n d am i (podstaw nikam i) w zw iązkach ko m p lek sow ych był am inokw as z a w ierając y sia rk ę (cysteina). O rganiczne zw iązki s ia rk i m ogą skutecznie chronić o rganizm y żyw e p rzed p ro m ie nio w an iem jonizującym .
Z uw ag k ry ty czn y ch , ja k ie n a s u w a ją się w zw iązku z recenzow aną p rac ą, p ierw sza m a c h a ra k te r ogólny. N iepokojącym je st to, że w do św iadczeniach la b o ra to ry jn y ch , sy m u lu jąc y ch w a ru n k i syntezy abio- gennej, sto su je się znacznie w iększe stężen ia niż te, ja k ie m ogły w y stępow ać w okresie prebiologicznym . S tosow anie ta k dużych stężeń spow odow ane je st praw dopodobnie niedoskonałościam i obecnych m etod ek sp ery m en taln y c h , głów nie d etek c y jn y ch i w y d aje się, że w m ia rę rozw oju te ch n ik i tru d n o ść ta zostanie pokonana. W arto zauw ażyć, że m im o dużych stężeń su b stra tó w w yd ajn o ści re a k c ji syntezy są m ałe. D ruga uw aga m a c h a ra k te r term inologiczny. W ielu au to ró w używ a po jęcia „ a tm o sfe ra p ie rw o tn a ” na oznaczenie re d u k u ją c e j atm osfery,, zaś — „ a tm o sfe ra w tó rn a ” na oznaczenie atm o sfery z a w ierając ej tłem
Tym czasem K. S am ochocka sto su je obydw a te rm in y d la oznaczenia a tm o sfe ry beztlenow ej.
Z agad n ien ie ew olucji m a te rii budzi szerokie zain tereso w an ie w św ie cie nauki. N iew ątpliw ie bard zo cennym je st w k ład ek sp ery m en tato ró w w b a d a n ia nad jej poszczególnym i e ta p a m i i je st to zapew ne jedyna d roga p opraw nego rozw iązania p ro b lem u . A u to rk a za p rezen to w ała nam jeszcze je d n ą z pró b odtw orzenia, w w a ru n k a c h la b o ra to ry jn y ch , sy n tezy abiogennej p re k u rso ró w zw iązków organicznych, głów nie białek, w sk az u ją c isto tn e znaczenie, ja k ie d la przebiegu tego procesu m a ją zw iązki sia rk i, jony m e ta li oraz acetylen. E k sp ery m e n t je st p y ta n iem postaw io n y m przyrodzie, którego sfo rm u ło w an ie m a c h a ra k te r k o m p ro m isu m iędzy pro b lem em zrodzonym przez teorię a obecnym i m ożli w ościam i in stru m e n ta ln y m i. A naliza a d e k w atn o ści m odelu operacyjnego w zględem im ito w an y ch zjaw isk je st zadaniem filozoficznym , którego ow ocne rozw iązanie uzależnione je st od znajom ości założeń i przebiegu p ra c ek sp ery m en taln y c h . In te re s u ją c e z p u n k tu w idzenia filozoficzne go je st rów nież fu n k cjo n o w a n ie na szczeblu prebiologicznym n a tu r a l nej selekcji. P rz eja w em jej d ziała n ia jest, w edług au to rk i, w y b ó r s ia r k ow odoru jako ak c ep to ra en erg ii u m o żliw iającej syntezę p re k u rso ró w zw iązków organicznych. Z w y k liś m y . m yśleć o doborze n a tu ra ln y m w zw iązku z o rganizm am i i ich ew olucją. P osługiw anie się ty m p o jęciem w opisie zjaw isk prebiologicznych w y m ag a zn alezienia odpo w ied n ik ó w fizyko-chem icznych m. in.: m u ta cji, k o n k u ren c ji i m e ch a nizm ów genetycznych. Rola, ja k ą w rozw iązan iu pow yżej zarysow anych p ro b lem ó w m ogą odegrać d yscypliny filozoficzne skłoniła rec en ze n ta
do za p reze n to w an ia p rac y K. S am ochockiej.
M aria R o m a n o w -B ro n ia rek
H a n n e s A lfvén: K osm ologia i a n ty m a teria , tłu m , z niem . M. K ub iak , W arszaw a 1973, PW N, ss. 139.
H an n e s A lfvén profesor fizyki plazm y K rólew skiej W yższej Szkoły T echnicznej w Sztokholm ie, la u re a t N agrody N obla w dziedzinie fizyki <1970), w sw ojej książce K osm ologia i a n ty m a te ria p re z e n tu je i ro zw ija zapoczątkow aną przez S. K lein a koncepcję budow y i ew olucji W szech św ia ta, b az u ją cą na założeniu koegzystencji m a te rii i a n ty m a te rii w kosm osie.
W p ierw szej części k siążki a u to r om aw ia w zajem n y stosunek kosm o logii i n a u k p rzyrodniczych (rozdz. 1) oraz budow ę W szechśw iata przy założeniu istn ien ia tylk o k o in o m a te rii (rozdz. 2). P oniew aż a n ty m a te r ia je st ró w n ie m a te ria ln a ja k m a te ria , a u to r w pro w ad za n a określenie
