8.6. Хиральность живой и неживой природы

Не останавливаясь здесь более подробно на понятиях физики живого, которая будет подробно рассмотрена во второй части, обсудим кратко идеи симметрии—асимметрии применительно К проблемам объектов живой и неживой природы. По существу, это философский, но с естественно-научной точки зрения воп­рос о возникновении, развитии и сущности жизни. Чем отлича­ются молекулы «живых веществ» от «неживых»? В какой-то мере это связано с симметрией, точнее зеркальной симметрией. Если рассмотреть пример зеркального изображения двух молекул не­органического вещества воды и органического, но «неживого» вещества — бутилового спирта (рис. 8.1), то принципиальное различие проявляется в том, что молекула Н₂0 зеркально сим­метрична, а молекула спирта зеркально асимметрична. «Левая» и

он

он

сн₃ Oft ^С2^Н5 сн₃

о

н н

VV

о

Рис. 8.1. Зеркальная симметрия молекул воды (а) и бутилового спирта (б).

«правая» молекулы не совпадают, как левая и правая руки чело­века. Асимметричные молекулы в химии называют стереоизоме- рами, а само свойство зеркальной асимметрии носит название киральности или хиральности (от греческого слова «кир» — ру­ка). Так вот, выяснилось, что в природе хиральностью обладают и «живые», и «неживые» молекулы, но «живые» всегда только хиральны, причем «неживые» хиральные молекулы равновероят­но встречаем и в левом, и в правом варианте, а «живые» — толь­ко или в левом, или в правом. В этом смысле молекулы живых организмов хирально чисты. Так, ориентация ДНК-спирали всегда правая. В свое время JI. Пастер, а затем и В. И. Вернад­ский предлагали на этом принципиальном различии провести раздел между живой и неживой природой.

Предполагают, что основополагающим признаком возникно­вения и развития жизни и является способность живых организ­мов извлекать и конструировать из симметричных и хирально нечистых молекул окружающей среды хирально чистые молеку­лы, необходимые для живого организма. Примером могут слу­жить извлечение растениями из симметричных молекул воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза асимметричных моле­кул крахмала и сахара. Наряду с другими питательными вещест­вами эти молекулы поступают в пищу живых организмов, и из них образуются уже хирально чистые молекулы. Если хираль- ность молекул веществ пищи изменится на противоположную, то эти вещества окажутся для живого организма биологическим ядом, они отторгаются организмом, ведут его к гибели. Это до­статочно характерный пример того, как из физических представ­лений симметрии можно объяснить происхождение живой мате­рии и даже дать рекомендации практической медицине.

В общем смысле мы можем считать, что и возникновение жизни в целом связано со спонтанным нарушением имевшейся до того в природе зеркальной симметрии. Предполагают, что возникаемая асимметрия произошла скачком в результате Боль­шого Биологического Взрыва по аналогии с БВ, в результате ко­торого образовалась Вселенная, под действием радиации, темпе­ратуры, полей и т.д. и нашла свое отражение в генах живых ор­ганизмов. Этот процесс, по существу, также является процессом самоорганизации (см. гл. 7). В какой-то точке бифуркации про­изошел и самоорганизующий акт возникновения разума уже жи­вой материи.