Асиметрія та наука
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ідеаліст Джепп переконано писав у 1898 році, що асиметрія організмів існувала вічно і підтримується горезвісною «живою силою» і поза живого не може існувати. Це твердження Джеппа цілком помилково. Адже життя виникло лише на певному етапі розвитку природи і, отже, лише на певному етапі повинна була виникнути і його асиметрія. Крім того, зараз експериментально встановлено, що і в світі елементарних частинок, тобто в неживій природі, також існує асиметрія. Так, у нашому світі зустрічаються майже тільки праві нейтрино, тобто такі, які, образно кажучи, переміщуються в просторі, описуючи лише праву спіраль. Ліві ж, як припускають, повинні зустрічатися в антисвіті. Як же вперше утворилися асиметричні молекули?
Ще в 1904 році А. Біком було доведено, що звичайне сонячне світло, відбиваючись від поверхні морів і океанів, набуває непомітну для очей переважно праву (або ліву) «закрученість» – асиметрію. Користуючись таким світлом вже в умовах лабораторії, вченим вдалося штучно синтезувати в правій або лівій формі цілий ряд органічних речовин, наприклад винну кислоту, бромпохідні пропілени, бутадієн та інші.
Природно було звідси заключити, що те, що можливо в лабораторії, можливо і в природних умовах: «закручене» світло, особливо ультрафіолетове, діючи на мляву Землю протягом багатьох років, могло призвести до виникнення асиметрії протоплазми.
Раз виникнувши, асиметрія протоплазми повинна була спадково закріпитися і досягти високої досконалості з тієї ж причини, з якої виникли і закріпилися товстий шар жиру у тюленів, плавники у риб і голки в їжаків, тобто завдяки природному відбору, описаного в свій час Дарвіном. Подібно голкам для їжаків, асиметрична протоплазма дає вельми відчутні переваги своєму «хазяїну». Виявилося, що в такій протоплазмі обмін речовин, згідно з розрахунками, повинен протікати принаймні рази в чотири інтенсивніше, ніж у тій, де число лівих хімічних сполук дорівнює числу правих. Стало бути, організм, що володіє асиметричною протоплазмою, буде краще пристосовуватися до навколишнього середовища і активніше протидіяти його несприятливим впливам. Саме в цьому біологічний сенс виникнення асиметрії протоплазми.
Природний відбір, віддавши перевагу лівим амінокислотам, лівим білкам, лівим липоідо, лівим альдегідам і так далі, тим самим обумовив відмінність фізіологічних, біохімічних і біофізичних властивостей правих і лівих різновидів.
ГАЙКА, ГВИНТ І АНТИБИОТИКИ
Зрозуміти це нам допоможуть звичайні гайки і гвинтики. У гайки з лівою різьбою не можна вкрутити, не зриваючи різьблення, праві гвинти. Подібно до цього рідко або зовсім не зустрічаються в природі (але синтезовані в лабораторії) праві форми амінокислот, ліві вуглеводи і так далі не дають у багатьох випадках тих фізіологічних ефектів, які викликаються відповідно їх протилежними формами.
Візьмемо, наприклад, звичайний пеніцилін. Як відомо, цей антибіотик широко застосовується в медицині. У чому причина настільки згубного впливу його на мікробів і настільки цілющого – на людину? Головним чином у правизні пеніциліну. Виявилося, що до складу пеніциліну входить ніколи до нього не виявлена в природі амінокислота правої конфігурації. Причому, якщо до складу синтетичного пеніциліну ввести звичайну амінокислоту, то такий пеніцилін абсолютно не буде придушувати зростання бактерій. Точно так само йде справа і з граміцидину – антибіотиком, який «працює» з іншими бактеріями.
Одна з причин лікувальної дії іншого широко відомого антибіотика – стрептоміцину, застосовуваного при лікуванні туберкульозу, кашлюку, пневмонії, – в його лівизни. Хімічним розкладанням молекули стрептоміцину доведено, що до його складу входить теж незвичайна для живої природи ліва глюкоза.
Ми розглянули тільки три найважливіших антибіотика. Але закономірності, встановлені для них, характерні і для інших антибіотиків аналогічної природи. Більшість антибіотиків отримують з різних мікроорганізмів: пеніцилін, наприклад, виробляють деякі види зеленої цвілі, грамицидин С – ґрунтові бактерії. Зараз навчилися синтезувати антибіотики штучно. Але при цьому доводиться застосовувати спеціальні заходи, щоб отримати потрібну речовину саме в лівій, а не в правій формі, і навпаки.
Проблеми, пов’язані з біологічною асиметрією, на цьому не вичерпуються. Зараз вчені намацують залежність від неї природи раку, механізму старіння і омолодження, форми та геометричної будови організмів (вивчення живої природи з цієї точки зору призвело академіка В. І. Вернадського до висновку про існування особливої, « біологічної», геометрії). Вона ж привела автора цієї статті до висновку про розвиток простору і часу, про можливість існування нових ще невідомих науці явищ. Теорії, гіпотези, припущення. Чи правильні вони? Час покаже.
Автор: Ю. Урманцев.