акад.Н.П.Юшкин —
Я тут буду может быть не столько об углеродной кристаллизации, это не совсем точное название. Я хочу остановиться на некоторых вопросах стартовой роли минералов с позиции минералога и кристаллографа. Потому что сейчас во всех концепциях так или иначе минеральная структура рассматривается как чуть ли не одни из ключевых. Я напомню, конечно, всем известно, что сейчас можно выделить несколько таких, два течения концептуальных. Это течение, которое можно назвать генобиоз, когда первично рассматривается структура типа гена, на которую уже потом накручивается все другое. И концепция…, когда первичной является клетка или структура подобная клетке, с которыми мы хорошо знакомы.
Наиболее ярко выраженным представлением из концепции генобиоза является концепция генетического захвата Койнен-Смита, которая рассматривает в качестве протогена, протоисточника структуру минералов и водных кристаллов. Отсюда все это строится. Но я хотел бы все-таки, говоря об этом, вспомнить и нашего знаменитого Опарина, поскольку концепции мы все его хорошо знаем. Мы ее знаем со школьных дней. Я хотел бы только подчеркнуть, что, вводя эту концепцию, он может быть даже по сути дела совершил научный подвиг, поставив проблему происхождения жизни из области веры, из области рассуждений на научный уровень, на уровень даже возможности экспериментальной проверки. Та схема, которая сейчас базируется на химической эволюции, а затем геологической и биологической, она почти на всех уровнях проверена. И вот эта вот его книжка 1924 года, изданная «Московским рабочим», она воспроизводится сейчас на многих совещаниях, и вы знаете, что еще при жизни Опарина была учреждена золотая медаль имени Опарина, которой награждались за происхождение жизни. Я это говорю только потому, что мне как-то с обидой приходится читать в литературе, в том числе и научной, не только политической, что Опарин чуть ли не спекулянт, и чего там только про него не говорится. И тут же второе, как его оценивают за рубежом. Одна из страниц из французского журнала, где все великие реформаторы учения по происхождению жизни, показаны их аспекты, и тут Опарин. То есть, это были замечательные вещи, и мы должны, видимо, этим гордиться. К сожалению, не всегда так получается.
Я сказал, что вес в той схеме, которая была, все сейчас вроде бы или экспериментально воспроизведено, или найдено в природе, за исключением вот проблемы происхождения гена, потому что это очень сложная проблема, и представляется, что ген должен был иметь каких-то небиологических предшественников. Ну, и Берналл высказал предположение, что каталическую роль могут играть минералы, монокристаллы, их поверхность, и что мы имеем какие-то вот эти процессы, которые происходят внутри минералов, и там формируются простейшие биомолекулы, которые далее развиваются в жизнь. Это направление тоже вы хорошо знаете, я не буду останавливаться, оно очень интересно для минералогов, потому что находить такие мотивы в минералах, которые или комплементарны биологическим молекулам, или аналогичны где, может быть, это очень интересное, увлекательное занятие, и ему придается большое значение.
Уже потом стали минералы и как предшественники гена, и как протоген рассматривать. И смысл в этом заключается, что, скажем, такая структура, как монтмориллонита, имеет сложное строение. Да, глинистые. Межслоевые у них пространства могут варьировать в различных условиях, туда может залезать или вталкиваться что угодно. В данном случае для монтмориллонита подсчитано, что информационная емкость —там ведь много дефектов всяких на уровне решетки, на более низких уровнях, поэтому очень сложно и чуть ли не приближается вот по тем оценкам математическим к информационной емкости молекулы ДНК. То есть, вес это возможно. Пространство между этими может меняться в довольно больших пределах. Когда в гелеобразном состоянии монтмориллонит, то где-то до 120 ангстрем, и может сжиматься до 12 и даже до 9 ангстрем. То есть, играет, как гармошка. Все зависит от определенных условий. И туда могут залезать различные молекулы углеводородные, органические. Даже у нас в кристаллографии используются для того, чтобы определить, что это за минерал, туда загоняются какие-то молекулы и ориентируются в соответствующим образом. В данном случае этилен-гликольные молекулы. То есть, этот процесс идет.
Если мы обратимся к каким-то природным минералам, таким слоистым, то мы обязательно находим в них аминокислоты, и довольно в значительных количествах. Причем чем расстояние больше, тем больше. Скажем, вот монтмориллонит, палыгорскит. Это обычные анализы из глин. Ну, может, туда просто эти аминокислоты залезли в это межслоевое пространство, потому что они структурно подобны. Но так проводится и синтез аминокислот, вплоть до того что происходит какая-то определенная селекция форм. И особенно селекция идет хорошо на монтмориллоните, а синтез на каолините, на монтмориллоните. То есть, вот эти процессы доказаны экспериментально. Ну, и отсюда самая такая концепция последняя, это концепция захвата Кэйнон-Смита, которая рассматривает как основу происхождения жизни какой-то глиняный ген типа вот этого, в котором органические молекулы, попавшие в межслоевое пространство, становятся как бы уже частью этого кристалла, частью фенотипа монтмориллонита. И поскольку минералы — а живой минерал, это только поверхность, потому что весь кристалл нельзя сравнивать с живым организмом, а это растущий, и там в области околокристального пространства и различных потоков идут такие же процессы, которые аналогичны биологическим процессам, и кристаллы так же растут процессом репликации. Отпечатывается на структуре минералов то, что формируется в среде, и кристалл таким образом растет блоками, которые уже организованы. Согласно этой концепции считается, что как бы войдя в фенотип глинистого минерала органическое соединение структурируется, обучается как бы. То есть, минерал выступает как учитель гена, учитель органического материала. И потом постепенно органический материал структурируется. Есть фенотип, и потом, как лиса зайчика из лубяной избушки, выживает, захватывает вот этот фенотип, и дальше вес пошло.
Вопрос —
Это каталитическая функция, нет?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, даже не каталитическая, а структурообразующая. Этот глиняный ген является как бы основой всего эволюционного процесса. Он потом заместился геном, который мы знаем, а дальше все идет по такой схеме. Но это я еще раз говорю, что это очень для минералога престижно, что наши объекты дали основу жизни. Но и углеводородные системы, и эти биологические системы, и ионные кристаллы, для которых характерна неограниченная периодичность размещения атомов, дальний порядок, они совершенно отличны от тех геологических структур. Ну, тут немножко наличие биоминералов. Это близкие такие структурно… И действительно и в минералах образуются только те минералы, которые совместимы с тканями — апатит, кальцит у нас в биоорганизмах. В последнее время очень много сделано по биоминералогии. Когда анализируем, не видно ни у одного минерала настоящей биологической функции. Это или какая-то функция защитная — формирование раковин, или функция конструктивная, что надо эту биологическую массу повесить именно на скелет или на что-то, чтоб это было устойчиво. Как сказал Николай Леонтьевич, это уже безразлично, из чего делается, из того, что есть. Может быть скелет кремнистый, может быть и карбонатный в определенных условиях. Далее это функции …типа, зубы, … функции типа метасом. И еще, может быть, такие … функции, когда формируются патогенные минералы. Видимо, когда нарушается что-то в метаболизме, и происходит чересчур много такого ненужного ионного вещества, оно связывается, консервируется в форме минералов в организме, и в результате начинаются страдания, но, может быть, это предохраняет от проблем.
С другой стороны, тут сразу возникают размышления, а почему бы … ионные кристаллы? У нас существует целый мир углеводородов, о которых только что рассказывал Алексей Эмильевич, причем твердых, структурированных, которые минералогия просто как-то отвергла как направление. То есть мы еще ионные кристаллы углеводородов изучаем, типа апатита и прочего, которые по форме дальнего порядка, и там мелкие строительные единицы. А вот то, что твердые различные битумы попадают, мы их практически не изучали. А, мол, это не минералогия. Потому не изучали, что у нас метода нет. Те рентгеновские методы, которые являются нашим основным методом, они рассчитаны на определение структуры маленьких частиц, где-то на ангстремном уровне. Углеводородные минералы являются рентгеноаморфными, и поэтому мы не можем структуру, там очень сложные методы. А те, кто изучает битумы, им неважно, какая там структурная организация. Они больше заинтересованы, какие там химические компоненты и как там лучше сделать бензин, керосин из них. Отсюда и генезис. Так что получилось тут большое белое пятно. И только с появлением прямых методов — это высокоразрешающая электронная микроскопия, силовая микроскопия — мы вдруг увидели, что среди них существует огромная упорядоченность, которую мы еще толком не знаем, но она существует на более высоком уровне, на надмолекулярном уровне. Там крупные молекулы или агрегаты молекул, ну, и структурируются почти так, как минералы. Конечно, там свои закономерности. Но в ионных кристаллов, самородные элементы, там одни мотивы, металлы упаковываются, чем сложнее, тем сложнее структуры, и силикаты уже имеют и цепочечную, и слоистую, и различные формы. Так вот, для углеводородов то же самое.
Но чаще нам приходится наблюдать неструктурированные, которые в виде шариков застывают или заполняют форму того пространства, в какое они имеют. Это, например, шарики из пегматитов неструктурированного битума, который только имеет только начала надмолекулярной высокой организации. Это еще где-то полужидкость-полукристалл. Таким образом, мы…
Вопрос —
Размер какой?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, эти размеры разные бывают, от микронов до сантиметров. Это влияние поверхностных … Действительно, существует, видимо поле, которое общее для жизни, это поле углеводородных систем. И вес по химическому составу наши образования укладываются вот в эту область, которая показана на этом рисунке. Ну, а в настоящие биологические системы, в них добавляется вода, без воды жизнь невозможна, вода всему начало. И так далее. Поэтому происходит некоторое отклонение. То есть, мы должны рассматривать минералы вот из этого поля, из этого треугольника, а не из ионных кристаллов. И вот я покажу некоторые мотивы вот таких организаций. Это разные битумы, исследованные из разных объектов. И вот мы имеем здесь довольно ясную молекулярную структуру, и упаковки, и всё. Но здесь появляются такие мотивы, которые, может быть, не очень… Во-первых, глобулярность. Это практически характерно для всех структур. Волокнистость, волоконность, фиброидальность. Затем спиральность, геликоидальность. Ну, и иерархичность, что структуры имеют как бы свой порядок: шарик состоит из более мелких шариков, более мелких, мелких. Или волокна таким образом. То есть, то, что мы примерно имеем и в ткани. Я вот тут просто быстренько набросаю некоторые картинки. Вот видите, такие глобулы. Это характерно для биологических объектов. …, скажем, брал вот такие биологические структуры организмов, то им всегда находятся соответствующие структуры. Вот это клетки, в них тоже можно найти. Образуются они совсем другим путем, отщепляются там пластинки механическим разрушением, в них скручивается спираль. Но если так посмотреть, только морфологически, если не знаешь его природу. А это образуется при раскалывании кристаллов или асфальтита, или там других органических веществ. Для них вот это характерно, поскольку характерен структурный фиброллярный мотив, то характерно образование таких вот структур чисто механическим путем. При химических различных метаморфизмах тоже это очень часто бывает. Вот здесь просто части из шунгита знаменитого. Здесь данные образца, а это синтетические продукты каталитического пиролиза углеводродов. И здесь, и здесь, видите, очень похожие, и их тоже можно принять за клеточную структуру, если, скажем. специально не знать процессов образования таких вот, скажем. Вот выращивание нанотрубок, где есть какой-то катализатор, и вот такие структуры.
Я говорил о том, что такие шарики. Для них характерна еще капсульность на наноуровне, когда мы имеем вот оболочку. И глобулы часто бывают пустые, там какое-то вещество. И здесь видно даже, что оттуда произошло вырывание, эксплозия этого вещества. Здесь вот…
…туда включаются и металлы, и фулереноподобные, и вода. То есть, это очень сложные структуры, далеко отличные от тех, которые мы привыкли. Вот есть здесь еще одна. Николай Леонтьевич сказал, что здесь мы имеем что-то графитовое. Графитовые слои, но упорядочения нет. Упорядочение диктуют какие-то включения в кристаллы. У них, видите, уже происходит какое-то упорядочение углеводородного материала. То есть, влияние все равно происходит тех вот кристаллов, про которые говорил Берналл, …-Смит и другие. Конечно, минералы играют какую-то роль такую, но уже структура упорядочена, структуроформеры из углеводородов. Такие мы наблюдаем и в метеоритах, в углистых метеоритах, шарики, глобулы небольшие. Они чаще всего полые тоже внутри, зональные. И вот около них, вот тут на границе с пентландитом плохо, но видно, что происходит упорядочение этих слоев, структурирование. Ну и тут, чтобы не отрываться, одна из авторских интерпретаций образования их, что они в метеоритах образуются вот примерно таким путем, синтезируются, и здесь формирование некоторых блоков, которые заимствованы из … Но все это формирует вот такие формы, которые легко можно принять за бывшие биоорганизмы. Мне представляется, что именно такие структуры могли быть какими-то стартовыми структурами при формировании простейших биосистем.
Одним из наиболее интересных таких образований, я здесь несколько раз скажу, являются кристаллы фиброкеррита, которые обнаружены в пегматитах. Вот их состав. Это в них микропримеси. Но они не присутствуют в виде отдельных фаз, они как бы включены в структуру. Фиброкеррит, это волокнистый керрит. Образуется он вот в таком пегматитовом теле, вернее, те, о которых я буду говорить, хотя, может быть, в других местах. Первичная глубина формирования 1,5-2 км, это в гранитных пегматитах. Ну, вы Волынь знаете, что там основной самоцветный цех был. Сейчас они были выведены на 80 м и вскрыты в скважине. Возраст их 1,700 млрд. лет, и условия кристаллизации от 730 до 120 менялись, они изучены очнеь хорошо, давление от 110 до 20 мегапаскалей. Вот эти керриты образовались на одной из последних стадий волокнистые, в занорышах, но не самая последняя стадия, потому что они еще обрастали кристаллами, в том числе и кристаллами топаза небольшими. Ну, и вот у них страшно интересные формы, некоторые я сейчас покажу. Они совсем похожи на биологические, что их даже интерпретируют как бывшие бактерии, хотя тут нет нигде клеточного строения, и все это как бы артефакты. Это вот такие глобули где-то около 15 микронов в среднем в диаметре, они могут срастаться и расщепляться. Могут быть такие сферические даже шарики на поверхности их образуются. У них очень часто вот такие имеются на поверхности тарелочки, внутри проводничок тонкий как жгутик, с каналом обязательно в центре. Обязательно везде в центре такой канальчик идет. Вот здесь сферическое окончание, видно, что это сворачивается как бы. Они срастаются в виде различных друз. Цеолиты присутствуют, которые тоже интересны в этой форме. Ну, это уже напоминает кое-что из высших животных, то есть, человека. Для них характерно что-то подобное на двойникование. Но иногда есть слущение, то есть, формирование таких плоских кристаллов, ну и фрагменты, вот то, что некоторые из этих образований зональные. Это, скажем, форма очень интересная.
Эти образования, потом начинается такое многообразие, что хоть каждый второй, в результате того, что происходила регенерация. Вот обломались два конца, и на него потом наросло уже по диффузионному росту (я потом скажу), И вот такие вот грозди, которые могут формироваться. Только такие агрегаты не могут. Это вес легко объяснимо с … позиций. Типа ежиков вот эти друзы сферолитовые. Но обязательным является наличие у всех их канала центрального. Он может быть плоским, он может быть четырехугольным, но чаще всего…
Вопрос —
Материал?
акад.Н.П.Юшкин —
Углерод. Да, это керрит, высший керрит. Углеводород. И вот такие вот вещи, ну, и вот эти спирали. Внутреннее строение. У нас были довольно хорошие снимки электронные. Нам удавалось сделать — это очень трудно попасть, чтобы сделать разрез вот так, через центр. Видите, этот канал идет нормальный, он наноразмерный канал. И, может быть, он даже является той знаменитой нанотрубкой, но средств, чтобы изучить его, нету.
Вопрос —
А какое сечение этой трубки, размер сечения?
акад.Н.П.Юшкин —
Я сказал сразу, что это где-то около 15 микронов в среднем. Сама трубка уже не нано, а канал где-то на уровне нано. Есть разные. Форма может быть разной. Дальше показано строение. Это раскрывает очень легко и генезис, потому что таких синтезировано очень много химически. Рост происходит так называемый «пар — жидкость — кристалл», по механизму. Мы имеем хорошо изученную систему по включениям, что там могло быть, и происходил просто синтез на металлическом катализаторе углеводородных компонентов которые, и формировалась вот такая трубка. В экспериментах у вас здесь, в Новосибирске, в Японии больше углерода, а углеводорода в Ижевские, эта трубка выстреливается, она очень быстро, как пуля. И потом она формируется дальше, уже на нее нарастает, она сама как катализатор, и диффузионным образом нарастает несколько слоев. Вы видели, что иногда такие окончания, если большая, то может быть шарик, может быть отверстие, разные. Ну, вот такие мы имеем механизмы при формировании нанотрубок. У них тоже вот этот катализатор и тоже происходит затем обрастание. Ну, и там, в технических материалах, мы имеем такой катализатор. Мы наблюдаем эти нанотрубки в природных. Это вот профессор Тазаки в бразильском кварце — вот они, нанотрубочки, по 3 нм, по 4 нм диаметром образуются в процессе кристаллизации кварца. Ну и они, такие формы получаются из ионных кристаллов, это обычная вещь, даже карбид кремния, алмаз и прочее. Или когда нарушается режим. Можно искусственно создать такие режимы. То есть, это очень…
акад.Н.Л.Добрецов —
Вот сейчас был последний арсенид индия?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, это Геваргизов, у него целая лаборатория занимается такими нитевидными. Даже алмазы выращивают. Вот в Германии. Да, арсенид индия, с галлием, кристалл смешанный кремния с германием. Это вес эксперимент. Я почему и говорю, там у нас очень много спорного, но вот эксперименты и дают.
А это уже не из экспериментов, мы там имеем вот такие спиральные формы. Формы в виде одинарной спирали, двойной спирали. Интересно, что они все загнуты в одну сторону. То есть, тут уже есть какой-то отбор, подобный надхеральному, если в каком-то объекте. Ну, и в эксперименте тоже так получается. В чем причина этого заворота? Если это нанотрубка в основе его лижит, то в ней уже заложена херальность. Там может появиться пятиугольник, и они будут закручиваться. Но есть еще механизм, который наблюдали японцы. Вот кристалл — не углеводорода, углерода. Они выращивали эти двойные спирали из углерода. В чем тут форма? Тут просто эпитаксиальный отбор идет. Катализатором является пластинка никелевая, содержащая формы, там они получаются в форме кристалликов таких. Если кристаллик плоский, вот так он загнут, он ложится на подложку именно вот таким образом, так не ляжет. Ну, и когда здесь зарождаются, на углах этого кристалла волокна вот эти или трубки, они начинают в результате сворачивать как бы кристалл-катализатор, и трубка постепенно закручивается, катализатор уже туда попал. И все, как ни странно, получается в одном направлении, потому что в другом он механически не может завернуться.
Вообще, херальности очень много. У нас принято считать, что пятьдесят на пятьдесят в минеральном мире левых и правых форм, но когда начинаешь анализировать, ничего подобного. Там кристаллизуется псаммиит, может идти левая форма, потом проходить правая, а потом где-то в конце стабилизироваться. Мы знаем полости с кристаллами, где кварц только один левый бывает. Тоже, какая причина? Может быть, он просто наследовал от стенок зарождение? Там было, скажем, метаморфизмом каким-то все в одном направлении ориентировано. Кварц требует большое влияние. Играет, конечно, присутствие органики, нефтяной или какой. Скажем, поляки изучали кристаллы гипса. Остановились на том, что убедились, что где есть эта органика, там тоже происходит этот херальный отбор. Но там первичная биологическая органика.
Таким образом, тут мы имеем форму, которая биоморфная, мы имеем состав этого керрита, который близок к составу, скажем, белка, имеем главные структуры элементы жизни, элементы-катализаторы. То есть, мы имеем и состав, и структуру, и так далее. Я не буду тут останавливаться на некоторых химических компонентах. Я вспомнил Миллера, который легко синтезировал аминокислоты, и решил попробовать, — может быть, в этих битумах аминокислоты у нас есть? Ну, проанализировал довольно много. И, действительно, почти везде встречаются, но вот в таких структурированных на порядок выше содержание аминокислот, и четко устанавливается… да, последние данные уже начали, причем удивительно, что в них очень много L-форм. Сейчас мы это продолжаем везде. То есть, тут не только на морфологическом уровне происходит такой отбор, и левый отбор.
Здесь можно выстроить вот такой вот ряд естественного метаморфизма углеводородного материала. Вот нафтиды, в результате метаморфизма нефти. Мы имеем здесь содержание 5,7 мг на 100 грамм, и если этот ряд мы прослеживаем, там чем выше метаморфизм, он может образоваться и за счет термального метаморфизма каких-то нафтидов и может образоваться вот таким путем, как гидротермальный керрит. Но он может так структурирован, как я последний показывал, но может быть не очень. В среднем здесь 13,97. а вот здесь, видите, в структурированном уже 100. Это суммарное содержание аминокислот, без аммиака. Здесь мы видим, что это одно и то же вещество по химическому составу, но по генезису разное. И вот какая аномалия. Ну, и до шунгита, который предельно метаморфизован. Считается, что изначально там были горючие сланцы, ну, по-разному определяется. То есть, мтакой вот процесс накопления.
Вероятно, при кристаллизации происходит более сложная, чем мы знаем, структурная организация. Формируются различные вот такие вот сложные соединения. Я попробовал тоже большое количество битумов проанализировать, подвергнуть облучению до 10 мегарад и до 100 мегарад. И, удивительно, идет во всех увеличение вот таких индивидуальных аминокислот и суммарных аминокислот. Увеличение наблюдается непрерывно, то есть, идет радиосинтез аминокислот. Там может быть и термальный, хотя в этих тоже радиоактивная компонента довольно большая.
Вопрос —
Облучаете что?
акад.Н.П.Юшкин —
Облучаем битум. Я беру кусок битума, ничего не выделяю. Везде идет этот вот радиосинтез, и довольно, как видите, определенный. Причем более интенсивно синтезируются те кислоты, которые считаются, что они претенденты на биомаркеры. Они почему-то наиболее быстро синтезируются. Сейчас мы этот повторяем эксперимент с американцами, у нас все-таки оборудование не такое, анализаторы. Потом посмотрим, где левый и правый. Но тут вступает противоречие, что, может быть, они … Здесь присутствие жирных кислот. Короче говоря, если все суммировать, о чем я говорил, можно выработать вот такую модель экосистемы вот этого кристалла, о котором я говорил или другие примеры. То есть мы имеем вот здесь данные состава, компоненты самого волокна. Они на волосы похожи. У них есть внутри канал, есть отверстия, с которыми сообщаются. Есть цеолита кристаллы, которые могут запечатать и сыграть роль мембраны. Вот компоненты внешней среды и внутренней. Это по данным изучения … месторождения. Месторождение очень хорошо изучено. Восстановительные условия. Видите, те компоненты, из которых как возможные исходные для биосинтеза. У нас есть энергия, излучение, потому что некоторые битумы, например, тухолит, содержат до 70 % в золе урана. У нас аминокислоты, жирные кислоты. То есть, есть все, что нужно для жизни, но нет биологической жизни.
Я до сих пор говорил только то, что экспериментально наблюдали. Если мы вложим сюда, в эту систему какую-то схему формирования уже биомолекул, то можно рассмотреть и как модель формирования жизни. То есть, я думаю, что вот такие системы являются теми предбиологическими системами, которые могли развиться в жизнь. Я не говорю, что они могли трансформироваться в живое. То есть, жизнь, видимо, образовалась как единый процесс, не в результате каких-то различных сочетаний, а интегрированно, при определенных условиях, если такие условия создавались здесь как в условиях кристаллизации вот этих образований. То есть, они имеют единый источник, вот такие ионо-молекулярные среды, и дальше развивались уже по обычным биологическим законам, но в основе законы, по-видимому, кристаллизации, формирования таких вот структур сложных, которые мы даже не знаем, а пока предполагаем, как это все формировалось, потому что этот класс соединений со структурных позиций практически не изучен. Если мы обратимся, скажем, к тому, что если мы имеем жизнь, и тут какие-то такие структуры, и минеральную эволюцию, у нас здесь довольно большой хеатус. Он может быть сжимается некоторыми предбиологическими структурами, о которых я говорил, отсюда наращивается теми нано…, тоже довольно простейшие, может быть, мы можем выйти на новое, которое мы не знаем, вещество или существо. Вопрос о вирусах.
Таким образом эти структуры входят вот в этот какой-то промежуток, и я думаю, я не вижу, чтобы они не могли трансформироваться, по этой же схеме формировались простейшие живые организмы. Ну, а вирусы уже, наверное, могут. Вы помните, что на Общем собрании академик Спирин говорил уже, что РНК, это добиологическая система. Лауреат Нобелевской премии Христиан … которого обвинил Георгий Александрович сейчас, говорил об общем универсальном предке. Он сейчас это все повторял в Ленинграде. Он вообще считает, что и ДНК, это еще предбиологические структуры. Самое главное, что начальным является структура. И мне представляется, что можно в добавление к тем направлениям, которым там существуют, развивать представления об организмобиозе, где началом является вот такой протоорганизм, о котором я говорил, углеводродный кристалл, минеральный индивид, где и протоклетка. и компоненты белка, и протоген, и дальше развитие по тем же схемам.
И отсюда можно сделать несколько уже таких спекулятивных выводов, например, о том, что надо многое переосмыслить по тем остаткам, которые мы находим, проанализировать с таких позиций то, что мы знаем о проблематике. Во-вторых, я не вижу причин для того, чтобы закрестить полифилию. Вполне возможно, что вот по такой схеме биологические системы образуются все время, непрерывно, в том числе и сейчас, но мощная вот эта биологическая жизнь их или поглотит может быть как-то, или без конца, или как-то они интегрируются в эту общую систему эволюционную, и мы их просто не заметим и, может быть, долго еще не будем замечать.
Спасибо.
акад.В.К.Шумный —
Спасибо, Николай Павлович. Нужно посоветоваться. Есть два варианта. Я думаю, река будет вопросов. Или отдаем Николая Павловича на растерзание. У нас 25 минут. Задать вопросы и уйти на обед. А потом мы Сергея Васильевича поставим сразу после обеда.
акад.Н.Л.Добрецов —
Я думаю, что да. У нас еще вечером есть время. В крайнем случае, перенесем какой-то доклад на завтра.
акад.В.К.Шумный —
Пожалуйста, вопросы к Николаю Павловичу.
акад.Н.Л.Добрецов —
Можно мне вопрос? Николай Павлович, то, что вы рассказали, это очень разноплановый все-таки материал. Одно дело монтмориллониты, другое дело пирогены, третье, это экспериментальная кристаллизация. Что же все-таки главное вы сами хотели бы выделить? Или это предостережение палеонтологам, что морфологическая… может иметь чисто неорганическое происхождение? Или все-таки главное, это преджизненные формы? Но тогда что важнее все-таки, глинистые частицы, которые действительно в любом остатке присутствуют, или этот гидротермальный керолит в пегматите, который, конечно, никогда не мог зародиться …?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, то, что вы говорите, это тоже справедливо. Мы с биологами по этому работаем. Это один вопрос. Может быть, я нечетко сказал, что несомненно ни монтмориллонит, ни другие минералы не могут создать этих структур первичных. То, что делает монтмориллонит, то делают с большим успехом и более далеко вот эти углеводородные минералы. То есть, надо искать среди углеводородных минералов вот эти вот источники для формирования моделей. Гидротермальный керрит, конечно, не является самой жизнью. Это одна из наиболее сложных систем, которые я нашел. Может быть, будут и более сложные. Она как модель вот такой протосистемы, структурированной уже. Искать надо. Не исключено, что в пегматитах может не быть, но многие считают, что в гидротермальных системах жизнь могла зародиться. Мне кажется, она должна зародиться именно при высокотемпературных условиях в каких-то гидротермальных системах, достаточно глубинных, но вынестись потом в теплые лужи, и дальше выпестовал жизнь океан.
акад.В.Н.Пармон —
У меня вопрос по поводу фиброкерритов. Какой возраст у них?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, я сказал, миллиард 700 миллионов лет.
акад.В.Н.Пармон —
То есть, они все-таки исходные из первичного органического вещества биогенного происхождения?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, этого я не знаю, потому что там где-то изотопный состав около 40. Возможно, что это перегонка. Возможно, они, когда через граниты шли, там заимствовали С, Н или какие-то компоненты. Но синтез их происходил, как структуры, вот в этом пегматитовом теле. А исходные я не могу сказать.
акад.Н.Л.Добрецов —
Из силикатного расплава.
акад.Н.П.Юшкин —
Да, силикатный расплав с большим количеством летучих компонентов.
акад.В.Н.Пармон —
У каталитиков довольно много примеров, когда растут как раз вот эти фибриллярные углеродные системы. Но для того, чтобы они росли, надо, чтобы исходно была насыщенная система. Обычно это углеводороды. Откуда первые углеводороды?
акад.Н.П.Юшкин —
Там полно углеводорода. Он встречается в форме включений в металлах. Углеводороды идут в геологических процессах обязательно.
акад.Н.Л.Добрецов —
Вот эта газовая фаза углеводородного состава.
акад.В.Н.Пармон —
Абиогенного?
акад.Н.П.Юшкин —
Это уже трудно сказать. Углеводородная фаза содержится в мантийном битуме, обязательно присутствует. Идет поток углеводородов из мантии. Но там может быть тоже примешиваться первичное. Как когда-то Вернадский говорил, все, что мы имеем на поверхности, все прошло через организмы.
акад.В.Н.Пармон —
А что геологи называют битумом?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, битумом мы по-разному. Некоторые называют битумами все природные углеводороды, некоторые только твердые, сильно вязкие.
акад.В.Н.Пармон —
В их происхождении есть отличие от нефти или нет?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, может битум быть нефтяной, может не нефтяной. Он синтезируется, идет какая-то уже полимеризация, может быть, и всё. Битум, это термин, так сказать, свободного пользования. Как что такое минерал? Минерал может быть индивид, минеральный вид, отдельное зерно.
Вопрос —
У меня несколько провокационный вопрос. Вы пытались посмотреть, какие процессы в биологических системах определяются механизмами типа кристаллизации?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, я пытался порассуждать и рассмотреть. У меня есть такая брошюрка, чтения были Вернадского, «Биоминеральные взаимодействия». Тут несколько таких брошюрок есть, вы можете посмотреть. Там я биоминеральную гомологию пытался проанализировать, поскольку мы очень много работаем над ростом кристаллов, изучением этих процессов с помощью голографии, и там можно очень тонкие различия, концентрацию последить по объему до тысячных долей процента. Вот сейчас у нас группа кристаллографов выпустила серию монографий, и эти я данные использовал.
Вопрос —
У меня вопрос, что в живой системе идет типа кристаллизации.
акад.Н.Л.Добрецов —
Ну, РНК-то кристаллизуется.
Из зала —
Это вопрос, что назвать кристаллизацией.
акад.Н.П.Юшкин —
Да, я только хотел сказать. Скажем кристаллическая структура ДНК или что там рассматривается. Это уже биологический кристалл где-то. Ин виво? Я думаю, там много. У Фарра, он же собрал огромное количество таких кристаллов, по-моему 10 тысяч снимков, где различные структуры, где такая есть периодичность. Но в чем смысл, я не биолог, не знаю. Я могу только гомологичность или аналогичность какую-то с минералами посмотреть. Но много есть и очень явно разного. Скажем, кристаллы пятиосные в биологических системах встречаются, а среди минералов их нет. Экзотики совершенные. Поэтому там трудно сказать. Например, очень любопытный момент, который был неожиданным даже для меня. Скажем, ромбоидальные формы, которые наблюдаются в метеоритах, их часто принимают за то, что это возможные были когда-то биологические, биомаркеры. Но те же ромбоидальные формы можно в абсолютно абиогенных условиях синтезировать. Так что особых доказательств не было. А потом японцы взяли и синтезировали это вес в пространстве, и оказалось, что вот эти ромбоиды имеют икосаэдрическую формулу вот такую надромбоидальную и являются системами, очень похожими на биологические. Если взять неорганические, то в них мы таких не находим. Так что здесь очень много такого вот идет. Ну вот, скажем, вот эти ромбоидальные формы, когда их реконструирвали, подобрали всю совокупность. Войтеховский сейчас выпустил книжку, у него эти вот все фулереноподобные выведены, и подобраны все биологические аналоги структур.
Вопрос —
Можно тогда более прямо вопрос, без намеков? Образование амилоидов при целом ряде болезней вы не рассматривали как пример биологической кристаллизации?
акад.Н.П.Юшкин —
Я не рассматриваю, поскольку я этот предмет не очень знаю. У меня есть биоминералоги с медицинским образованием, вот эти процессы рассматривают. По-моему, в Тверском университете использовали кристаллизацию в различных жидкостях для диагностики болезней. Кристаллизация, конечно, происходит, много разных кристаллов. Я просто не ориентируюсь в этом мире.
акад.А.Э.Конторович —
…и одновременно об углеводородах. А это ведь не совсем одно и то же. Что вы имеете в виду?
акад.Н.П.Юшкин —
Мне, как неорганику, сложно произносить термин «органическое вещество, которое содержит С и Н», потому что оно от природы…
акад.А.Э.Конторович —
Ну, углеводородистое вещество — но не углеводороды, так я понимаю?
акад.Н.П.Юшкин —
Да, да.
акад.Н.Л.Добрецов —
Оно содержит О и Н и гетеро… обязательно. Ну, керриты уж точно гетероэлементы содержат?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, я не знаю там, содержат или нет. Вы правы. Там есть С и Н, или углеродистые вещества. Хотя тоже трудно там уже. Углеводорода в шунгите практически нет, там меньше 1 %. Поэтому вы правы, сделав это замечание.
Вопрос —
Вы очень убедительно показали сходство формирования структур, в понятиях минералогии и в понятиях биологических структур. И разъяснили нам, что есть условия, где минералы могут быть катализаторами, они могут обеспечить условия, по крайней мере, для синтеза аминокислот, самых различных необходимых для жизни компонентов. Но где же вы ставите все-таки грань между переходом от абиотических структур абиотического синтеза к жизни в нашем понимании этого слова?
акад.Н.П.Юшкин —
Формирование клетки.
Вопрос —
Клетки как структур?
акад.Н.П.Юшкин —
И функционально. Потому что ведь все-таки это жизнь минеральная. Это не изолированная система, а растущий кристалл вместе с окружающим пространством. Там можно уловить все процессы. Но чтобы уже шло извлечение энергии извне и все прочее, над, чтобы эта структура…
Вопрос —
То есть, вы не делаете принципиальной разницы между понятиями кристаллизации и полимеризации, которая лежит в основе функционирования жизни?
акад.Н.П.Юшкин —
Я считаю, что полимеризация, это тоже кристаллизация. То есть, я тут в широком смысле применяю этот термин.
Вопрос —
А асфагены, которые лежат в основе этих структур? Механизм давно известен, и кристаллическая структура.
акад.Н.П.Юшкин —
Нет, ну, есть, скажем, парафины те же кристаллические, у них чисто кристоидальные… Я хотел здесь подчеркнуть, то, что мы привыкли кристаллами называть… я всегда был противником, как махровый дарвинист, что только вот этот дальний порядок, вот эта упорядоченная структура неограниченная, это кристалл, а остальное всё не минералы. Там своя область знания. Но когда мы вышли на другой уровень и посмотрели, оказывается, что там только все по-другому.
Вопрос —
Николай Павлович, вы хорошо показали структуры, которые дали бы пищу биологам для размышлений, и физиологам, и систематикам, кому угодно. Самый общий вопрос. Как вам интуиция подсказывает, формообразование именно как процесс управляется общими законами, что в геологии, чот в биологии?
акад.Н.П.Юшкин —
Ну, да. Здесь, видимо, общие законы формообразования. Георгий Александрович после одной из лекций даже прислал письмо, правда, он сказал, интимное, но я его опубликовал, потому что он примерно об этом говорил. Есть общие факторы формообразования и общие там… Влияет, во-первых, среда, но структура-то тоже влияет. Только два мира у нас есть, которые образованы системами относительно автономными, мир биологических организмов и мир кристаллов-индивидов. Остальное только зависит от внешних форм. Это Земля, звезды и прочее, законы динамики. И в организованных основное употребляется в таких внутренних структурных, но и внешних тоже. Посмотрите, что растет, все имеет ось симметрии. Все, что бегает, что мышь, что человек, плоскость симметрии. Это симметрия движения.
Вопрос —
Здесь есть почва для размышлений о гомологии среди биологических наук и геологических?
акад.Н.П.Юшкин —
Да.
акад.Н.Л.Добрецов —
Меня поразило, когда я был в Университете Пастера в Страсбурге. там кристаллизуют эти РНК. Это все высшая симметрия. Все вот так закручено, а кристаллизуются в виде высших форм сингонии. Это парадокс. А структуры, которые там зафиксированы — послойный рост, спиралевидный рост, ну, точно такие же, как на обычных минералах. Так что, конечно, там законы, в законах очень много общего, законы одинаковы и для живых систем, и для неживых систем. Но есть и различия. Интересней-то не то, что похоже.
Вопрос —
Эти мысли появились лет 10-15 назад?
акад.Н.П.Юшкин —
10-15 — нет. Они появлялись, назревали очень давно. Я хотел показать одну из фотографий, но сейчас не найду. Был такой ученик Федорова, Карножицкий, очень талантливый молодой человек, кристаллограф. Он, как и все талантливые люди, очень рано помер, потому что спился, и когда его хоронили, у него остался один гониометр, и там восхищались, вот, мол, гониометр он не пропил. А его никто не купил. Вот он лекцию читал на заседании Минералогического общества в 1894 году. И в этой лекции он сказал: жизнь есть совокупность химических и физических реакций и могла получить зарождение в момент выделения кристаллического слоя из раствора под действием условий, определяющих органическую жизнь (подвижность химического состава, физические свойства, способствующие выделению … дифференцировка на части различных функций отправления при ненарушении принципа наименьших затрат энергии). Ну, может быть, если б он жил дольше, он бы развил это. Но потом сказал Берналл в 50-х годах, и с него вроде бы пошла такая идея кристаллизационных процессов.
акад.В.К.Шумный —
Спасибо, Николай Павлович. Сейчас обед.