Полная версия

Главная arrow Экология arrow Ключ к генетическому коду в структуре объединенных молекул воды

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ВОДА, ЕЁ СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ. ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУР ВОДЫ И ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

Воде была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле

Леонардо да Винчи

Вода - основа жизни на нашей планете и носитель жизни в нашем организме. Вода - единственное вещество, встречающееся в огромных количествах в естественных условиях во всех трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном.

Жизнь, очевидно, развивалась в водной среде. Однако, мало кто из исследователей обращал внимание на возможное участие воды в прогнозе возникновения жизни. Среди ученых распространено мнение о том, что у Природы нет более загадочного вещества, чем вода. Покрывая более половины поверхности Земли, вода всё ещё остается неразгаданной тайной для науки. Вероятнее всего у воды свои - специфические законы, которые пока недоступны для науки. Чем глубже наука изучает свойства воды, тем больше возникает вопросов, требующих более совершенных методов исследований её структуры и межмолекулярных взаимодействий в водных растворах. Академик Семенов Н.Н. писал «Чем глубже ученые постигали природу воды, тем больше убеждались в оригинальности ее поведения, в неочевидности ее свойств, в новых, еще не до конца раскрытых, ее структурных особенностях». Такая ситуация с изучением свойств жидкой воды связана с очень сложной проблемой комплексного влияния большого количества факторов на состояние воды.

Сравнения планет показали, что только Земля содержит очень много жидкой воды, поэтому она голубого цвета. Это объясняется так!

Когда одна молекула воды колеблется, она заставляет колебаться и связанные с ней водородными связями другие молекулы. На возбуждение этих колебаний расходуются красные лучи солнечного спектра, как наиболее подходящие по энергии. Таким образом, из солнечного спектра "отфильтровываются" красные лучи - их энергия поглощается и рассеивается колеблющимися молекулами воды в виде тепла. В белом солнечном свете различные цвета как бы уравновешивают друг друга. Поэтому солнечный свет кажется глазу "белым" - лишенным цвета. Если "отфильтровать" лучи одного участка спектра, то начинает проступать другой - в данном случае голубой участок спектра. Они окрашивает воду в красивый голубой цвет. Но для этого требуется, чтобы солнечный луч прошел не менее чем через 2-х метровую толщу чистой воды и "потерял" достаточно много красных лучей.

Поскольку именно Земля дала приют разумным существам и жизни в целом, то и прочие планеты оцениваются с точки зрения наличия или отсутствия сходных условий. Совокупность факторов, позволяющих зародиться и развиваться жизни на планете, ученые называют жизнепригодностью. Она определяется массой планеты, ее составом, орбитальными характеристиками и параметрами Солнца, вокруг которого вращается небесное тело.

Особый интерес у ученых-астрофизиков вызывает и внеземная вода. Поверхность Земли покрыта водой на две трети, но самое главное, что эта вода -жидкая. Вода в таком агрегатном состоянии не встречается больше ни на одной из планет Солнечной системы. Существует гипотеза о том, что на спутниках Урана, Юпитера, Нептуна и Сатурна вода есть, но она находится под толстой ледяной коркой. До тех пор, пока не будут получены доказательства, эта теория так и останется гипотезой. Пейзаж Венеры представляет собой безводную раскаленную или рыхлую поверхность, где есть горы и вулканы. При температуре около 460° С, зафиксированной в месте посадки аппаратов на Венере вода не может существовать. Её ничтожно мало и в газообразном состоянии (около 210'5). Воды на Венере фактически нет, на ней нет и кислорода. Возможно, вода на планете Венера существовала в далеком прошлом, но в каком виде, непосредственно в жидком или в виде пара, неизвестно. Так или иначе, на сегодняшний день жизнь на Венере невозможна. Физические условия на Марсе (с точки зрения жителя Земли) наоборот, очень, суровые. Большая часть времени суток температура на Марсе находится ниже нуля градусов. Жидкой воды на нем нет, а в атмосфере водяного пара мало. Возможно, вода имеется на планетах других галактик, но об этом достоверных данных также нет, хотя ученые с настойчивостью продолжают её поиски. Автор разделяет мнение ряда ученых, полагающих, что вода - главный минерал мироздания, имеющий уникально простой состав, но загадочную структуру.

В настоящее время существует более 20 обоснованных моделей воды, но ни одна из них не может объяснить ее аномалии, передать свойства воды и ее структуру в их совокупности [37]. Отсюда, несомненно, следует, что структура воды - одна из сложнейших проблем современной науки. Этот вывод, тем не менее, никак не вяжется с удивительной простотой ее свойства, выражающегося в символах элементов предельно примитивно - Н20!

Знаменитая формула стала известной с 1783 года, когда Г. Кавендиш в Кембридже и А. Лавуазье в Париже, сжигали водород в кислороде, получили воду, которая до того считалась элементарным веществом.

История исследований воды насчитывает более 100 лет и начиналась с гид-рольных теорий, где признавалось наличие в жидкой воде двух фаз: мономерных молекул (гидроли, гидроны) и их ассоциатов, число молекул в которых оценивалось произвольно. Так появились ди-, три-, и прочие полигидроли. Сейчас их количество в некоторых моделях возрасло на порядок [38].

Ниже на рисунке 4.1. представлены голограммы атомов Н, О, и Н20. Каждая матрица - это условное изображение расходящихся волн, которые формируют пространство корпускул (здесь под корпускулами понимаются атомы и молекулы).

Голограмму атома водорода называют матрицей нулевого порядка. При достижении определенного количества вещества вакуум нулевого рода перестраивается за счет появления дополнительного пространства. На этом уровне образуются только атомы гелия, голограмма которого является матрицей первого порядка. Многоэлектронные атомы образуются благодаря матрицам второго порядка и выше. Матрица второго порядка продуцирует атомы, которые относятся ко второму периоду таблицы Менделеева, матрица третьего порядка продуцирует атомы относящиеся к третьему периоду и т.д.

Молекула воды Матрица второго порядка

Молекула воды Молекула второго порядка

Рис.4 Л Голограмма атомов водорода, кислорода и молекулы воды (структура внешнего пространства атомов и молекул)

В матрице второго порядка имеется всего 20 свободных кварков, это соответствует 20-ти атомным орбитам, что в два раза больше, чем максимальное количество электронов, которые могут быть у атома второго периода неона (N6 - 10 электронов). Это объясняется тем, что рисунок матрицы отражает не одну расходящуюся волну, а две. Так как в атоме кислорода содержится 8 электронов, то и голограмма содержит 8 сфер. В голограмме молекулы воды, которая состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, энергия находится в более устойчивом состоянии, чем в каждом из атомов отдельно [39].

Анализ воды выявил многочисленные факторы, которые приводят к изменению структуры и свойств воды. К числу таких факторов можно отнести: различные излучения (электрические, магнитные, гравитационные и ряд других), механические воздействия, а также их всевозможные сочетания. Из всего набора воздействий, можно выбрать те факторы, которые могут сформировать базовое состояние воды, позволяющее использовать её для формирования белковых структур и далее всего организма. Однако, ученые - биологи не развивают глубоких исследований воды, как основного участника кодирования белков в ДНК. Скорее всего, гипнотизирующая простота химического состава воды не давала даже повода к такой мысли [40].

Результаты определения молекулярной массы водяного пара показали, что полностью соответствует формуле Н20 лишь вода, находящаяся в парообразном состоянии. Все остальные молекулы воды объединены в ассоциаты различной степени сложности, и их состав описывается общей формулой (Н20)х .

Как известно, совокупность неорганических факторов (условий) обитания организмов создают абиотическую (живую) среду.

Абиотические факторы - это прямо или косвенно действующие на организм факторы неживой природы - свет, температура, влажность, химический состав воздушной, водной и почвенной среды и др. (т. е. свойства среды, возникновение и воздействие которых прямо не зависит от деятельности живых организмов).

Факторы абиотической среды можно разделить на: химические и физические. Организмы в результате исторического развития в конкретных условиях абиотической среды приспосабливаются к определенному комплексу факторов и в процессе жизнедеятельности сами изменяют абиотическую среду (поддерживая в

атмосфере соотношение С02 и 02). Моделирование опытов по абиотическому синтезу органических веществ в условиях имитирующих земные, позволяют нам с известной долей вероятности представить себе последовательный ход химической эволюции от простейших углеродистых соединений к высокополимерным веществам, из которых образовались те «организованные элементы» или примитивные организмы, остатки которых мы обнаруживаем в отложениях земной коры.

Кандидат геолого-минералогических наук Колясников Ю.А. рассматривает политетрамерную модель структуры воды, в которой роль молекул играют не Н20, а сверхсжатые водные тетрамеры (Н20)4, то есть Н804, соразмерным кремнекислородным тетраэдрам - элементарным «кирпичикам» литосферы. Важным элементом такой модели является обнаруженная графически рацемичность воды, то есть наличие в ней зеркально-симметричных, по распределению внутренних Н-связей, тетрамеров. Как известно рацемичность - это свойство любых химических соединений синтезироваться в равном количестве двух пространственно противоположно построенных - лево - и правостороннем расположении атомов -структур, например, изомеров молекул (соответствует второму началу термодинамики или требованию равновесия балансов любых материальноэнергетических процессов). А как полагали еще П. Кюри и В.И. Вернадский, правизна-левизна живого вещества есть следствие диссиметрии среды, в данном случае - воды. Диссимметрия - отсутствие зеркальной симметрии у молекул живой материи (молекулярная хиральность), приводящее к отклонению (повороту, вращению) ими поляризованного луча света.

В живом веществе вода находится в связанном состоянии, когда тетрамеры «развязываются», образуя, правые и левые спиральные цепочки, в которых на основе заданного чередования диполей молекул может быть записана реальная информация. Такой синхронный синтез полипептидов и полинуклеотидов неумолимо ведет к образованию сложных нуклеопротеидных комплексов с записью в них примитивной РНК генетического кода. Однако, такое смелое утверждения редко а, пожалуй, и вовсе не встречается в биологической литературе, за исключением у Ю.А.Колясникова, который предполагал, что процесс диссимметрии осуществлялся случайным образом. На самом же деле этот процесс определенно связан с комплексом электромагнитных излучений Земли и Солнца. Модулирующий импульсный характер этих взаимодействий и рацемичность воды - это реальные условия формирования живых структур. Если условия соблюдены, и имеются представления о механизме синтеза, то алгоритм «конструирования» живых структур вполне реален.

Неживые хиральные молекулы встречаются в природе как в «левом», так и в «правом» варианте, т.е. они хирально нечистые. «Живые» молекулы могут быть только одной ориентации - «левой» или «правой», т.е. здесь говорят о хиральной чистоте живого. Впервые явление хиральности было открыто в середине XIX века Луи Пастером (1822-1895). Он обратил внимание на то, что в неживой природе молекулы либо зеркально симметричны (вода Н-О-Н, углекислый газ О-С-О), либо одинаково часто встречаются их правые и левые стереоизомеры, В то же время, молекулы, из которых построены живые организмы, зеркально асимметричны, то есть хиральны, чаще всего они подобны винтам, а во многих случаях ими и являются (например, двойная спираль молекулы ДНК). Пастер, а затем Вернадский сделали предположение, что именно хиральная чистота служит индикатором границы между химией живой и неживой природы. Л.Пастер, открыв явление оптической активности в 1860 году, предположил, что асимметрия биосферы есть результат действия электрических и магнитных полей космического происхождения. В результате этой гипотезы Вернадский связал хиральность живых систем с асимметрией самого пространства. Обе гипотезы разумны и дополняют друг друга. Известно, что природные электромагнитные поля, как правило, асимметричны, частично поляризован солнечный свет. Есть работы, в которых обусловливаются модели механизма чувствительности живых систем к хиральному фактору, основанные на хиральности электромагнитного поля, структурной асимметрии метаболитов и кооперативных явлениях в водных атомно-молекулярных системах. На природу хиральности могут влиять свойства универсальных физических факторов эволюции. На их роль могут претендовать хиральные поля и кванты электромагнитной и нейтринной природы. Свойства водных растворов метаболитов зависят от их структуры и внешних условий. В работе [Холманский А.С. Термодинамические особенности воды и биоэнергетика //Доклады РАСХН, 2006//] предполагается, что в воде возникают короткоживущие надмолекулярные образования (кластеры) изоморфные цепочкам тетраэдров в кварце, благодаря которым вода может приобретать динамическую оптическую активность. Стационарная концентрация хиральных кластеров воды должна определяться их временем жизни и, очевидно, возрастает при растворении в воде хиральных молекул, предласположенных к образованию (самоорганизации). Такими молекулами являются аминокислоты, белки и сахара. Синергизм динамической оптической активности воды и внешнего хирального фактора, может избирательно влиять на кинетику ферментативных реакций синтеза хиральных метаболитов, например гормонов роста и цветения. Повидимому, в этом механизме свою роль играют и хиральные среды литосферы, которые могут селектировать и концентрировать потоки хиральных квантов, как исходящих из недр Земли, так и космической природы. В основе энергоинформационного действия хирального фактора должен лежать механизм взаимодействия хиральных квантов с многокомпонентными водными средами живых систем. Совокупность действия на водные живые системы двух хиральных факторов электромагнитной и нейтринной природы можно объяснить весь спектр проявлений функциональноморфологической асимметрии организма человека.

Экспериментально доказано, что вода также является самоорганизующейся системой. Антонов и Гылыбова в 1992 г. с помощью специального анализа доказывают, что вода является открытой и самоорганизующейся системой. И она и живой организм чувствительно реагируют на энергетические потоки и сохраняют информацию окружающей среды. Они используют метод дифференциального неравновесного энергетического спектра (ДНЭС). По Мнению кандидата химических наук О.В. Мосина, вода содержала намного больше дейтерия в начале эволюции, а это очень важно для её информационных свойств о сохранении живой материи. Эта вода известна как тяжелая. В 1939 году американский ученый Юри открыл тяжелую воду. Научные исследования ультрафиолетовым телескопом американских ученых показывают, что во Вселенной больше дейтерия чем считали до сих пор. Но интересным является то обстоятельство, что углеродные связи в воде с дейтерием в водных молекулах более стабильны. Они называются дейтериевыми связями. А это означает, что в первичном бульоне Земли самоорганизующиеся структуры успели сохраниться дольше во времени. Есть доказательства, что в этом периоде существовал процесс структурирования органических молекул. Теоретические анализы Опарина, эксперименты Миллера, Фокса и др. бесспорно доказывают, что в природе могут структурироваться органические молекулы из неорганических. Главным источником энергии в их экспериментах является тепло. В природе это солнечная радиация и энергия магмы. Другой очень существенный вывод - это то, что зарождение жизни может произойти в алкалоидной среде. Во всех случаях наблюдается самоорганизация.

Феномен ассиметрии объясняют и тем, что, возможно, наличие ассиметрии в органических молекулах проявилось, когда открытая система, предшествующая биосфере, находилась в крайне неравновесном критическом состоянии. Произошел скачкообразный эволюционный переход, что является характерной особенностью самоорганизации. Примером такого состояния являются эксперименты, где водные молекулы напоминают ДНК в нанотрубках. Это было доказано экспериментами американских ученых под руководством Сяо Чэн Цзэна. Более подробно об этих экспериментах говорится в разделе 4.3. Переход из симметричных молекул неживой природя к ассиметричным биомолекулам живой может произойти на начальном этапе химической эволюции, как самоорганизация материи. Было доказано, что вода тоже является открытой системой и обменивается энергией и веществом с окружающей средой (Антонов, 1992). Природа создала жизнь до уровня клетки из воды, атомов и молекул окружающей среды [см. проф. Игнат Игнатов, доц. кхн Олег Мосин. 2006,София Болгария, Москва Россия. Зарождение жизни и живой материи в горячей минеральной воде].

Молодая Земля была лабораторией, в которой в водной среде и только в ней образовалось множество молекул, в том числе те, из которых сформировалась живая клетка, а на водной матрице и сам генетический код. Таким образом первопричиной формирования генетического кода является матрица структурированной воды, возможно на базе таких элементарных молекул как углерод, водород, кислород, кремний и др.

Рассуждая о значении воды и генетического кода в феномене жизни, мы внедряемся в так называемый наномир. Природа давным давно создает и использует разные, сложные по строению наноструктуры. Сама клетка, первооснова живого, это и есть специфическая природная наноструктура. Простые микроорганизмы, вирусы, геномные клетки и другие - это естественные наноструктуры, которые, к сожалению, человек еще не может повторить в лабораторных условиях, но это один из основных направлений развития цивилизации, поскольку охватывает все стороны развития живого.

Приставка «нано» переводится с греческого - «карлик». Фактически - это продолжение математического ряда малых чисел: милли - 10"3, или одна тысячная часть целого, микро - одна миллионная часть целого,

нано- одна миллиардная часть целого. Нанометр - это одна миллиардная часть метра. Но и это не самый малый размер. Для удобства измерения атомных и

молекулярных масштабов в свое время была введена единица Ангстрем (А°), равной одной десятой доле нанометра. Например, диаметр атома кислорода равен

1,4 А°. Чтобы мысленно представить такую шкалу размеров, американский физик

Ричард Фейнман в 1959 году предложил оригинальный образ: «... если яблоко увеличить до размеров Земли, то атомы в яблоке сами станут размером с яблоко».

Перспективы нанотехнологий огромны. В медицине нанотехнологии начинают применяться для лечения рака. Возможно уже в ближайшем будущем нанороботы на клеточном уровне смогут решать любые проблемы: очищать артерии от склеротических бляшек, уничтожать инфекционные или раковые клетки, при необходимости даже перепрограммировать клетку на генетическом уровне. Вот,

для примера, размеры (Таблица 4.1) молекул некоторых веществ (молекул, частиц) в нанометрах:

Таблица 4.1.

Вещество

Диаметр молекулы, нм

Азот

0.32

Вода

0.30

Водород

0.25

Гелий

0.20

Кислород

0.30

Оксид серы (IV)

0.34

Оксид углерода (IV)

0.33

Оксид углерода (II)

0.32

Хлор

0.37

Хлороводород

0.30

Размеры частиц пыли

0.1-0.001 мм

Размер частиц тумана

0.01-0.001 мм

Размер Броуновской частицы 40

Размер молекулы гемоглобина

0.4

Аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды (мономеры)

0.5-1

Белки, нуклеиновые кислоты

полисахариды

(макромолекулы)

3-300

Небольшой белок

4

Хромосома

1

Вирусы

20-300

Органеллы

от 20

Рибосомы

около 20

Источник: Сайт http://74322s002.edusite.ru/ и отдельные публикации.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>