ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА (albercul) wrote,
ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА
albercul

44. Соль биосферы Земли

Лимитирующий фактор жизни

Начало: (43)

соль

2. Минеральная составляющая жизни

Что же будем иметь в итоге, если и дальше продолжим, опускаясь все больше вглубь, раскрывать отношение живых организмов к минеральному питанию? А вот что: не только упомянутые животные и растения, но и всё сущее на Земле (автотрофы и гетеротрофы, прокариоты и эукариоты, одноклеточные и многоклеточные, высшие и низшие), всё пристрастно к солёному. Нет сомнения в том, что и породивший живое вещество изначальный «первичный бульон», в котором более 4 млрд. лет назад «варилась» протобиологическая пища (смесь аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, сахаров и других органических соединений), содержал в своем составе все необходимые соли. Скажу больше: "первичный бульон" содержал в себе полный набор химических элементовы, известных нам теперь по периодической системе Д.И. Менделеева. Однако по сложившейся традиции, идущей от гипотезы Опарина-Холдейна, в качестве компонентов "первичного бульона" рассматриваются только органические соединения.

сбз2-первичный бульон

сбз2-возникновение


сбз2-таблица

Строже говоря, будущей жизни потребовались не соли как таковые, а составляющие их химические элементы (те же натрий и хлор, входящие в состав поваренной соли), которые способны усваиваться всяким организмом преимущественно в виде растворённых в воде положительных и отрицательных ионов – катионов и анионов, на которые свободно диссоциируют минеральные соли в водной среде. Эволюция жизни, ставшая результатом длительных космических преобразований, шла на Земле в направлении от геологического к биологическому, от минерального к органическому. Уже поэтому жизнь вполне закономерно сохранила в себе и унаследовала многие признаки породившей её минеральной природы. Жизнь на Земле (а, возможно, и внеземная жизнь, если она только существует где-то) не могла быть организована без минеральной составляющей. Если же говорить современным научным языком, жизнь начиналась на уровне наноконструирования, существенными деталями которого стали в силу необходимости (и, конечно же, на фоне вездесущего естественного отбора) атомы определённых минеральных химических элементов. В любой живой клетке имеется ныне бессчетное множество таких минералсодержащих наноструктур (нанороботов), занятых переносом, образованием и преобразованием, сборкой и разборкой различных сложных и простых соединений.

сбз2-гем

Одни элементы (азот, фосфор) приобрели в силу своих уникальных свойств важное структурное значение. Они вошли в состав биологических макромолекул и многих других органических соединений, придав им специфические свойства. Так, фосфорные соедине­ния стали основными, универсальными хранителями генетической памяти (а также и переносчиками энергии во всех живых си­стемах). Другие, обладая высокой мобильностью (натрий, калий), стали играть важную физиологическую роль, опосредуя обменные процессы как в самом организ­ме (начиная с одноклеточных форм), так и в системе организм – внешняя среда. Третьи вошли в состав гормонов, ферментов, витаминов, дыха­тельных пигментов и других специфических тонких структур, которые участвуют в важнейших биохимических процессах, существенно влияют на фотосинтез, дыхание, кроветворение, а также на белковый, углеводный и жировой обмен, на рост, развитие и размножение. Вспомним, к примеру, хотя бы, йод, входящий в состав тироксина (гормона щитовидной железы), дефицит которого вызывает тяжелейшие заболевания человека.

сбз2-калий-натрий
                        Натрий-калиевый насос


сбз2-тироксин модельсбз2-тироксин формула                       сбз2-пигменты                      


сбз2-кальций сбз2-костная ткань

                                         Костная ткань

Природа очень рано нашла единственно верное для жизни направление, включив, по всей видимости, уже в состав предбиологических систем   минеральные элементы. Однако отсюда вовсе не следует, что их ассортимент и функциональная значимость были определены раз и навсегда в самом начале.
По мере эволюционного усложнения форм жизни, появления в биосфере многоклеточных автотрофных и гетеротрофных организмов, изменялось количество элементов и расширялись их метаболические функции.

Крупные преобразования в мире животных (ароморфозы, по А.Н. Северцову), имевшие место в процессе эволюции, сопровождались изменением биологической роли отдельных химических элементов. Так, например, с появлением постоян­ного воздушного дыхания у наземных позвоночных (которое установилось ориентировочно 400—350 млн. лет назад) медь как переносчик кислорода, была вытеснена железом. На смену господствовавшим ранее животным с гемоциановой кровью пришли организмы с гемоглобиновой кровью (как соответствующие новым условиям). В связи с массовым обзаведением в кембрии различными группами организмов твёрдым минерализованным скелетом небывало высокое значение приобрели элементы кальций и кремний. Определенные изменения происходили и в мире растений. В эволюционном ряду наземных форм увеличивалось содержание фос­фора и серы в соответствии с возрастанием роли белков, в состав которых входят эти элементы. Также постепенно возрастало содержание калия, особенно у покрытосеменных как эволюционно наиболее молодых. В общем, найдя в принципе верный и весьма перспективный для жизни путь, эволюция «пробовала», тем не менее, различные варианты. Количество химических эле­ментов, вовлекаемых в биологические процессы, с течением времени возрастало, а состав их и функциональная значимость становились всё более разнообразными, пока не возникли оптимальные соотношения, свойственные наиболее высокоорганизованным формам.


В конечном итоге определились (как мы теперь уже хорошо знаем) две группы жизненно необходимых и к тому же функционально не заменимых друг на друга минеральных химических элементов. Одна из них получила название «макроэлементы» (N, P, K, S, Na, Cl, Mg, Ca). Вторая -   «микроэлементы» (Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, Ni, B, F, I, и некоторые другие). После сжигания любого биологического материала эти элементы (кроме азота, который в процессе горения образует газообразные оксиды и переходит в воздух) остаются в несгорающем минеральном остатке - золе и потому по сложившейся традиции называются ещё зольными.

сбз1-пепел

По внешнему виду зола представляет собой серый порошок (пепел), легко раздуваемый ветром. Зола как таковая сыграла большую роль в истории человеческой цивилизации. Но об этом речь впереди.

Tags: зола, макроэлементы, микроэлементы, минеральная составляющая жизни, наноконструирование, первичный бульон
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 36 comments