Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
МЕНЮ
Обзор

Ионная и хиральная асимметрии как физические факторы биогенеза и онтогенеза

В.А. Твердислов$^1$, Л.В. Яковенко$^1$, А.А. Ивлиева$^1$, И.Л. Твердислова$^2$

Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 2011. № 2. С. 3

  • Статья
Аннотация

В основу развиваемого подхода положен общий физический принцип формирования закономерностей эволюции Вселенной и Жизни на Земле через череду возникновений и нарушений новых симметричных и асимметричных состояний сложных систем.\par Предложена и обосновывается гипотеза, согласно которой филогенетический закон Геккеля (<<каждый биологический вид повторяет свою эволюционную историю в ходе онтологического развития>>) может быть распространен на два сопоставимых с точки зрения биофизики процесса - процесс возникновения дискретных предшественников живых клеток в древнем Океане и на начальные этапы эмбриогенеза. Обосновывается новое положение: стартовые процессы, связанные с формированием двух фундаментальных асимметрий (клеточной - ионной и молекулярной - хиральной), сходны и являются сопряженными бифуркациями, дающими начало Жизни на древней Земле и индивидуальной жизни многоклеточного организма.\par Развиваемый подход направлен на разрешение принципиального противоречия между представлениями о существенной термодинамической неравновесности всех живых клеток и общепринятыми классическими равновесными моделями их возникновения. Авторами и их коллегами впервые экспериментально обосновано, что исходная удаленность предшественников живых клеток от состояния термодинамического равновесия непосредственно связана со спонтанным возникновением в неравновесном тонком поверхностном слое морской воды двух сопряженных фундаментальных биологических асимметрий: клеточной - ионной и молекулярной - хиральной.\par Ионная асимметрия предопределила способность дискретных протоклеток к реагированию на внешние возмущения как необходимое условие их включения в биологическую эволюцию, хиральная - однозначную молекулярную стереоспецифичность углеродных соединений в процессах биосинтеза и метаболизма. В отношении аминокислот хиральная асимметрия может быть распространена также на участие их $D$-изомеров в регуляции важнейших стадий онтогенеза, тогда как ранее она лежала в основании лишь принципа <<хиральной чистоты биосферы>>, в рамках которого рассматривалось лишь включение $L$-изомеров аминокислот в рибосомальный синтез белков.\par Энантиомеры биологически значимых хиральных соединений могут быть ключевыми не только в комплементарных взаимодействиях, но и служить логическим элементом - переключателем информации. Причем не только на уровне простого кодирования <<да>>$/$<<нет>>, но и на уровне перекодирования <<осмысленного>> сигнала.

Поступила: 1 декабря 2010
Статья подписана в печать: 14 декабря 2011
PACS:
87.23.Kg Dynamics of evolution
English citation: Ionic and chiral asymmetries as physical factors of biogenesis and ontogenesis
V.A. Tverdislov, L.V. Yakovenko, A.A. Ivlieva, I.L. Tverdislova
Авторы
В.А. Твердислов$^1$, Л.В. Яковенко$^1$, А.А. Ивлиева$^1$, И.Л. Твердислова$^2$
$^1$Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет, кафедра биофизики. Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2
$^2$Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет, кафедра биохимии. Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
Выпуск 2, 2011

Moscow University Physics Bulletin

Бюллетень «Новости науки» физфака МГУ

Это новое информационное издание, целью которого является донести до сотрудников, студентов и аспирантов, коллег и партнеров факультета основные достижения ученых и информацию о научных событиях в жизни университетских физиков.