ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

В настоящее время проблема возникновения жизни на Земле привлекает к себе внимание не только ученых различных специальностей, но и вообще всех людей мира. Выдвинутое еще в первой четверти нашего века представление о том, что жизнь на нашей планете возникла как закономерное явление в результате эволюционного развития углеродистых соединений, позволило подойти к решению указанной проблемы объективными научными методами.

Данные современной радиоастрономии показывают, что начальные стадии эволюции углеродистых соединений проходили еще задолго до возникновения нашей планеты и Земля получила их в наследство от космоса при самом своем формировании. Данные геологии и палеохимии докембрия в известной степени позволяют нам судить о дальнейших превращениях этих соединений как в недрах Земли, так и на ее поверхности. Эти данные подкрепляются многочисленными примерами модельного синтеза органических веществ, имитирующими в лабораторных опытах те условия, которые существовали когда-то на примитивной, еще безжизненной Земле. Они убедительно показывают, что на тех или иных участках земной поверхности, на так называемых «субвитальных территориях» могли абиотически возникать разнообразные, иной раз очень сложные органические соединения, впоследствии сыгравшие важную роль в организации живых существ и биологическом обмене; в числе таких соединений были аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, мононуклеотиды и их полимеры.

При объединении молекул этих беществ в многомолекулярные образования возникали фазовообособленные открытые системы, способные поглощать определенные вещества и энергию из окружающей среды и на этой основе расти и за тем делиться, множиться.

Уже в модельных опытах удалось показать, что такие системы в природных условиях могли подвергаться действию естественного отбора, в результате чего совершенствовались структура систем и обмен веществ в них.

Следовательно, подобного рода системы могли бы явиться предшественниками организмов — пробионтами или эобионтами. Исключительно важным является вопрос о том, как совершался последовательный ход усовершенствования обмена веществ и структуры при переходе от эобионтов к простейшим организмам и при последующем развитии этих организмов.

С первого взгляда эта задача представляется совершенно неразрешимой, так как все наиболее примитивные несовершенные формы организации живой материи давно уже уничтожены в процессе развития биосферы и не оставили после себя никаких следов. Но тем не менее такие следы реально сохранились в организации протоплазмы современных живых существ. «Среди всех природных систем, — пишут Э. Цукеркэндл и Л. Полинг, — только живая материя отличается тем, что, несмотря на претерпеваемые ею очень существенные превращения, она сохраняет путем записи в своей организации наибольшее количество информации, отражающей ее историю»,

В особенности много в этом отношении дает сравнительное изучение обмена веществ. Как анатом, изучая и сравнивая строение органов отдельных животных, воспроизводит картину их эволюционного развития и позволяет нам заглянуть в их отдаленное прошлое, так и биохимик на основании

сравнительного изучения обмена веществ у различных организмов может приблизиться к самым истокам жизни, понять наиболее примитивные формы ее организации.

С этой точки зрения книгу Э. Броды «Эволюция биоэнергетических процессов», русский перевод которой мы предлагаем советскому читателю, следует считать незаурядным произведением в биологической литературе. Ее автор, профессор физической химии и радиохимии Университета в Вене является крупнейшим специалистом как в области энергетики и химии, так и в области биологии, в частности микробиологии. В своей книге он блестяще сочетал эти области знания. В начале изложения он дает краткое определение самих понятий «энергия» и «энтропия» применительно к той роли, которая им принадлежит в жизни биосферы. Затем автор переходит к вопросу об эволюции биоэнергетики и к проблеме возникновения жизни. Он отвергает еще и сейчас распространенное в научной литературе представление о роли вирусов как промежуточной ступени на пути к возникновению живых существ, считая, что предшественниками организмов были открытые фазовообособленные системы — эобионты, способные к ассимиляции органических веществ, росту и размножению. Поэтому наиболее примитивными живыми существами, по его мнению, являлись организмы, питающиеся органическими веществами, не способные к кислородному дыханию, а строящие свой энергетический обмен по типу брожения (гетеротрофы и анаэробы). Современным представителем такого рода организмов, возможно, является Clostridium, а также бактерии метанового брожения.

Далее Э. Брода излагает последующую эволюцию энергетического обмена — возникновение различных типов автотрофии, фотосинтеза и дыхания. Вместе с тем, так как эти процессы потребовали большой сложности пространственной организации, Брода освещает и вопрос о переходе от прокариотов к эукариотам.

Все гипотезы и предположения, приводимые автором, очень хорошо обоснованы громадным фактическим материалом: в книге приведено две с лишним тысячи литературных источников.

Можно быть уверенным, что монография Э. Броды в ее русском переводе вызовет большой интерес у советского читателя, который оценит ее по достоинству.

А. И. Опарин

ПРЕДИСЛОВИЕ

В основу этой книги положен обзор «Эволюция биоэнергетических процессов», опубликованный в 1970 г., и более ранние статьи и лекции. В книге обсуждение этой проблемы расширено и дополнено появившимися с тех пор новыми данными. Мне хочется еще раз поблагодарить коллег, которые обсуждали со мной предшествовавший этой книге обзор или его части. Особенной благодарности заслуживают К. Б. Ван-Ниль, основоположник изучения энергетики микроорганизмов, и Ф. Эгами, О. Гофман-Остенхоф и М. Д. Камен, просмотревшие всю рукопись моей предыдущей работы на эту тему. Части этой книги прочитали до сдачи в печать П. Брода, Г. Руис, П. Шустер, Р. Зингер и И. Цеман; Г. А. Пешек внимательно проработал всю рукопись. Всем им я приношу сердечную благодарность.

Основную часть этой книги, разумеется, составляет обсуждение эволюционного пути от брожения к фотосинтезу и дыханию и связей между биоэнергетическими процессами у прокариотов и эукариотов. Я предпочитал цитировать самые новые статьи и обращал особое внимание на хорошие литературные обзоры. Такой отбор источников будет наиболее полезен читателю, хотя некоторые работы в этой области не получили должного освещения; однако я полагаю, что мои коллеги простят мне подобный подход.

Главы 1—6, в которых дается краткий обзор условий и возможных путей биопоэза, следует считать вводными. Особенно кратко — лишь для освежения уже имеющихся у читателя знаний — изложены параграфы об энергии и энтропии. Конечно, здесь я не мог заниматься выводом законов термодинамики. Глава 22, в которой говорится о многоклеточных организмах, как и главы 23—25, где изложены в основном доказательства «по индукции», являются дополнительными. Во всех вспомогательных главах число ссылок на литературу сведено к минимуму и приведены лишь ссылки, необходимые для того, чтобы читатель мог найти подробные работы по этим темам.

Можно было бы украсить книгу прекрасными электронно-микроскопическими снимками бактериальных клеток, митохондрий, хлоропластов и т. д. Но я не поддался этому искушению — такие снимки ничего не добавили бы к тексту, и их немало в других статьях и книгах.

Ссылки в тексте на другие главы даны курсивом в скобках.

Мне бы хотелось выразить искреннюю благодарность - следующим издательствам, и редакциям журналов за разрешение воспользоваться рисунками: Georg Thieme Verlag (Штутгарт) — за рис. 7.1, 9.1, 11.1, 12.5; Elsevier Publishing Со. (Амстердам) — за рис. 8.1; John Wiley and Sons (Нью-Йорк)- за рис. 8.2, 12.3; American Journal of Botany (Норман, Оклахома) — за рис. 12.2; Zeitschrift ftir Naturforschung (Тюбинген) — за рис. 12.6; Cambridge University Press (Лондон)-за рис. 16.1; Gustav Fischer Verlag (Штутгарт) — за рио 18.1; W. Н. Freeman and Со. (Сан-Франциско)-за рис. 8.2; 18.4; Scientific American (Нью-Йорк)-за рис. 18.3, 23.1; Yale University Press (Лондон) — за рис. 19.1; Macmil-lan Publishing Со. (Нью-Йорк) — за рис. 20.1; Hutchinson Educational Ltd. (Лондон) — за рис. 20.2 и Wadsworth Publishing Со. (Белмонт, Калифорния) — за рис. 23.4.

Э. Брода