НАЗАРИЯИ КОАТСЕРВАТӢ (ҚАТРАГӢ)

Муаллифи ин назария биохимики машҳури рус, академик А.И.Опарин мебошад. Баъдтар, новобаста аз А.И.Опарин олими англис Ҷ.Ҳолдейн низ ба чунин хулоса омад. Опарин ақида дошт, ки гузариш аз эволютсияи химиявӣ ба биологӣ ҳатман пайдоиши системаҳои моддаҳои ҷудогонаи индивидуалиро тақозо мекунад. Онҳо, эҳтимол, қобилияти онро доштанд, ки бо муҳити беруна якҷоя амал карда, модда ва энергияи онро истифода баранд, бинобар ин, инкишоф меёфтанд, зиёд мешуданд ва дучори интихоби табиӣ мегаштанд.

Тақсимшавии абиотикии системаҳои сермолекула аз маҳлули якхелаи моддаҳои органикӣ, эҳтимол, бояд чанд маротиба ба амал меомад. Ин ҳолат дар табиат низ ҷой дорад.

Аммо дар шароити биосфераи ҳозира фақат давраҳои аввали ҳосилшавии ин системаҳоро бевосита дидан мумкин аст.

Эволютсияи онҳо одатан кўтоҳ аст, зеро микробҳо онҳоро зуд маҳв мекунанд. Аз ҳамин сабаб, барои фаҳмидани пайдоиши ин давраи ҳаёт зарур аст, ки бо роҳи сунъӣ дар шароити лабораторӣ системаҳои органикии моддаҳои ҷудо гонаро ҳосил намоем. Пас, дар моддаҳои ҳосилкарда роҳҳои имконияти эволютсияи онҳоро дар замонҳои гузашта ва қонуниятҳои ин равандҳоро барқарор кардан мумкин аст.

Дар вақти кор бо пайвастагиҳои калонмолекулаи органикӣ дар шароити лабораторӣ доимо ҳосилшавии ин гуна системаҳои фазавии ҷудогонаро дидан мумкин аст. Аз ин рў, имкон дорем, ки роҳҳои пайдоиши онҳоро тасаввур кунем, бороҳи таҷриба дар шароити лабораторӣ системаҳои мухталиферо ҳосил намоем, ки бештари онҳо намунаи (модели) кадом вақт дар рўи Замин пайдо шудан мебошанд.

Барои мисол, баъзе аз онҳоро номбар мекунем: «ҳубоб»-ҳои Голдейкр, «микросфера»-ҳои Фокс, Ҷейвони Баҳодур, «протобионт»-и Эгами ва ғайра.

Дар бисёр маврид ба шабоҳати ин системаҳо, ба объектҳои зинда аз ҷиҳати морфологӣ диққат дода мешавад.  Аммо ҳалли масъала на дар ин, балки дар он аст, ки ин система то тавонад ба муҳити беруна алоқаманд бошад. Модда ва энергияи онро аз рўи системаи кушода истифода барад ва дар ҳамин асос инкишоф ва афзоиш ёбад (яъне он чи, ки ба организми зинда хос аст). Аз ҳама ақидаи ояндадор дар ин соҳа модели қатраи коатсерватӣ мебошад.

Ҳар як молекула сохтори муайяни ташаккул дорад, яъне атомҳое, ки дар таркиби он дохил мешаванд, дар фазо қоидавӣ ҷой мегиранд. Аз ҳамин сабаб, дар молекула қутбҳои зарядашон гуногун ҳосил мешаванд (+ –). Масалан, молекулаи об (Н2О) ду бурҷ ҳосил карда, як бурҷи молекула заряди мусбат (+) дигараш заряди манфӣ (–) дорад. Ғайр аз ин, баъзе молекулаҳо (масалан, намакҳо) дар мухити обӣ ба ионҳо диссотсиатсия мешаванд. Вобаста ба хусусияти химиявии ташаккули молекула, дар атрофи он аз молекулаҳои муайяни нигарондашудаи об «куртаи» обӣ ҳосил мешавад.

Дар мисоли молекулаи NaCl мебинем: бурҷи об, ки бо ионии Na иҳота шудааст, ба тарафи он заряди манфӣ, ба иони C бошад, заряди мусбат майл кардааст (расми 2.6).

Гидратонидани катиони натрий – Молекулаҳои органикӣ массаи калони молекулавӣ ва конфигуратсияи мураккаби фазоӣ доранд. Аз ҳамин сабаб, онҳо низ бо пардаи обӣ иҳота шудаанд, ки ғафсии он ба андозаи заряди молекула, консентратсияи намакҳо дар маҳлул, ҳарорат ва ғайраҳо вобаста аст.

Дар шароити муайян ҷилди обӣ сарҳади аниқ пайдо карда, молекуларо аз маҳлули иҳотакарда ҷудо мекунад. Молекулаҳое, ки бо ҷилди обӣ иҳота шудаанд, метавонанд муттаҳид шуда, маҷмўи сермолекула – коатсерватро ҳосил кунанд (расми 2.7.).

Қатраҳои коатсерватӣ, ҳамчунин бо роҳи оддии омехтани полимерҳои гуногуни бо роҳи табиӣ ва сунъӣ ҳосилкарда пайдо мешаванд. Дар ин вақт худҷамъоии молекулаҳои полимер ва қатраҳои ҷудогонаи сермолекула, ки дар зери микроскоп дида мешаванд, ба амал меояд (расми 2.8.). Аксарияти молекулаҳои полимер дар онҳо ҷамъ мешаванд ва дар муҳити беруна намемонанд.

Қатраи коатсерватии дар таҷриба ҳосилшуда Қатраҳо аз муҳити беруна тавассути сарҳад ҷудо шудаанд, аммо онҳо қобилият доранд, аз муҳити берун моддаро, ба монанди системаи кушод, ҷаббида гиранд.

Агар ба қатраҳои коатсерват катализаторҳои гуногун (аз ҷумла, ферментҳо)-ро ҳамроҳ кунем, мумкин аст як қатор реаксияҳо, ба монанди реаксияи полимеризатсия, ба амал омада, аз муҳити беруна мономерҳо дохил шаванд. Аз ҳисоби ин, андоза ва вазни қатраҳо меафзоянд ва минбаъд ба қисмҳо тақсим мешаванд.

Масалан, раванде, ки дар қатраи коатсерватӣ мегузарад, дар қавси квадратӣ, берун аз он моддаҳое, ки дар муҳити беруна вомехўранд, акс ёфтаанд.

Қатраи коатсерватии аз сафеда ва гуммиарабика ҳосилкардаро дар маҳлули глюкоза-I-фосфат меғўтонанд. Глюкоза-I-фосфат ба қатра дохил шуда, бо таъсири катализатори фосфорилаза то крахмал полимеризатсия мешавад. Бинобар ҳосилшавии крахмал қатра калон мешавад. Онро таввассути таҳлили химиявӣ ва муоинаи микроскопӣ фаҳмидан мумкин аст. Агар ба қатра дигар катализатор, яъне амилаза ҳамроҳ кунем, крахмал то ба малтоза таҷзия шуда, ба муҳити беруна хориҷ мешавад.

Ҳамин тавр, метаболизми оддӣ пайдо мешавад. Модда ба қатра дохил шуда, полимеризатсия мешавад ва боиси инкишофи система мегардад. Аз таҷзияи он маҳсулоте ба муҳити беруна мебарояд, ки пеш вуҷуд надошт.

Дар таҷрибаи дигар полинуклеотид гирифта шудааст. Қатраи иборат аз сафедаи гистон ва гуммиарабика бо маҳлули АДФ иҳота карда шудааст.

АДФ ба қатра дохил шуда, бо таъсири полимераза то кислотаи полиаденил полимеризатсия мегардад, бинобар он, қатра калон шуда, фосфори ғайриорганикӣ ба муҳити берун хориҷ мешавад.

Қатра дар як муддати кўтоҳ ҳаҷман ду маротиба калон мегардад. Дар вақти синтези крахмал ва ҳосил кардани кислотаи полиаденил ба сифати моддаи ибтидоӣ ба маҳлули атроф пайвастагиҳои аз энергия бой (макроэргӣ) ҳамроҳ карда мешаванд. Аз ҳисоби энергияи ин пайвастагиҳо, ки аз муҳити беруна дохил мешаванд, синтези полимерҳо ба амал омада, қатраи коатсерват калон хоҳад шуд. Дар таҷрибаҳои дигар академик А.И.Опарин бо шогирдонаш нишон доданд, ки дар худи қатраи коатсерват низ метавонад реаксия ба амал омада, энергия хориҷ шавад.

Муҳим он аст, ки вобаста аз дараҷаи мукаммал будан ё набудани муҳити дохили қатра, баъзе аз онҳо метавонанд тез калон шаванд, дигарашон дар ҳамон муҳит суст калон мегарданд, ё умуман вайрон мешаванд. Ҳамин тавр, дар модели қатраи коатсерватӣ ба А.И.Опарин бо ҳамкоронаш муяссар шуд, ки бо роҳи таҷриба ибтидои пайдоиши интихоби табиӣ, яъне он қонуниятеро, ки минбаъд дар асоси тамоми эволютсияи олами органикӣ қарор мегирад, намоиш диҳанд.

Саволҳо барои санҷиш:

1. Коатсерватсия, коатсерват чист?
2. Дар кадом системаи моддаҳо ҳосилшавии қатраи коат- серватро дар маҳлул нишон додан мумкин аст?
3. Барои бартараф кардани консентратсияи пасти моддаҳои органикӣ дар оби уқёнуси аввалин кадом имкониятҳо вуҷуд дошт?
4. Бартарӣ барои таъсири мутақобилаи молекулаҳои органикӣ дар муҳити консентратсияи баланди модда дар чӣ зоҳир мешавад?

Истилоҳот:

1. Маҳлул – омехтаи якхелаи ду ё якчанд моддаҳое, ки ҳалкунанда дар шакли атомҳо, ионҳои алоҳида ё молекула тақсим шудааст.
2. Коатсерватсия – ҳубобҳои моеъи бо пардаи сафеда иҳоташудае, ки аз ҷунбонидани маҳлули обии сафеда ҳосил мешаванд.
3. Каотсерват – ғун шудан, ҷамъшавии ягон модда дар ҷои муайян.
4. Микросфераҳои Фокс – фазаи маҳлуле, ки консентратсияи модда баланд буда, бо қутбҳои диполии об бо як тарзи муайян иҳота шудааст.
5. Адсорбтсия – қабати болои ҷисми сахте, ки одатан майдони калон дошта, аз муҳити моеъ моддаро меҷаббад.
6. Консентронидан – ба фазаҳои консентратсияи молекулааш паст ва баланд ҷудо шудани маҳлули пайвастагиҳои калонмолекула.