ы) может быть решена только способом, при котором атомы одного элемента образуют прочные связи между собой в достаточной степени. Оказалось, что такой способностью обладает углерод: атомы углерода образуют цепочки практически бесконечного размера без видимой потери стабильности. Например, молекулы полиэтилена, имеющие от 10.000 до 100.000 углеродных единиц, столь же стабильны, как и низшие алканы. Подобных многоатомных цепочек не образуют никакие другие элементы. Почему углерод образует, а другие нет?

Рассмотрим электронную структуру полиатомных цепочек на основе углерода и элементов его окружающих — бора, азота и кремния (схема 1.4.1).

На этой простой схеме видно, что многоатомная цепочка из атомов бора должна обладать высокой степенью электронного сродства, другими словами — электрофильностью (известные бороводороды легко окисляются, гид-ролизуются и т.д.). В свою очередь, полиатомная цепочка из атомов азота отличается высокой степенью нуклео-фильности и термической нестабильностью за счет электростатического дестабилизирующего взаимодействия непо-деленных электронных пар: соединения общей формулы M-N3 или R-N3 (азиды) часто разлагаются со взрывом. Полиатомная цепочка на основе атомов кремния — кремневодороды (си-ланы) — нестабильна как за счет его свободных орбит, так и по причине слабости химической связи кремний-кремний, которая разрыхлена согласно ее квантово-химическому описанию: атомные орбитали 3s и Зр имеют узловые поверхности, что приводит при любом способе их перекрывания к появлению, наряду со связывающими, разрыхляющих областей пространства. Кремневодороды легко окисляются, гидролизуются в любой среде (но легче в щелочной), с галогенами реагируют взрывообразно, для них максимально достигнутая цепочка SieHl6.

Как мы видим из этой же схемы, для углеродной цепочки все это не характерно — она электронейтральна, стабильна в обычных условиях, но может вступать в разнообразные реакции при создании определенных условий, что характерно для всей химии углеводородов.

На вопрос о возникновении молекул жизни и, соответственно, о возникновении жизни, ответить гораздо труднее, и вообще, вряд ли возможно. Эта проблема может быть подразделена на несколько этапных проблем: во-первых,

образование фундаментальных молекул, таких как аминокислоты, моноса-хара, нуклеиновые основания; во-вторых, выделение или отбор среди этих соединений изомеров только одной конфигурации (L-аминокислот, D-caxa-ров); в-третьих, формирование из фундаментальных молекул биополимеров и молекулярных систем, комплек-сующихся в живую клетку.

Более или менее прояснен вопрос о принципиальном образовании первичных или, можно сказать, "первых" молекул жизни. Первичная атмосфера Земли состояла из водорода, воды, азота, аммиака, оксида углерода (II) и метана, т.е. она не содержала свободного кислорода и обладала восстановительным характером. В условиях того времени (около 2 млрд. лет тому назад) — повышенные температуры, более жесткое солнечное излучение, каталитическое воздействие обнаженных минералов, атмосферные электрические разряды — реализовались процессы образования аминокислот. Есть основания предполагать, что главными факторами воздействия на первобытные молекулы, ведущие к аминокислотам, были катализаторы, повышенные температуры и жесткое УФ-облучение, так как именно в таких условиях (в лабораторных условиях) осуществлены разнообразные реакции функционали-зации алканов.

Из современных экспериментальных данных по химии простейших углеводородов можно вывести схемы получения аминокислот, исходя всего из трех соединений: СН4, NH3 и Н20 (схема 1.4.2, условия реакций описаны в тексте).

Асимметрическое исполнение таких реакций, возможно, обязано специфике структуры кристаллов, их катализирующих. Например, диоксид кремния, Si02, в виде кварца является самым распространенным минералом земной коры. Он существует в нескольких полиморфных модификациях, одна из которых, а-кварц, обладает хиральной структурой. А учитывая то, что диоксид кварца образует огромное количество других минералов и проявляет разнообразные каталитические способности, образование предпочтительно одной энантиомерной формы аминокислоты могло быть реальностью. То, что

Схема 1.4.3

Н—C=N + HCN 8+

I Г Т HCN I //

N=C-C-C=N * N=C-C-C^ ~*

н н

NC NH2

И

с

NC

HCN

к.

HCN

H2NHi

образовались аминокислоты L-ряда — скорее всего, факт случайный, но не принципиальный — вполне могла быть развита линия жизни, исходя из аминокислот D-ряда. В таком варианте человек имел бы сердце, наверное, в правой стороне груди и т д. С остальными элементами симметрии (асимметрии) всего живого, скорее всего, также произошла бы инверсия.

Аналогично аминокислотам, очень простым путем, т.е. из минимального набора простых молекул, могут быть получены и нуклеиновые снования. Так, предположительно, предбиотический синтез аденина мог быть осуществлен с использованием в качестве исходного только синильной кислоты, а подключение на определенных этапах воды при