Из чего мы состоим?

Более 96 % массы тела составляют всего 4 химических элемента: углерод, кислород, водород и азот. Именно они представляют собой основу жизни. Очень важное значение имеют также сера и фосфор. Содержится в теле и ряд других элементов — как металлов (кальций, калий, натрий, магний, железо, медь, марганец, цинк, алюминий, свинец и др.), так и неметаллов (хлор, йод, фтор, бром, кремний и др.). Иногда говорят, что в организме содержатся едва ли не все элементы таблицы Менделеева. Большинство этих элементов находится в организме в ничтожных количествах. Их называют микроэлементами.

Возвратимся, однако, к четырем основным элементам, составляющим более 96 % нашего веса. Из них больше всего у нас кислорода, который один обусловливает около 3/5 массы всего тела. За ним идут углерод — около 1/5, водород — около 1/10 и азот — около 1 /25 нашей массы. Элементы эти в свободном состоянии нам хорошо известны. Углерод — это уголь, графит, алмаз (мы знаем, что свободный углерод встречается в трех формах), кислород, водород и азот — газы. Понятно, что наш организм состоит не из алмазов и газов, а из сложных соединений четырех важнейших элементов с рядом других. Поэтому приведенное соотношение между количествами кислорода, углерода, водорода и азота не может раскрыть сущности жизни. Если бы мы взяли за основу их соотношение не по массе, а по числу атомов, то оказалось бы, что самый легкий из этих элементов — водород — распространен в организме в наибольшей степени.



Так, его атомов в организме больше, чем всех остальных атомов вместе взятых. Однако, как уже говорилось, дело не в этом, а в тех химических соединениях, которые составляют наше тело.

Больше всего в теле воды — до 2/3 массы. Вода, как мы увидим, совершенно необходима для жизни, однако она имеет все же вспомогательное значение.

Основную роль играет та треть массы нашего тела, которая представляет собой его так называемый сухой остаток. Основными соединениями являются белки, жиры и углеводы, а также родственные им вещества. Все эти вещества настолько свойственны живым организмам, что получили название органических. «Скелетом» сложных молекул этих веществ являются длинные цепи атомов углерода, в связи с чем углерод можно считать важнейшим из химических элементов живого тела. Именно способность углеродных атомов соединяться между собой в длинные цепи привела к возникновению сложных органических веществ, молекулы которых подчас в сотни тысяч раз больше, чем молекулы неорганических соединений, а потому обладают несравненно более значительными и своеобразными химическими возможностями.

Если схематически представить себе молекулу белка, жира или сложного углевода в виде дерева, то мы можем сказать, что ствол и основные ветви его образует разветвленная цепь атомов углерода, а «листьями» являются атомы водорода и других элементов. В местах «ветвления» этого дерева роль «узлов» играют большей частью атомы кислорода и азота, как бы скрепляющие ветви углеродной цепи.

Сложные органические вещества встречаются только в живых организмах, в их выделениях или остатках. Отсюда возникала в представлениях идеалистически настроенных людей резкая грань между живым и неживым. Поэтому если первым звеном, связывающим оба мира, было то, что в живом организме нет ни одного химического элемента, которого не было бы в неживой природе (т. е. основа живых и неживых тел едина), то вторым таким звеном явилась доказанная учеными возможность получить органические вещества в лаборатории путем несложных реакций между веществами неорганическими. Вначале это было установлено в отношении мочевины, а затем были синтезированы и более сложные соединения. Ученые уже умеют создавать углеводы, жиры и вплотную подошли к синтезу белка. Полученные данные позволяют понять, как шло развитие органических веществ из неживой природы.



Известный специалист в области проблемы происхождения жизни академик А. И. Опарин указывает, что развитие это началось с образования в атмосфере Земли углеводородов — соединений углерода с водородом, сначала простых, а затем более сложных. Соединения эти, будучи химически очень активными, реагировали с водяными парами атмосферы и с водами, покрывавшими значительную часть нашей планеты (так называемый первичный океан). В результате взаимодействия углеводородов с водой к их молекуле присоединялись кислородные атомы; возникали спирты, альдегиды, органические кислоты и, наконец, вещества типа простых углеводов и жиров. Как известно, углеводы и жиры состоят всего из трех элементов: углерода, водорода и кислорода. Однако, конечно, особое значение имело образование органических веществ, содержащих азот, ибо азот — обязательная составная часть белка. В атмосфере древней Земли было много аммиака, а при взаимодействии его с указанными выше производными углеводородов образуются содержащие азот аминокислоты. Между тем аминокислоты — это те «кирпичики», из многих тысяч которых слагается «здание» белковой молекулы. Имеется всего лишь около 30 разных аминокислот, но, соединяясь между собой в различном порядке, они создают бесчисленное многообразие встречающихся в природе белков. Взаимодействие между аминокислотами, растворенными в воде первичного океана, привело в течение многих миллионов лет к образованию первых белков. Возникновение белков, способных вступать в обмен веществ с окружающей природой, знаменовало собой появление на Земле новой формы движения материи — жизни.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что этот процесс развития шел много миллионов лет. Химические реакции между сложными органическими веществами происходят в обычных условиях крайне медленно. Именно это вынуждает химиков создавать сложные вещества не теми путями, какими они создавались в течение миллионов лет природой, а искать специальные, «ускоренные» пути.