Л. А. СОКОВ ЮУНЦ РАМН, УралГУФК

Эволюция и происхождение живого находятся в одном информационном пространстве. Президиум РАН сформировал состав Научного совета по программе фундаментальных исследований 25, «Происхождение и эволюция биосферы», Подпрограмма II. Базовыми направлениями этой подпрограммы являются, в том числе и абиогенный синтез и химическая эволюция вещества на догеологических этапах формирования Земли; безматричный синтез органических соединений на биоминеральных системах… На сегодняшний день мы имеем около 4000 работ и десятки монографий, посвященных проблеме происхождения жизни. Существуют два пути возникновения и функционирования жизни: автотрофный и гетеротрофный.

1.Панспермия (1865 г. Г. Рихтер). 2.Жизнь зародилась на планете Земля – уникальное явление во Вселенной. 3.Жизнь зародилась непосредственно при образовании планеты Земля. 4.Гипотеза «астрокатализа-каталитического реактора» (В. Н. Снытников, В. Н. Пармон, 2004, В. Н. Снытников, 2005…). 5. Теория возникновения жизни в холодном пребиотическом бульоне и теория гидротермального происхождения (А. И. Опарин, Д. Холдейн, С. Миллер, Л. Орджел, М. Эйген и др.). 6. Концепция энергетического происхождения (И. Пригожин, А. Волькенштейн). 7. Концепция информационного происхождения (А. Н. Колмогоров, А. А. Ляпунов, Д. С. Чернявский и др.). 8. Химический аспект происхождения жизни (А. П. Руденко, эволюционная химия). 9. Мир РНК – является одной из основных…. 10. Биостартовая роль минералов (von G. Kiedrowsri, Н. П. Юшкин, Э. Я. Костецкий, К. Г. Ионе и др.). 11. Стартовая роль физико-химической (квантово-электронной протонной) матрицы 1-го порядка (суперматрицы), на которой образуются матричные структуры следующих уровней организации материи. Жизнь неизбежна везде, где есть необходимые материально-информационно-энергетические условия: определенный набор и количественные соотношения изотопов химических элементов, элементарных частиц, полей (юшка)… барионная форма материи… (Л. А. Соков, 2008), подтверждает антропный принцип Вселенной.

Признаются три принципиально различных гипотезы появления предбиологических органических соединений на поверхности Земли (Н. Л. Добрецов, Г. А. Заварзин): 1.Гипотеза «первичного бульона» – абиогенный синтез первичного органического вещества произошел в определенных областях на поверхности Земли. 2.Гипотеза «панспермии» – жизнь зародилась где-то в космосе вне Земли и выпала на Землю с межзвездной пылью или была занесена внутри метеоритов. 3.Гипотеза «каталитического реактора» – абиогенный синтез происходил в околосолнечном диске до формирования планет. Вероятно к ним нужно добавить четвертую гипотезу: барионная материя Вселенной – это «суперматрица», образование матричных структур ее базовое свойство. Матрица от матрицы.

ПЕРИОДЫ Z 86 Поля, элементарные частицы Рисунок 1. Распространенность элементов в космосе, число атомов на 10 6 атомов Si в зависимости от атомного номера ( А. Камерон 1968, цит. Э. В. Соботович, 1974). 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0

ПЕРИОДЫ Z 86 Поля, элементарные частицы 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0 Рисунок 2. Средний элементарный состав метеоритов, вес %.

ПЕРИОДЫ Z 86 Поля, элементарные частицы 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0 -8,0 Рисунок 3. Содержание элементов в земной коре, вес %. f-элементы d- эл - ты

ПЕРИОДЫ Z 86 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0 -8,0 Рисунок 4. Содержание элементов в океанической воде, вес %. -9,0 -10,0 d- эл - ты f-элементы He Li Ne Na Mg Ar K Kr Rb Sr Xe Cs Ba Au Hg Be Ca Поля, элементарные частицы

ПЕРИОДЫ Z 86 Поля, элементарные частицы Рисунок 5. Содержание элементов в живом веществе, вес %. 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0 Hg

ПЕРИОДЫ Z 86 Рисунок 6. Содержание элементов в организме стандартного человека, вес %. 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 -7,0 Поля, элементарные частицы

Схема 1. Главная последовательность дифференциации первичного космического вещества

Найдены корреляционные связи между различными объектами Космоса и определена схема генетических связей: Главная последовательность дифференциации первичного Космического – Космическая распространенность химических элементов(r 1 =0,88)нелетучее космическое вещество – Земной шар(r 1 =0,71)океаническая вода(r 1 =0,82) – земная кора. Океаническая вода(r 1 =0,97; r 4 =0,99)живое вещество(r 1 =0,99;r 4 =0,995) человек – Цивилизация. Океаническая вода(r 1 =0,95; r 4 =0,985)человек – Цивилизация [во всех случаях p

Земная кора Океаническая вода 1 2 1' – α 1 = 41° α 1' = 43° металлы элементы Y 1 эл-ты, «станд.» чел-к = ( ·ЖВ)·10 –4 Y 1' м-лы, «станд.» чел-к = ( ·ЖВ)·10 –4 при ЖВ > 0,01, p 0,001, в % ± 2,5 2,7. Живое вещество Рисунок 7. A, B, C. AB C

Динамический хаос – это явление динамики, которое представляет собой нерегулярное и непредсказуемое на большие времена движение в детерминированных нелинейных системах. Теория хаоса применяется для: 1) описания биологических процессов, так как в живых системах (динамический хаос) неустойчивость является одной из самых важных движущих сил; 2) передачи информации…; 3) моделирование автоколебательных гетерогенных каталитических реакций… (Г. А. Чумаков и др., 2005).

Потенциальная энергия изотопов химических элементов (первичной смеси ядер атомов – продукты первичного и повторных ядерных взрывов во Вселенной) – система динамического хаоса (энтропия ). Исходная первичная изотопная химическая система обладает хаосомностью (находится в состоянии динамического хаоса): изотопы химических элементов распределены (рассредоточены) по отношению друг к другу без учета своих физико-химических свойств; радиоактивный распад (и стабильные, устойчивые?); четность-нечетность; механическое движение; корпускулярные потоки и поля.… В этой системе – аттрактор – природные изотопы углерода (матрица базового элемента в суперматрице белой материи состоит из: C электронов, 6 протонов, 6 нейтронов; C электронов, 6 протонов, 7 нейтронов; C 14 – 6 электронов, 6 протонов, 8 нейтронов, шестой элемент не пятый, и что еще ?), аттрактор первого, второго… порядка) в определенном интервале энергетических величин.

В поисках разгадки происхождения живого естествоиспытатели рассматривают структуру минерального и биологического миров, исследуются признаки сходства и различия минералов и биоорганизмов, устанавливается минеральная предопределенность основных биоструктур. Минералы рассматриваются не только как катализаторы неорганического синтеза биополимеров и как своеобразные «воспитатели белков, но и в качестве информационных матриц, структурно- функциональных предшественников гена, и даже в качестве протогена. Информационная емкость минералов, особенно в насыщенном дефектами состоянии, сравнима с емкостью ДНК» (Н. П. Юшкин, 2002; 2004; 2005). «Комплекс минералов участвовал в создании четырех основополагающих структур клетки: апатит – ДНК и нуклеопротеидные комплексы; карбонапатит – белки и ферменты репликации ДНК, все виды РНК в комплексе со своими специфическими белками и ферментами транскрипции и трансляции; кальцит – белки цитоскелета; слюда – мембранные липиды и белки» (Э. Я. Костецкий, 2005).

В местах самоорганизации и белков из аминокислот и физико-химических условий будущей околоклеточной среды живых систем в полостях или на поверхности различных минералов (или минеральных гидротермальных подводных, вулканических источниках и т. п.) химические элементы по шкале, построенной по числам Мозли, (последовательное расположение протонов, обусловливающее периодический характер заполнения электронных орбит изотопов химических элементов /с учетом взаимоотношения квантовых чисел n+l/, которая складывается в периодическую систему Д. И. Менделеева) – это физико-химическая квантово-электронная протонная матрица 1-го порядка (суперматрица) – на которой, благодаря природным каталитическим свойствам металлов, создается белковая матрица – матрица 2-го порядка (Л. А. Соков, 2006). Количество и качество белков, произведенных на этой матрице, а также свойства химических элементов и различных минералов, могли стимулировать и участвовать в сборке и образовании мононуклеотидов, нуклеопротеидов и нуклеопротеидных матриц живого 3-го и 4-го порядка (РНК и ДНК)…. На физико- химической матрице 1-го порядка (суперматрице), в т. ч. самоорганизованных в различные минералы, образуются матричные структуры следующих уровней организации материи.

Основные биохимические, биогеохимические, геохимические, космохимические константы химических элементов можно ориентировочно представить при усредненном главном квантовом числе n и по развернутому орбитальному числу l в виде рядов: 1.Всасывание из желудочно-кишечного тракта: s-блок IA > IIA > d-блок IIIБ > f-блок < d-блок IVБ < VБ VIБ < VIIБ < VIIIБ = IIБ = IБ < p-блок IIIА < IVА < VА < VIА < VIIА = VIIIА. 2.Связано белками плазмы крови: s-блок IА IVБ < VБ < VIБ < VIIБ < VIIIБ = IБ IIБ > p-блок IVБ = VА = VIА > VIIА > VIIIА. 3.Содержится в скелете: s-блок IА d-блок IV > VБ > VIБ > VIIБ < VIII < IБ < IIБ. 4.Содержится в печени: s-блок IА > IIА < d-блок IIIБ – f-блок – d-блок IVБ < VБ < VIБ < VIIБ < VIIIБ. 5.Содержится в почках: s-блок IА > IiА < d-блок IIIБ – f-блок – d-блок IVБ < VБ < VIБ < ViiБ < VIIIБ. 6.Выводится из организма: s-блок IА d-блок IVБ > VБ VIБ > VIIБ < VIIIБ < IБ < IIБ. Аналогичные результаты получены для космической распространенности химических элементов; образцов Лунной породы; земной коры; токсичности, водопотребления и т. д. Представленные и перечисленные объекты, процессы, явления являются квантовыми (волновыми) макрообъектами, процессами, явлениями ….

Рисунок 8. Перемещение элементов из Галактики в Солнечную систему ПЕРИОДЫ Z B Si 12 Al As f-элементы Sn Поля, элементарные частицы

Рисунок 9. Содержание элементов в образцах реголита, доставленных « Луной – 16», % от содержания в метеоритах – обыкновенных хондритах ПЕРИОДЫ Z 86 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Be Li Na Mg K Ca Fe Co Ni Br Se Sr Rb Ru Rh Pd I Te Cs Ba Eu Os Pt Ir d- эл - ты f- эл - ты Поля, элементарные частицы Pb Bi

ПЕРИОДЫ Z 86 Рисунок 10. Содержание элементов в земной коре, % от содержания в Земном шаре. 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 -5,0 -6,0 Поля, элементарные частицы Li Be C O N F Na Mg P S Cl K Ca Fe Co Ni Se Br Sr Rb Nb Ru Rh Pd Te I Sb Cs Ba Os Ir Pt Bi d- эл - ты f- элементы

Рисунок 11. Среднее значение всасывания химических элементов из желудочно – кишечного тракта по подгруппам, lg ( по данным МКР 3, 1961). 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 IA IIIБ f-элементы IVБ VIБ VIIIБ IIБ IVА VIA VIIIA IIA VБ V IIБ IБ IIIA VA VIIA

ПЕРИОДЫ Z 86 Поля, элементарные частицы Рисунок 12. Всасывание химических элементов из желудочно - кишечного тракта, lg ( сплошная линия – по данным МКР 3, 1961; пунктирная линия – по данным Москалева Ю. И., 1985). 2,5 2 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1, ,5 lg Be Li Mg Na Ca K Sr RbCs Ba d-эл-ты f-эл-ты

Поля, элементарные частицы -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 lg П е р и о д ы Ba Cs Sr Rb Ca K Mg Na Be d-эл-ты f-эл-тыd-эл-ты Li Рисунок 13. Показатели содержания химических элементов в почках в зависимости от атомного номера, % от содержания в организме, lg Z

Поля, элементарные частицы -2 -1,5-1,5 -0,5-0,5 0,5 1,5 2,5 lg П е р и о д ы Ba Cs Sr Rb Ca K Mg Na Be d-эл-ты f-эл-ты d-эл-ты Li Рисунок 14. Показатели содержания химических элементов в печени в зависимости от атомного номера, % от содержания в организме, lg Z ,5

Рисунок 15. Показания содержания химических элементов в скелете в зависимости от атомного номера, % от содержимого в организме lg. 2,0 1,0 0, ПЕРИОДЫ Z 86 Li Be Mg Na Ca K Mn Rb Tc Sr Cs Ba Re d-эл-ты f-эл-тыd-эл-ты

Рисунок 16. Показатели периода биологического полувыведения химических элементов из организма (Т б, дни) в зависимости от атомного номера, lg. П е р и о д ы Ba Cs Sr Rb Ca K Mg Na Be Li d-эл-ты f-эл-ты d-эл-ты

Li Be Na Mg Al K Mn Co Sc Cu Zn Ga Rb Sr Zr Y Pd Ag Cd In Sn 4+ Sn 2+ Cs La Ba Cr Ga Ir Pt Au Hg Pb Th U Fe Ca Рисунок 17. Периодические изменения токсичности катионов металлов при их однократном внутрибрюшном введении в виде солей. По оси ординат DL 50 в мА/кг, по оси абсцисс – порядковые номера элементов (Bienvenu et coll., 1963) ,0 0,1 0,01

H Li Be Mg Al K Ca Co Cu Rb ZnZr Sr Ag Cs Cd Ba Ce Pt Hg Th Pb Na Ni Z Пороговые концентрации по «питьевому тесту», lg мг – ионов/л Рисунок 18. Пороговая концентрация по водопотреблению (в lg мг- ионов/л) и порядковый номер элементов (Можаев Е. А., 1971). Fe

Рисунок 19. Средние показатели связывания химических элементов белками плазмы крови по подгруппам, % от содержания в плазме крови.

Если механизм создания протобиомолекул запускается в космическом пространстве, то образование автотрофных химических реакций и гетеротрофного каскадного процесса развертывается в условиях близких к земным и обязательно в присутствии воды (только для барионной формы материи). Катализатором углеводородных полимеров, матричных структур, мембранных структур будущих клеток являются металлы, в основном имеющие s-, d-, f- электронное строение и образующие ML k – металлолигандные комплексы, причем это, вполне могло быть на минеральной подложке (кристаллах) в гидротермальных условиях, на тектонических разломах океанической коры, вблизи подводных вулканов и т. п. Осмотическое давление, ph вне- и внутриклеточных пространств определяется изотопами химических элементов, имеющих электронное строение s-, p-элементов, образующие элементолигандные комплексы AL k типа.

Поля, элементарные частицы Z 86 d-f-эл-ты d-эл. f-эл-ты d-эл-ты d-эл-ты ПЕРИОДЫ Рисунок 20. Показатели связывания химических элементов белками плазмы крови в зависимости от атомного номера, % от содержания в плазме крови. B Be LiNe Al Mg NaAr Ca Ti K Kr RbXe Sr Cs Ba (Tl) Rn (Ra) (Fr)

Химические элементы – это упорядоченное множество, своеобразная топологическая матрица, состоящая из множества эволюционирующих ядер, обладающих невероятной потенциальной энергией. Это «Закон законов» спроектированный на плоскость, в виде периодической системы, представляемый в бесконечномерном функциональном пространстве как суперматрица, члены которой сами являются матрицами, отражающими множества изотопов элемента, состояний атомов, образуемых ими соединений, множества функциональных зависимостей свойств атомов и свойств соединений от различных параметров (С. А. Щукарев, 1970; 1974).

Итак, существует множество работ (идей, гипотез, теорий) о механизмах, причинах, способах, алгоритмах происхождении жизни и ее эволюции. Анализируя эти работы можно составить следующую схему самоорганизации первичной материи, в которой можно выделить следующие периоды: 1.Образование барионной материи (Большой взрыв и взрывы сверхновых звезд…), образование суперматрицы. 2. Период образования протопланеты, планеты (или другого космического объекта), условия которой пригодны для самоорганизации живого. 3. Период «стохастической химии» (автотрофный путь возникновения преджизни и жизни) образование разнообразных биологических систем, структур, синтезирующих все необходимые для жизни вещества из неорганических веществ (фототрофы, хемотрофы) – период малых форм (в т.ч. вирусов, микроорганизмов…и первых гетеротрофов) – островки жизни, островная, оазисная жизнь. 4. Период «алгоритмической химии» преджизни и жизни – образование организмов (аминокислот, белков, мононуклеотидов, липидных структур, полисахаров, системы РНК-ДНК), где действуют автокаталитические реакции (автотрофы и гетеротрофы), формирование биосферы, биосферная жизнь. 5. Период антропогенеза (антропоцен), формирование ноосферы. 6. Период формирования, сначала в Солнечной системе, космоноопространства (космоноосферы).

В результате Большого взрыва и образования квантово-электронной протонной матрицы 1-го порядка (суперматрицы) и действующих на ней основных, базисных законов самоорганизации материи и материальных объектов – принципа А. Пуанкаре, закона дивергенции, эволюции живых существ, общества … (которые действуют в мире неживой и живой природы и можно, в той или иной степени объяснить с помощью эволюционной теории Чарльза Дарвина и Жана Батиста Ламарка, достижений генетики и эпигенетики) ~ 3,5 млн. лет назад появился человек. Этот этап самоорганизации материи – этап антропогенеза (антропоцен), характеризуется освоением живыми объектами ближайшего, пока Космического пространства. Слайд 35

Суперматрица С. А. Щукарева, как и все Цивилизационное представление о периодической системе, определяет свойства и поведение химических элементов в пределах таблицы Менделеева. Существующее определение периодического закона: «Свойства элементов и их однотипных соединений находятся в периодической зависимости от заряда атомных ядер элементов» соответствует этому представлению и этим знаниям и является определением именно периодической таблицы (системы Д. И. Менделеева). Однако, в связи с новыми данными о свойствах барионной материи и материи вообще, возникла необходимость дать новое определение периодическому закону с позиции Суперматрицы, совместив его с теорией Большого Взрыва, то есть сформулировать новую парадигму. Это новое определение периодического закона – это определение на какой- то этап развития науки, так как периодический закон – это фрагмент какого- то общего, всеобъединяющего закона материи, которую мы еще очень плохо знаем. С развитием науки, расширением наших знаний о Природе, наше представление об устройстве материи изменится и вновь возникнет необходимость кратко сформулировать наше представление о ней. Слайд 36

ИТАК: «Химические элементы – это упорядоченное множество, возникшее в результате ядерных реакций (Большой взрыв, взрывы сверхновых звезд и т. д., все процессы, ответственные за образование барионной материи) представленное в бесконечномерном функциональном пространстве как суперматрица, члены которой сами являются матрицами, отражающими множества изотопов элемента, состояний атомов, образуемых ими соединений, множества функциональных зависимостей свойств атомов и свойств соединений от различных параметров и образующие многочисленные квантовые макро- и микрообъекты, процессы, явления…». В основу этого определения положены идеи С. А. Щукарева (1970; 1974). На графиках 8-20 представлены волновые характеристики различных процессов, явлений барионной материи, что соответствует третьей физической квантово-полевой картине мира. Материя может познавать и преобразовывать сама себя Матрица от матрицы Слайд 37.