Л. А. СОКОВ ЮУНЦ РАМН, УралГУФК. - презентация

1 Л. А. СОКОВ ЮУНЦ РАМН, УралГУФК

2 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.

3 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.

4 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.

5 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

6 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 %.

7 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

8 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

9 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

10 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

11 Схема 1. Главная последовательность дифференциации первичного космического вещества

12 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

13 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

14 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).

15 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.

16 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).

17 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.

18 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 ….

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

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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

25 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

26 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

27 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

28 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

29 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

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

31 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.

32 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)

33 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).

34 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).

35 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

36 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

37 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.