Эволюционная концепция в химии. Взаимосвязь химических и биологических процессов.

Природа в процессе эволюции живых организмов создала своеобразные химические технологии необычайной эффективности. При изучении химизма живой природы биохимией и молекулярной биологией было установлено, что состав и структура биополимерных молекул представляют собой  единый набор для всех живых существ, вполне доступный для исследования Физическими и химическими методами.

   Интенсивные исследования последнего времени направлены на выяснение механизмов химических превращений, присущих живой материи. Химиков интересуют  перспективы  синтеза сложных веществ; биологов – вещественная и функциональная основы жизнедеятельности;  исследователи-медики пытаются выяснить биохимические границы между нормой и патологией в организме. Объединяет все эти работы концептуальное представление о ведущей роли ферментов.

Ферменты – это белковые  молекулы, синтезируемые живыми клетками. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью осуществляются многочисленные химические реакции. Ферменты можно определить как биологические катализаторы. Биокатализаторы обладают высокой избирательностью - один фермент катализирует только одну реакцию. Проблемы моделирования биокатализаторов показали необходимость детального изучения химической  эволюции, т.е. установления закономерностей  самопроизвольного синтеза новых химических соединений.

    Проблема биологической самоорганизации (и биологической эволюции) связана  с проблемой химической самоорганизации (и химической эволюции).  Одна из задач химии, а именно, самого новейшего её направления – эволюционной химии, понять, как из неорганической  материи возникает жизнь.  Поэтому  эволюционную химию можно назвать «предбиологией».

  На сегодняшний день известны 112 химических  элементов, однако основу живых систем составляют только 6 из них, которые получили название органогенов. К этим веществам относятся:  углерод, водород,  кислород,  азот, фосфор и сера.  Их общая  весовая доля в живой материи составляет 97,4%. Еще 12 элементов (Na,K,Ca,Mg,Fe,Si,Al,CI,Cu,Zn,Co,Mn) составляют примерно 1,6%. Остальные слабо представлены в живой материи, т.е. к участию в живой материи природа отобрала ограниченный набор элементов.

    Признаки, по которым происходил  «естественный отбор» элементов: 1. способность образовывать достаточно прочные, энергоемкие химические связи. 2. Образуемые связи должны быть достаточно изменчивыми, перестраиваемыми. Именно поэтому углерод был отобран эволюцией как органоген номер 1, т.к. он в полной мере отвечает перечисленным выше требованиям.

   Теория саморазвития  элементарных открытых каталитических систем, выдвинутая в 1964 году А.П.Руденко, представляет собой единую теорию хемо- и биогенеза. Данная теория решает в комплексе вопросы о движущих силах и механизме эволюционного процесса, т.е. о законах химической эволюции, об отборе  элементов и структур,  о сложности химической  организации и иерархии химических систем как следствия эволюции. Сущность этой теории состоит в том, что  химическая  эволюция представляет собой саморазвитие каталитических систем, и следовательно, эволюционирующим веществом являются катализаторы.  Эта теория является в настоящее время основанием  эволюционной концепции в химии.  Одно из важнейших следствий этой теории – установление пределов химической эволюции и перехода от хемогенеза к биогенезу.