3. Коацервация

Как уже сказано во введении к этой главе, эта стадия биопоэза менее понятна, чем предыдущие. На этой стадии "органические" макромолекулы, образовавшиеся ранее в неорганических процессах, собираются в мелкие частицы. Голландский химик Бунгенберг де Ионг [6] давно уже предложил называть этот процесс коацервацией. Хотя термин широко использовался, его смысл до сих пор остается недостаточно четко определенным.

Возможно, это объясняется сложностью природы коацерватных частиц. Среди них трудно найти две одинаковые по размеру, массе или составу. Химику это кажется ужасным - ведь он привык путем анализа точно устанавливать свойства исследуемого вещества. К тому же коацерваты часто выглядят как синеватые или темные клейкие, резиноподобные вещества довольно отталкивающего вида. Пири [25] говорит о них как об "отходах, возникающих в тех случаях, когда мы (неискушенные химики) пытаемся получить что-нибудь согласно указаниям учебников". Статьи Блуа [5] о беспорядочных полимерах и Опарина [23] о реакциях обмена в коацерватных каплях дают ясное представление о трудностях экспериментирования в этой области.

Недавно на проблему коацервации был пролит новый свет с несколько неожиданной стороны. В последнее десятилетие океанологи обнаружили, что взвешенное в виде частиц органическое вещество встречается в морской воде значительно чаще, чем считалось до сих пор. Впервые такие агрегаты были обнаружены в проливе Лонг-Айленд. Сейчас показано, что они присутствуют не только в прибрежных водах, но и в открытом море. Райли ([27], см. также [30]) сообщает, что такие агрегаты имеют вид тонких пластинок от 5 мкм до нескольких миллиметров в диаметре. Опытным путем найдено, что такие частицы можно получить, пропуская через морскую воду пузырьки воздуха. Поэтому считают, что вспенивание играет основную роль в образовании этих агрегатов и, следовательно, в процессе коацервации этого типа. Пузырьки воздуха постоянно возникают во всех природных водоемах при волнении воды под действием ветра.

Считается, что в коацервации такого типа могут принимать участие поляризованные молекулы, имеющие на концах полярные и неполярные группы, например мыла, стероиды и т. п. Такие молекулы обладают поверхностно-активными свойствами, они стремятся образовать на поверхности воды пленку толщиной в одну молекулу. Выражаясь научным языком, на поверхности раздела воздух - жидкость возникают мономолекулярные пленки, которые разрушаются под действием волн. Молекулы в капельках, вырванных из пленки, стремятся перестроиться в сферическое тело, размещаясь в нем радиально, полярными концами наружу (фиг. 37, 38). Падая обратно в воду, такие капельки могут пробивать поверхностную пленку и оставаться погруженными в виде мелких коацерватных капелек.

Фиг. 37. Образование коацерватных капелек из мономолекулярного слоя полярных молекул липидов на поверхности раздела воздух - вода под действием волнения воды. Кружок - полярный конец молекулы, зигзагообразный 'хвост' - неполярный конец. Молекулы липидов полярны, у них есть полярный и неполярный концы. Другие молекулы с подобными свойствами должны вести себя примерно так же [19]

Фиг. 38. Расположение полярных молекул в коацерватных капельках в воде и в масле, а также расположение молекул в мономолекулярном слое на поверхности раздела масло - вода [19]