История биологии с начала XX века до наших дней - [219]

Биохимическое подтверждение получил вывод А.О. Ковалевского о принадлежности ланцетника к хордовым: у ланцетника был обнаружен фосфаген (креатин-фосфат), который считался исключительной принадлежностью позвоночных. Вслед за этим было показано, что в мышцах беспозвоночных содержится родственное соединение — аргинин-фосфат, выполняющее ту же роль, что и креатин-фосфат в мышцах позвоночных.

Удалось выявить закономерности в распределении некоторых масел среди растений и зависимость состава масел в растении от географического происхождения последнего (С.Л. Иванов, 1914 и позднее). По Иванову, близкородственные виды располагают большим числом общих биохимических признаков, чем виды, состоящие в более отдаленном родстве; физиолого-химические признаки растений эволюируют и ряды химических веществ в пределах родов и семейств отражают пути этой эволюции. Полувековой опыт изучения закономерностей превращения веществ в онто- и филогенезе растений накоплен А.В. Благовещенским. Им исследовано содержание в цветковых растениях алкалоидов, эфирных масел, ферментов и белков. Обобщая большой материал, Благовещенский (1950, 1966) установил, что филогенетически более древние систематические группы растений характеризуются тенденцией к образованию богатых замкнутыми гомоциклическими или гетероциклическими группировками соединений, а филогенетически молодые группы — образованием преимущественно соединений с открытыми углеродными цепями. Развитие организмов как в онто-, так и в филогенезе сопряжено с падением их энергетического потенциала. Ферменты филогенетически древних форм обладают более высокой энергией активации катализируемых ими реакций, чем ферменты вышестоящих форм. Филогенетическим признаком является и степень специализированности обмена веществ: она тем сильнее выражена, чем филогенетически древнее группа. Эволюция в сторону снижения энергетического уровня не составляет непреодолимого препятствия для дальнейшего прогресса. Подъем на новую, более высокую энергетическую ступень осуществляется в ходе биохимической эволюции через своеобразный ароморфоз (арохимоз, по Благовещенскому).

Диапазон закономерностей биохимической эволюции был расширен В.И. Ниловым (1933, 1934), обнаружившим параллелизм в развитии химических процессов. Эту открытую им закономерность Нилов подчинил закону гомологических рядов Н.И. Вавилова (см. главу 2).

Широкую известность приобрели исследования Дж. Нидхэма (1930, 1931), в которых обосновывалась возможность приложения к биохимическим структурам теории рекапитуляции. Нидхэм показал, что в процессе эволюции белковый распад претерпел изменения: у морских беспозвоночных конечным продуктом азотистого обмена является аммиак, у рыб и амфибий — мочевина, а у рептилий и птиц — мочевая кислота. Между тем, как считал Нидхэм, куриный эмбрион проходит все эти этапы: первоначально он ведет себя как аммониотелический организм (подобно иглокожим), затем как уреотелический (подобно амфибиям), и, наконец, как урикотелический.

Эволюционно-биохимическими исследованиями было выявлено, что биохимические системы, причастные к основным проявлениям жизнедеятельности, обнаруживают общий план строения в пределах широкого ряда животных форм. Так, универсальным механизмом оказался биохимический механизм сокращения мышечных волокон. Как было показано В.А. Энгельгардтом и М.Н. Любимовой (1940), источником энергии для работы мышц является аденозинтрифосфат (АТФ), связи двух фосфатных остатков в котором богаты энергией. Дальнейшие исследования показали, что любой сократительный акт или движение, свойственные живым существам животным и растениям), вплоть до перемещения хромосом при митозе и движении спермиев, осуществляются за счет энергии АТФ.

«Бесчисленные факты…, — писал Холдейн, — указывают, что раскрываемые эволюционной теорией родственные отношения внутри растений и животных распространяются в одинаковой степени как на химические особенности, так и на структурные»[159]. Холдейн поставил в один ряд со сравнительной анатомией и эмбриологией биохимию как науку, которая дает возможность устанавливать родственные отношения организмов и с известной вероятностью определять направление их эволюции.

В 1944 г. М. Флоркэн предпринял попытку систематизировать некоторые данные, подтверждающие биохимическую сторону эволюции. В небольшой книжке, озаглавленной «Биохимическая эволюция», он с разной степенью полноты рассмотрел проблемы единства биохимического плана животных, биохимических различий, эволюции ряда биохимических структур и механизмов (перенос кислорода, электронов и фосфата, осмотическое давление жидкости внутренней среды, гемоглобин и т. д.), направления эволюции биохимических структур в разных филогенетических ветвях, а также вопросы биохимической адаптации, рекапитуляции и др. Согласно Флоркэну, биохимическая эволюция осуществляется путем приобретения нового компонента, выполняющего новую роль за счет модификации ранее существовавшей в организме молекулы или за счет приобретения старым компонентом новых функций (например, мочевина у акуловых не выводится из организма, а приобретает значение фактора, поддерживающего осмотическое давление внутренней среды).