Элементы, из которых построены организмы

Дж. Уолд [1964] пишет: «В выборе атомов нет ничего случайного... В общем и целом наиболее легкие элементы являются наиболее широко распространенными; однако, отбор элементов, из которых построены организмы, определялся какими-то иными критериями, чем их доступность».

Выбор строительного материала диктуется его пригодностью для той роли, которую элементы и их сочетания призваны играть в организме, утверждает Дж. Уолд. Возможности выбора чрезвычайно ограниченны, так что в большинстве случаев организмы вынуждены были сделать именно тот выбор, который они сделали. «По этой причине я полагаю,— пишет Дж. Уолд,— что не только химические элементы, но и химическая конституция организмов одинаковы во всей Вселенной».

Около 99 % тканей организма построено из четырех элементов: Н, О, N и С. Это те элементы периодической системы, которые имеют атомы наименьшего размера и приобретают стабильные электронные конфигурации после присоединения соответственно 1, 2, 3 и 4 электронов. Размеры атома — очень существенная черта, от которой зависит, войдет или не войдет элемент в состав живого. Атомы наименьшего размера образуют устойчивые связи, и только эти атомы, как правило, образуют кратные связи. Элементы как будто соревнуются друг с другом за место в живых организмах. В этом соревновании фтор потерпел поражение, так как атомы водорода имеют меньший размер.

Кремний встречается в поверхностных геосферах и оболочках Земли, включая атмосферу и гидросферу, в 135 раз чаще, чем углерод. Но и он не занял почетного места среди атомов, строящих живое. Углерод вытеснил его. Дж. Уолд перечисляет три преимущества углерода, которые обеспечили ему победу над кремнием: связи кремния с самим собой и с другими атомами менее прочные, чем С—С-связи. Он не способен образовать двухвалентную связь. Соединения кремния инертны. Цепи кремния в присутствии кислорода, воды, аммиака легко рвутся. Вода и кислород противопоказаны соединениям кремния. Именно поэтому кремний противопоказан живому! Сера и фосфор, напротив, обладают особыми преимуществами в переносе групп атомов и энергии. Типы их связей разнообразны, а сами связи внутренне нестабильны, что облегчает обмен. И энергетические потенциалы связей и нестабильность связей имеют меру, ту самую, которая обеспечивает сере и особенно фосфору участие в построении живых систем. Свойства фосфора и серы обусловливают адекватную дозировку энергии.

Эволюция материи идет от рассеянных в пространстве элементарных частиц к образованию атомов, микромолекул, макромолекул. Число связей возрастает, сила связей обретает меру, части системы делаются сложнее, возрастает организованность. И точно так же, как астрономическое тело — скопление разнородных элементарных частиц, если это светило, или атомов и молекул, если перед нами скромная планета, так и минерал — скопление однородных молекул — результат эволюции материи. Звезды, планеты и минералы возникают на определенном этапе длительной истории развития неорганической материи.

На пути возникновения организованной устойчивости создалась и та принципиально неустойчивая, перманентно преобразующаяся констелляция элементов, которая вне преобразования не существует и существовать не может и которую мы называем живой. Но прежде чем началось накопление негэнтропии, должна была возрасти энтропия.