Жгучая минеральная вода
Жгучая минеральная вода с завышенным содержанием дейтерия в процессе происхождения жизни и живой материи. изотопный состав воды. И. Игнатов, О.В. Мосин
Вселенная, образовавшаяся в итоге Огромного взрыва 13,7 млрд лет тому вспять, была существенно горячее и плотнее, чем на данный момент и состояла, в главном, из водорода (H). Дейтерий (D) сформировался в следующие мгновения эволюции Вселенной в итоге столкновения свободного нейтрона и протона при сверхвысоких температурах. Дальше два атома дейтерия вошли в состав ядра гелия (He), состоящего из 2-ух протонов и 2-ух нейтронов. Таким макаром, дейтерий может служить индикатором эволюции Вселенной, так как количество дейтерия в природе повсевременно. По сей день числилось, что в процессе формирования гелия израсходовались практически все атомы дейтерия, и только 10 000 атомов дейтерия остались неизрасходованными. Исходя из этого количества дейтерия в Космосе, природная распространённость дейтерия составляет 0,015 ат.% D (от общего числа всех атомов водорода). В 2007 году южноамериканский астролог Дж. Лински при помощи ультрафиолетового телескопа FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) провёл исследование дейтерия в галактике Млечный Путь и нашел, что дейтерия в нём содержится существенно больше, чем об этом свидетельствовали данные прошлых исследовательских работ [1]. А именно, на звездообразование было потрачена не 1/3, а 15% D, превратившегося потом в гелий и он распределён неравномерно. Приобретенные данные могут конструктивно поменять теоретические представления не только лишь о процессе формировании звезд и галактик, да и молекулярной эволюции. Источником дейтерия во Вселенной являются вспышки сверхновых звёзд и термоядерные процессы, идущие снутри звёзд. Может быть, этим разъясняется тот факт, что мировое количество дейтерия увеличивается в период глобальных потеплений и конфигураций климата. Гравитационное поле Земли недостаточно сильное для удержания лёгкого водорода, и наша планетка равномерно теряет водород в итоге его диссоциации в межпланетное место. Водород улетучивается резвее томного дейтерия, способного скапливаться в гидросфере Земли. Потому в итоге этого природного процесса фракционирования изотопов в процессе эволюции Земли должно происходить скопление дейтерия в поверхностных водах, в то время как в атмосфере и в водяном паре содержание дейтерия низкое. Таким макаром, на планетке происходит масштабный природный процесс разделения изотопов H и D, играющий значимый роль в поддержании жизни.
Соотношение D/H (изотопные сдвиги, ?) по интернациональному эталону SMOW, соответственному размеренной по изотопному составу воде Мирового океана, составляет: D/H=(155,76±0,05)?10?6 (155,76 ppm) [2]. По интернациональному эталону природной воды из Антарктики SLAP соотношение D/H в воде составляет D/H=89?10?6 (89 ppm). Для природных вод в большинстве случаев свойственны отрицательные отличия от SMOW на (1,0-1,5) .10-5, в отдельных случаях до (6,0-6,7) .10-5, но встречаются и положительные отличия до 2,0.10-5. В среднем в природных водах соотношение D/H составляет 1:5700. Дейтерий в природных водах распределен неравномерно: варьируя от 0,015 ат.% для воды из Антарктического льда, до 0,02-0,03 ат.% D для речной и морской воды. Талая вода и горная вода, приобретенная за счет таяния ледников содержит на 3-5% меньше дейтерия, чем рядовая питьевая вода. В среднем, в 1 тонне речной воды содержится 150-300 г. дейтерия. Воды других подземных и поверхностных источников содержат различное колическтво дейтерия от ? = +5.0 D,%, SMOW (Средиземное море) до to ? = -105 D,%, SMOW (река Волга).
Преждевременное нами было высказано предположение, что первичная вода на ранешних стадиях эволюции содержала больше дейтерия и он был всераспространен неравномерно в атмосфере и гидросфере [3]. Первичная атмосфера Земли обладала восстановительными качествами и состояла, в главном, из консистенции газов – CO, Н2, N2, NH3 и CH4. В критериях восстановительной атмосферы отсутствовал защитный кислородно-озоновый слой, экранировующий поверхность Земли от жёсткого коротковолнового солнечного излучения, несущего огромную энергию, способного вызвать фотолиз и радиолиз воды. Процессами, провождающими скопление дейтерия в гидросфере признаны радиационное излучение, вулканические геотермальные процессы и электронные разряды в атмосфере. Эти природные процессы могли явиться результатом обогащения гидросферы дейтерием в форме HDO, которая испаряется медлительнее обыкновенной воды, а конденсируется резвее. Формирование НDO происходит в консистенциях D2O-H2O за счет реакций диссоциации и изотопного (H-D) обмена: H2O + D2O = 2HDO. Потому при низких концентрациях дейтерий находится в воде в форме HDO, а при больших – в форме D2O. Строение молекул D2O такое же, как молекул Н2O, с очень малым различием в значениях длин ковалентных связей и углов меж ними. D2O бурлит при 101,440С, леденеет при 3,820С, имеет плотность при 200С 1,1053 г/см3, причём максимум плотности приходится не на 40С, как у Н2O, а на 11,20С (1,1060 г/см3). Эти эффекты отражаются на энергии хим связи, кинетике и скорости хим реакций в D2O. Протолитические реакции и биохимические процессы в D2O существенно замедлены. Но, есть и такие реакции, скорость которых в D2O выше, чем в Н2O. В главном это реакции, катализируемые ионами D3О+ либо H3О+ либо ODи ОН-.
Согласно теории абсолютных скоростей разрыв СH-связей может происходить резвее, чем СD-связей, подвижность иона D3О+ меньше, чем подвижность Н3О+, константа ионизации D2O меньше константы ионизации H2O. Это значит, что в первичной воде самоорганизующиеся дейтерированные структуры могли существовать подольше во времени, чем протонированные формы. Есть основания предпологать, что в ту эру существовал процесс структурирования в аква среде органических молекул, так как было показано, что структурирующее характеристики и стабилизирующее воздействие D2O на хим связи из-за изотопных эффектов D несколько более выражены, чем у H2O [4]. Наибольшие изотопные эффекты в разнице констант скоростей хим реакций с соотношением kh/kd = 6-8 наблюдаются в D2O для C-H/C-D, N-H/N-D и O-H/O-D связей [5].
Зависимо от того, какое положение занимает атом дейтерия в молекуле различают первичные и вторичные изотопные эффекты дейтерия, опосредованные межмолекулярными взаимодействиями. В этом нюансе более необходимыми для структуры макромолекулы являются динамические короткоживущие водородные (дейтериевые) связи. Они формируются меж примыкающими атомами дейтерия (водорода) и гетероатомами О, С, N, S и D2O из среды и играют существенную роль в поддержании пространственной структуры макромолекул и в межмолекулярных взаимодействиях. Замещение атомов водорода дейтерием изменяет конформацию и стабильность водородных (дейтериевых) связей в макромолекулах протеинов и ДНК, содействующих поддержанию их структуры и стабильности. Связи, сформированные атомами дейтерия различаются по прочности и энергии от подобных водородных связей. Различия в нуклеарной массе атома H и D могут служить предпосылкой различий в синтезах нуклеиновых кислот, которые могут приводить к структурным различиям и к многофункциональным изменениям в клеточке. Ферментативные функции и структура синтезируемых белков также меняются при росте клеток в D2O, что может отразиться на процессах метаболизма и деления клеточки. Другое принципиальное свойство определяется пространственной структурой D2O, имеющей тенденцию сближать гидрофобные группы макромолекул, чтоб минимизировать их эффект на водородную (дейтериевую) связь в присутствии молекул D2O. Потому структура макромолекул белков и нуклеиновых кислот в D2О несколько стабилизируется [6]. При помещении клеток био объектов в D2O, из их не только лишь удаляется протонированная вода за счет реакции обмена Н2О-D2О, да и происходит резвый изотопный (H-D) обмен в гидроксильных (-ОН), сульфгидрильных (-SH) и аминогруппах (-NH2) всех органических соединений, включая белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды. Понятно, что в этих критериях только ковалентная С-Н связь не подвергается изотопному обмену и вследствие этого только соединения со связями типа С-D могут синтезироваться de novo [7].
Дейтерированные клеточки разных микробов, приспособленных к наибольшим концентрациям D2O в ростовых средах (95-98 об.% D) являются комфортными объектами для прогнозирования критерий эволюции и адаптации, также исследования структуры и конформации клеточных природных соединений и молекулярной организации клеточки способом ЯМР-спектроскопии. В процессе роста в D2O в клеточках синтезируются молекулы протеинов и ДНК, атомы водорода в углеродных скелетах которых практически стопроцентно замещены на дейтерий. Такие дейтерированные макромолекулы претерпевают структурно-конформационные конфигурации, нужные для их функционирования в D2O.
Чувствительность разных био объектов к D2O разная. Клеточки животных способны выдерживать до 25-30% D2O, растений — 60% D2O, а клеточки простых микробов — 90% D2O (рис. 1).
Рис. 1. Выживаемось клеток разных организмов в воде
с разными содержаниями дейтерия (по данным создателей).
Мы изучили изотопные эффекты дейтерия в прокариотических и эукариотических клеточках разных таксономических групп микробов, реализующих метилотрофный, хемогетеротрофный, фотоорганотрофный и биосинтетический пути ассимиляции субстратов (облигантые и факультативные метилотрофные бактерии, хемогетеротрофные бактерии, галобактерии, синезеленые водные растения) способами 1Н-ЯМР-, ИКи масс спектрометрии. Показано, что эффекты, наблюдаемые при адаптации клеточки к D2O носят полный многофакторный нрав и связаны с переменами морфологических, цитологических и физиологических характеристик – величины лаг-периода, времени клеточной генерации, выходов биомассы, соотношения синтезируемых аминокислот, белков, нуклеозидов, сахаров и липидов при росте в D2O, также с уровнем эволюционной организации исследуемого объекта. Общей особенностью изученных микробов при росте в D2О являляется пропорциональное повышение длительности лаг-периода и времени клеточной генерации при уменьшении выходов микробной биомассы. Приобретенные свидетельствуют о том, что клеточка реализует особенные адаптивные механизмы, содействующие многофункциональной реорганизации работы жизненно-важных систем в D2О. Более чувствительными к подмене Н+ на D+признаны аппарат биосинтеза макромолекул и дыхательная цепь, т. е. те клеточные системы, использующие высочайшие скорости образования и разрыва водородных связей. Этот факт позволяет рассматривать био воздействие D2О как всеохватывающее воздействие, действующему сразу на функциональное состояние огромного числа систем: метаболизм, биосинтетические процессы, транспорт веществ, структуру и функции макромолекул. Также может быть, что в процессе адаптации к D2O меняется соотношения главных клеточных метаболитов. Не считая того, присутствие дейтерия вызывает физиологические, морфологические и цитологические конфигурации в клеточках изученных микробов, что в итоге приводит к формированию в D2O больших атипичных клеток, состоящих из плотно упакованных мембран, наподобие мезосом, имеющих в 2-3 раза более толстую клеточную стену; чем протонированные клеточки с неравномерным рассредотачиванием ДНК [8].
Приобретенные данные, в целом, подтверждают устойчивое представление о том, что адаптация к D2О является фенотипическим явлением, так как приспособленные к D2O клеточки ворачиваются после их переноса на обыденную водную среду к нормальному росту после некого лаг-периода. В то же время эффект обратимости роста на H2O/D2O-средах не исключает способности того, что определенный генотип детерминирует проявление 1-го и такого же фенотипического признака в средах различного изотопного состава.
Био опыты с D2O дают возможность лучше предсказывать условия, при которых зародилась жизнь. Тяжело допустить, что жизнь могла появиться в хаотической неинформационной воде [9]. Живы организмы и вода являются сложными, самоорганизующимися системами с соответствующей структурой. Самыми подходящими для зарождения жизни признаны минеральные воды и воды карстовых источников, взаимодействующие с СаСО3, а потом морские воды [10] (Игнатов, 2012). Циркулируя в полостях, микротрещинах и каналах, воды карстовых источников обогащаются Са(HCO3)2, интенсивно взаимодействующим с органическим веществом и могут содержать информацию о жизни в более поздние геологические периоды. При всем этом самоорганизация первичных органических соединений в аква среде поддерживалась термальной энергией магмы, вулканической деятельностью и солнечной активностью.
Экспериментальные данные подтвержают, что жизнь появилась в жаркой минеральной воде с завышенным содержанием дейтерия. Это также может служить доказательством вероятного пути перехода от синтеза малых органических молекул за счет энергии уф-излучения Солнца к более сложным органическим молекулам протеинов и нуклеиновых кислот. Молекулы протеинов построены из одной либо нескольких полипептидных цепей, состоящие из огромного числа разных аминокислот. Их следующая конденсация в полипептидные цепи может произойти в определённых критериях, после их образования. Принципиальным фактором в реакции конденсации 2-ух молекул аминокислот является выделение Н2О. Так как реакция поликонденсации аминокислот сопровождается дегидратацией, при удалении Н2О из системы быстроту реакции возрастает. Данный факт свидетельствует о том, что преждевременное развитие жизни происходило поблизости действующих вулканов, так как в ранешние периоды геологической истории вулканическая деятельность происходила более интенсивно, чем в следующие геологические времена. Дегидратация аккомпанирует не только лишь полимеризацию аминокислот, да и объединение других блоков в более большие органические молекулы, также полимеризацию нуклеотидов в нуклеиновой кислоты. Такое объединение всегда связано с реакцией конденсации, при которой от 1-го блока «отщепляется» протон Н+, а от другого — гидроксильная группа ОН- с образованием молекулы Н2О.
В первый раз возможность существования реакций конденсации-дегидратации в критериях первичной гидросферы под воздействием синильной кислоты (HCN) и ее произодных — цианамида (HNCN2) и дицианамида HN(CN)2, обосновал Кальвин в 1965 году [11]. HCN, HNCN2 и HN(CN)2 владеют дегидратирующей способностью и способностью катализировать процесс связывания молекулы Н2О первичной гидросферы [12]. На присутствие HCN в первичной гидросфере указывают и ранешние опыты Миллера. В присутствии HCN и цианамидов конденсация отдельных блоков, сопровождаемая дегидратацией, происходит при обычных температурах в очень разбавленных аква смесях (рис. 2). Ракции поликонденсации аминокислот в присутствии HCN и ее производных зависят от кислотности аква смесей, в каких они протекают [13]. В кислых аква средах (рН 4-6) эти реакции не идут, тогда как щелочные условия (рН 8-9) содействуют их протеканию. В текущее время не существует конкретного представления, имел ли первичный океан щелочной состав, но возможно, что конкретно таким значением рН обладала озерная и карстовая вода, соприкасавшаяся с базальтом, и эти реакции могли происходить при контакте воды с базальтовыми породами.
Рис. 2. Реакции конденсации и дегидратации, катализируемые HCN и ее производными, приводящие к образованию из отдельных молекул более больших органических молекул. Верхние три уравнения: конденсация и следующая полимеризация аминокислот в протеины, углеводов в полисахариды и кислот и спиртов в липиды. Нижнее уравнение — конденсация аденина с рибозой и Н3РО3, приводящая к образованию нуклеотида [11].
В синтезе органических молекул могли использовались другие источники энергии, в т.ч. геотермальные. Так, в смесях метаналя с гидроксиламином, метаналя с гидразином и в аква смесях, содержащих НCN, после нагрева обскурантистской консистенции до 95 0С в конце опыта обнаруживались аминокислоты [14]. В других опытах продукты реакции полимеризовались в пептидные цепи, что является принципиальным шагом на пути к неорганическому синтезу белка. В обскурантистской консистенции с веществом HCN в аква NH3 также создавались более сложные соединения, входящие в состав нуклеиновых кислот – азотистые основания пурины и пиримидины (рис. 3) [15].
Рис. 3. Предполагаемые механизмы образования пуринов – аденина, гуанина и ксантина из аква консистенции NH3 и HCN (вверху) и аденина из аква консистенции NH3-HCN (понизу) при +95 0С. (суммарная реакция: 5HCN = аденин) [15]. Промежные продукты синтеза – 4-аминоимидазол-5-карбоксамидин и 4-аминоимидазол-5-карбоксамин детектировались в растворе.
В модельных критериях первичной гидросферы безводную смесь аминокислот подвергали воздействию температур от +600С до +1700С с образованием маленьких белковоподобных соединений, обозначаемых тепловыми протеиноидами. Лучшие результаты по поликонденсации выходили со растворами аминокислот, содержащими аспарагиновую и глутаминовую кислоты, относящиеся к числу неподменных аминокислот, встречающихся во всех современных организмах. Тепловые протеиноиды состоят из больших молекул с молекулярной массой до 300000, состоящих из числа тех же аминокислот, что и природные белки. По количественному составу они содержат 18 из 22 аминокислот, обычно встречающихся у современных организмов, что сооответствует общему определению белка [16]. С природным белком протеиноиды сходны и по ряду других принципиальных параметров: по связыванию полинуклеотидов, по пригодности в еду микробам и крысам, по возможности вызывать реакции, схожие с теми, которые катализируются ферментами в живых организмах. Cинтетические протеиноиды способны каталитически разщеплять глюкозу [17] и оказывать действие аналогичное действию меланоцитстимулирующего гормона [18]. Другим принципиальным свойством протеиноиноидов является их гетерогенность: т. е. последовательность аминокислот в их пептидных цепях не случайна, а, напротив, закономерна. При промывке жаркой консистенции протеиноидов водой либо аква смесями солей, в аква среде образуются простые мембраноподобные микросферы с поперечником 5-10 мкм. [19]. По морфологическим особенностям микросферы напоминают мембрану клеточки, которая может быть двойной (рис. 4).
Рис. 4. Электрические микрофотографии протеноидных микросфер в аква среде [19].
Образование протеноидных микросфер из консистенции искусственных протеинов принципиально так как дает материал о последующем шаге эволюции жизни. Это шаг от разрозненных органических молекул к группам организованных молекул — коорцерватам, собранным в отдельные структуры и разделенными от мира вокруг нас примитивной мембраной – аналогом мембраны клеточки, что было в первый раз продемонстрировано выдающимся Русским ученым академиком А. И. Опариным [20].
С учётом вышеназванных причин происхождение жизни смотрится последующим образом. Исходным шагом эволюции, по-видимому, было образование в первичной гидросфере и насышенной водяными парами атмосфере при больших температурах аминокислот и азотистых соединений – аналогов нуклеиновых кислот. Таковой синтез вероятен в критериях восстановительной атмосферы при наличии в аква среде H3PO3и воздействии электронных разрядов, уф-излучения и больших температур [21]. Последующим шагом является поликонденсация аминокислот в тепловые протеиноиды при температурах 65-1700С в присутствии H3PO3и фосфатов при наличии в аква консистенции достаточных количеств аспарагиновой и глутаминовой кислот. Потом в консистенции тепловых протеиноидов при воздействии на их водой либо кислыми аква смесями (дождиком) образуются протеиноидные микросферы – предшественники первых клеток, владеющие каталитической активностью. Способность тепловых протеиноидов к выполнению неких функций, схожих с функциями ферментов живых организмов, выражается в том, что они способны в присутствии катионов Zn2+ расщеплять АТФ, т. е. владеют слабенькой ферментативной активностью. Впоследствие у микросфер могла показаться способность к синтезу РНК, которые могли случайным образом кодировать недлинные белки. Доказательством того, что жизнь образовалась в жаркой воде служат недавнешние исследования Т. Сугававы, который воздействуя на водную смесь органических молекул, ДНК и протеинов при +95 0С получил т.н. протоклетки, владеющие простой мембраной.
Важную роль в происхождении жизни, по-видимому, играл самый распространённый минерал земной коры кварц (SiO2). Кристалл кварца обладает тетраэдрической структурой, из которой могут складываются разные цепочечные и ленточные силикатные структуры (рис. 5). Уникальность кварца состоит в том, что его кристаллы оптически активны, т. е. способны вести взаимодействие с поляризованным светом, в т.ч на поверхности кристалла. Потому, на поверхности Lи Dэнантиомерных кристаллов кварцев была вероятна избирательная абсорбция Lи D-изомеров, что может разъяснить стереоселективность эволюции.
Рис. 5. Кристаллическая структура кварца (слева) и тетраэдрическая структура воды (справа).
Предполагаемая структура воды могла быть обоснована ее старой реологической связью с кварцем и другими кремнекислородными минералами, преобладающими в земной коре, в контакте с которыми пребывала вода. С кальциево-силикатными породами связано и развитие древних форм жизни на Земле. Самые древнейшие подтверждения существования живых организмов со слоистой известковой структурой на Земле датируются 3,5 млрд лет. Эти древние известковые (доломитовые) ископаемые докембрийского периода – строматолиты строили собственный скелет из известняка и диоксида кремния SiO2. Строматолиты формировались на деньке неглубоких водоемов в архее в самую древнейшую геологическую эру Земли — 2,5?3,5 миллиардов годов назад. Исследование этих образований очень принципиально, потому что строматолиты хранят сведения о зарождающейся жизни на Земле и органическом составе первых живых организмов – бессчетных колоний цианобактерий, диатомовых водных растений и нефтеперерерабатывающих микробов, возникающих в толщах известняков и доломитов в жерлах погасших вулканов и тепловых источников. Эти планктонные формы обитают в верхних слоях морской воды совместно с другими организмами, владеющими известковыми (фораминиферы) и хитиновыми скелетами размер которых добивается несколько 10-ов микрометров. После погибели эти организмы опускались на морское дно; вещество их скелета химически вело взаимодействие с морской водой. Карбонат кальция фораминифер и хитин других планктонных микробов растворялись в воде лучше, чем кремнезём диатомовых водных растений и радиолярий, формируя осадки кремнезёма. Кремнистые сланцы с отложениями этих кремнийсодержащих микробов формировались в эру фанерозоя в глубочайших океанских впадинах, на глубинах около 1-2 км. Временный расцвет организмом с кренезёмным скелетом мог привести к такому скоплению кремния в водах океана. Потом SiO2 могла кристаллизоваться вокруг рассеянных в известняке центров кристаллизации, равномерно замещая молекулы CaCO3. Позже, организмы, владеющие известковыми панцирями — фораминиферы стали абсорбировать Ca2+ из известняковых пород.
При рассмотрении природных процессов самоорганизации существует увлекательный парадокс, отысканный в карстовых источниках местечка Zlatna Panega, Teteven (Болгария). Обитающие там сине-зеленые водные растения окружены пузырьками поперечником 3-5 мм, время жизни которых составляет от нескольких часов до дней. Вода, ИК-спектр которой аналогичен ИК-спектру сока растений, имеет тенденцию сохранять самоорганизацирующие структуры. При добавлении к раствору пектинов катионов Ca2, раствор воспринимает желатинизорованную структуру, так как катионы Ca2+ владеют способностью связывания с молекулами пектина с формированием комплексов. Разумеется, эти комплексы играют существенную роль в объединении разных компонент клеточной мембраны и оказывают влияние на ее компактность и крепкость.
Приобретенные данные указывают на то, что зарождение жизни зависит, как от свойства и структуры воды, так и от дополнительных критерий. Поближе всего к этим условиям является минеральная вода, взаимодействующая с CaCO3. По высококачественным показателям за ней следуют морская и горная вода [12].
В этой связи важны последующие реакции:
(1) CO2 + 4H2S + O2 = CH2O + 4S + 3H2O
(2) СаСО3+ HOH + СО2 = Ca(HCО3)2
(3) CO2 + ОН- = HCО3-
(4) 2HCO3- + Ca2+ = CaCO3 + CO2 + H2O
Уравнение (1) указывает, что некие хемосинтетические бактерии употребляют энергию, полученную в итоге окисления H2S до S.
Уравнение (2) связано с одним из самых распространeнных процессов в природе – переход CaCO3 в Ca(HCО3)2 в присутствии Н2О и СО2. При наличии ОН- ионов СО2 преобразуется в HCО3(3 уравнение). Уравнение (4) указывает процессы, сопровождающие формирование строматолитов.
В 2010 г. центре исследования мед биофизики Болгарии были изучены эталоны «деионизированной» воды (контроль), минеральной воды, морской воды, воды из карстовых источников и горной воды из Болгарии с внедрением устройства Антонова для спектрального ИК-анализа воды. Также были изучены эталоны минеральных вод из разных болгарских источников. В качестве модельной системы употреблялся сок кактуса, так как это растение содержит примерно 90 H2O. Приобретенные данные показали, что более близкий к ИК-спектру контрольной воды являлся ИК-спектр минеральной воды, контактирующей с СаСО3. Карстовые воды имеют схожий ИК-спектр. Более близкий к ИК-спектру сока имел ИК-спектр карстовых вод, взаимодействующих с минеральной водой. Так, ИК-спектры сока растений, минеральная вода и вода карстовых источников, взаимодействующих с CaCO3, имели значения пиков ИК-спектров при -0,1112; -0,1187; -0,1262; -0,1287 и -0,1387 еV, соответственно. Подобные пики в ИК-спектре меж соком растений, горной и морской водой детектировались при -0,1362 еV. ИК-спектр контрольного эталона деионизированной воды значительно отличался от ИК-спектра питьевой, минеральной и горной воды. Также были измерены величины средней энергии водородных Н…О-связей меж молекулами H2O в процессе формирования кластерных ассоциатов формулы (H2O)n, составляющие -0.1067±0.0011 eV. При изменении температуры меняется средняя энергия водородных H…O связей в ассоциатах молекул H2O [22].
Эти данные свидетельствуют о том, что появление жизни зависит как от структуры и параметров воды, так и от наружных причин – температуры и значения рН. Данным условиям более лучше удовлетворяет взаимодействующая с CaCO3 минеральная вода. Потом по качеству следует горная вода [23]. В теплых и жарких минеральных водах ИК-пики в неравновесном энергетическом ИК-спектре (DNES) более выражены по сопоставлению с ИК-пиками, приобретенными в той же воде с более низкой температурой. Это указывает на огромную энергию для сохранения самоорганизованных структур во времени. Спектральный спектр DNES находился в среднем инфракрасном спектре от 8 до 14 микрометров. Подразумевается, что существует окно прозрачности земной атмосферы для электрической радиации в среднем инфракрасном спектре. В этом интервале энергия излучается от Солнца к Земле, и от Земли в окружающее место. Вода может изменять свою структуру и физико-химические характеристики с галлактическими ритмами. Возможность происхождения жизни является более большой в теплой и жаркой воде с определенной структурой. В январе 2010 г. Д. Вард обрисовал ископаемые строматолиты Йеллоустонского государственного парка США. Они исследовали мельчайшие организмы, формирующие строматолиты в жаркой воде подобно старым организмам в зонах вулканической активности, нагреваемых магмой. Данный факт является доказательством догадки, основанной на биофизических исследовательских работах происхождения жизни в теплых и жарких минеральных водах и гейзерах с завышенным содержанием дейтерия. В июне 2010, сообщение на эту тему было размещено создателями на конгрессе Euromedica в Ганновере (Германии). В сентябре 2010, южноамериканские ученые Стокбриддж, Льюис, Yung Юань и Wolfenden выпустили статью Воникла ли жизнь в жаркой воде?, в какой они разглядели возможность протекания более стремительных биохимических реакций в жаркой воде. O.В. Мосин считает, что на исходных шагах эволюции первичная вода содержала больше дейтерия и это — значимый факт относительно термоустойчивости и стабильности дейтерированных макромолекул в поддержании жизни в критериях завышенных температур. Так как нрав земной атмосферы потом поменялся с восстановительного на окислительный, условия жизни на Земле поменялись, что содействовало чистке гидросферы от дейтерия. Определенную роль в этом процессе могли играть карстовые породы. Разумеется, если вода содержит меньше дейтерия, развитие жизни может происходить резвее. Если на Земле не начался естественный процесс чистки от дейтерия, эволюция могла остаться на малом уровне.
Перечень литературы.
1. Linsky, J.L. D/H and nearby interstellar cloud structures, Space Science Reviews, NY: Springer Science, Business Media, 2007, V. 130, p. 367; Linsky, J.L. et al. What is the total deuterium abundance in the local Galactic disk? // Astrophysical Journal, 2007, V. 647, p. 1106.
2. Lis G., Wassenaar L.I., Hendry M.J. High-Precision Laser Spectroscopy D/H and 18O/16O Measurements of Microliter Natural Water Samples // Anal. Chem., 2008, V 80 (1), p. 287-293.
3. Мосин О.В. Дейтерий, томная вода, эволюция и жизнь // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, 2009. № 8, с. 64-70.
4. Лобышев В.Н, Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D2O в био системах. М.: Наука, 1978, 215 с.
5. Мосин О.В, Складнев Д.А., Швец В.И. Исследование физиологической адаптации микробов на тяжёловодородной среде // Биотехнология, 1999. № 8, c. 16-23.
6. Vertes A. Physiological effects of heavy water. Elements and isotopes: formation, transformation, distribution. — Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 2004, 112 p.
7. Мосин О.В, Складнев Д.А., Швец В.И. Способы получения белков и аминокислот, меченных размеренными изотопами 2Н, 13С и 15N // Биотехнология, 1996. № 3, c. 12-32.
8. Мосин О.В., Игнатов И. Изотопные эффекты дейтерия в клеточках микробов и микроводорослей // Вода: химия и экология, 2012. № 3, с. 83-94.
9. Игнатов И. В кн: Биоэнергетическая медицина. Зарождение живой материи, память воды, биорезонанс, биофизические поля. 2006. София: ГеяЛибрис, 93 c.
10. Мосин О. В., Игнатов И., Структура воды и физическая действительность //, Сознание и физическая действительность, 2011, Т. 10, № 6, с. 16-32.
11. Calvin M. Chemical Evolution, Oxford: Clarendon, 1969, p. 278 (М. Кальвин, Хим эволюция, Мир, Москва (1971), с. 48-50.
12. Mathews C.N., Moser R. Peptide synthesis from hydrogen-cyanide and water // Nature, 1968, V. 215, p. 1230-1234.
13. Abelson P. Chemical events on the»primitive earth. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S., 1966, V. 55, p. 1365-1372.
14. Harada I., Fox S.W. Thermal synthesis of natural ammo-acids from a postulated primitive terrestrial atmosphere // Nature, 1964, V. 201, p. 335-336.
15. J. Оrо, Prebiological organic systems, in: S. W. Fox (ed.), The Origin of Prebiological Systems, NY: Academic Press, 1965, p. 137-162.
16. Fox S. W., Harada K., Woods K.R., Windsor Ch.R. Amino Acid compositions of proteinoids // Archives of Biochemistry and Biophysics, 1963, V. 102 (3), p. 439-445.
17. Fox S.W., Krampitz G. Catalytic decomposition of glucose in aqueous solution by thermal proteinoids // Nature, 1964, V. 203, p. 1362-1364.
18. Fox C.W., Wang C.T., Melanocytestimulating hormone: Activity in thermal polymers of alpha-ammo acids // Science, 1968, V. 160, p. 547-548.
19. Nakashima T. Metabolism of proteinoid microspheres. In: Origins of Life and Evolution of Biospheres, 1987, V.20 (3-4), p. 269-277.
20. Опарин А.И. Пути исходно формирования обмена веществ и искусственное моделирование этого формирования в коауерватных каплях. В кн: С. Фокс (ред.), Происхождение предбиологических систем, М: Мир, 1966, 137 с.
21. О.В. Мосин, И.Игнатов. Понимание воды как субстанции жизни. // Сознание и физическая действительность, 2011, Т. 16, № 12, с. 9-20.
22. Ignatov, I., Tsvetkova, V., Water for the origin of life and informationaability of water, Kirlian (electric images) of different types of water, EUROMEDICA, Hanover, 2011.
23. Ignatov, I., Which water is optimal for the origin (generation) of life? EUROMEDICA, Hanover, 2010.