Перегляд повідомлення

13 вересня 2024 року в Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України відбудеться чергове засідання міждисциплінарного загальноакадемічного семінару у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології».

Доповідь «Абіогенез. Деталі хімічного етапу еволюції біосфери» виголосить професор кафедри органічної хімії хімічного факультету Київського національного університету доктор хімічних наук Василь Пивоваренко.

Доктор хімічних наук, професор Василь Пивоваренко (фото: https://radomyshl.com.ua/istoriya-mista/vidomi-radomishlyani/176-pivovarenko-vasil-georgijovich)

Початок заходу – о 10:30 (орієнтовна тривалість – 2 години).

Адреса: Київ, вул. Леонтовича, 9, актова зала Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України.

УВАГА! У разі повітряної тривоги працює укриття в будівлі Президії НАН України (вул. Володимирська, 54).

Первісний бульйон в уявленні художника Маркоса Кея (джерело: https://www.thisiscolossal.com/2022/12/markos-kay-abiogenesis/)

Про тему доповіді

Зібрані науковою спільнотою дані дають змогу поглибити уявлення про еволюцію хімічних процесів у зоні формування Сонячної системи під час акреції, при утворенні планети Земля і подальшому охолодженні її поверхні. Впродовж такої еволюції утворюється цикл фотосинтезу органічних сполук в атмосфері та їхнього терморозпаду на поверхні до газів – складників первинної атмосфери. Він характерний для всіх планет із метановмісною атмосферою та гарячою поверхнею.

Охолодження земної кори призводить до накопичення найстабільніших органічних сполук на поверхні, серед яких домінують ароматичні азагетероцикли та вищі вуглеводні. При перетині критичної точки води – нижче 374°С – відбувається масштабна конденсація води з атмосфери й утворюються первинні океани – колоїдні системи органіки у воді.

У водному просторі термохімічні цикли еволюціонують з утворенням газів і стабільнішої органіки. Внаслідок охолодження у зоні терморозпаду дедалі більше починають домінувати каталітичні процеси, а позитивний зворотний зв’язок (автокаталіз) призводить до масштабування швидких автокаталітичних циклів і ліквідації неефективних. Швидкість дифузії молекул і відстань дифузії – визначальні в автокаталізі. Як наслідок, еволюція автокаталітичних циклів є найшвидшою у колоїдних системах. Саме колоїди найшвидше еволюціонують (масштабуються найефективніші цикли) й утворюють первинні органічні мікроструктури – пребіонти, які є міцелами з переважним умістом органічних сполук. Пребіонти у різних ареалах різняться за складом, типом хімічних циклів перетворень, структурою, що є результатом різних умов існування (температури, тиску і складу середовища). Отже, закон природного відбору починає працювати ще в абіогенезі, до утворення біосфери.

Вирішальним процесом у переході від пребіонтів до біонтів (живих організмів) є синтез ліпідів, які формують оболонку клітини біонта – цитоплазматичну мембрану. Оболонка зменшує швидкість дифузії, проте суттєво стабілізує внутрішнє середовище утвореної везикули щодо зовнішніх впливів. Склад мембран сучасних термофільних архей – одноклітинних організмів – вказує на хімічні шляхи утворення молекул первинних ліпідів та їхню структуру. Найстабільнішими до зміни зовнішніх впливів виявилися пребіонти, в яких синтезувалися ліпіди і – далі – цитоплазматичні мембрани з них. Саме тому вони заполонили водне середовище.

Точкою переходу від абіогенезу до біогенезу слід вважати появу гомохіральних одноклітинних організмів, що містять L-амінокислоти, D-вуглеводи тощо. У дослідах з асиметричного автокаталізу гомохіральний розчин утворюється з рацемічної суміші за лічені дні, проте в еволюції біосфери цей циклічний процес тривав мільйони років. Численні приклади розділення рацематів шляхом кристалізації окремих енантіомерів є свідченням мікрогетерогенності розчинів і одночасно вказує на причину природного відбору до гомохіральних організмів. Проте і зараз поява гомохіральності у біосфері є найменш вивченою загадкою зародження життя.

Отже, цикл фотосинтезу – терморозпаду органіки – зародився ще під час утворення планет Сонячної системи. Внаслідок охолодження поверхні первинної Землі він призвів до накопичення органічних сполук, які утворили міцелярні структури у воді після її конденсації на поверхні. Еволюція циклів фотосинтезу – терморозпаду у водному середовищі – була процесом природного відбору найстабільніших у часі циклів. Зміну відновлювальної атмосфери до окиснювальної (кисневу катастрофу) пережили лише найпристосованіші системи циклічних перетворень, які сьогодні називаються організмами. Оскільки в кисневій атмосфері органічні сполуки не утворюються, їхній фотосинтез зараз відбувається лиш у водному середовищі – в клітинах рослин на поверхні Землі та в океанах. Він є основним шляхом збереження й розвитку біосфери Землі. Решта шляхів – мінорні.

Довідково

Міждисциплінарний загальноакадемічний семінар у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології» започатковано на базі Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України відповідно до Постанови Президії НАН України № 134 від 22 березня 2023 р.

Мета семінару – періодичне заслуховування й обговорення наукових доповідей, присвячених застосуванню сучасних експериментальних і теоретичних методів хімії, фізики й математики для розв’язання нагальних проблем сучасної біології, зокрема у галузі біохімії, біофізики, молекулярної та клітинної біології, біоенергетики, геноміки, медичної біології, фармакології, нанобіотехнології, системної та синтетичної біології.

Семінар унеобхіднений прогресом таких «перехресних» наук і наукових напрямів, як біофізична хімія, фізична біохімія, хімічна біофізика, біохімічна фізика, фізико-хімічна біологія, фізика живого, математична біофізика, теоретична біологія, біоінформатика, штучний інтелект в біології та медицині тощо.

Засідання семінару щомісяця відбуваються в Актовій залі Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України (Київ, вул. Леонтовича, 9). Долучитися до семінару можна також в онлайн-режимі. «Двері» семінару відкриті не лише для науковців Національної академії наук України та працівників і студентів українських закладів вищої освіти, а й для всіх охочих.

На засіданнях семінару з міждисциплінарними науковими доповідями вже виступили:

• заступник директора з наукової роботи Інституту проблем математичних машин і систем НАН України член-кореспондент НАН України Ігор Бровченко;
• директор Навчально-наукового інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор хімічних наук, професор Ігор Комаров;
• професор кафедри загальної та медичної генетики Навчально-наукового центру «Інститут біології і медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор біологічних наук Андрій Сиволоб;
• завідувач відділу медичної хімії Інституту органічної хімії НАН України, професор кафедри супрамолекулярної хімії Інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка, науковий консультант компанії ТОВ «НПВ «Єнамін»» доктор хімічних наук Дмитро Волочнюк;
• завідувач лабораторії медико-біологічних досліджень відділу хімії макроциклічних сполук Інституту органічної хімії НАН України кандидат хімічних наук Роман Родік;
• професор кафедри загальної фізики та моделювання фізичних процесів фізико-математичного факультету Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» доктор фізико-математичних наук Оксана Горобець;
• завідувач кафедри біофізики та медичної інформатики Навчально-наукового центру «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор біологічних наук, професор Олександр Жолос;
• директор Інституту проблем штучного інтелекту МОН України і НАН України член-кореспондент НАН України Анатолій Шевченко;
• головний науковий співробітник лабораторії біофізики макромолекул відділу теорії нелінійних процесів в конденсованих середовищах Інституту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України доктор фізико-математичних наук, професор Сергій Волков;
• завідувач відділу білкової інженерії та біоінформатики Інституту молекулярної біології та генетики НАН України член-кореспондент НАН України Олександр Корнелюк;
• завідувач кафедри фізичної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка член-кореспондент НАН України Ігор Фрицький;
• директор Інституту молекулярної біології і генетики НАН України академік Михайло Тукало;
• заступник директора з наукової роботи Інституту молекулярної біології і генетики НАН України, головний науковий співробітник лабораторії біомолекулярної електроніки відділу механізмів трансляції генетичної інформації цього ж Інституту академік НАН України Сергій Дзядевич.

Наступне засідання семінару заплановано на жовтень 2024 року.

Пропозиції щодо виступів із доповідями (обсяг тез доповіді – 1–2 сторінки) надсилайте, будь ласка, на електронні скриньки керівника семінару – заступника директора з наукової роботи Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, завідувача відділу біохімії м’язів цього Інституту академіка Сергія Олексійовича Костеріна: kinet@biochem.kiev.ua ; kosterin.serg@gmail.com

За інформацією Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України