Кіріспе

Британдық химик Лесли Элезер Оргел FRS (12 қаңтар 1927 – 27 қазан 2007) – британдық химик. Ол өмірдің пайда болуы туралы теорияларымен белгілі.

Өмірбаян

Лесли Оргел 1948 жылы Англияның Лондон қаласында дүниеге келді. 1948 жылы Оксфорд университетінен химия мамандығы бойынша бірінші санаттағы дипломмен бакалавр дәрежесін алды. 1951 жылы Оксфордтың Магдален колледжінің мүшесі болып сайланды және 1953 жылы химия ғылымдарының докторы ғылыми дәрежесін алды. Оргель теориялық бейорганикалық химик ретінде мансабын бастады және Оксфордта, Калифорния технология институтында және Чикаго университетінде осы саладағы зерттеулерін жалғастырды. Сидней Бреннер, Джек Дюниц, Дороти Ходжкин және Берил М. Оутонмен бірге ол 1953 жылдың сәуір айында Фрэнсис Крик пен Джеймс Уотсон құрастырған ДНК құрылымының моделін алғашқылардың бірі болып көрді, олар сол кезде Оксфорд университетінің химия кафедрасында жұмыс істеп жатқан еді. Марқұм доктор Берил Оугтонның, кейін Риммердің айтуынша, Дороти Ходжкин оларға ДНҚ құрылымының моделін көру үшін Кембриджге бара жатқанын хабарлағанда, олар екі көлікпен бірге саяхаттаған. Барлығы жаңа ДНҚ моделіне әсерленді, әсіресе кейіннен Крикпен жұмыс істеген Бреннер; Оргельдің өзі де Крикпен Биологиялық зерттеулер институтында жұмыс істеді. 1955 жылы Кембридж университетінің химия кафедрасына қабылданды. Ол жерде ол өтпелі металдар химиясы және лиганд өрісі теориясы саласында жұмыс істеді, бірнеше рецензияланған ғылыми мақалалар жариялады және «Өтпелі металдар химиясы: Лиганд өрісі теориясы» (1960) атты оқулық жазды. Ол өтпелі металл кешендеріндегі электрондық терминдердің энергиясын көрсететін Оргель диаграммасын жасады. Оргель 1963 жылы (Манфред Эйген бұл терминді мутациялық қателік апаты үшін қолданғанға дейін) қартаюдың белок аудармасының қателік апаты туралы теориясын қалыптастырды, ол кейіннен тәжірибелік тұрғыдан сыналып бағаланды. 1964 жылы Оргель Калифорния штатының Ла-Холла қаласындағы Биологиялық зерттеулер институтының аға ғылыми қызметкері және профессоры болып тағайындалды. Ол сонымен қатар Калифорния университетінің Сан-Диего қаласындағы химия және биохимия кафедрасының адъюнкт-профессоры болды және НАСА демеушілігімен экзобиология саласындағы NSCORT бағдарламасының бес негізгі зерттеушісінің бірі болды. Оргель сонымен қатар НАСА-ның Викинг Марс Lander бағдарламасына қатысты, ол Марс планетіне роботтар алып барған газ хроматографиялық-массалық спектрометр құралын жобалаған Молекулалық талдау тобының мүшесі ретінде қатысты. Оргельдің зертханасы цитарабин жасаудың тиімді әдісін тапты, бұл бүгінгі таңда қолданылатын ең көп таралған қатерлі ісікке қарсы препараттердің бірі. Стэнли Миллермен бірге Оргель рибонуклеин қышқылы емес, пептидтік нуклеин қышқылы ерте Жерде өзін-өзі көбейтуге қабілетті алғашқы биологиялық жүйелерді құрағанын ұсынды. Оның есімі «Оргель ережелерімен» кеңінен танымал, әсіресе «Оргельдің екінші ережесі»: «Эволюция сізден ақылды». «Өмірдің пайда болуы» атты кітабында Оргель тірі организмдер мен тірі емес материяны ажырату критерийін сипаттау үшін «белгілі бір күрделілік» тұжырымын енгізді. Ол өзінің зерттеу салаларында үш жүзден астам мақала жариялады. 1993 жылы Оргель Ирландияның Дублин қаласындағы Тринити колледжінде өткен «Өмір деген не?» конференциясында Манфред Эйген, Джон Мейнард Смит және Стивен Джей Гулд сияқты өмірдің пайда болуын зерттеумен айналысатын көптеген көрнекті ғалымдармен бірге баяндама жасады. Оргельдің баяндамасы «Молекулалық құрылым және ретсіз кристалдар» тақырыбында болды. Оргель 2007 жылдың 27 қазанында Калифорния штатының Сан-Диего қаласындағы Сан-Диего хосписі мен паллиативтік күтім орталығында бүйрек қатерлі ісігінен қайтыс болды.

Нуклеобазалық синтез

Оргель Хуан Оро ұсынған ерте Жердегі нуклеобаза синтезінің механизмімен байланысты мәселеге жаңа шешім ұсынды, ол аденоин түзу үшін сутек цианидінің (HCN) бес молекуласының реакциясына негізделген. Бұл мәселенің қиындығы, дәлелдер көрсеткеннен гөрі әлдеқайда жоғары концентрацияланған сутек цианиді қажет екендігінде еді. Оргель сутек цианидінің ерітіндіде қатып қалғандығын болжады. Бұл HCN молекулаларын мұздың кристалдық торы арасындағы бос кеңістіктерде шоғырландырады, сонымен қатар сұйық суда HCN-ның тым тез булануына байланысты туындайтын мәселені де шешеді.

Нуклеозидтердің түзілуі

Нуклеозидтер (нуклеобаза + рибоза қанты) синтезі үшін Оргель рибоза мен пурин нуклеобазалары – гипоксантин, аденин және гуанин қоспасын магний иондарының қатысуымен құрғақ күйге дейін қыздыру арқылы дерлік қарама-қарсы тәсіл ұсынды. Бұл реакция гликозидтік байланысты екі жолмен дұрыс орналастырады: нуклеобаза рибозаның дұрыс көміртек атомына және дұрыс бағытта (бета-аномерге) бекінеді. Дегенмен, бұл синтез кейіннен сынға ұшырады, себебі ол көбінесе Жердегі қазіргі тіршілікке қатысы жоқ гипоксантин нуклеобазасымен ғана тиімді жұмыс істеді, сондай-ақ ол рибоза қантына ғана тән емес, басқа қанттарға да қолданылуы мүмкін болды.

РНК полимерлендіру

РНК-ның пребиотикалық синтезін зерттеу жұмысын жалғастыра отырып, Оргель органикалық емес фосфат және нуклеотид фосфорил топтарын нуклеин қышқылы полимерлеріне конденсациялау үшін химиялық тұрғыдан белсендіретін механизмдерді зерттеді. 1960 жылдардан бастап Оргель, жас Жерде болуы мүмкін цианид негізіндегі әртүрлі белсендіретін агенттерді зерттеді. Карбодимид реагенті нуклеотид фосфорил топтарын белсендіруде және қысқа аденозин димерлері мен тримерлерінің түзілуін ынталандыруда тиімді екені анықталды. Оргель сондай-ақ, РНК-ның бір жібі Жердегі алғашқы өмірдің қалыбы болуы мүмкін екенін және осы имидазолмен белсендірілген нуклеотидтер осы РНК қалыбын полимерлеу және көбейту үшін пайдаланған болуы мүмкін деп болжады. Лорманн мен Оргель аденозин монофосфатының фосфоримидазолид туындысы (фосфорил тобындағы оттек имидазол сақинасымен алмастырылған) полиуридин қалыбының қатысуымен қысқа аденозин олигомерлерін құрайтынын хабарлады. Pb2+ негізінен 5'-2' байланысты нуклеотидтерді, ал Zn2+ негізінен 5'-3' байланысты нуклеотидтерді полицитидин қалыбының қатысуымен гуанозин фосфоримидазолидтерінен берді. Монмориллионт сазы аденозин фосфоримидазолидінің полиаденозин 10 мерлік праймерден бастап ондаған базалық ұзындығындағы олигонуклеотидтерге полимерленуін де ынталандыратыны көрсетілді. Монмориллионт болмаған жағдайда, праймер 5'-аденозин пирофосфатының түзілуі арқылы тоқтатылды. Алғашқы зерттеулердегі олигонуклеотид өнімдері әдетте 14C радиобелгілеу, гель электрофорезі және қағаз электрофорезінің комбинациясы арқылы сипатталды. Региоизомерлерді ажырату үшін ферменттік қорыту қолданылды. Жоғары өнімді сұйық хроматографиясының (HPLC) пайда болуы гуанозиннің ұзын олигомерлерін сипаттауға мүмкіндік берді. Олар Жерде өмірді тарату үшін шетелдіктер пайдалана алатын ғарыш кемесінің дизайнын ұсынды.

РНҚ әлемі

1960 жылдардың соңында Оргель өмір ДНК немесе ақуыздарға негізделгенге дейін РНК-ға негізделген болуы мүмкін деген пікірді ұсынды. Оның теориясы РНК-ға негізделген гендер мен РНК ферменттерін қамтыды. Бұл көзқарас кейіннен қазір кеңінен қабылданған РНК әлемі гипотезасына дамыды. Трица жылға жуық соң Оргель РНК әлемі гипотезасын кеңінен қарастырды. Ол абиотикалық жағдайларда РНК және оның құрауыштардың көптеген синтездерін талқылады, рибозимдердің (ферменттер ретінде жұмыс істейтін РНК молекулалары, Оргель бұрын болжағандай) ашылуының маңыздылығын атап өтті, сонымен қатар рибозаға баламалы триоза нуклеин қышқылы (ТНҚ) және пептидтік нуклеин қышқылы (ПНҚ) сияқты нуклеин қышқылы полимерлерін көрсетті. Қорытындысында Оргель: "Атап айтқанда, үлкен прогреске қарамастан, РНК әлемінің пайда болуының мәселесі әлі де толық шешілмегенін мойындау керек" деп жазды.