ШАНОВНІ КОЛЕГИ !
На базі Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України після літніх відпусток продовжує свою роботу міждисциплінарний загальноакадемічний семінар у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології», який був започаткований Постановою Президії НАН України № 134 від 22 березня 2023 р.
Чергове засідання семінару відбудеться 13-го ВЕРЕСНЯ 2024 р. (П’ЯТНИЦЯ) о 10-30 в Актовій залі Інституту (вул. Леонтовича, 9). З міждисциплінарною доповіддю «АБІОГЕНЕЗ. ДЕТАЛІ ХІМІЧНОГО ЕТАПУ ЕВОЛЮЦІЇ БІОСФЕРИ» виступить доктор хімічних наук, професор, професор кафедри органічної хімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка ПИВОВАРЕНКО Василь Георгійович.
До цього листа додаю авторські тези доповіді.
Прийняти участь у роботі семінару можна буде й в онлайн-режимі за адресою:
https://meet.google.com/wju-ynqv-zjs
Запрошую Вас та Ваших колег до участі у роботі семінару. Раді будемо бачити на засіданні семінару студентів – біологів, хіміків, фізиків.
Нагадуємо, що мета загальноакадемічного семінару полягає у періодичному заслуховуванні та обговоренні наукових доповідей, присвячених застосуванню сучасних експериментальних та теоретичних методів хімії, фізики та математики для вирішення нагальних проблем сучасної біології (зокрема – у галузі біохімії, біофізики, молекулярної та клітинної біології, біоенергетики, геномики, медичної біології, фармакології, нанобіотехнології, системної та синтетичної біології та т.і.).
Організація зазначеного семінару була обумовлена прогресуючим розвитком таких «перехресних» наук та 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.
На засіданнях нашого 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 професор 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»» член-кореспондент НАН України 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 професор 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 професор Олександр Корнелюк;
- завідувач кафедри фізичної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка член-кореспондент НАН України професор Ігор Фрицький.
- директор та завідувач відділу ензимології білкового синтезу Інституту молекулярної біології і генетики НАН України академік НАН України професор Михайло Тукало.
- заступник директора та головний науковий співробітник лабораторії біомолекулярної електроніки Інституту молекулярної біології і генетики НАН України, академік НАН України професор Сергій Дзядевич.
У подальшому пропозиції щодо виступів з доповідями (тези доповіді – 1-2 стор.) на міждисциплінарному загальноакадемічному семінарі необхідно надсилати на ім’я Костеріна Сергія Олексійовича за електронними адресами:
Анонси щодо засідань семінару та авторські тези доповідей, звіт про семінарське засідання (+ фото) систематично оприлюднюються на сайтах Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України ( biochemistry.org.ua ) та НАН України ( НАН України : Головна сторінка (nas.gov.ua) ), а також розповсюджуються електронною поштою. Слідкуйте за нашими повідомленнями, будь ласка.
Наступне засідання семінару відбудеться у жовтні м-ці 2024 р.
Будемо раді зустрітися з Вами на засіданнях нашого міждисциплінарного загальноакадемічного наукового семінару !
З повагою -
керівник семінару,
академік НАН України,
професор С.О.Костерін
22 серпня 2024 р.
Василь Пивоваренко,
д.х.н., професор (КНУ імені Тараса Шевченка)
АБІОГЕНЕЗ. ДЕТАЛІ ХІМІЧНОГО ЕТАПУ ЕВОЛЮЦІЇ БІОСФЕРИ
Тези доповіді
Зібрані науковою спільнотою дані дозволяють поглибити уявлення про еволюцію хімічних процесів у зоні формування Сонячної системи під час акреції, при утворенні планети Земля і подальшому охолодженні її поверхні. Під час такої еволюції утворюється цикл фотосинтезу органічних сполук в атмосфері та їх терморозпаду на поверхні до газів – складових первинної атмосфери. Він є характерним для всіх планет, які мають метан у складі атмосфери і гарячу поверхню. Охолодження земної кори веде 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 і утворюються первинні океани – колоїдні системи органіки у воді. У водному просторі відбувається еволюція термохімічних циклів з утворенням газів та більш стабільної органіки. Внаслідок охолодження у зоні терморозпаду все більше починають домінувати каталітичні процеси, а позитивний зворотний зв’язок (автокаталіз) веде до масштабування швидких автокаталітичних циклів і ліквідації неефективних. Швидкість дифузії молекул і відстань дифузії є визначальними в автокаталізі. Як наслідок, еволюція автокаталітичних циклів є найшвидшою у колоїдних системах. Саме колоїди найшвидше еволюціонують (масштабуються найбільш ефективні цикли) і утворюють первинні органічні мікроструктури – пребіонти, які є міцелами з переважним вмістом органічних сполук. Пребіонти в різних ареалах відрізняються за складом, за типом хімічних циклів перетворень, як і за 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 – це негатив, проте вона значно стабілізує внутрішнє середовище утвореної везикули у відношенні до зовнішніх впливів. Склад мембран сучасних термофільних архей – одноклітинних організмів, вказує на хімічні шляхи утворення молекул первинних ліпідів та їх структуру. Саме ті пребіонти, де відбувався синтез ліпідів і далі – цитоплазматичних мембран із них, виявилися найбільш стабільними до зміни зовнішніх впливів, і 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 – вказівником причини природного відбору до гомохіральних організмів. Проте і зараз поява гомохіральності в біосфері є найменш вивченою загадкою зародження життя. Отже, цикл фотосинтезу – терморозпаду органіки зародився ще в процесі утворення планет Сонячної системи. У результаті охолодження поверхні первинної Землі він привів 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 найбільш стабільних у часі циклів. Зміну відновлювальної атмосфери до окиснювальної (кисневу катастрофу) пережили лише найбільш пристосовані системи циклічних перетворень, якіми наразі називаємо організмами. Оскільки в кисневій атмосфері органічні сполуки не утворюються, їх фотосинтез зараз відбувається лише у водному середовищі – в клітинах рослин на поверхні Землі і в океанах. Він є основним шляхом збереження і розвитку біосфери Землі. Всі інші шляхи збереження і розвитку є мінорними