Валерий Стерх – Божественный отбор (страница 7)
В 1920-х годах советский биолог Александр Опарин (сторонник лжеученого Трофима Лысенко) выдвинул гипотезу, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он назвал их коацерватные капли, или просто коацерваты. Это собранные вместе органические вещества, которые условно отделяются от внешней среды и начинают поддерживать с ней обмен веществ. Процесс коацервации – расслоения раствора с образованием коацерватов – является предшествующей стадией коагуляции, т.е. слипания мелких частиц. По мнению Опарина, именно в результате этих процессов из «первичного бульона» появились аминокислоты – основа живых организмов.
Примерно в то же время Джон Холдейн предложил идею, что вместо коацерватов образовывались макромолекулярные вещества, способные к воспроизводству. Холдейн считал, что первыми такими веществами были не белки, а нуклеиновые кислоты.
Британский биолог Ричард Докинз предположил, что «органические вещества стали концентрироваться в отдельных участках, вероятно в высыхающей пене по берегам, или же в крошечных суспендированных капельках. В результате дальнейшего воздействия энергии, такой, как ультрафиолетовое излучение Солнца, они объединялись в более крупные молекулы. В наши дни большие органические молекулы не могли бы сохраняться достаточно долго, чтобы оказаться замеченными: они были бы быстро поглощены или разрушены бактериями или другими живыми существами. Но бактерии и прочие организмы появились гораздо позднее, а в то далекое время большие органические молекулы могли в целости и сохранности дрейфовать в густеющем бульоне» (Докинз Р. Эгоистичный ген, 2).
Позднее было установлено, что водная среда «первичного бульона» не подходит для реакций образования белков из аминокислот или РНК и ДНК из нуклеотидов. Эти реакции протекают с выделением воды, которая настолько сильно разбавляет «бульон», что химическое равновесие сдвигается в сторону распада длинных полимерных молекул. Кроме того, отсутствие границ в «бульоне» мешает процессу кооперации РНК. Для устранения этой проблемы ученые выдвинули два варианта решения: модель «первичной пиццы», в которой предполагается возникновение биополимеров на поверхности глины, а также модель «первичного майонеза», в которой предполагается возникновение биополимеров внутри жировых пузырьков (Никитин М. Происхождение жизни. От туманности до клетки, 6).
Поскольку ДНК невозможно получить без белка, а белок невозможно получить без ДНК, то в современном научном сообществе получила признание гипотеза мира РНК, согласно которой из первичного органического вещества сначала возникает набор РНК, способных копировать друг друга. Далее предполагается, что РНК-рибозимы способны стать катализатором возникновения белка, а затем и синтеза ДНК.
На настоящий момент проблемы абиогенного синтеза РНК и ДНК экспериментально не решены, хотя есть определенные успехи по химическому получению некоторых их составляющих.
В любом случае, на этом этапе не идет речь о возникновении жизни. Коацерваты не могут обладать генетической информацией, обеспечивающей их воспроизводство и копирование, поэтому не являются живыми организмами.
Ричард Докинз представляет это себе так:
«В какой-то момент случайно образовалась особенно замечательная молекула. Мы назовем ее Репликатором. Это не обязательно была самая большая или самая сложная из всех существовавших тогда молекул, но она обладала необыкновенным свойством – способностью создавать копии самой себя. Может показаться, что такое событие вряд ли могло произойти. И в самом деле, оно было крайне маловероятным. В масштабах времени, отпущенного каждому человеку, события, вероятность которых так мала, следует считать практически невозможными. Именно поэтому вам никогда не удастся получить большой выигрыш в футбольной лотерее. Но мы, люди, в своих оценках вероятного и невероятного не привыкли оперировать сотнями миллионов лет. Если бы вы заполняли карточки спортлото еженедельно на протяжении ста миллионов лет, вы, по всей вероятности, сорвали бы несколько больших кушей» (Докинз Р. Эгоистичный ген, 2).
Однако реальность не так примитивна, как в мечтах некоторых атеистов. Михаил Никитин более правдив и более пессимистичен:
«Через несколько лет после опытов Миллера была открыта двухспиральная структура ДНК, и началось бурное развитие молекулярной биологии. За 10—15 лет был расшифрован генетический код (таблица соответствия между последовательностями ДНК и белков), изучены механизмы копирования ДНК и обмена ее участками. Стал понятен путь передачи наследственной информации в клетках (ДНК → РНК → белки), носящий название „центральная догма молекулярной биологии“, и открыты многие другие детали функционирования клеток. Стало понятно, что живые клетки не так просты, как казалось во времена Опарина, и пропасть между живым и неживым стала казаться совсем непреодолимой» (Никитин М. Происхождение жизни, 5).
Далее Никитин выделяет три крупных затруднения абиогенеза:
– клетка, способная к размножению, имеет неупрощаемую сложность. Для случайного образования такой клетки, даже чисто теоретически, требуется гигантское время, на много порядков больше возраста Вселенной;
– живая материя состоит из оптических изомеров определенного типа, тогда как во всех абиогенных синтезах получаются левые и правые изомеры в равных долях, а сделанные из такой смеси цепочки белков и РНК имеют беспорядочную укладку и не способны выполнять никакие биологические функции. Для получения чистых оптических изомеров в клетках нужны ферменты из хотя бы 50—100 аминокислот одной оптической формы, которые невозможно получить из смеси двух оптических форм аминокислот;
– анализируя состав атмосферы Венеры и Марса, ученые сделали вывод о составе древней атмосферы Земли (95—98% углекислого газа, 2—4% азота и малые доли других газов). Используя подобную газовую смесь в опытах с аппаратом Миллера, не удалось получить никакой органики.
Нас пытаются уверить, что самопроизвольное возникновение жизни из неживой природы хотя и маловероятное, но реальное событие. Загвоздка в том, что нет никаких оснований считать эту вероятность выше нуля. Многочисленные научные опыты оказались неэффективны – получить живую материю из неживой не получается.
Но раз этого не смогли достичь за много лет множество ученых в целенаправленных опытах, то могло ли это произойти само по себе и случайно?
Глава 10. Сохранность жизни
О том почему жизнь так хрупка, а среда ее обитания столь враждебна
Возможность абиогенеза остается недоказанной, и эта задача в обозримом будущем вряд ли будет решена. Но над проблемой абиогенного происхождения жизни продолжают биться лучшие научные умы, не смотря на отсутствие малейших намеков на успех. Зачем же они тратят столько сил и ресурсов на практически безнадежную затею?
Причин здесь две. Во-первых, пока проблема абиогенеза остается нерешенной, вполне закономерным и неизбежным является допущение Божественного вмешательства в возникновение жизни. Во-вторых, абиогенез как «химическая эволюция» является начальным этапом, предваряющим теорию биологической эволюции, а если абиогенез невозможен, то этим подрывается доверие и к дарвинизму. Действительно, как может продолжаться то, что не может начаться?
Проблема усугубляется тем, что кроме задачи «возникнуть» биологическая жизнь должна обеспечить свою сохранность.
В реальных условиях ДНК и РНК непрерывно подвергаются приводящим к повреждениям и нарушениям структуры разрушительным воздействиям, таким как:
– термодинамические флуктуации;
– окислительные повреждения;
– повреждения от воздействия ультрафиолета;
– радиационные повреждения;
– химические повреждения.
Поэтому любой геном снабжен системой репарации, то есть механизмом восстановления после повреждений.
Система репарации ДНК постоянно отслеживает и устраняет повреждения этой матричной молекулы. В роли «ремонтников» выступают несколько сотен белков и ферментов репарации. У всех организмов система репарации ДНК является сложной неупрощаемой структурой.
Система репарации у РНК в принципе отсутствует. РНК восстанавливается по структуре ДНК-матрицы. По этой причине крайне фантастически выглядит гипотеза первичного мира РНК, будто бы способного существовать без ДНК.
Столь же невозможным является первичный мир ДНК без полностью функционирующей белково-ферментной системы репарации. Даже если какая-то ДНК или РНК невероятным случайным образом возникнет, то проживет она весьма недолго. Не настолько долго, чтобы успеть синтезировать все необходимые специфические белки и ферменты, которые бы обеспечили четко работающий механизм восстановления. Отсутствие системы репарации ДНК неизбежно приведет к деградации ДНК, и она перестанет быть таковой. Столь же печальная участь ждет и одинокую РНК.