ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С ХИМИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИЕЙ

В 1953 году Стэнли Миллер (Stanley Lloyd Miller), трудившийся в Чикагском университете в лаборатории Нобелевского лауреата Гарольда Юри (Harold Clayton Urey), сообщил об эксперименте, ставшем «священной коровой» для сторонников теории самопроизвольного зарождения жизни. Задача этого эксперимента состояла в том, чтобы воссоздать те условия, которые предположительно существовали на Земле до возникновения жизни и способствовали зарождению живых организмов. Миллер взял закрытую стеклянную колбу и заполнил ее смесью из метана, водорода, аммиака и водяного пара, которую затем подверг электрическим разрядам. Прибор был снабжен предохранительной ловушкой для сбора хрупких органических молекул, которые могли появиться в колбе по ходу эксперимента.

Спустя пару недель он обнаружил, что в колбе образовались самые разные органические молекулы, включая несколько аминокислот, присутствующих в живых организмах. С тех пор этот эксперимент многократно повторяли и совершенствовали в разных лабораториях. В результате подобных опытов были получены различные виды белковых аминокислот, четыре из пяти азотистых основания, входящих в состав нуклеиновых кислот? и некоторые виды сахаров. Миллионы студентов-биологов изучают этот эксперимент, а ученые и преподаватели по всему миру провозглашают его как яркое свидетельство в пользу самопроизвольного возникновения жизни. Вот уже более полувека ведутся дебаты по поводу значимости этого эксперимента. Ведь остаются нерешенными еще множество проблем.

Основной вопрос, стоящий на повестке дня, заключается в том, насколько лабораторные условия соответствуют тем, что действительно существовали на Земле в начальный период ее истории.

Химики, использующие сложное лабораторное оборудование и очищенные химические элементы, вовсе не обязательно создают точно ту же среду, которая могла существовать на первобытной Земле в незапамятные времена. Иногда у нас хватает оснований увязать лабораторные наблюдения с тем, что могло происходить в прошлом, а иногда нет. В эксперименте Миллера, например, продукты реакций были защищены от губительного воздействия электрических разрядов в специальной ловушке. Использование специальных защитных ловушек едва ли характерно для условий, которые можно ожидать от первобытной Земли?.

Нельзя забывать, что мы говорим здесь о первобытной Земле, где не было ни жизни, ни лабораторий, ни ученых. Когда ученый приходит в свою лабораторию и принимается за эксперимент, основанный на каких-то умозаключениях, с применением информации и оборудования, наработанного за несколько веков лабораторных исследований, он создает условия, которые более свойственны разумного замыслу, чем пустой Земле. Действия ученого скорее напоминают творческую деятельность Бога, нежели первобытные условия, где царствовал случай. Химическая эволюция требует, чтобы благоприятные условия устанавливались сами собой, а не руками ученого в лабораториях, оборудованных по последнему слову техники.

Эволюционистам крайне необходим «теплый органический бульон», и чем больше, тем лучше. Живые организмы столь замысловато устроены и шансы на их самоорганизацию столь малы, что такого бульона должно быть действительно много; чем больше этого бульона, тем больше шансов, что где-нибудь самопроизвольно возникнет жизнь. Постулируемый бульон должен напоминать что-то вроде консоме или мясного супа размером с мировой океан. Проблема в том, что если такой бульон существовал на первобытной Земле в течение многих миллионов лет (а иначе он не смог бы аккумулировать необходимые молекулы), то в древнейших отложениях должна была остаться масса следов его пребывания. Они должны быть перенасыщены всякого рода органическими остатками, но на самом деле ничего подобного не наблюдается?. Концепция первобытного «супа» весьма популярна и зачастую преподносится как факт?. Так что, как указывает молекулярный биолог Майкл Дентон, «для нас становится своего рода шоком, когда мы приходим к осознанию, что нет абсолютно никаких свидетельств в пользу его существования»?.

Наличие нужных разновидностей молекул. В результате экспериментов по получению первых молекул жизни возникает множество других разновидностей молекул, которые для жизни совершенно бесполезны. Например, в ходе эксперимента Миллера было получено гораздо больше разновидностей аминокислот, совершенно не нужных для построения белков, чем те двадцать, которые необходимы тем или иным формам жизни?. Процесс зарождения жизни должен был отсортировать этот «мусор», прежде чем сформировать первые полезные для жизни белковые соединения. Трудно представить, как подобное могло произойти само по себе. Кроме того, в результате такого типа экспериментов возникают помимо прочего молекулы цианида и формальдегида, которые крайне губительны для жизни?. Органические молекулы недолговечны. Чтобы возникли первобытные формы жизни, необходима крайне высокая концентрация органических молекул. Однако органические молекулы легко уничтожаются, особенно под воздействием ультрафиолетовых лучей, которые, как предполагают ученые, были источником энергии для их образования. Химик Дональд Халл?, сотрудничающий с Калифорнийской исследовательской корпорацией, высчитал, какова вероятность выживания простейшей аминокислоты глицина (NH2CH2COOH) в условиях первобытной Земли. Он пришел к выводу, что 97% ее распались бы благодаря первобытной атмосфере, а оставшиеся 3% погибли бы через неконтролируемую энергию. Чем сложнее аминокислота и чем хрупче, тем меньше у нее шансов на выживание. Так что ученые едва ли могут рассчитывать на высокое содержание в первобытном бульоне органических молекул, необходимых для самозарождения жизни?. Оптические изомеры. Ваши правая и левая руки очень похожи, но их составные части расположены так, что представляют собой как бы зеркальное изображение друг друга. Органические молекулы – тоже сложные трехмерные соединения, которые могут существовать в различных формах, даже при наличии одних и тех же атомов и базовой химической структуры. Эти различные формы схожих молекул называются изомерами, и, подобно двум рукам, они могут быть зеркальными изображениями друг друга??. Отличить две молекулы, являющиеся зеркальными отображениями друг друга, можно по тому, в какую сторону они вращают плоскость поляризованного света. Если влево, то это L- форма (левовращающая), если вправо – то D-форма (правовращающая).

Когда ученые синтезируют подобные органические молекулы в лаборатории, то половина из них оказывается L-формой, а другая половина D-формой, за одним исключением — аминокислота глицин устроена так, что зеркальных форм не имеет. Именно такой результат давали эксперименты Миллера, и так оно по идее и должно было происходить в первобытном бульоне??. Но если мы посмотрим на живые организмы, то подавляющее большинство аминокислотных молекул, из которых они состоят, принадлежит к L-форме. И заменить их на другую форму будет затруднительно. Всего лишь одной аминокислоты D-типа в белковой молекуле будет достаточно, чтобы помешать ее правильному формированию и функционированию??.

И тут возникает непростой для эволюционной теории вопрос: каким образом первые формы жизни, образовавшиеся в первобытном бульоне, усвоили для своих белков аминокислоты только L-типа из смеси, содержавшей равное количество D- и L-молекул? Да и в случае с молекулами сахара в ДНК и РНК возникают те же проблемы, за той лишь разницей, что эти сахара сплошь D-типа. За минувшие годы эволюционисты предложили множество механизмов, таких, как поляризованный свет, магнетизм, воздействие ветра и т. д., в попытке разрешить загадку, почему в живых организмах встречаются аминокислоты одного лишь L-типа??. Но ни один из этих механизмов проблему не решает, поэтому выдвигаются все новые идеи. Ученые хватаются за любой лучик надежды, подаваемый им четко выверенными лабораторными экспериментами, которые могут лишь весьма приблизительно воссоздать те природные условия, что существовали на Земле на самом деле. До сей поры этому феномену так и не дано более или менее реалистичное объяснение.

Образование больших молекул. Аминокислоты, нуклеотидные основания, сахара и пр. – все это сравнительно простые молекулы по сравнению с теми, что образуются при построении белков, ДНК и РНК. Мы научились получать множество простых молекул, но как быть с огромными молекулами – неужели они сформировались сами собой? Типичный белок состоит примерно из сотни аминокислот, а вот ДНК Escherichia coli представляет собой гигантскую молекулу, насчитывающую более четырех миллионов оснований. Важно: даже простейшие виды известных нам самостоятельных организмов насчитывают полмиллиона оснований в своих ДНК, кодирующих почти пятьсот различных белков??.

Каким образом самоорганизовались первичные формы жизни? Организмам нужны белки, чтобы выстроить ДНК, и у них должны быть ДНК, чтобы собрать белки. Неужели эта система стала результатом совершенно случайных взаимодействий между атомами, повинующимися законам физики? Ученые попытались высчитать вероятность образования одного из видов белковой молекулы, и оказалось, что она невероятно мала. Однако мы все-таки можем с определенной натяжкой допустить, что хотя бы одной «правильной» молекуле появиться-таки удалось. И все же одной белковой молекулы будет явно недостаточно; нам нужны по крайней мере сотни их разновидностей для простейшей формы жизни. А затем нам потребуются молекулы ДНК или РНК, которые могут оказаться посложнее, чем белки, да и без углеводов и жиров (липидов) нам будет не обойтись.

Если вы собираетесь опираться на случайность и неуправляемые естественные законы, то вам и целой Вселенной со всей ее материей будет мало! Насколько велика вероятность самоорганизации молекул в живое существо попробовал выяснить ученый-биолог Бернд-Олаф Кюпперс. Он отмечает, что «даже если бы вся космическая материя состояла из молекул ДНК со структурной сложностью бактериального генома [т.е. микробных ДНК] и со случайными последовательностями, то вероятность обнаружить среди них бактериальный геном или что-то его напоминающее по-прежнему была бы совершенно ничтожной»??.

Целый ряд эволюционистов признают наличие этой проблемы, но при этом они не предлагают никаких правдоподобных решений. А ведь есть еще ДНК человека, которая в тысячу раз больше, чем ДНК микроба??. Нельзя не учитывать также, что биологическая информация, заключенная в ДНК, должна быть очень точной. Замена всего лишь одной аминокислоты в белке может привести к большой беде, как в случае с больными серповидноклеточной анемией. Итак, если говорить о самопроизвольном зарождении жизни, то здравый смысл требует, чтобы мы искали какие-то другие варианты помимо случайности. Вероятность самозарождения столь мала, что мы с тем же успехом могли бы поверить и в чудо.

Ариэль А. Рос, «Наука открывает Бога», Источник жизни, 2009

1. Shapiro R. 1999. Prebiotic cytosine synthesis: A critical analysis and implications for the origin of life. Proceedings of the National Academy of Sciences 96: 4396-4401.

2. Thaxton CB, Bradley WB, Olsen, RL. 1984. The mystery of life’s origin: Reassessing current theories. New York: Philosophical Library, p. 102-104.

3. Помимо прочих многочисленных ссылок см.: Yockey HP. 1992. Information theory and molecular biology. Cambridge: Cambridge University Press, p. 235-241.

4. Yockey HP. 1992. Information theory and molecular biology. Cambridge: Cambridge University Press, p. 240.

5. Denton M. 1985. Evolution: A theory in crisis. London: Burnett Books Limited, p. 261.

6. Thaxton CB, Bradley WB, Olsen RL. 1984. The mystery of life’s origin: Reassessing current theories. New York: Philosophical Library, p. 52-53.

7. Giem PAL. 1997. Scientific theology. Riverside, CA: La Sierra University Press, p. 58-59.

8. Hull DE. 1960. Thermodynamics and kinetics of spontaneous generation. Nature 186: 693-694.

9. (a) Overman DL. 1997. A case against accident and self-organization. Lanham, MD, Boulder, CO : Rowman & Littlefield Publishers, Inc., p. 44-48; (b) Thaxton CB, Bradley WB, Olsen RL. 1984. The mystery of life’s origin: Reassessing current theories. New York: Philosophical Library, p. 45-47; (c) Yockey HP. 1992. Information theory and molecular biology. Cambridge: Cambridge University Press, p. 234-236.

10. Идентификация этих форм для некоторых сложных молекул более затруднена.

11. Недавние примеры, давшие те же результаты, см.: (a) Bernstein MP, et al. 2002. Racemic amino acids from the ultraviolet photolysis of interstellar ice analogues. Nature 416: 401-403;

(b) Mu?oz Caro GM, et al. 2002. Amino acids from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogues. Nature 416: 403-409.

12.Yockey HP. 1992. Information theory and molecular biology. Cambridge: Cambridge University Press, p. 237, указывает, что смешение двух видов аминокислот будет мешать процессу свертывания.

13. Недавние попытки описаны в: Saghatelian A, et al. 2001. A chiroselective peptide replicator. Nature 409: 797-801.

14. Fraser CM, et al. 1995. The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium. Science 270: 397-403.

15. K?ppers B-O. 1990. Information and the origin of life. Manu Scripta A, translator. Cambridge, MA, London: The MIT Press, p. 60.

16. Полезность интрона в геноме ставится под сомнение, но о его функциях выдвигается все больше гипотез. См: (a) Brownlee C. 2004. Trash to treasure. Junk DNA influences eggs, early embryos. Science News 166: 243; (b) Dennis C. 2002. A forage in the junkyard. Nature 420: 458-459; (c) Standish TG. 2002. Rushing to judgment: Functionality in noncoding or “junk” DNA. Origins, Number 53: 7-30.

Комментарии: