О происхождении жизни на Земле Из всех загадок биологии самая Земная поверхность буквально кишит живыми организмами, начиная от бактерий диаметром всего лишь 1/2000 миллиметра и заканчивая гигантскими секвойями высотой в 100 метров. В животном мире первенство держат огромные голубые киты длиной в 30 метров, которые, возможно, являются самыми массивными животными, когда-либо жившими на Земле. Кандидатом на звание самого большого "растения" может служить подземный гриб в штате Вашингтон, покрывающий территорию в 600 гектаров. Итак, перед нами стоят важнейшие вопросы всех времен: когда, как и где зародилось это великое разнообразие живых существ? В этой главе мы рассмотрим концепции возникновения жизни на Земле. Образование таких сложных биологических молекул, как белки и ДНК, в условиях первобытной Земли представляется весьма затруднительным, а вероятность самопроизвольного возникновения даже самой простой клетки вообще равна нулю. ИСТОРИЧЕСКАЯ ПЕРСПЕКТИВА От древности и вплоть до относительно недавнего времени мало кто сомневался в том, что различные формы жизни возникают самопроизвольно из неживой материи. Казалось бы, наблюдения подтверждали, что блохи и вши появляются на телах людей и животных сами по себе, жабы возникают прямо из грязи, стоячая вода производит почти бесконечное разнообразие водорослей и мелких животных, моль образуется в тумане, а черви - в гнилых плодах. В стародавние времена учили, что разнообразные черви-паразиты, такие, как ленточные глисты, появляются в телах людей и животных самопроизвольно. Родоначальник химии Ян Баптист ван Гель-монт (1579 - 1644) сообщал, что он собственными глазами наблюдал возникновение скорпиона из базилика, раздавленного между двумя кирпичами. Кроме того, он разработал формулу получения мышей[2]. Если вы положите старое тряпье и немного пшеницы в кувшин и спрячете его на какое-то время в амбаре или на чердаке, то в конце концов там обязательно появятся мыши! Данный эксперимент повторяют до сих пор и с теми же результатами. Однако сейчас мы истолковываем их иначе. Эксперимент Гель-монта - всего лишь один из многочисленных примеров, которые обусловливали процветание концепции самопроизвольного зарождения жизни. И подобных наблюдений, подкрепляющих это убеждение, могло быть сколько угодно. Любой желающий может найти червяков в яблоках, жаб в тине и т.д. Наука зря времени не теряла, и усомниться в самопроизвольном зарождении было все равно что поставить под сомнение собственное здравомыслие. Тем не менее скептики не переводились, и с XVII по XIX век этот вопрос оставался в центре ожесточенной борьбы. Одним из ключевых ее участников был Франческо Реди (1626 - 1697), врач из итальянского города Арец-цо, прибегший к экспериментальному подходу. Людям давно было известно, что безногие личинки мух развиваются в тухлом мясе. Реди[3] экспериментировал с останками самых разных животных, включая змей, голубей, рыб, овец, жаб, оленей, собак, кроликов, коз, уток, гусей, кур, ласточек, львов, тигров и волов. Его поразил тот факт, что неизменно появлялись мухи одного и того же вида независимо от типа мяса. Ему было известно также, что летом охотники защищают свою добычу от мух с помощью плотной ткани, и у него возникло подозрение, что источником личинок могут быть сами мухи. Чтобы проверить эту догадку, он поместил мясо частью в закрытые кувшины, а частью в открытые, но покрытые тонкой марлей. Поскольку личинки не появлялись в разлагающемся мясе, он сделал вывод, что мясо не было непосредственным источником личинок, а лишь служило местом размножения мух. Однако эксперименты Реди не дали ответа на главный вопрос. Противостояние продолжалось в течение последующих двух веков. Другие эксперименты давали противоречивые результаты. Исследователи по-разному истолковывали одни и те же результаты, каждый отталкивался от своих собственных предпосылок. Даже еще большее признание концепция самопроизвольного зарождения получила в начале XIX в.[4]. Прежде всего ученые пытались выяснить, каким образом черви-паразиты зарождаются в своем хозяине. Одни утверждали, что Бог, желая иметь совершенный мир, не сотворил бы такого, поэтому паразиты, должно быть, возникают самопроизвольно. Другие (таковых было совсем немного) придерживались современной точки зрения, согласно которой подобные организмы в основном представляют собой выродившиеся формы свободно живущих существ. "Смертельный" удар по теории самозарождения жизни был нанесен выдающимся французским ученым Луи Пастером (1822 - 1895). Исследование микробов привело Пастера к тому, что он оказался вовлеченным в серьезнейший спор. В своей работе Пастер использовал колбы с загнутыми трубками, которые исключали попадание пыли, но не мешали доступу воздуха, который в то время считался необходимым условием для самопроизвольного зарождения жизни. В эти колбы в качестве культурной среды Пастер поместил воду и органический материал. Нагревание колб препятствовало развитию жизни, даже несмотря на то, что воздух имел свободный доступ к культурной среде. В присущем ему пышном стиле Пастер провозгласил: "Доктрина о самозарождении жизни никогда не оправится от смертельного удара, нанесенного этим простым экспериментом!"[5] К сожалению, Пастер ошибался, и история на этом не завершилась. Учебники по микробиологии нередко приводят эту колоритную битву как пример триумфа науки. Так бы оно и было, если бы все закончилось на Пастере. Однако пока Пастер побеждал в своем сражении, стали набирать силу концепция эволюции и связанная с ней предпосылка, согласно которой жизнь на Земле возникла самопроизвольно в отдаленном прошлом. Все это совершенно запутало дело. С одной стороны, изящные эксперименты Пастера и других ученых показали, что только жизнь может породить жизнь, с другой стороны эволюционисты выступили с утверждением, что жизнь возникла в прошлом из неживой материи. В определенном смысле проблема, стоявшая перед теорией эволюции, была посерьезнее. Более ранние представления о самозарождении зачастую основывались на концепции жизни, возникающей из мертвой органической материи (гетерогенез), а эволюционисты выдвинули идею, согласно которой жизнь возникла из более простой, неорганической материи (абиогенез). В 1871 году Чарльз Дарвин осторожно сослался на этот второй вариант, сделав предположение, что "в каком-нибудь теплом, небольшом водоеме" могли образоваться белки, которые затем "претерпели более сложные изменения"[6]. Один из главных шагов в сторону теории самопроизвольного зарождения жизни был сделан в 1924 году, когда знаменитый русский биохимик А. И. Опарин детально описал, каким образом простые неорганические и органические соединения могли постепенно образовать сложные органические соединения, а из последних появились простейшие организмы[7]. Другие ученые не замедлили с гипотезами, поддерживающими идеи Опарина, и концепция, согласно которой жизнь возникла в "бульоне", богатом органическими соединениями, стала предметом основательного рассмотрения. Ученые нередко называют этот процесс химической эволюцией. Несколько десятилетий спустя стали возникать серьезные вопросы. Биохимики и молекулярные биологи начали распознавать некоторые очень сложные молекулы и высокоинтегрированные биохимические системы. Самопроизвольное образование таких сложных веществ представляется совершенно невероятным, и перед учеными встала серьезная проблема. ПРОСТЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МОЛЕКУЛЫ (БИОМОНОМЕРЫ) Химические вещества, содержащиеся в живых организмах, зачастую бывают чрезвычайно сложными. Некоторые относительно простые органические молекулы (биомономеры) соединяются и образуют сложные биологические молекулы (биополимеры), такие, как белки и нуклеиновые кислоты (ДНК). Биополимеры могут содержать сотни и тысячи более простых, связанных вместе молекул. Аминокислоты (биомономеры) - это простые строительные блоки для белков (биополимеров). Живые организмы имеют в основном 20 разновидностей аминокислот. Несколько сотен таких аминокислот могут соединиться и образовать одну белковую молекулу. Нуклеиновые кислоты (биополимеры) имеют еще более сложное строение, включающее комбинацию нуклеотидов (биомономеров), которые в свою очередь состоят из сахара, фосфата и нуклеотидного основания (рис.4.1). (Существуют главным образом четыре разных вида нуклеотидных оснований.) Нуклеиновые кислоты могут содержать миллионы нуклеотидов. Основные наследственные черты и метаболическая информация об организме зашифрована в последовательности различных видов нуклеотидных оснований. Ученые разделяют нуклеиновые кислоты на ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Разница между ними заключается в том, что они содержат немного отличающиеся друг от друга виды сахара. В 1953 году Стэнли Миллер опубликовал результаты ныне широко известного опыта по синтезу биомономеров[8]. Бессчетное число учебников описывает данный эксперимент как первый шаг к пониманию самопроизвольного происхождения жизни. Миллер работал в Чикагском университете в лаборатории Нобелевского лауреата Гарольда Ури, где ему удалось получить аминокислоты в условиях, которые, как считали некоторые ученые, существовали на первобытной земле. Он добился этого с помощью закрытого химического прибора, в котором подверг электрическим разрядам смесь из метана, водорода, аммиака и водяного пара. С тех пор этот эксперимент многократно повторяли и совершенствовали в разных лабораториях. В результате подобных опытов была получена большая часть биомономеров, необходимых для белков или нуклеиновых кислот. Хотя исследователи сравнительно легко синтезируют множество биомономеров в лабораторных условиях, соотнесение этих экспериментов с тем, что в действительности могло происходить на первобытной земле, вызывает целый ряд вопросов. Например, аминокислоты образуются в щелочной среде, в то время как данная среда противопоказана для Сахаров[9]. Причем и аминокислоты, и сахара играют существенную роль в живых организмах. Еще одна проблема связана с конфигурацией аминокислот. Аминокислоты с одними и теми же атомами могут существовать в нескольких различных формах в зависимости от порядка, в котором эти атомы располагаются. Их часто называют L-формой (левовращающей) и D-формой (правовращающей), в зависимости от того, как молекулы вращают плоскость поляризованного света. Эти две формы являются зеркальным отображением друг друга, подобно левой и правой руке человека (рис.4.2). Оказывается, живые организмы состоят почти исключительно из аминокислот L-формы, в то время как аминокислоты, синтезированные в лабораторных условиях, имеют равное количество L- и D-форм. Каким образом примитивный "бульон", содержавший равное количество D- и L-молекул, мог произвести живые организмы с одним лишь L-типом?[10] Трудно представить, что различные виды аминокислот, обычных для биологических систем, вдруг оказались поголовно L-формами, прежде чем войти в состав белков первых форм жизни. Было сделано немало попыток дать объяснение этому факту. Не так давно сообщалось о серии экспериментов, которые показали, что формы исключительно одного вида можно получить в результате воздействия магнитного поля, но данный отчет оказался фальшивкой[11]. Проблема зеркальных отображений касается также и сахаров. Еще один вопрос связан с отсутствием в земных породах свидетельств в пользу предполагаемого "первобытного бульона", в котором якобы образовались все молекулы. Если в далеком прошлом и существовал океан, богатый органическими молекулами, в котором могла случайно зародиться жизнь, в горных породах нет никаких следов такого океана. Породы с большим содержанием органических веществ явно отсутствуют в глубинных слоях, соответствующих тому времени, когда якобы возникла жизнь[12]. Много вопросов возникает и по поводу получения в первобытном бульоне концентрации биомономеров, достаточной для начала синтеза сложных молекул-биополимеров. Химик Дональд Халл из "Калифорнийской исследовательской корпорации"[13] приводит пример использования глицина, простейшей аминокислоты, имеющей формулу МН2СН2СООН. По его оценкам 97 процентов глицина, образовавшегося в примитивной атмосфере, распадались бы, не достигнув океана, а оставшиеся три процента подверглись бы распаду уже на месте. Он также считает, что концентрация данной аминокислоты не превышала бы 1/1000000000000 (10^-12) моля. Д. Хал утверждает: "Но даже максимально возможное ее содержание представляется безнадежно низким, чтобы служить отправной точкой для самопроизвольного зарождения жизни". Проблема, обрисованная выше, оказалась бы еще серьезнее для других, более сложных и "хрупких" аминокислот. Чтобы обойти эти трудности, создатели некоторых научных моделей помещают "бульон" во впадины и полости. Однако для этого требуются маловероятные и весьма определенные, ограниченные условия. Некоторые исследователи[14] тщательно проанализировали еще один важный вопрос, связанный с химической эволюцией. В какой степени вмешательство ученого влияет на результаты эксперимента в сторону желаемого исхода? Одно дело - получать биомономеры в лаборатории, используя определенный набор химических веществ и сложное оборудование, и совсем другое дело - их самопроизвольное возникновение на первобытной земле. Отдельные факторы, такие, как высокая концентрация химических реагентов, можно на законных основаниях использовать в лаборатории, если при обработке результатов делается поправка на естественные условия, в которых могут существовать более слабые растворы. А вот защита продуктов реакции от вредных источников энергии или использование ловушек для изоляции продуктов, как поступал Миллер, или удаление бесполезных ингредиентов из "бульона", считаются недопустимыми. Использование лабораторных манипуляций отражает скорее разумный замысел, который можно было бы ожидать от Творца, чем самопроизвольную активность безжизненного, первичного мира. Не стоит использовать такие эксперименты в качестве иллюстрации химической эволюции, если не делается соответствующих поправок на естественные условия. СЛОЖНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МОЛЕКУЛЫ (БИОПОЛИМЕРЫ) В учебниках много говорится о синтезе биомономеров и гораздо меньше - о происхождении биополимеров. Возникновение биомономеров сопряжено с определенными проблемами, однако эти проблемы стоят гораздо острее, когда мы имеем дело с нуклеиновыми кислотами и белками, строение которых в сотни и тысячи раз сложнее. Правильное функционирование биополимеров требует точной последовательности составляющих их биомономеров. Для подобного комбинирования биомономеров одной энергии недостаточно. Автомобиль можно сдвинуть с места, взорвав под ним динамитную шашку, но такое движение никак нельзя назвать полезным! Сложные молекулы - это высокоорганизованные вещества, и все же ученые считают, что они появились случайно. Нобелевский лауреат Жак Монод так описывает эту концепцию в своей классической книге Случайность и необходимость[15]: "Одна только случайность лежит в основе всякого новшества, всякого творения в биосфере. Чистая случайность, абсолютно свободная, но слепая, у самого основания огромного и величественного эволюционного здания; эта центральная концепция современной биологии уже не является только лишь одной из прочих возможных или даже предполагаемых гипотез. Сегодня она - единственно возможная гипотеза, соответствующая проверенным фактам, выявленным в результате наблюдений". Однако, как показывают многие расчеты, вероятность случайного возникновения функциональных сложных биологических молекул чрезвычайно мала. Нам всем хорошо известно, что шанс на выпадение "орла" или "решки" при подбрасывании монеты равняется 50%, а шанс выпадения четверки при бросании кубика составляет один из шести. Если у вас есть урна с 999 белыми бусинками, то вероятность того, что вы с первого раза не глядя вытащите красную бусинку, равняется одному шансу из тысячи. Шансы на получение верной комбинации при образовании биополимера настолько малы, что не поддаются измерению. Живые организмы, как правило, содержат не одну тысячу типов белков. Белки содержат от одной до нескольких сотен аминокислот, сочлененных вместе в длинные, цепочкообразные структуры, и, как было упомянуто выше, живые организмы содержат 20 разновидностей аминокислот. Чтобы белок правильно функционировал, многие аминокислоты должны занимать в цепочках совершенно определенное место. Их расположение в какой-то степени аналогично письму, где буквы алфавита играют роль аминокислот, а предложения - в данном случае содержащие 100 букв и более- представляют белки. Некоторые "орфографические" ошибки вполне допустимы в целом ряде позиций на протяжении всей аминокислотной цепочки, в то время как замена одной-единственной аминокислоты, занимающей важное место, может привести к смертельному для организмов исходу. Такие болезни, какталассемия, серповидно-клеточная анемия и некоторые виды рака являются результатом замены всего одной аминокислоты[16]. Допустим, нам нужен определенный вид белка. Какова вероятность того, что аминокислоты в нем выстроятся в требуемом порядке? Количество возможных комбинаций просто невозможно себе представить, потому что на каждое место в цепочке претендуют все 20 аминокислот. Для белка, нуждающегося в сотне определенных аминокислот, это число во много раз превышает количество всех атомов во Вселенной[17]. Следовательно, шанс на получение необходимого вида белка чрезвычайно мал. А что если нам нужны белки двух видов? Вероятность такого результата слишком невелика, чтобы быть правдоподобной[18]. Однако даже простейшие формы жизни нуждаются в многоразличных видах белков. Авторы одного исследования[19] пытались выяснить, насколько велика вероятность того, что 100 аминокислот займут совершенно определенные места в аминокислотной цепочке белка. Исследователи исключили возможность замен ("орфографических" ошибок) для этой сотни определенных позиций, допустив тем не менее ограниченное число замен в позициях, занимающих промежуточное положение. Для образования белка нужно выбрать одну определенную аминокислоту из 20 возможных (вероятность 1/20). Эта аминокислота должна принадлежать к L-форме (вероятность 1/2) и образовать пептидную химическую связь (вероятность 1/2). Чтобы получить общую картину, нам нужно перемножить числовые значения вероятностей. Для одной аминокислоты вероятность будет составлять 1/80, для двух - 1/6400 и т.д. Для 100 аминокислот вероятность образования требуемого вида белка составляет один шанс из 4,9х10^-191. Прочие подобные подсчеты дают числа, также выходящие за грань возможного[20]. Проблема заключается не только в том, чтобы выстроить аминокислоты в нужном порядке и соединить их химической связью. Нам требуется еще и выбрать нужные виды аминокислот из огромного числа хаотично возникающих в "первичном бульоне" органических соединений. Во время упомянутых выше искроразрядных экспериментов Миллера образовалось больше различного рода аминокислот, не встречающихся в живых организмах, чем тех двадцати, которые встречаются[21]. По иронии судьбы в тот же самый год (1953), когда Миллер сообщил о синтезе аминокислот и других биомономеров, Дж. Д. Уотсон и Фрэнсис Крик заявили об открытии структуры нуклеиновых кислот (ДНК)[22], за которое им была присуждена Нобелевская премия. Они обнаружили, что наследственная информация клетки записана в структуре ДНК, представляющей собой двойную спираль (рис.4.1). Чтобы отобразить наследственную информацию, клетке требуется последовательность из трех нуклеотидов, которая кодирует одну аминокислоту. Клетка собирает белковые молекулы посредством удивительной и сложной системы передачи и распознавания информации. Простая бактерия может иметь в своем генетическом аппарате 4 миллиона нуклеотидных оснований, а более сложные организмы, такие, как человек, имеют их в количестве, превышающем 3 миллиарда. Как ни странно, некоторые амфибии и цветковые растения имеют в 10 с лишним раз больше нуклеотидных оснований, чем можно найти у человека. Наименьший из организмов, ведущих самостоятельный (возможно) образ жизни - микоплазма - имеет 580000 нуклеотидных оснований, обеспечивающих кодирование 482 генов[23]. У более совершенных организмов функция большей части ДНК до сих пор неизвестна. Некоторые ДНК, очевидно, имеют чрезвычайно важное значение для жизни, например, направляют производство тысяч белковых молекул, составляющих структуру тела или служащих в качестве ферментов. Ферменты облегчают химические реакции, такие, как синтез аминокислот, а также сотни и тысячи других превращений. Иногда одна молекула фермента может направлять химическое превращение тысяч молекул в секунду, но большинство таких реакций идут медленнее. Аналогичные сложные ферменты с множеством высокоорганизованных и важных частей и форм ставят под вопрос любую теорию о самопроизвольном их возникновении. Не так давно было выдвинуто предположение, что жизнь началась с каких-то самовоспроизводящихся молекул[24]. Все подобные идеи игнорируют необходимость в сложной, комплексной, интегрированной информации, направляющей сотни метаболических функций в живых системах. Упомянутые выше трудности с соединением аминокислот в белки не так уж велики по сравнению с тем, что могло воспрепятствовать объединению нуклеотидов в ДНК. Могла ли она образоваться случайно? В 1965 году в Женеве, Швейцария, один за другим были устроены два обеда на открытом воздухе, в ходе которых состоялась довольно странная дискуссия, положившая начало знаменательному исследованию. На этих обедах присутствовали четыре математика и два биолога. Математики озадачили биологов тем, что поставили под сомнение теорию эволюции с точки зрения теории вероятностей. Жаркий спор закончился тем, что ученые решили исследовать обсуждавшиеся вопросы более систематически. Задуманное исследование завершилось на симпозиуме, проведенном в Институте Уистар в Филадельфии. Среди участников были в основном биологи с небольшим представительством математиков, выразивших сомнения по поводу правдоподобности эволюционной концепции. Почти дословный отчет об этом симпозиуме был опубликован[25], и поверьте, читать его, несмотря на сложность тематики, совсем не скучно! Биологи не выражали энтузиазма по поводу проблем, поставленных перед эволюционной теорией. Они настаивали, что математики не понимают эволюцию, но не дали вразумительных ответов на поставленные вопросы. Например, Мюррей Иден из Массачусетского технологического института поднял вопрос о вероятности упорядочивания генов вдоль полимерной нуклеиновой кислоты (хромосомы) хорошо изученной бактерии Escherichia coli. Этот организм настолько мал, что если выстроить 500 таких бактерий в цепочку, то ее длина составит всего лишь 1 мм. Но у этой бактерии есть целый ряд генов, расположенных в строго определенной последовательности. Каким образом из изначального хаоса возник этот порядок? Иден высчитал, что если покрыть земную поверхность двухсантиметровым слоем этих бактерий, то соответствующие позиции будут занимать лишь два гена каждые пять миллиардов лет (что, по щедрым оценкам ученых, соответствует продолжительности эволюции на Земле). Но даже столь долгий срок не оставляет времени для упорядочивания других генов или для их эволюции, то есть для гораздо более сложного процесса. Не оставляет он времени и для эволюции других организмов, часть которых в сотни раз сложнее по строению. Можно с уверенностью утверждать, что весьма продолжительный срок, отведенный эволюции жизни на Земле, слишком мал, если учитывать, насколько маловероятны те события, которые, как считается, ее сопровождали. Этот знаменательный симпозиум помог усугубить общую неудовлетворенность современными гипотезами о происхождении жизни и побудил некоторых эволюционистов искать альтернативные объяснения. КЛЕТКА Еще более сложную проблему для аргументации в пользу эволюции представляет организация биополимеров в функциональную единицу, называемую клеткой. Клетка (рис.4.3 и рис.4.4) - это чрезвычайно важный элемент, поскольку он удерживает генетическую информацию нуклеиновых кислот неподалеку от того места, где организм производит белки, и в свою очередь удерживает эти белки неподалеку от многочисленных химических веществ, на которые они воздействуют. Значительный пробел между биополимерами и функциональной клеткой представляет собой еще один серьезный вопрос, касающийся происхождения жизни. Может быть, и можно предложить постепенный эволюционный процесс образования клетки, но ко времени полного завершения этого процесса она утратила бы многие из своих преимуществ. Помимо необходимых белков и ДНК клетка нуждается в других видах сложных молекул, таких, как жиры и углеводы. Возникновение нужных химических веществ представляется маловероятным, но еще менее вероятно, что все они появились в одно время и в одном месте, чтобы затем оказаться внутри клеточной мембраны и положить начало живому организму. Тем не менее ученые-дарвинисты выдвигают несколько предположений по этому поводу. Согласно одному из них некая форма примитивной клетки, называемая протоклеткой, все-таки могла появиться самопроизвольно. Опарин[26] предположил, что клетка могла сформироваться, когда большие молекулы соединились в сферические массы, называемые коацерватами. Химику Сиднею Фоксу[27] удалось-таки заставить аминокислоты соединиться в сферические массы, называемые микросферами. Такие модели, однако, не учитывают весьма сложное строение клетки[28]. Рассуждая о коацерватах и микросферах, Уильям Дэй, по-прежнему высказывающийся за тот или иной биологический эволюционный процесс, замечает: "Каких бы взглядов вы ни придерживались, это все равно научный нонсенс"[29]. Впрочем, между протоклеткой и реальной клеткой можно провести определенное сравнение. Обе они малы по размеру и состоят из органических молекул, но на этом их схожесть и заканчивается. Живая клетка является необычайно сложной структурой, настоящим химическим комбинатом. Два молекулярных биолога описывают образование клетки из макромолекул как "скачок фантастических масштабов, который лежит вне рамок доступных для проверки гипотез. В этой области можно только строить догадки. Имеющиеся в наличии факты не дают повода утверждать, что клетка возникла на нашей планете"[30]. Жизнь - это нечто особенное! Гарольд Дж. Моровиц, используя термодинамику (энергетическую взаимосвязь между атомами и молекулами), подсчитал, что вероятность самоорганизации органических молекул для образования небольших, простых микробов, таких, как Escherichia coli, составляет лишь один шанс из 10^-10^-11 . Для микоплазмы - мельчайшей формы размером в 0,0002 мм, ведущей самостоятельное существование, такая вероятность, по его подсчетам, составляет один шанс из единицы с пятью миллиардами нулей (10^-5x10^-9). Не на много лучше[31]. Прочие подобные вычисления показывают, насколько сложна жизнь и насколько малы шансы на то, что она возникла сама по себе. Нобелевский лауреат Джордж Уолд так выразил дилемму эволюционной теории: "Достаточно лишь задуматься о масштабах этой задачи, чтобы признать, что самопроизвольное зарождение живого организма невозможно. И все же, по моему убеждению, мы, люди, существуем как результат самозарождения жизни"[32]. Трудно представить себе, каким образом могло возникнуть живое существо, когда мы рассматриваем сложную структуру даже самых простых организмов. Между их компонентами существуют отношения неразрывной взаимозависимости. Например, система передачи информации от нуклеиновых кислот (ДНК) к конечному белковому продукту[33] требует как минимум 70, а то и всех 200, различных белков[34]. Данная система не будет работать в отсутствие любого из этих особых белков. Кроме того белки необходимы для производства нуклеиновых кислот, а нуклеиновые кислоты нужны для получения белков. С какой отправной точки началось это взаимодействие? Некоторые ученые заявляют, что все началось с самовоспроизводящейся РНК (см. ниже). К сожалению, это не объясняет, каким образом впервые появилась сама РНК, тем более, что между РНК и сложной системой передачи информации, имеющейся у живых организмов, существует большой разрыв. Едва ли можно говорить здесь о постепенном развитии, поскольку эту систему нелегко разбить на отдельные функциональные составляющие. Она работает как единое целое, в котором большинство частей зависимы друг от друга. Более того, живая система - это не просто набор биополимеров и прочих компонентов, находящихся в химическом равновесии внутри клеточной мембраны. Такая клетка была бы мертвой. Тысячи химических превращений, происходящих в клетке, нарушают данное равновесие, а это и есть основное условие жизненного процесса. Чтобы положить начало жизни, нужно было запустить этот метаболический мотор. Биохимик Джордж Т. Джейвор иллюстрирует данное понятие, сравнивая стоячую воду (мертвую, находящуюся в равновесии) с водой, медленно текущей из некоего источника (живой, с нарушенным равновесием)[35]. Но даже и этого недостаточно. Одна из характеристик живого организма - способность к размножению. Размножение является комплексным процессом, включающим точное воспроизведение самых сложных частей клетки. Такой процесс должен быть запрограммирован на генетическом уровне. Трудно согласиться с мыслью, что все это произошло по чистой случайности[36]. Креационистов часто упрекают в том, что они верят в чудеса, но утверждать, что жизнь на Земле возникла сама по себе, без разумного замысла, значит верить в еще большее "чудо". ДРУГИЕ ГИПОТЕЗЫ Хотя научное сообщество в массе своей принимает концепцию самопроизвольного возникновения жизни, неспособность исследователей, использовавших теорию вероятностей, предложить достоверное объяснение тому, как все это могло произойти на самом деле, привела к появлению многочисленных умозрительных альтернатив. Мы упомянем шесть из них. 1. Первичная материя могла обладать какими-то неизвестными качествами, которые неизбежно должны были привести к возникновению жизни. Ученые называют это моделью биохимического предопределения[37]. Однако нет никаких данных о том, что комплексная информация, подобная закодированной в нуклеиновых кислотах, существует в химических элементах как таковых[38]. 2. Еще одна альтернативная гипотеза гласит, что жизнь возникла как самогенерирующаяся, взаимодействующая, циклическая система белков и нуклеиновых кислот, которой содействовал подвод энергии[39]. Эта модель имеет слишком сложные базовые элементы, и потому мало что проясняет[40]. 3. Возможно, жизнь зародилась в горячих гидротермических источниках в океане[41]. Подобная среда могла служить определенной защитой от некоторых вредных природных воздействий. Однако высокая температура могла быть смертельной для хрупких молекул, да и нам пришлось бы объяснять, каким образом известные нам сложные формы жизни развились в очень ограниченной и специализированной среде. 4. Есть предположение, что жизнь возникла не как структура клеточного типа, а на поверхности твердого тела, такого, как кристалл пирита[42]. Но у нас нет никаких причин полагать, что очень простой порядок атомов в кристалле пирита может предоставить необходимую конфигурацию для сложных биологических молекул[43]. 5. Суть еще одной подобной же альтернативной гипотезы заключается в том, что гены жизни организовались, используя в качестве образца минералы глин[44]. Эта модель страдает теми же недостатками, что и предыдущая. Простая упорядоченность минералов глины плохо соответствует высоко организованной, сложной структуре белков и нуклеиновых кислот. 6. Согласно другому предположению, нуклеиновая кислота под названием РНК, обладающая некоторыми ферментными качествами, могла обеспечить собственное самовоспроизведение, тем самым положив начало существованию жизни[45]. Эта идея с недавних пор привлекает повышенное внимание ученых. Исследователи нередко говорят о древнем "мире РНК"[46] и о "рибозимах", т.е. молекулах РНК, функционирующих как ферменты[47]. Эта гипотеза весьма проблематична[48]. Как возникла первая РНК? Компоненты РНК трудно получить даже в идеальных лабораторных условиях, не говоря уже о первобытной Земле. Рассуждая о воспроизведении РНК, нобелевский лауреат биохимик Христиан деДюв, поддерживающий концепцию "мир РНК", признает: "Эта проблема не так проста, как может показаться на первый взгляд. Попытки создать - при тщательной разработке и технической поддержке, которой не мог похвастаться первичный мир - молекулу РНК, способную катализировать самовоспроизведение, пока не увенчались успехом"[49]. Даже если каким-то образом образовался нужный вид РНК, все равно остается без ответа вопрос: как она приобрела исчерпывающую информацию, необходимую для осуществления сложных жизненных процессов? С точки зрения химической эволюции происхождение сложных форм жизни остается неразрешимой проблемой. Все перечисленные идеи на поверку оказываются довольно субъективными, свидетельствуя о том, насколько современные гипотезы далеки от предоставления убедительных данных в свою пользу. Нобелевский лауреат Фрэнсис Крик откровенно признает: "Каждый раз, когда я пишу статью о происхождении жизни, я клянусь себе, что никогда больше не возьмусь за эту тему, потому что ей сопутствуют слишком много домыслов и догадок, основанных на слишком малочисленных фактах"[50]. Стэнли Миллер проявляет подобную же озабоченность, заявляя, что данная сфера нуждается в серьезных изысканиях, которые могли бы сдержать цветущие пышным цветом домыслы[51]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Пастер продемонстрировал, что только жизнь может породить жизнь. С тех пор было проведено огромное количество исследований в попытке продемонстрировать, каким образом жизнь могла возникнуть из неживой материи. Науке удалось добиться определенного успеха в получении простых биомономеров в лабораторных условиях. Однако сопоставление подобных экспериментов с тем, что действительно могло происходить на первобытной земле, - задача не из легких. Проблемы с концентрацией, стабильностью, специфическим зеркальным отображением и отсутствием геологических свидетельств в пользу существования "первичного бульона" делают сценарий химической эволюции крайне неправдоподобным. Что касается происхождения высокоорганизованных биополимеров, то вероятность их случайного возникновения настолько мала, что не заслуживает серьезного рассмотрения. Положение гипотезы о самозарождении жизни еще более усугубляется, когда мы видим необходимость одновременного осуществления сотен и тысяч химических преобразований, происходящих в "простой" клетке. Проблемы, связанные с химической эволюцией, можно решить с помощью творения. Данные, касающиеся происхождения жизни, подтверждают идею о руководящем Разуме и об управляемом, нехаотическом процессе сотворения жизни на Земле. Если мы отвергаем концепцию Творца, то нам ничего не остается как принять химическую эволюцию. Но научные данные, свидетельствующие против таких концепций, настолько убедительны, что здравый смысл подсказывает искать альтернативы. |
