Возникновение жизни

Изъяны генетической теории эволюции человека сразу бросаются в глаза. Строго говоря, понятие эволюции не имеет отношения к происхождению жизни. Сторонники теории эволюции изучают изменения в воспроизведении биологических видов, каждый из которых обладает своей генетической системой, помогающей точно определить его природу. Изменения в генетической системе приводят к изменениям у последующих поколений биологических видов. Однако эволюционисты понимают, что им также нужно объяснить происхождение первых биологических видов и их генетических систем из добиологических химических элементов. Поэтому представление о естественном возникновении первых биологических организмов стало неотъемлемой частью современной эволюционной мысли.

В наше время простейшими независимыми биологическими организмами являются одноклеточные, и большинство ученых сходятся во мнении, что первые настоящие живые организмы тоже были одноклеточными. Ранние эволюционисты, такие, как Эрнст Хекель и Томас Генри Гексли, считали, что клетки представляют собой сгустки протоплазмы, и давали относительно простые объяснения их происхождения (Haeckel. 1905. P. 111; Huxley. 1869. Pp. 129–145). Они полагали, что углекислый газ, азот и кислород могли самопроизвольно образовать желеобразную живую массу (Haeckel. 1866. Pp. 179–180; Haeckel. 1892. Pp. 411–413).

Со временем ученые стали осознавать, что даже простейшие клетки представляют собой нечто большее, чем просто сгустки протоплазмы. Они обладают сложной биохимической структурой. В XX веке русский биохимик Александр Опарин подробно описал химические стадии, предшествующие образованию первой клетки. Он полагал, что этот процесс занял огромный промежуток времени – сотни миллионов, а может быть, и миллиарды лет. Опарин выдвинул предположение, что аммиак (соединение азота), метан, водород, углекислый газ и водяной пар соединились с металлами, растворенными в воде, используя в качестве источника энергии ультрафиолетовый свет. Это привело к образованию богатого азотом первичного бульона, в котором образовались простейшие молекулы углеводорода (Oparin. 1938. Pp. 64–103). Соединяясь, эти молекулы, в свою очередь, образовали аминокислоты, углеводы и фосфаты, а из последних образовались белки (Oparin. 1938. Pp. 133–135). Молекулярные соединения, участвовавшие в этих реакциях, группировались и окружали себя стенками из химических элементов, что привело к появлению первых клеток. Опарин назвал их «коацерватами» (Oparin. 1938. Pp. 148–159). Эти примитивные клетки боролись за выживание, все более усложняясь и стабилизируясь.

Идеи Опарина оставались, по большому счету, теорией, пока Стэнли Миллер и Генри Урей не провели свой знаменитый эксперимент. Как и Опарин, они предполагали, что атмосфера Земли к моменту зарождения жизни состояла из метана, аммиака, водорода и водяного пара. Они воссоздали эту атмосферу в своей лаборатории и стали пропускать сквозь нее электрические разряды. Эти разряды соответствовали молниям и были источником энергии, необходимой для того, чтобы относительно стабильные химические компоненты, используемые в опыте, прореагировали друг с другом. Полученный в результате эксперимента смолянистый осадок оседал в специальной колбе с водой. Когда через неделю был проведен анализ воды, в ней обнаружили, помимо прочего, три аминокислоты в малой концентрации (Miller. 1953). Аминокислоты являются теми «кирпичиками», из которых строятся белки, необходимые для образования живых организмов.

Новые эксперименты, проводимые другими учеными, позволили получить 19 из 20 биологических аминокислот. В результате дальнейших опытов были получены жирные кислоты и нуклеотиды – необходимые компоненты ДНК и РНК (рибонуклеиновой кислоты). Но в ходе этих экспериментов не были синтезированы другие важные составляющие ДНК и РНК – сахарная дезоксирибоза и рибоза (Meyer. 1998. P. 118). Тем не менее, многие ученые утвердились во мнении, что из химических элементов первичного бульона могла возникнуть жизнеспособная клетка.

Однако это представление грешит многими недостатками. Геохимики, проводящие анализ древнейших отложений, не могут обнаружить следы богатого азотом первичного бульона, о котором говорил Опарин. Другие исследователи определили, что в ранние эпохи существования Земли ее атмосфера состояла не из опаринской смеси водяного пара с восстановительными газами аммиаком, метаном и водородом, а из смеси воды и таких нейтральных газов, как углекислый газ и азот (Walker. 1977. P. 210, 246; Kerr. 1980). В атмосфере также присутствовало некоторое количество кислорода (Kerr. 1980; Dimroth, Kimberley. 1976). В наше время ученые считают, что большая часть кислорода в земной атмосфере образовалась в результате фотосинтеза растений, но еще до их появления кислород мог выделяться и при делении молекул H2O из газов, выбрасываемых в атмосферу вулканами. Даже небольшое количество кислорода помешало бы образованию аминокислот и других необходимых для жизни молекул. Кислород помешал бы протеканию химических реакций, а окисление разрушило бы любые органические молекулы, которым удалось бы сформироваться.

Несмотря на эти доводы, эволюционисты продолжают считать, что компоненты живых организмов могли сформироваться сами по себе на ранних этапах истории Земли. Давайте более подробно рассмотрим некоторые из их спекулятивных теорий о том, как это могло произойти. Данные теории можно разделить на три категории: теории происхождения жизни в результате случайности, в результате естественного отбора и самоорганизации.

Случайность

Некоторые эволюционисты утверждают, что белки, состоящие из длинных цепочек блоков‑аминокислот, возникли в результате случайных совпадений на молекулярном уровне. Но это утверждение вызывает несколько очень серьезных возражений. Представим себе простую молекулу белка, состоящую из 100 блоков‑аминокислот. Чтобы белок мог нормально функционировать в живом организме, все связи между аминокислотами должны быть пептидными. Аминокислоты могут быть связаны друг с другом разными способами, из которых пептидный способ связи встречается лишь в половине случаев. Таким образом, вероятность получения 100 аминокислот с пептидными связями равна 1:1030 (1 к 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000). Кроме того, каждая молекула аминокислоты имеет левостороннюю L‑форму (от латинского laevus – «левый») и правостороннюю D‑форму (от латинского dexter – «правый»). Эти две формы являются как бы зеркальными отражениями друг друга, как левый и правый ботинки или левая и правая перчатки. Все белки в живых существах состоят из блоков левосторонних аминокислот. Но в природе левосторонние и правосторонние аминокислоты встречаются одинаково часто. Вероятность получения цепочки из 100 левосторонних аминокислот опять же равна 1:1030. Такова же вероятность выпадения монеты одной стороной 100 раз подряд. Аналогичным образом, вероятность возникновения цепочки из 100 левосторонних аминокислот с пептидными связями между ними равна 1:1060, что на доступном отрезке времени практически сводит эту вероятность на нет.

Но даже если все аминокислоты связаны пептидными связями и все они левосторонние, этого все равно недостаточно, чтобы получить функциональный белок. Неверно считать, что любая комбинация аминокислотных блоков дает в сумме белок, который может функционировать в составе клетки. Нужные аминокислоты должны соединяться в строго определенном порядке (Meyer. 1998. P. 126). Вероятность того, что это произойдет, сама по себе невероятно низка – около 1:1065 (1065 – таково количество атомов в нашей галактике). Иллюстрируя эту вероятность на наглядном примере, биохимик Майкл Бехе утверждает, что получить последовательность из 100 аминокислот, которые функционировали бы в качестве белка, – все равно, что отыскать одну помеченную песчинку в пустыне Сахара три раза подряд (Behe. 1994. Pp. 68–69). Если же учесть и другие факторы (необходимость наличия исключительно пептидных соединений и левосторонних аминокислот), то вероятность снижается до 1:10125. Излишне говорить, что такая вероятность ставит под вопрос случайное возникновение жизни из химических элементов.

Чтобы избежать такого заключения, некоторые ученые призывают на помощь теорию существования бесконечного множества вселенных. Но у них нет никаких доказательств существования даже одной вселенной, помимо нашей. Не объясняют они и то, как могут стабильные молекулы образоваться в этих воображаемых вселенных (стабильные молекулы необходимы для существования жизни, наблюдаемой в этой вселенной). В дальнейшем мы рассмотрим данную тему более подробно.

Дата добавления: 2015-11-03