Как возникла молекула жизни. Часть 1.
Возникновение молекулы жизни - это коренной вопрос биологи. При верном его решении все следующие вопросы строительства живой материи будут решаться значительно легче.
Гипотез по синтезу молекулы существует несколько. В этой точке построения живой материи схлестнулись не на жизнь, а на смерть материалисты и креоционисты. Последние утверждают, что вероятность возникновения молекулы жизни в таком виде, в каком она есть сейчас очень маленькая, чуть ли не порядка 10-70. Утверждают, если разобрать роман “Война и мир” Толстого на слова или даже буквы, а потом все это сбросить с 10-го этажа здания, то эти элементы сами соберутся в исходный роман с такой малой вероятностью. Действительно, любой человек скажет, что это не маловероятно, а это просто не возможно. У креационистов все получается так складно потому, что они все возникающие связи относят к случайным событиям. У них нет ни необходимости, ни закономерности. И на вопрос – откуда появилась молекула? незатейливо отвечают, что ее создал Высший разум. Человеку это не понять, а нужно в это только верить.
Материалисты всеми силами и возможностями пытаются увеличить эту вероятность. Всяческими ухищрениями иногда удается им увеличить эту вероятность до 10-12, но это все равно, что “невозможно” увеличить, до “почти невозможно”.
Но у креоционистов есть одно уязвимое место. Иногда они приводят такой пример: разбери телевизор на части, положи их в мешок и тряси до тех пор, пока телевизор не соберется обратно. Они уверены, что у вас ничего не получится за всю вашу жизнь. И они будут правы. Но многие во второй половине ХХ века занимались радиолюбительством и в частности строили детекторные приемники. Такой приемник очень простой: в него входит катушка индуктивности, конденсатор, если приемник рассчитан на прием одной волны, то постоянная емкость и диод. Примерно, такие приемники продавались и в магазинах. Действительно, даже такой приемник, после разборки, никогда не собрать никакой тряской, ни в каком мешке. Но можно поступить так, не паять или крепить винтами детали при сборке, а поделать, например, на индуктивности определенные штырьки, а на конденсаторе ответные для штырьков углубления, да поделать для них защелочки и снабдить их магнитиками, то можно надеяться, что тряска приведет к соединению таких деталей. Проделав на этих элементах квадратные штырьки, а на диоде квадратные дырочки присоединим к системе диод. Приемник собрался. Конечно, если бы это был единственный в мире способ сборки (тряска в мешке) всего, то этот метод все время совершенствовался бы и, возможно, мы так бы собирали телевизоры. Телевизоры, конечно, были бы не такие, как сейчас, но их функции могли бы быть такими же.
Таким образом, в данном процессе важен не только случай попадания штырька в отверстие, но их наличие и конструкция. Природа и снабдила свои элементы наличием соединительных узлов (энергетические уровни электронов) и соответствующей конструкцией (величиной энергетических уровней взамен круглых, квадратных, треугольных и тому подобное штырьков) эти узлы. И придумала еще магнитики в виде гравитации.
Наличие таких явлений не только приближает вероятность возникновения данной молекулы к единице, а даже требует закономерности в осуществлении тех или иных шагов в строительстве молекулы. Аденин, сидящий на дезоксирибозе, требует удовлетворения своей возбужденной связи тимином и ничем больше. Здесь случайность проявляется только в наличии или отсутствии тимина. А если он есть, то присоединится к аденину обязательно.
Принцип случайности в строительстве молекулы жизни признавали многие из тех, кто придерживался теории абиогенеза. (Ю. В. Чайковский ЭВОЛЮЦИЯ. Часть 7. Загадка начала жизни. ("Биология" - комплект изданий "Первое сентября". 1999, no 11.)):
“…исходная посылка господствовала в 1970-е гг. в работах по абиогенезу. Вот ее самая явная формулировка: "Эволюция должна начинаться со случайных событий. "В начале" - каков бы ни был точный смысл этого понятия - по-видимому имелся молекулярный хаос, и в гигантском многообразии химических соединений не было никакой функциональной организации" (Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул. М., 1973, с. 13)”.
Исключать случай из процесса абиогенеза, так же нелепо, как и полностью отдавать его случаю.
Более-менее приемлемых решений, вернее попыток решения, загадки начала жизни существует несколько.
"Антропный принцип", требующий появления мыслящего существа, то есть все должно идти так, чтобы этот субъект появился. Хотя неизвестно зачем это нужно природе. Для какого-то экспериментатора и человека может быть это и нужно, но для природы это не имеет никакого значения. Она что-то делает и все: получился динозавр и, слава Богу, извели Стеллерову корову и на том спасибо, получился человек, пусть дерзает в попытках понять, как он получился. Многие в это верят, но не все.
Как следствие, появилась теория абиогенеза - происхождение жизни из неживой материи, но и тут возникла масса проблем. Уж больно мудро и хорошо все сделано – не под силу такое сотворить природе, не то, что человеку. Многие и говорят, что, мол, тут и делать ничего не надо – все получается случайно, само собой. Эту же мысль приписывают и Эйгену (чуть выше), не обращая никакого внимания на слово “начинаться”. Ю. В. Чайковский, пытаясь искоренить данную крамолу, бросается в другую крайность:
“…скажу, что эта установка завела проблему в тупик, и я буду излагать иную схему, исходящую из четкой упорядоченности химических процессов на молодой Земле”.
“…ничего не говорит (Учебник “Биология”) нам о геологии и физике молодой Земли. А там-то и прячется разгадка… (вероятно загадки начала жизни).
Но, к сожалению, передача управлениям процессом формирования живой материи потокам веществ и энергии молодой Земле не слишком помогла решению поставленной задачи. Вряд ли, кто будет сомневаться в том, что условия на молодой Земле были отличны от настоящих условий. Мы, почему то всегда ломимся в открытую дверь, и всегда для научности приплетаем к делу термодинамику. Пригожин, например, посвятил целую книгу, доказывая, что законы термодинамики не противоречат возникновению жизни. Ведь очевидно, если бы они противоречили, то жизни и не было бы. Это же закон природы, а не закон Государственной думы.
Задача современной науки понять, какие были тогда условия и сможем ли мы реализовать их в наших условиях. Конечно констатация факта, что эти условия зависят от Земли или космоса тоже очень важна, но это и так все понимают, ибо третьего, кроме Бога, не дано. И еще хуже всего, что именно условия больше всего и обсуждаются. Был ли "первичный бульон", или его не было, а были "субвитальные единицы" и "субвитальные территории". Где появился биоценоз, "эобионты" и другое. Почти никого не интересует решение простой задачи: вот вам "первичный бульон" или пересохший водоем с глиной и всеми необходимыми в нем компонентами для построения "субвитальные единицы" – постройте ее. На такие “пустяки” никто внимания не обращает.
Резюме в исследовании живого такое:
“…хотя архебактерии до сих пор обитают (и даже составляют большинство) в гидротермалях и прочих местах… биохимически они - вполне современные организмы, и как они сформировались, непонятно. Получить самосборкой живое из неживого не удается”.
Почему так получается, по мнению Чайковского:
“По-моему, все упирается в ту самую трудность, что прозвучала 90 лет назад у Бергсона (п. 6-2) и едва намечена 40 лет назад в реплике Горовица (п. 6): живое должно обладать "жизненным порывом" или "импульсом к развитию", и как это выразить в терминах естествознания, никто не знает”.
Но потом оказывается, что кто-то об этой проблеме кое-что, да знает. Рассматривая работу (Воейков В.Л. О структурно-энергетической специфичности живого состояния. // Сознание и физическая реальность, 1996, т. 1, N 4) Чайковский пишет:
“Только возбужденные молекулы, могут, оказывается, вступать в специфически биологические реакции. Благодаря запасу структурной энергии молекулы (а с тем и организмы) как раз и могут совершать то, что удивляет нас с точки зрения физики и химии - реагировать на сигналы, т.е. совершать крупные перемены под действием малых воздействий”.
“Структурная энергия - тот параметр, который делает вещество живым. Но возбужденная молекула, как известно из физики, быстро и самопроизвольно переходит в исходное, невозбужденное состояние (на нижний электронный уровень), излучая при этом квант энергии. Излучение живого действительно имеет место, и для поддержания вещества в живом состоянии нужно непрерывно синтезировать новые (возбужденные) молекулы, а прежние расщеплять и удалять. Вот зачем нужен непрерывный метаболизм: фермент чаще всего изготовляет молекулу в возбужденном состоянии - таков механизм преодоления энергетического барьера химической реакции”.
“Можно уверенно сказать, что "жизненный порыв" на молекулярном уровне получил, наконец, первое описание - в форме структурной энергии”.
Это верные мысли – структурная энергия это не что иное, как конфигурация энергетического состояния молекулы. Каждый электрон в атоме находится в определенном энергетическом состоянии. Один электрон может находиться постоянно на определенном уровне, а другой может непрерывно, под воздействием определенного излучения, пытаться перейти на следующий уровень. Но если сил, воздействующего излучения на электрон, недостаточно, чтобы перевести электрон на следующий уровень, то электрон будет упорно возвращаться на прежний уровень, излучив порцию энергию, которая была к нему приложена. То есть молекула будет излучать определенный свет.
Виталисты правильно сделали, что встали на путь квантового изучения живой материи. Приведет ли этот путь к решению этой проблемы полностью или частично время покажет.
