РАЗДЕЛ IV . ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ............................................. 1 Глава 9. Изменения в популяциях и приспособленность организмов .....1 § 38. Многообразие органического мира. Классификация организмов.. 1 § 39. Вид. Критерий вида.............................................................................. 4 § 40. Популяции............................................................................................. 6 § 41. Естественный отбор ............................................................................ 9 § 42.
Следует еще учесть, что в природе существуют не только 20 жизненно важных, а около 300 аминокислот, большая часть из которых никакого отношения к живым организмам не имеет! Кроме того, как показали эксперименты, аминокислоты очень неохотно присоединяются друг к другу – существенно эффективнее они реагировали бы с любыми другими молекулами предполагаемого первобытного «бульона».
И даже если бы белок получился, он был бы биологически неактивным. Дело в том, что биологически активные белки содержат аминокислоты исключительно левого вращения, а химические законы могут давать лишь смеси правых и левых форм в случайных пропорциях. Поэтому невозможно, чтобы аминокислоты левого вращения сами по себе сбивались в большие кучи (отдельно от правых форм!)
и формировали белки, а, следовательно, жизнь самопроизвольно произойти не может. Процесс самоусложнения молекул совершенно не естествен еще и по другой причине. Вспомним второе начало термодинамики, одна из его формулировок гласит: всякая молекулярная система, предоставленная себе самой, стремится к состоянию наибольшего хаоса, ее энтропия (
величина, характеризующая степень хаоса) растет. Поэтому, например, тепло не передается самопроизвольно от менее нагретого тела более нагретому. Рассматриваемое явление самоформирования упорядоченности вопреки второму началу сопровождалось бы уменьшением энтропии. Появление порядка наблюдается нами в природе, но это отнюдь не самоупорядочение!
Вода скапливается в низких местах, образуя лужи, а замерзая — симметричные снежинки. Многие вещества обладают свойством формировать кристаллы. Эти состояния просто-напросто отвечают минимуму потенциальной энергии и сопровождаются выделением теплоты, так что в целом энтропия растет. Переходы в более упорядоченное состояние с меньшей энтропией возможны лишь в некоторых исключительных случаях неравновесных, необратимых процессов в открытых системах (
теорию самоорганизации неравновесных термодинамических структур основал И. Пригожий). Но нет никаких причин считать предполагаемый процесс образования белков или ДНК неравновесным, необратимым. Ведь катализаторов подобной сборки в первоокеане быть не могло, не было и положительных обратных связей, усиливающих случайные процессы образования промежуточных молекул.
А их развал интенсивно усиливался бы ультрафиолетом, гидролизом и разнообразными химическими веществами первоокеана. В живых организмах энзимы обеспечивают скорость синтеза, в десятки раз превышающую скорострельность пулемета! Иначе и нельзя: промежуточные молекулы очень нестабильны и могут развалиться, целые «бригады сборщиков» (группы молекул) сменяются сотни раз в секунду.
Самосинтез в каждый момент шел бы и вперед посредством флуктуации (случайного появления нужных молекул), и еще быстрее – назад через развал новой структуры из молекул аминокислот, то есть равновесным и обратимым образом. Вероятность же гигантской флуктуации, приводящей к появлению белка целиком, ничтожно мала. Гипотеза самообразования белковых молекул противоречит основным законам термодинамики.
Пригожий и его коллеги не смогли и приблизиться к доказательству того, что огромное количество информации, необходимое для самовоспроизведения молекул, могло накопиться естественным путем вопреки закону энтропии. Теория самоорганизации Пригожина-Арнольда-Хакена предлагает лишь некоторые теоретические размышления и аналогии, весьма далекие от доказательств возникновения жизни из хаоса, что бесспорно признавал и сам И. Пригожий.
Комментируя некоторые явления упорядочения, теория самоорганизации не в состоянии объяснить начало жизни – появление белковых молекул. Живые организмы, несомненно, обладают свойством самоорганизации, понижая свою энтропию за счет внешних источников, но их функционирование не объясняет появления жизни. На бесформенной земле из зернышек вырастают деревья, используя солнце, минеральные вещества и углекислый газ.
Зернышко или яйцеклетка уже содержат всю необходимую генетическую информацию: код для полного развития во взрослый организм, программы регуляции, замены и обновления. Яйцеклетка представляет собой весьма сложную структуру, наделенную всеми метаболическими системами, необходимыми для жизни. Но как появились первые существа – остается для эволюционной теории неразрешимой загадкой. 1.
В чем отличие биогенеза от абиогенеза? 2. Расскажите об исследованиях Пастера, Опарина и Миллера. Какова позиция каждого из этих ученых в вопросе о происхождении жизни? 3. Какие особенности строения белков исключают их случайное появление? 4. Возможно ли, согласно второму началу термодинамики, самоформирование жизненно важных макромолекул? 5.
Что позволяет живым организмам самоупорядочиваться? § 53. Абиогенез с позиций биохимии Некоторые ученые утверждали, что им все-таки удалось синтезировать белки из смеси аминокислот. Однако с сенсацией явно поспешили: реально было получено лишь некое отдаленное подобие белков, так называемые термальные протеиноиды, состоящие из полимерной сетки (
в белках, как мы знаем, аминокислоты образуют цепочку) аминокислот не только с α-пептидными связями, но и с β-пептидными. Существующие в белке α-пептидные связи формируются в сложном взаимодействии множества специальных молекул. При случайном образовании связей лишь половина из них оказывается α-пептидными. Полимерная сетка не обладала пространственной структурой белка, не имела свойственной ему совершенно определенной последовательности соединения молекул и, соответственно, не имела никакого отношения к жизни.