Фактор Божественного чуда из науки усиленно изгоняется. Спрашивается: зачем? Если клетка действительно есть результат естественного отбора, то изучи ее получше – и сам легко придешь к выводам Дарвина и Опарина. Не нужна будет предварительная материалистическая обработка сознания. Но в том-то и дело, что из современных ученых никто не возмет на себя смелость высказать принародно такую теорию, которая хорошо смотрелась 70 или 150 лет назад на фоне общего незнания тех фактов биологии, которые мы знаем сейчас.

ОШИБКИ ГИПОТЕЗЫ ОПАРИНА Самопроизвольное возникновение сложной органической молекулы уже противоречит законам термодинамики. Всякая система стремится к минимуму своей потенциальной энергии и к наибольшему беспорядку в себе. Иногда минимум потенциальной энергии требует установки некоего порядка: так образуется красивая шестилучевая снежинка или монокристалл алмаза.

При этом порядке расположение молекул или атомов в решетке наиболее энергетически выгодно. Чтобы растопить снежинку или кристалл, надо затратить энергию. Но снежинка и кристалл несут в себе очень мало информации. По ним можно разгадать лишь пространственную структуру молекулы воды или кристаллической решетки. Кстати, при абсолютном нуле упорядоченность всех атомов максимальна, никакого хаоса нет – в этом состоит третье начало термодинамики, которое не проходят в школе.

Но порядок этот таков, что в нем практически нет информации, и ее невозможно передать. Это казарменный порядок, внутри которого не может быть разнообразия идей. Об этом мы говорили уже на прошлом уроке. Совсем не так обстоит дело с любыми сложными органическими молекулами. Все они высокоэнергичны. Сжигая в топке дрова или уголь, мы легко в этом убеждаемся.

На синтез любых органических веществ требуется энергия, – при их распаде она выделяется. А со снежинкой и с кристаллом все происходит наоборот: на растопку нужна энергия, при кристаллизации она выделяется. Итак, если органическая молекула будет предоставлена сама себе она устремится к минимуму энергии – то есть к распаду. К распаду она устремится и потому, что это более беспорядочное состояние.

Если снежинка устремится к минимуму энергии – возникает простенький порядок. Беспорядок и минимум энергии как бы борются между собой за структуру снежинки: чья возьмет, еще неизвестно, это зависит от подвода или отвода тепла. Но с органической молекулой происходит не так. И стремление к беспорядку, и стремление к минимуму энергии здесь не борются, а дружными усилиями разваливают молекулу на возможно более мелкие части.

Потому синтез сложной органической молекулы очень сложен: он требует и подвода энергии и своевременного вывода случайно образовавшейся молекулы из-под действия этой энергии, иначе она развалит синтезированное образование и при том с большей охотою, чем вынуждена была его строить. Итак, главная ошибка Опарина состоит в том, что он не учел гораздо большую интенсивность реакций распада (обратных реакций)

по сравнению с реакциями синтеза в условиях – обратим внимание! – самой реакции. При меньших температурах соединение может быть устойчивым, но при них оно самопроизвольно и не возникнет. А если есть какая-то вероятность, что молекула, положим, некой аминокислоты может возникнуть каким-то образом из неорганических веществ, то гораздо больше вероятность того, что эта молекула в этих же условиях распадется.

Синтезировать такую молекулу природа должна по принципу: получилось – охлади, унеси, спрячь и никому не показывай, а не то рассыплется. "Если... какой-нибудь биохимик изолирует ДНК от ее природной среды или создаст ее искусственно в лаборатории, – пишет профессор биохимии Д. Гиш, – станет ли он хранить ее, растворив в воде при комнатной температуре? Нет, конечно.

Он, вероятно заключит ее в ампулу под [жидким] азотом и заморозит. Даже в таких условиях химическая цепь молекулы медленно распадается, а биологическая активность постепенно понижается". [31] Совершенной сказкой звучат рассуждения о том, как крупные молекулы собираются в коацерватные капли и начинают взаимодействовать друг с другом по образу будущего питания.

Видал ли где-нибудь кто-нибудь в лаборатории что-то подобное? К тому же для синтеза молекул предполагались задействованными разряды электричества, молнии, а для коацервации требуются спокойные условия. Как выполнить эти требования одновременно? ПОНЯТИЕ О СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ И ЕЕ РОЛЬ В ПРОЦЕССЕ Все приведенные выше рассуждения "на пальцах" о направлении реакции синтеза сложных органических молекул имеют и свое формальное математическое выражение в химической термодинамике.

Здесь вводится понятие свободной энергии (или энергии Гельмгольца-Гиббса), которое четко определяет, пойдет ли в данных условиях самопроизвольно конкретная реакция, или нет. В ходе любой химической реакции может изменяться внутренняя энергия реагирующей системы веществ и ее энтропия. Предположим, что в ходе реакции при постоянном объеме выделилась какая-то энергия dU и в системе понизилась энтропия на dS.

Всю выделившуюся энергию можно отдать окружающей среде в виде тепла, но далеко не всю ее можно превратить в работу. По крайней мере некоторую часть придется отдать в виде тепла среде, чтобы в среде возросла энтропия и компенсировалось бы уменьшение энтропии в системе. Это минимальное тепло выражается произведением ТdS. Итак в работу можно превратить только часть энергии, которая и именуется свободной. dG = dU – TdS.

Эта разность и выражает то, что мы назвали борьбой в системе между стремлением к минимуму энергии и максимуму беспорядка. В конечном итоге, можно показать, что система стремится к минимуму свободной энергии. Самопроизвольно идут те реакции, где свободная энергия системы убывает. Также, как энтропию и внутреннюю энергию, свободную энергию можно рассчитать и предсказать по ней направление естественного хода данной химической реакции при данной температуре, чем постоянно приходится пользоваться в химии. При минимуме свободной энергии (dG = 0)