Страница 2 из 5
В химически нейтральной атмосфере реакции между атмосферными газами не будут проходить охотно и быстро. Более того, даже небольшое количество атмосферного кислорода прервет выработку структурных элементов и станет причиной резкой деградации любых биомолекул. Как было известно еще до эксперимента Миллера, аминокислоты охотно формируются в соответствующей смеси восстановительных газов.
Что сделало эксперимент Миллера существенным, было не производство аминокислот как таковых, а их выработка при якобы правдоподобных добилогических условиях. Как Миллер сам выразился: «В этом механизме попытка была сделана для копирования примитивной атмосферы на земле, а не для получения оптимальных условий для формирования аминокислот». Сейчас, однако, единственная причина продолжать предполагать существование химически восстановительной добиологической атмосферы - это то, что теория химической эволюции требует этого.
Как ни странно, даже если мы предположим на минуту, что газы, которые были использованы Миллером, действительно симулируют условия на этапе ранней жизни, его эксперименты непреднамеренно продемонстрировали необходимость разумного агента. Даже удачные моделирующие эксперименты требуют вмешательства экспериментаторов во избежание того, что называется «взаимно влияющими перекрестными реакциями» и других химически деструктивных процессов.
Без вмешательства человека, эксперименты, подобные тем, что выполнял Миллер, постоянно производят небиологические субстанции, которые превращают аминокислоты в соответствующие небиологические соединения. Эксперименты предотвращают это, перемещая химические продукты, которые сокращают нежелательные перекрестные реакции. Они также используют другие неестественные вмешательства.
Имитационные эксперименты в основном использовали свет только с короткой длиной волны, а не с обеими – короткой и длинной волной ультрафиолетового света, которые бы присутствовали в любой реальной атмосфере. Почему? Присутствие длинной волны УФ света быстро разрушает аминокислоты. Такие манипуляции составляют то, что химик Майкл Полянви называл «серьезным информативным вмешательством».
Они, кажется, «симулируют» потребность в «интеллектуальном агенте» для преодоления различных влияний естественных химических процессов. Все же, еще более фундаментальная проблема остается для всех сценариев химической эволюции. Даже если бы продемонстрировали, что структурные элементы необходимых молекул могут возникать при действительных добиологических условиях, остается проблема объединения этих структурных элементов в функциональные протеины или цепи ДНК.
Для формирования протеина аминокислоты должны соединиться вместе для образования цепи. Хотя аминокислоты формируют протеины, только если они принимают очень специфические, последовательные расположения, подобно размещению букв в английском алфавите. Итак, аминокислоты сами по себе не образуют протеинов, также так, как и буквы, сами по себе не образуют слов, предложений и стихов.
В этих случаях, последовательность неразрывных частей обуславливает функционирование (или его отсутствие) в целом. Объяснение происхождение специфических последовательностей в протеинах (и ДНК) находится в самом сердце текущего кризиса в материалистическом эволюционном мышлении. Биологи со времен Дарвина до конца 1930-х предполагали, что секрет функционирования протеина возник из ему подобной простой структуры, объяснимой посредством ссылки на математические законы.
Тем не менее, начиная с 1950-х, биологи сделали множество открытий, которые привели к изменению этого упрощенного взгляда. В начале 1950-х молекулярный биолог, Фред Зангер, определил структуру протеиновой молекулы инсулина. Работа Зенгера показала, что протеины созданы из длинных и беспорядочно размещенных последовательностей аминокислот, скорее похожых на беспорядочно размещенный ряд окрашенных маркерных шариков.
Позже, в 1950, работа Эндрю Кэндрю о структуре протеина миоглобина показала, что протеины также проявляют удивительную трехмерную сложность. Далеко от простых структур, которые биологи себе представляли, работа Кэндрю обнаружила необычайно сложную структуру и нерегулярную трехмерную форму – извилистую, поворачивающуюся и запутанную цепочку аминокислот.
В течение 1950-х ученые быстро осознали, что протеины обладают еще одним поразительным свойством. Вдобавок к своей сложности, они также проявляют специфичность. Тогда как протеины складываются из более простых химических, структурных элементов, известных как аминокислоты, их функции (либо это ферменты, переносчики сигналов или структурные компоненты в клетке)
зависят критически от сложной, но специфической последовательности этих структурных элементов – малейшие изменения в последовательности могут быстро привести к потере функции. Специфическая последовательность аминокислот в протеинах является причиной особенных трехмерных структур протеинов. Эта структура или форма, в свою очередь, определяет функцию, которую цепь аминокислот может выполнять внутри клетки.
Для функционирующего протеина его трехмерная форма придает ему соответствие типа «рука-перчатка» к другим молекулам в клетке, предоставляя ему возможность катализировать специфические химические реакции или создавать специальные структуры в клетке. По причине такой специфичности один протеин обычно не может заменить другого, как один инструмент не заменяет другого.
Топоизомераза не может выполнять работу полимеразы, как топор не может выполнять функцию паяльника. Протеины могут выполнять функции только благодаря специфике их трехмерного расположения, подходящего другим в равной степени специфичным и сложным молекулами в клетке. Эта трехмерная особенность возникает в свою очередь из одномерной специфики последовательности в расположении аминокислот, которые формируют протеины.
Как могли такие сложные, но специфические структуры возникнуть в клетке? Вопрос встал с особенной неотложностью после того, как Занглер показал свои результаты в начале 1950-х. Протеины казались слишком сложными и функционально определенными, чтобы появиться случайно. Более того, принимая во внимание их нерегулярность, казалось маловероятным то, что общий химический закон или регулярность определяли их расстановку.
Вместо этого, как Жак Монод вспоминал, молекулярные биологи начали искать новый источник информации в пределах клетки, который могла бы управлять формированием этих чрезвычайно особенных структур. Для объяснения присутствия всей этой информации в протеине, Монод объяснял позже, «Вам абсолютно необходим был код». В 1953 Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик выявили структуру молекулы ДНК.
Скоро после этого, молекулярные биологи обнаружили, как ДНК хранит информацию, необходимую для направления синтеза протеинов. В 1955 году Фрэнсис Крик первым предложил «гипотезу последовательности», которая предполагала, что специфика аминокислот в протеинах возникает из специфического расположения химических элементов в молекуле ДНК. Согласно гипотезе последовательности, информация в молекуле ДНК хранится в форме специфически расположенных химических веществ, которые называются нуклеотидными основами, расположенными вдоль «позвоночника» спиральных нитей ДНК.
Химики представляют эти 4 нуклеотидных основы буквами A, T, G и C (соответственно аденин, тимин, гуанин и цитозин). К 1961 году гипотеза последовательности стала частью так называемой «центральной догмы» молекулярной биологии, так как серии удачных экспериментов подтвердили информационные способности ДНК. Как выясняется, специальные участки молекулы ДНК, названные кодирующими участками, обладают таким же свойством «специфичности последовательности» или «специфичной сложности», которая характеризирует записанные коды, лингвистические тексты и протеиновые молекулы.
Также как и буквы в алфавите письменного языка могут передавать особенное сообщение, в зависимости от их расположения, точно также делают и последовательности нуклеотидных основ (A’s, T’s, G’s и C’s), записанных вдоль «хребта» молекулы ДНК, передают точный набор инструкций для образования протеинов в клетке. Нуклеотидные основы в ДНК функционируют также как символы в машинном коде.
В каждом случае последовательность символов определяет функцию последовательности в целом. Как отметил Ричард Доукинс: «Машинный язык генов чрезвычайно похож на компьютерный». В случае с компьютерным кодированием специфическая расстановка хотя бы двух символов (0 и 1) достаточна для передачи информации. В случае с ДНК, сложная, но точная последовательность 4-х нуклеотидных основ (A, T, G, и C)