Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представ

Страница 48 из 57

Между рабочей гипотезой и дока­занным научным фактом, безусловно, существует огромная разница. Если философские воззрения человека позволяют ему принять эволюцию в качестве рабочей гипотезы, то ему необходимо воспринимать эту теорию только на уровне ги­потезы, и не принуждать всех остальных принимать ее, как установленный факт» [64]. Признание возможности происхождения живого из не­живого является одной из основных предпосылок теории эво­люции.

Теория химической эволюции является попыткой обо­снования такой возможности. Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни исходит из теории Опарина — Хэлдейна о происхождении жизни. Теория эта общепризнанна, преподается в школах и вузах. Первобытная Земля имела разреженную (то есть ли­шенную кислорода) атмосферу.

Когда на эту атмосферу стали воздействовать различ­ные естественные источники энергии — например, грозы и извержения вулканов, то при этом начали самопроизвольно формироваться основные химические соединения, необхо­димые для органической жизни. С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции го­рячего разбавленного бульона.

Однако в некоторых райо­нах концентрация молекул, необходимых для зарождения жиз­ни, была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины. Некоторые из этих молекул оказались способны к са­мовоспроизводству. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кис­лотами и протеинами в конце концов привело к возникнове­нию генетического кода.

В дальнейшем эти молекулы объединились, и появилась первая живая клетка. Первые клетки были гетеротрофами, они не могли вос­производить свои компоненты самостоятельно и получали их из бульона. Но со временем многие соединения стали исче­зать из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить их самостоятельно. Так клетки развивали собственный об­мен веществ для самостоятельного воспроизводства.

Благодаря процессу естественного отбора из этих пер­вых клеток появились все живые организмы, существующие на Земле. Наибольшим успехом теории Опарина — Хэлдейна стал широко разрекламированный эксперимент, проведенный в 1953 году американским аспирантом Стэнли Миллером. Эксперимент Миллера был предельно прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь.

В одну из колб помещено устройство, имитирующее гро­зовые эффекты — два электрода, между которыми происхо­дит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой кол­бе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмос­ферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и аммиаком. Аппарат проработал неде­лю, после чего были исследованы продукты реакции.

В основ­ном получилось вязкое месиво случайных соединений; в ра­створе также было обнаружено некоторое количество органи­ческих веществ, в том числе и простейшие аминокислоты — глицин (NH 2CH 2COOH ) и аланин (NH 2CH (CH 3)COOH ). Публикация данных эксперимента Миллера вызвала бес­прецедентный интерес, и вскоре многие другие ученые стали повторять этот эксперимент.

При этом обнаружилось, что ви­доизменение условий эксперимента дает возможность полу­чать небольшое количество других аминокислот. Однако по­вторить эксперимент было сложно, и многие результаты были получены только после множества безрезультатных попыток. Сообщалось о том, что в процессе экспериментов воз­никли основные компоненты, необходимые для жизни.

Так, в широко распространенном учебнике биохимии Ленинджера (Lehninger , 1970) говорится, что в ходе экспериментов были получены представители всех важнейших типов молекул, имеющихся в клетках. Это утверждение абсолютно неверно, так как из многих биохимических веществ, имеющихся в клетках, только два подобны тем, что получены в экспери­ментах типа миллеровских — это глицин и аланин.

Но и они были представлены в очень малых концентрациях. К тому же в ходе экспериментов ни разу не были получены нуклеиновые кислоты, протеины, липиды и полисахариды — более 90% веществ, составляющих живую клетку. Давайте рассмотрим претензии, предъявляемые к экс­периментам, подобным миллеровскому. I ) В этих экспериментах производится очень малое коли­чество биохимических веществ, и то при условии применения разреженной атмосферы.

Такой атмосферы, как считает со­временная геология, на древней Земле не существовало. Гео­логи теперь склоняются к мнению, что атмосфера состояла из углекислого газа, водяного пара, азота и малого количества водорода. Если такая смесь помещалась в аппарат Миллера, никакие аминокислоты, кроме глицина, там не образовыва­лись. Сложные аминокислоты образуются в аппарате только в присутствии метана.

Но считается, что этот газ не присутство­вал в атмосфере древней Земли в существенных количествах. II ) Даже если допустить, что атмосфера была богата ме­таном, то все же кажется маловероятным, что первобыт­ный бульон образовался в океанах. Этот вывод следует из вычисления количества энергии, необходимого, чтобы выве­сти беспорядочные химические процессы из равновесного со­стояния, при котором концентрация органических веществ в громадных океанических массах была ничтожно мала. III )

Даже если в первобытной атмосфере и образовыва­лись органические вещества, то они наверняка быстро разру­шались под воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения Солнца, причем задолго до того, как смогли бы со­единиться в более сложные молекулы, и уж тем более до того, как смогли бы попасть в океаны. IV ) Предполагается, что в первобытной атмосфере дол­жны были образоваться цианистый водород (HCN ) и формаль­дегид (НСНО).

Но в таком случае они должны были быстро вступить в реакцию с некоторыми другими органическими со­единениями, превращая их в смолы. Далее предполагается, что формальдегид мог полимеризоваться, при этом образовыва­лись сахара, возможно, рибоза — углеводная составляющая рибонуклеиновой кислоты. Хотя это и не исключено, но непри­тязательность и простоту этой идеи омрачают несколько про­блем: (1)

если бы образовывалась рибоза, то она находилась бы в смеси с огромным количеством других Сахаров, и тогда ее было бы невозможно выделить; (2) даже если бы она и об­разовалась, то представляла бы собой равномерную смесь пра­восторонних (D -) и левосторонних (L -) форм. Поскольку нукле­иновые кислоты содержат только D -форму, как она могла вы­делиться из смеси? (3)

формальдегид действительно может образовать сахароподобные молекулы, но эти сахара быстро реагируют с избытком формальдегида, образуя карамель и вновь превращаясь в липкое месиво. V ) Даже если на первобытной Земле образовывались мо­лекулы органических веществ, как они могли выделиться, очи­ститься от примесей настолько, чтобы участвовать в даль­нейшем синтезе?

Современных студентов-химиков учат, что даже если исходные материалы чисты, то тем не менее син­тезировать более сложные вещества чрезвычайно тяжело. VI ) В огромном количестве экспериментов, подобных миллеровскому, не образовывалось сколь-либо существенных количеств аминокислот. Кроме того, некоторые аминокисло­ты, например, диаминопропиновая кислота — вовсе не обна­ружены среди протеинов.

Есть и другие не менее существен­ные соображения, которые также в большинстве случаев иг­норируются сторонниками концепции химической эволюции. VII ) Кроме того, все аминокислоты, образующиеся в эк­спериментальном бульоне, представляют собой равномерные смеси правосторонней (D -) и левосторонней (L -) форм. Жизнь попросту не может развиться из подобных смесей.

Энзимы, например, активны только потому, что состоят из цепочек ис­ключительно L -типов, — а без энзимов невозможна никакая жизнь. До сих пор сторонники эволюции не могут предложить какой-либо приемлемый механизм выделения из смеси толь­ко одного типа энзимов. VIII ) Среда, предположительно существующая в перво­бытном бульоне, попросту несовместима с развитием жиз­ни — это по определению должен быть винегрет из всевозможных химических веществ, какие только можно вообра­зить.

В такой смеси должно присутствовать бесчисленное ко­личество ингибиторов, т. е. веществ, тормозящих действие энзимов. Они бы дезактивировали энзимы сразу же после их появления. То же относится и к нуклеиновым кислотам; их воспроизводство невозможно в бульоне, содержащем бесчис­ленное количество простых соединений. Таким образом, при­митивный метаболизм тормозит развитие жизни еще до того, как оно успело начаться.

Теперь давайте рассмотрим некоторые другие пробле­мы, относящиеся к любому другому варианту теории хими­ческой эволюции. Основной характеристикой любой живой клетки являет­ся наличие в ней химической основы для хранения генетичес­кой информации. Все необходимые для этого качества имеют нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, и нам до сих пор неизвест­ны никакие другие молекулы, способные хранить генетичес­кую информацию.

Претензии к содержанию