Новые эксперименты, проводимые другими учеными, позволили получить 19 из 20 биологических аминокислот. В результате дальнейших опытов были получены жирные кислоты и нуклеотиды – необходимые компоненты ДНК и РНК (рибонуклеиновой кислоты). Но в ходе этих экспериментов не были синтезированы другие важные составляющие ДНК и РНК – сахарная дезоксирибоза и рибоза (Meyer. 1998. P. 118). Тем не менее, многие ученые утвердились во мнении, что из химических элементов первичного бульона могла возникнуть жизнеспособная клетка.
Однако это представление грешит многими недостатками. Геохимики, проводящие анализ древнейших отложений, не могут обнаружить следы богатого азотом первичного бульона, о котором говорил Опарин. Другие исследователи определили, что в ранние эпохи существования Земли ее атмосфера состояла не из опаринской смеси водяного пара с восстановительными газами аммиаком, метаном и водородом, а из смеси воды и таких нейтральных газов, как углекислый газ и азот (Walker. 1977. P. 210, 246; Kerr. 1980). В атмосфере также присутствовало некоторое количество кислорода (Kerr. 1980; Dimroth, Kimberley. 1976). В наше время ученые считают, что большая часть кислорода в земной атмосфере образовалась в результате фотосинтеза растений, но еще до их появления кислород мог выделяться и при делении молекул H2O из газов, выбрасываемых в атмосферу вулканами. Даже небольшое количество кислорода помешало бы образованию аминокислот и других необходимых для жизни молекул. Кислород помешал бы протеканию химических реакций, а окисление разрушило бы любые органические молекулы, которым удалось бы сформироваться.
Несмотря на эти доводы, эволюционисты продолжают считать, что компоненты живых организмов могли сформироваться сами по себе на ранних этапах истории Земли. Давайте более подробно рассмотрим некоторые из их спекулятивных теорий о том, как это могло произойти. Данные теории можно разделить на три категории: теории происхождения жизни в результате случайности, в результате естественного отбора и самоорганизации.

Случайность

Некоторые эволюционисты утверждают, что белки, состоящие из длинных цепочек блоков-аминокислот, возникли в результате случайных совпадений на молекулярном уровне. Но это утверждение вызывает несколько очень серьезных возражений. Представим себе простую молекулу белка, состоящую из 100 блоков-аминокислот. Чтобы белок мог нормально функционировать в живом организме, все связи между аминокислотами должны быть пептидными. Аминокислоты могут быть связаны друг с другом разными способами, из которых пептидный способ связи встречается лишь в половине случаев. Таким образом, вероятность получения 100 аминокислот с пептидными связями равна 1:1030 (1 к 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000). Кроме того, каждая молекула аминокислоты имеет левостороннюю L-форму (от латинского laevus – «левый») и правостороннюю D-форму (от латинского dexter – «правый»). Эти две формы являются как бы зеркальными отражениями друг друга, как левый и правый ботинки или левая и правая перчатки. Все белки в живых существах состоят из блоков левосторонних аминокислот. Но в природе левосторонние и правосторонние аминокислоты встречаются одинаково часто. Вероятность получения цепочки из 100 левосторонних аминокислот опять же равна 1:1030. Такова же вероятность выпадения монеты одной стороной 100 раз подряд. Аналогичным образом, вероятность возникновения цепочки из 100 левосторонних аминокислот с пептидными связями между ними равна 1:1060, что на доступном отрезке времени практически сводит эту вероятность на нет.
Но даже если все аминокислоты связаны пептидными связями и все они левосторонние, этого все равно недостаточно, чтобы получить функциональный белок. Неверно считать, что любая комбинация аминокислотных блоков дает в сумме белок, который может функционировать в составе клетки. Нужные аминокислоты должны соединяться в строго определенном порядке (Meyer. 1998. P. 126). Вероятность того, что это произойдет, сама по себе невероятно низка – около 1:1065 (1065 – таково количество атомов в нашей галактике). Иллюстрируя эту вероятность на наглядном примере, биохимик Майкл Бехе утверждает, что получить последовательность из 100 аминокислот, которые функционировали бы в качестве белка, – все равно, что отыскать одну помеченную песчинку в пустыне Сахара три раза подряд (Behe. 1994. Pp. 68–69). Если же учесть и другие факторы (необходимость наличия исключительно пептидных соединений и левосторонних аминокислот), то вероятность снижается до 1:10125. Излишне говорить, что такая вероятность ставит под вопрос случайное возникновение жизни из химических элементов.
Чтобы избежать такого заключения, некоторые ученые призывают на помощь теорию существования бесконечного множества вселенных. Но у них нет никаких доказательств существования даже одной вселенной, помимо нашей. Не объясняют они и то, как могут стабильные молекулы образоваться в этих воображаемых вселенных (стабильные молекулы необходимы для существования жизни, наблюдаемой в этой вселенной). В дальнейшем мы рассмотрим данную тему более подробно.

Eстественный отбор

Некоторые ученые, такие, как Опарин (Oparin. 1968. Pp. 146–147), выдвинули предположение, что появлению функциональных белков способствовал естественный отбор аминокислотных цепочек (из которых они состоят), повышающий вероятность их возникновения. Другими словами, формирование протеинов в этом случае не является полностью случайным. Но эта теория имеет два серьезных недостатка. Во-первых, такой первичный естественный отбор должен оперировать уже готовыми цепочками аминокислот, возникновение которых, опять же, списывается на случай. Как мы уже убедились, вероятность возникновения даже простых цепочек аминокислот с исключительно пептидными соединениями и левосторонними аминокислотами настолько ничтожна, что не заслуживает внимания. Во-вторых, естественный отбор подразумевает некую молекулярную репродуктивную систему. Вероятность формирования такой системы в результате случайности еще меньше, чем вероятность появления нескольких видов аминокислотных цепочек, на которые мог бы распространяться естественный отбор. Сама по себе репродуктивная система должна состоять из комбинации вполне определенных сложных молекул белка. Следовательно, предположения, подобные тому, что высказал Опарин, содержат неразрешимое противоречие. Предполагается, что в результате естественного отбора возникнут сложные белковые соединения, но сам по себе такой отбор требует наличия надежной молекулярной репродуктивной системы, а все известные системы такого рода сами состоят из сложноорганизованных молекул белка совершенно определенной структуры. Опарин предположил, что первые репродуктивные системы не обязательно были надежными и могли состоять из белковых молекул, не имеющих столь определенной структуры, как белки в современных организмах. Однако Мейер указывает на то, что «недостаток… определенности в структуре белка приводит к катастрофическим ошибкам, которые сводят на нет точность репродуцирования и, в конечном счете, делают естественный отбор невозможным» (Meyer. 1998. P. 127).
Несмотря на эти проблемы, Ричард Доукинс в своей книге «Слепой часовщик» берется утверждать, что случайность и естественный отбор (представленный в виде простого вычислительного алгоритма) могут привести к возникновению сложных биологических структур (Dawkins. 1986. Pp. 47–49). Чтобы наглядно продемонстрировать возможность этого, он ввел в компьютер программу, которая выдает произвольные сочетания букв и сравнивает их с заданной буквенной последовательностью, образующей грамматически правильное и внятное предложение. Те комбинации букв, которые ближе всего к желаемой комбинации, сохраняются в памяти компьютера, тогда как другие стираются. Через определенное количество циклов компьютер выдает желаемое предложение. Доукинс рассматривает это как доказательство того, что случайная комбинация химических элементов может при помощи естественного отбора произвести на свет биологически функциональные белки. Однако это доказательство в корне неверно. Во-первых, эксперимент Доукинса предполагает наличие в природе сложного компьютера, чего мы не встречаем. Во-вторых, этот эксперимент предполагает наличие желаемой последовательности молекул. В природе не могло существовать заранее известной последовательности аминокислот, с которой сравнивались бы случайно образовавшиеся аминокислотные цепочки. В-третьих, предварительные буквенные сочетания, отбираемые компьютером, сами по себе не имеют никакого превосходства над другими сочетаниями с точки зрения лингвистического значения, за исключением того, что они на одну букву ближе к желаемой последовательности. Для того чтобы аналогия между компьютерным алгоритмом и реальной жизнью была правомерна, каждое сочетание букв, отобранное компьютером, должно обладать значением. В реальных условиях сочетание аминокислот, служащее материалом для образования сложного белка с определенной функцией, должно само по себе нести какую-нибудь функцию. Если такой функции нет, то естественному отбору не из чего выбирать. Мейер отмечает, что «в опыте Доукинса вплоть до десятого цикла не появляется ни одного значимого английского слова… Отбор сочетаний на основании их функциональности среди сочетаний, не обладающих никакими функциями, представляется невозможным. Такой отбор возможен только в том случае, если он происходит осознанно, путем рассмотрения близости полученных результатов к желаемому результату, что не под силу молекулам» (Meyer. 1998. P. 128). Иными словами, результаты, полученные Доукинсом, возможны только в том случае, если происходит осмысленный отбор.

Самоорганизация

Некоторые ученые выдвинули предположение, что на формирование белков из аминокислот влияет нечто большее, чем случайность и естественный отбор. Они полагают, что некоторые химические системы обладают способностью или тенденцией к самоорганизации. Штейнман и Коул предположили, что аминокислоты могу притягивать друг друга, причем аминокислоты разных типов притягиваются друг к другу с разной силой (Steinman, Cole. 1967). Тому есть экспериментальное подтверждение. Между аминокислотами действительно существует разное по силе притяжение. Штейнман и Коул утверждают, что порядок расположения аминокислот, который они наблюдали в процессе экспериментов, соответствовал их порядку в 10 реально существующих белковых молекулах. Но, когда Брэдли и его коллеги (Kok et al. 1988) сравнили последовательности, полученные Штейнманом и Коулом, с последовательностями в 250 реально существующих белковых молекулах, то обнаружили, что им «гораздо точнее соответствуют случайные статистические варианты, чем полученные Штейнманом и Коулом последовательности в дипептидных соединениях» (Bradley. 1998. P. 43). Верно и то, что если бы свойства 20 биологических аминокислот строго определяли структуру белковых молекул, то в результате мы имели бы лишь небольшое количество разновидностей молекул белка, тогда как на самом деле их тысячи (Bradley. 1998. P. 43).
Другая форма самоорганизации наблюдается, когда разобщенные молекулы вещества формируют кристаллы. В научной литературе это называется «спонтанное упорядочивание при изменениях в фазе равновесия». Формирование кристаллов имеет довольно простое объяснение. К примеру, когда температура воды опускается ниже точки замерзания, прекращается беспорядочное взаимодействие молекул воды, и они образуют упорядоченные соединения. В этом фазовом переходе молекулы воды тяготеют к состоянию равновесия, стремясь к наименьшему уровню потенциальной энергии и отдавая при этом свою энергию. Представьте, что посередине бильярдного стола образовалось широкое углубление. Если двигать стол из стороны в сторону, то бильярдные шары окажутся в этом углублении вплотную один к другому и в неподвижном состоянии. Это сопровождается потерей энергии, то есть процесс является экзотермическим. Но формирование сложных биологических молекул (биополимеров) проходит несколько иначе. Это эндотермический процесс, то есть тепло не выделяется, а поглощается, и происходит это вне всякого термического равновесия. Полимеры обладают более высоким энергетическим потенциалом, чем их отдельные компоненты. Это все равно как если бы посреди бильярдного стола находилось возвышение, а не углубление. Гораздо сложнее представить себе, как в результате произвольного движения стола бильярдные шары оказываются на этом возвышении, чем как они попадают в углубление в состоянии термального равновесия. Для того чтобы они оказались на возвышении и не скатились вниз, потребуется дополнительная энергия. Брэдли утверждает: «Все живые системы обладают энергией, которая выше точки равновесия, и нуждаются в постоянном притоке энергии, чтобы поддерживать это положение… В биосфере равновесие ассоциируется со смертью, что сводит на нет любое объяснение происхождения жизни, основанное на термодинамике в состоянии равновесия… фазовые изменения, такие как превращение воды в лед или снег, не могут служить примером для объяснения биологических процессов».
Порядок, который существует в кристаллах, представляет собой повторение несложных элементов, тогда как живые существа обладают гораздо более сложной структурой, в которой повторение элементов не играет большой роли. Упорядоченная структура биохимических компонентов тел живых существ не только невероятно сложна, но и очень специфична. Эта специфичная сложность несет в себе большой объем информации, которая позволяет биохимическим компонентам выполнять специфические функции, поддерживающие жизнедеятельность организма. Сравните буквенные последовательности АВАВАВАВАВАВАВ, РЧЗБМЬБПРМЖГМЬ и БОЛЬШОЙ КРАСНЫЙ ДОМ. Первая последовательность упорядочена, но не сложна и поэтому не информативна. Вторая последовательность сложна, но тоже неинформативна.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99