Но что он показал? Он показал, что молекулярные структуры могут быть дост
аточно простыми, и, тем не менее, они могут обладать свойством репликации.
Миф о том, что репликация есть свойство исключительно биологии, был неме
дленно разрушен.
Р.К. Но их же можно сколь угодно долго усложнять.
В.А. Конечно. Сколь угодно много, и сколь угодно сильно. Ну что, м
ы решили проблему возникновения жизни? Давайте всё-таки посмотрим на эт
о аккуратнее.
Следующий шаг (на самом деле, всё это примерно совпадало по времени) был сд
елан Оргелом и Джейсом Ц американскими учёными, которые, вообще говоря,
сделали довольно хитрую и тонкую вещь. Они в точности использовали принц
ип копирования двойных спиралей РНК, комплементарного спаривания, но по
казали, что этот процесс сборки репличной нити на подложке типа РНК или Д
НК может идти без ферментов, что было чрезвычайно важно. Потому что, конеч
но, когда у вас есть и ферменты (то есть белки), когда есть у вас РНК и ДНК, и вс
ё это ещё собрано в клетки, и всё это функционирует, тогда, конечно, это буд
ет реплицироваться, мы и так это знаем. А всё дело вот в чём: а как же сделать
такие системы, где нет ферментов, где нет белков, но, тем не менее, могут воз
никнуть сложные структуры? Вот в чём проблема. И Оргел и Джейс показали, чт
о на такой гребёнке за счёт комплементарного спаривания образуется вто
рая нитка. Прекрасно. Но опять у них выходило одно жёсткое условие: то, из ч
его они должны были собирать, то есть среда, в которой плавали все нужные к
омпоненты для сборки этой второй нити, она должна была быть оптически чи
стой, она должна быть абсолютно хирально чистой. Любое появление грязи, т
о есть энантиамерного антипода противоположного знака немедленно блок
ировало самосборку такой цепи. Казалось бы, тупик.
Но спустя некоторое время, буквально спустя годы, Эшенмоузер Ц швейцарс
кий химик Ц сделал ещё одну очень интересную работу, в которой показал, ч
то, используя комплементарность, «степ бай степ», то есть путём такого сп
аривания Ц «это сюда, а это сюда, а это сюда», и так далее, Ц можно собират
ь достаточно длинные цепочки. И это уже было сенсацией. Мало того, он показ
ал, что сборка идёт столь селективно, что, вообще говоря, и не требуется ус
ловие сильного нарушения асимметрии. Достаточно, чтобы были нужные элем
енты…
Р.К. И небольшое обогащение.
В.А. Да, маленькое обогащение, вполне способное проявиться за с
чёт каких-то естественных процессов.
Р.К. И о которых как раз вы говорили, что их не хватает.
В.А. Да. Хорошо. Так что же получается? Всё, опять проблема решена
? Теперь мы выстраиваем таким образом достаточно длинные цепочки, они ск
ладываются в такие специальные структуры, РНК или ДНК (остановимся, напр
имер, на концепции эволюции РНК-мира) Ц и всё. Дальше мы попадаем в област
ь эволюции совершенно других структур и других правил. Мы проскочили бар
ьер от неживой химии к живой.
Но нет. И тут возникает проблема. А какая проблема? А проблема возникает во
т какая. Эшенмоузер собрал примерно 18 звеньев и сказал, что «я могу собира
ть так сколь угодно много». На самом деле нет. Оказалось, по теоретическим
оценкам, что критической является длина порядка 30 единиц.
А.Г. Что недостаточно.
В.А. Явно недостаточно. Из этих 30 единиц мы никакие специфическ
ие Ц в функциональном смысле Ц структуры не создадим. А почему критиче
ским оказывается длина порядка 30 единиц? По одной простой причине. По той
причине, которая называется «катастрофой ошибок». И вот эта катастрофа о
шибок связана со сложностью структур. Мы уже как-то говорили и о парадокс
е Левинталя, и о катастрофе ошибок. А всё дело тут вот в чём.
Ведь что такое построить гомохиральную цепочку? Это построить определё
нную последовательность, например, только из левых молекул. Из очень бол
ьшого числа всевозможных последовательностей левых и правых молекул, к
оторые можно представить. Оказывается, когда это число становится слишк
ом большим, у вас есть два варианта. Вы должны либо очень точно собирать, л
ибо отказаться от сборки.
Чтобы точно собирать, нужно иметь очень специальные процессы, которые мо
гут обеспечить только такие специфические структуры, как белки, то есть
такие процессы, какие мы наблюдаем в биологии. Но если у вас их нет, то тогд
а у вас только один способ: вы должны держать настолько чистой среду, чтоб
ы в этой среде у вас были только, скажем, левые изомеры, из которых вы строи
те. А правых было бы исчезающе мало, настолько мало, чтобы вероятность поя
вления неправильного звена была бы очень маленькой. То есть вы специфичн
ость функций заменяете специфичным состоянием среды.
А.Г. От чего Ц не легче.
В.А. От чего, конечно, не легче, но, может быть, всё-таки можно сдел
ать это в химии? Посмотрим на все процессы спонтанного нарушения симметр
ии на уровне химии, то есть зададимся таким вопросом: а можем ли мы такую с
реду создать на уровне химической эволюции или на каких-то чуть более по
здних стадиях эволюции? И выясняется, что нет. Даже механизм спонтанного
нарушения симметрии (который приводит к асимметрическому состоянию) тр
ебует столь специфичного распознавания левых и правых молекул для созд
ания очень сильной асимметрии, которое возможно только на биологическо
м уровне.
И вот тут появляется замкнутый круг. С одной стороны, получается, что треб
ование, чтобы у нас возникло нарушение зеркальной симметрии на стадии пр
едбиологии, не помогает нам перейти к строительству сложных структур Ц
мы не можем построить гомохиральные структуры, потому что мы не можем со
здать такую чистую среду, в которой такие сложные структуры могли бы стр
оиться.
С другой стороны, если, тем не менее, мы найдём какой-то способ, как пройти к
атастрофу ошибок, как перейти этот барьер, то тогда, как показывают теоре
тические оценки, нам не важно, в какой среде мы стартуем: в симметричной ил
и в асимметричной. В этом смысле сценарий асимметричной среды для возник
новения гомохиральных полимеров вовсе и не нужен. Основная проблема в во
просе возникновения гомохиральных последовательностей, это проблема к
атастрофы ошибок. И она вообще является проблемой, общей для всей эволюц
ионной концепции, Ц как пройти катастрофу ошибок.
Но тут, конечно, ещё есть вопрос о том, каков выбор знака. Мы же знаем всё-та
ки, что мы состоим из левых аминокислот и правых сахаров. Но мы не знаем, ка
к это получилось. Потому что, чтобы ответить на этот вопрос, нам надо постр
оить теорию предбиологической эволюции. Мы не можем построить эту теори
ю, потому что мы пока не знаем, как решить проблему катастрофы ошибок.
Р.К. Владик, извините, всё-таки жизнь-то произошла.
В.А. Ну, это да.
Р.К. Мы ещё не оговорили массу возможных усилительных элемент
ов Ц и в повышении хиральной чистоты, и возможности появления простых а
симметрических катализаторов, которые бы повышали оптическую чистоту
среды в узком регионе. Но давайте всё-таки немножко пофантазируем.
Человеческая фантазия, которая проникла, казалось бы, повсюду, остановил
ась вдруг перед дверью хиральности. Я долго искал в искусстве, в живописи,
в скульптуре какие-то элементы хиральности. И нашёл только два примера. Э
то картина Тишбайна в галерее во Франкфурте-на-Майне, где Гёте нарисован
в двух левых ботинках, картина второй половины XVIII века. И 3260 лет назад постр
оенная в Долине Цариц гробница царственной жены Рамсеса II Нифертари, у ко
торой, как вы видите, две левые руки.
В.А. Обратите внимание: у одной Ц левая и правая рука, а у другой
Ц только левые.
Р.К. У богини Изиды левая и правая руки, а у Нифертари Ц только л
евые. Что это, что это такое? Давай всё-таки пофантазируем. Что могло опред
елить…
В.А. Есть захватывающая история, которая развивалась, по крайн
ей мере, в последние 50 лет в науке в связи с выбором и не случайностью выбор
а именно левых аминокислот и правых сахаров. Я могу вкратце рассказать о
б этой истории. Вкратце.
А.Г. А я сейчас подумал, что, вообще, любой орнамент Ц это гомохи
ральное соединение.
В.А. То есть повторять и повторять, это как кристалл.
А.Г. Да, да, да. Мало того, часто используется приём как раз разде
ления гомохиральности Ц на левую и на правую.
В.А. У Эшера этот приём используется очень активно.
А.Г. Да в любом орнаменте, по сути.
В.А. И в любом орнаменте тоже.
А.Г. Интересно. Да, продолжайте, извините.
Р.К. Ещё мы должны призвать молодых, в возрасте Пастера, занять
ся этими захватывающими вопросами, которых очень много, чтобы всё-таки р
ешить проблему возникновения жизни.
В.А. Конечно, проблема возникновения жизни является фундамен
тальной проблемой. И мне представляется, что она является фундаментальн
ой не столько потому, что есть вызов образованной части человечества, а п
отому что она постоянно генерирует такие вопросы, которые очень часто пр
иводят науку в замешательство. Именно науку. И наука ищет ответы, внимате
льно и пристально изучая тот базис, на котором она стоит. Вот это чрезвыча
йно важно и чрезвычайно интересно.
Р.К. И полезно. Способ разделения, спонтанного разделения Ц эт
о способ получения хиральных лекарств. Это важно, вся мировая фармация п
ерешла на хирально чистые лекарства. Это было инициировано именно той тр
агедией, с которой я начал.
А.Г. Так какова история?
В.А. История такова. В 56-м, по-моему, году Миллер и Юри показывают,
что органические соединения могут синтезироваться естественным образ
ом. Вообще, с биологией связано очень много мифов. Обратите внимание, 56-й го
д, это всего 50 лет назад. Доказывалось, что органические соединения могут
быть синтезированы естественным образом, что они не являются исключите
льно продуктами жизнедеятельности. Доказали. Как теперь с асимметрией б
ыть? Происходит открытие: несохранение чётности в бета-распаде. Слабое в
заимодействие. Слабое взаимодействие является одним из четырех фундам
ентальных взаимодействий. Это 4 слона, на котором покоится наша Вселенна
я.
Р.К. Но это слишком слабо.
В.А. Тем не менее. Из всех четырех взаимодействий только слабое
взаимодействие…
Р.К. 10 в минус 17-й степени!
В.А. Тем не менее.
Р.К. Ну что это такое?!
В.А. Тем не менее, только слабое взаимодействие обладает наруш
енной зеркальной симметрией. Ну, невозможно, чтобы не появилась гипотеза
, которая бы попыталась связать нарушенную зеркальную симметрию слабог
о взаимодействия с асимметрией живой природы. Катастрофа Ц там очень сл
абое взаимодействие. Немедленно встал вопрос: может ли слабое взаимодей
ствие проявить себя на химическом уровне? Оценки показали, что для того ч
тобы слабое взаимодействие проявило себя на химическом уровне, нужно ус
илить, условно говоря, величину 10 в минус 17-й степени (это единица, делённая
на единицу с 17-ти нулями) нужно увеличить до единицы. Как это сделать?
Р.К. И как измерить?
В.А. Как измерить? Кстати, первые оценки были сделаны Летоховым
. Потом оценки сделал Зельдович. Даже Зельдович занимался проблемой возн
икновения зеркальной асимметрии.
Р.К. Кстати, ещё Пастер ведь писал о «диссимметризующих силах»
, прямо имея в виду Вселенную.
В.А. Имея в виду, что есть космические силы, которые, так сказать
, диссимметризуют живую природу.
Р.К. Ну, так что может быть усилителем слабого взаимодействия?

В.А. Идёт дискуссия: что может быть усилителем? Ульбрихт предла
гает уже в 56-м году простой эксперимент: поляризованный электрон размени
вается на циркулярно поляризованное тормозное излучение, а раз оно цирк
улярно поляризованное, то оно уже будет по-разному взаимодействовать с
левыми и правыми молекулами. Это то же самое, как если бы вы левую перчатку
, скажем, попытаетесь надеть на две руки: на правую и левую. А она по-разному
будет надеваться.
Поставлен был один эксперимент Ц нулевой результат. Второй эксперимен
т Ц нулевой результат. Третий Ц нулевой результат. Серия экспериментов
Ц нулевые результаты. В некоторых случаях было заявлено, что наблюдали
эффект. Перепроверили Ц не наблюдается эффекта.
Проявляется или не проявляется? Сложилось, конечно, огромное поле самых
различных спекуляций Ц теоретических, в хорошем смысле спекуляций. То е
сть оценок, догадок и так далее.
В конце концов, остановились на том, что если у вас действительно имеется
процесс типа спонтанного нарушения симметрии (это может быть не только к
ристаллизация, а могут быть нелинейные реакции с критическим поведение
м, с неустойчивостью симметричного состояния), то тогда вблизи критическ
их условий, то есть там, где зарождается нарушение симметрии, вот в этот мо
мент зарождения нарушения симметрии (то есть потери устойчивости симме
тричного состояния) оказывается, что слабое взаимодействие становится
очень сильным. Само-то оно не становится сильным…
А.Г. Понятно, поскольку система выходит из равновесия, достато
чно чуть-чуть толкнуть, чтобы…
В.А. То есть, это своеобразный фазовый переход в критической то
чке. Оценки должны были показать Ц а какая всё-таки нужна система, чтобы
это прошло? Выяснилось, что система нужна вполне даже геохимическая. То е
сть, это море, 10 км на 100 км и глубиной, предположим, 300 метров. Прекрасно.
А.Г. Вполне отвечает.
В.А. Вполне отвечает. Но дальнейший анализ и жёсткие дискуссии
по этому поводу показали, что в этой критической точке для того, чтобы вы у
силили такую слабую асимметрию, вам нужно время, большее времени существ
ования Вселенной.
А.Г. Продолжение сразу после рекламы… Пожалуйста.
В.А. Да, всё-таки, конечно, проблема возникновения жизни Ц это н
евероятно интересная, очень интригующая, очень непонятная проблема.
Р.К. И тяжёлая.
В.А. Но тяжёлая не по решению, тяжёлая по постановке задачи.
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