Чтение онлайн

Оснований для этого скептицизма вполне достаточно, они заключаются в принципиальной структурной и функциональной несовместимости белков и нуклеиновых кислот. Химическое поведение нуклеиновых кислот значительно проще по сравнению с белками, оно, как и соединения неживой природы, определяется структурой локальных участков цепи. Именно вследствие своей механистичности нуклеиновые кислоты и смогли стать основой генетического кодирования и передачи информации, так сказать, информационной технологии жизни.

И тем не менее сущность разногласий сторонников генобиоза и голобиоза как раз и была связана с тем, что белки не могли образоваться без инструкций, содержащихся в структурах нуклеиновых кислот, а нуклеиновые кислоты – функционировать без катализации ферментными белками. В этой связке обнаружился замкнутый круг, и сторонники обоих подходов, не в силах его разомкнуть, по существу, лишь перебирали варианты решений локальных задач. Наука же при этом оставалась в тупике. Непроходимость этого тупика обусловливалась и невозможностью экспериментального моделирования переходного этапа от преджизни к жизни в лабораторных условиях.

В результате моделирование процессов биохимической эволюции свелось к решению ряда локальных задач, причём это решение оказывалось многовариантным. Выделились, в частности, такие задачи, как моделирование возникновения единого генетического кода, механизма воспроизведения и репродукции жизни, образования белково-нуклеотидных комплексов, образования архаических клеток и т. д. В свою очередь поиск решения этих задач требовал их подразделения на ещё более мелкие, но отнюдь не более простые задачи – образования ферментов, формирования биополимеров, возникновения пептидов (т. е. коротких цепей аминокислот, ставших предшественниками белков). Но и эти задачи не находили однозначных решений.

Стали появляться альтернативные модели Опарина-Холдейна гипотезы происхождения жизни. В 1963 г. американский химик Р. Голдэйкер в противовес коацерватам выдвинул нового кандидата на «пост» предшественника живых клеток – так называемые липосомы. Это двухслойные жировые (липидные) оболочки, возникающие в водной среде и способные к набуханию. Данная гипотеза так и осталась бы одним из вариантов объяснения функционирования белковых сгустков, если бы она не оказалась очень правдоподобной для объяснения возможного устройства первобытной клетки. Поэтому данная гипотеза «работает» в теоретических конструкциях образования протоклеток.

В 1969 г. американский биохимик Сидней Фокс противопоставил коацерватам Опарина представление о замкнутых оболочках, названных микросферами. Это представление было не плодом теоретического конструирования, а выводилось из эксперимента.

Эксперимент Фокса заключался в том, что сухую смесь аминокислот погружали в образовавшийся после извержения вулкана кусок лавы и нагревали до 170 °C в течение нескольких часов. Затем образовавшуюся смесь залили слабым однопроцентным раствором поваренной соли.

Результат превзошёл все ожидания. Подобная «кулинария» привела к созданию белково-подобных веществ, названных протеиноидами (от греч. «подобные протеинам»). Содержа в себе до 18 аминокислотных молекул, эти вещества были способны образовывать микросферы диаметром до 2 микрометров. Подобно коацерватам Опарина, микросферы проявляют способность расти и делиться, что может быть истолковано как предрасположенность к развитию способности к размножению.

Миксросферы Фокса наводят на грустные размышления. Они показывают шаткость как теоретических, так и экспериментальных средств исследования проблем саморазвития жизни. Зададимся вопросом: откуда взялась рецептура той «кухни», в рамках которой проводился данный эксперимент? Из теоретических представлений о состоянии первобытной Земли, которые резко отличались от модели Опарина-Холдейна.

Значит, в принципе можно изобрести сколько угодно таких «кухонных» рецептур при каких угодно представлениях о первобытной Земле и получать в результате сколько угодно форм протеиноспособных образований. Если протеиноподобные органические вещества образуются даже в открытом космосе, то уж в химическом лаборатории их можно получать самыми различными путями, что и продемонстрировали опыты С. Миллера, М. Эйгена и С. Фокса. А когда на этой «кухне» образуется что-то похожее на преджизненные структуры, можно начать строить догадки и очень широкие обобщения о ходе биохимической эволюции. И каждый раз будут получаться результаты, претендующие на правдоподобие. Так, с точки зрения Фокса преджизненные структуры образовывались на суше в слоях вулканической лавы при очень высоких температурах. Затем они смывались ливнями на морские, речные или озёрные отмели, где происходило продолжение биохимической эволюции.

Таких «путей эволюции» можно в принципе изобрести сколько угодно и претендовать на открытие, если в итоге получится что-то протеиноподобное. Ясно, что такое положение могло сложиться в науке только в её тупиковом, кризисном состоянии при отсутствии новых конструктивных идей и понимания общих закономерностей эволюции.

Что же доказывают эксперименты Миллера, Эйгена, Фокса и другие? Лишь то, что органические, белковые, протеиноподобные и нуклеиновые молекулы в первобытном беспорядке образовывались при самых различных изменениях земной природы самыми различными способами. Первобытный бульон буквально кишел ими. Потенциально каждый из типов таких молекул мог стать предшественником жизни. Но чтобы реализовать этот потенциал, необходимо было привести беспорядок в порядок, отобрать из огромного разнообразия органических соединений те, которые предопределили бы построение конструкции репродуктивного процесса. Простым случайным перебором вариантов достигнуть этого было нельзя вследствие сложности таких конструкций.

Следовательно, нужно искать пути моделирования тех структур, которые эволюционировали, направляя ход построения таких конструкций. Эволюционировали долго, методом проб и ошибок, подвергаясь постоянному действию отбора. Но и предопределяя общее направление этого отбора особенностями своего функционирования.

В современной науке, к сожалению, моделирование путей биохимической эволюции также происходит методом проб и ошибок, порождая множество тупиковых форм. Дискуссия сторонников голобиоза и генобиоза также постепенно заходит в тупик. Вследствие отсутствия продвижения по пути моделирования способов образования первичных генетических конструкций концепция голобиоза постепенно восстанавливает свои позиции в конкуренции с концепцией генобиоза.

В 2000 г. выдающийся американский биолог Ф. Дайсон в книге «Происхождение жизни» высказал серьёзные аргументы в пользу правоты опаринского варианта модели Опарина-Холдейна. Опираясь на данные палеонтологии, в соответствии с которыми следы углеводов и порфирина, являющегося предшественником коацерватов, содержались в глубинных породах Гренландии возрастом 3,5–3,8 млрд. лет, но никаких следов нуклеиновых кислот найдено не было, Дайсон утверждает, что наиболее вероятно происхождение жизни из белков типа коацерватов, которые обладали способностью к росту и размножению простым делением, но не имели механизма репликации, базирующегося на нуклеиновых кислотах.

Модельный эксперимент, который был проведен под руководством Дайсона в виртуальной компьютерной реальности, а не в химической лаборатории, как у его предшественников, показал, что из хаотического набора молекул в коацервате посредством самоорганизации возникает упорядоченный комплекс, способный к преобразованию в протоклетку. При этом компьютерное моделирование показало, что для синтеза полимеров в процессе предбиологической эволюции достаточно 8-10 аминокислот а не 20, как в настоящее время, а для синтеза ферментов 60-100, а не 5-10 тыс., как сейчас.