Натан Авиэзер - В Начале. Сотворение мира и наука

Одной из характерных черт живого организма является его способность к размножению. Живые существа размножаются, в отличие от неживых предметов.8 Размножение организма зависит, в конечном счете, от размножения отдельных клеток. Механизм воспроизводства клеток одинаков у всех живых организмов. Он основан на уникальных свойствах нуклеиновых кислот, называемых обычно ДНК и РНК. (В научной литературе иногда употребляют понятие "хромосома", которая является длинной цепью ДНК; ген представляет собой сегмент хромосомы). Молекула нуклеиновой кислоты делится, образуя из первоначальной молекулы две тождественные дочерние молекулы. Кроме того, нуклеиновые кислоты регулируют производство всех белков в клетке. Таким образом, нуклеиновые кислоты вызывают воспроизводство клеток. Сложные процессы, происходящие в клетке, в настоящее время поняты.

Одной из важнейших составных частей живой клетки является группа крупных молекул — белков. Они составляют до 70-80% "сухого веса" типичной клетки. Живая клетка содержит сотни различных типов белков, каждый из которых выполняет особую функцию, необходимую для существования клетки как живого комплекса. Белки служат катализаторами химических реакций, происходящих в клетке, контролируют клеточный обмен веществ и вырабатывают всевозможную "продукцию" клетки. Они регулируют и контролируют почти все процессы, происходящие в клетке. Без белков ни одна живая клетка не смогла бы существовать.

Откуда же взялись белки? Все белки производятся нуклеиновыми кислотами. Никакого иного механизма для производства белков нет. Такова общеизвестная "центральная аксиома молекулярной биологии".

А что регулирует деление нуклеиновых кислот? Этот процесс может происходить только в присутствии белков определенного типа, называемых ферментами. По сути дела, без ферментов нуклеиновые кислоты не могли бы существовать вообще. Нс будь стабилизирующего действия белков, крупные молекулы нуклеиновых кислот разложились бы в воде, которая содержится в каждой живой клетке.

На основании сказанного в предыдущем разделе, мы можем критически подойти к предположению о самозарождении жизни из неживой материи. Рассуждение строится на четырех пунктах:

1.      Для воспроизводства все живые клетки нуждаются в нуклеиновых кислотах. Следовательно, без нуклеиновых кислот не может быть жизни.

2.      Все живые клетки нуждаются в белках, необходимых для множества процессов, с помощью которых поддерживается жизнь клетки. Следовательно, без белков не может быть жизни.

3.      Белки производятся только нуклеиновыми кислотами. Значит, без нуклеиновых кислот не может быть белков.

4.      Нуклеиновые кислоты могут воспроизводиться только в присутствии белков. Следовательно, без белков не может быть нуклеиновых кислот.

Теперь мы можем четко сформулировать парадокс, связанный с идеей о самопроизвольном зарождении жизни. Из пунктов (1) и (2) следует, что живым клеткам необходимы как белки, так и нуклеиновые кислоты. Из пунктов (3) и (4) следует, что ни один из этих сложных типов молекул не может быть воспроизведен без другого. Вывод: жизнь не могла развиться из неживой материи, ибо неживая материя не содержит в себе ни белков, ни нуклеиновых кислот.

Этот парадокс хорошо известен биологам, часто сравнивающим его со знаменитой загадкой: "что было сначала, яйцо или курица?" Аналогия ясна. Для иллюстрации нашей мысли приведем несколько цитат:

Нуклеиновые кислоты не могут ни воспроизводиться, ни регулировать синтез белков без помощи уже существующих белков; белки же не могут быть синтезированы без информации, заложенной в уже существующих нуклеиновых кислотах. Одна из наших важнейших проблем заключается в том, чтобы понять, каким образом могла возникнуть эта ситуация "яйца и курицы".9

Вот задача, которую до сих пор не могут решить теории происхождения жизни: что было раньше — только не яйцо или курица, а нуклеиновые кислоты или белки?10

Одной из многих важных нерешенных проблем в науке о происхождении жизни является исходное функциональное соотношение между белками и нуклеиновыми кислотами — что из них появилось раньше?11

Конечная стадия процесса [зарождения жизни] по-прежнему остается совершенно непонятой, вследствие чего она и стала предметом интенсивных лабораторных изысканий.12

Нуклеиновые кислоты не могут воспроизводиться без ферментов [белков], а ферменты не могут образовываться без нуклеиновых кислот.13

Профессор Калифорнийского университета Фрэнк Шу очень удачно использовал известную литографию М.С. Эшера "Рисующие руки " для иллюстрации парадокса "яйца и курицы".14 Литография воспроизведена ниже.

"Рисующие руки", по литографии М.С. Эшера

Пусть одна рука представляет собой нуклеиновые кислоты, а вторая — белки, что возникло раньше?

И, наконец, упомянем предположение, сделанное недавно профессором университета в Глазго Грэмом Керне-Смитом, который убежден, что парадокс происхождения жизни неразрешим, ибо "белки больше всего необходимы для производства белков".15 Взамен он предлагает рассмотреть гипотезу о неизвестной нам форме жизни, к которой известный парадокс, возможно, будет неприложим. В качестве конкретного предложения он допускает, что первые организмы "могли представлять собой кристаллы глины".16

Подробное описание всех проблем, связанных с происхождением жизни, было опубликовано недавно (1991) в журнале Scientific American17 Десятилетия исследований в области молекулярной биологии (говорится в статье под названием "В начале...") подчеркивают, на какие невероятные трудности наталкиваются все попытки объяснить пути спонтанного превращения неживого материала в живую систему. Профессор Кембриджского университета Френсис Крик, мировой авторитет по молекулярной биологии, получивший Нобелевскую премию за открытие структуры ДНК (знаменитая "двойная спираль"), обобщает существующее положение в следующих словах:

Зарождение жизни представляется почти чудом, столь велико количество условий, соблюдение которых необходимо для того, чтобы это произошло.18

Отметим, что Нобелевский лауреат, известный, как человек, лишенный каких бы то ни было религиозных чувств, счел необходимым, говоря о происхождении жизни, употребить выражение "почти чудо". Из вышесказанного ясно следует, что подлинно научной концепции происхождения жизни из неживой материи не существует.

Как уже говорилось, первые живые клетки появились на Земле почти сразу, как только поверхность Земли охладилась настолько, что на ней могла существовать жизнь. Принимая во внимание долгую историю Земли, ученые предполагали, что основные механизмы работы клетки должны были развиться постепенно, на протяжение многих лет. Чтобы проверить это предположение, биологи исследовали изменения, происходившие со временем в механизмах воспроизведения нуклеиновых кислот и производства белков.

Как ни удивительно, ни в том, ни в другом механизме не было обнаружено никаких изменений. Иными словами, не найдено никаких признаков эволюционного развития ни в процессе воспроизводства нуклеиновых кислот, ни в процессе производства белков. Уже в самых ранних известных нам живых организмах наличествуют оба эти сложнейших механизма, причем во вполне законченном виде. Как подчеркивает профессор Калифорнийского университета Хайман Хартман, "при рассмотрении вопроса о происхождении жизни, сложность первых живых организмов ставит перед нами наиболее трудные концептуальные проблемы".19

Разнообразие живых организмов чрезвычайно велико -от микроскопических одноклеточных бактерий до крупных млекопитающих, которые обладают специализированными органами, построенными из миллиардов клеток. Бактерии — древнейшие обитатели Земли, тогда как млекопитающие появились сравнительно недавно. Следовательно, сравнивая нуклеиновые кислоты и белки таких бактерий с кислотами и белками млекопитающих, можно было бы заметить любое эволюционное изменение, произошедшее в прошлом.20