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.