<<< Титульный

<<< Назад

Далее >>>

     Мы уже не раз отмечали, что самая примитивная живая клетка – это архисложная биосистема, она несравненно сложнее любой изобретенной человеком машины, сложнее самого грандиозного промышленного комбината-гиганта.

     Вот несколько сравнений (по М.В.Васильеву), которые позволяют составить представление о сложности строения клетки. В состав «биокомбината» клетки входит примерно 10 000 рибосом – своеобразных «отраслевых фабрик» (нашего «биокомбината»), выпускающих примерно такое же количество «изделий» - видов белка. И среди этих видов белка есть такие, которые состоят из сотен и даже тысяч отдельных звеньев – аминокислот. Работают «биокомбинаты» с огромной скоростью: каждая рибосома («отраслевая фабрика») производит новую молекулу белка примерно раз в секунду. И ошибки в соединении многих сотен и тысяч аминокислот в молекулу не должно быть ни одной(!).

     Управление всеми «отраслевыми фабриками» клетки осуществляется по своеобразным «перфокартам» - молекулам дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Это огромные лентоподобные молекулы, состоящие из особого вида азотистых оснований, расположенных в строго определенной последовательности. Много ли сведений о составе того или иного белка может быть записано в «перфокартах» ДНК? В клетках человека эти молекулы состоят, к примеру, из 3 млрд. оснований. Если принять каждое основание эквивалентным по своей значимости одной букве русского алфавита, то придется сделать вывод, что одна единственная клетка содержит сведения, которые можно уложить лишь в несколько десятков тысяч томов БСЭ. То есть клетка, кроме всего прочего и огромный «биорезервуар» информации. При этом, каждая клетка за несколько часов делится на две части и каждая дочерняя клетка уже содержит полный набор дезоксирибонуклеиновых кислот. Значит, ДНК тоже должны быть получены в самой клетке. Возникает закономерный вопрос, какой из придуманных человеком механизмов или устройств способен воспроизводить себя огромное число раз, к тому же никогда не ошибаясь? Как же возникло это сложнейшее образование – клетка? В научном мире, однако, высказано не так уж много разумных гипотез, которые действительно могут помочь преодолеть гигантскую пропасть, отделяющую неживую природу от простейших живых созданий – одноклеточных организмов. К сожалению, как и в прошлые века, так и сейчас подавляющее число подходов к этой проблеме (выдвигаемых вполне респектабельными учеными и специалистами) скатывается почему-то в лоно мистики (некоего «Мирового Высшего Разума», «Высшего Космического Разума», «Сознательного Начала» и прочей средневековой схоластики). Так что же было в начале? Попробуем все же во всем по порядку разобраться.

     А вначале, на самом-то деле была вода. Ученые единогласно считают, что вода – единственная жидкость, которая обеспечивает условия для зарождения и развития жизни. Вода обладает высокой диэлектрической проницаемостью (особенно растворы солей), именно это определяет ее способность быть универсальным растворителем; она обладает высокой химической активностью и к тому же она амфотерна, т.е. одинаково взаимодействует как с кислотами, так и с щелочами.  Анализ возможности других жидкостей стать носителями жизни, выполненный российскими учеными, показал, что жизнь основывающаяся на фтороводороде  и других экзотических жидкостях, безраздельно принадлежит ведомству научной фантастики. Но вернемся к клетке.

     Сейчас не осталось ни одного биологически важного мономера (низкомолекулярного соединения), который не был бы получен искусственно из неорганических веществ.

     Уже это отчетливо говорит, что условия, в которых началось зарождение жизни, могут быть промоделированы достаточно точно (и не «Вселенским Разумом», а  самим человеком).  Удалось найти и условия, при которых полученные мономеры слагаются в цепи полимеров. Эти полимеры можно было бы назвать белками, если бы белки не отличало определенное чередование слагающих их мономеров. Те же мономеры, которые возникают в проводимых сейчас опытах, имеют беспорядочную структуру. Но может именно так и должно было бы быть: из огромного количества непрерывно возникающих полимеров естественный «химический» отбор должен был сохранить именно те молекулы, которые могли доказать свои преимущества в борьбе за жизнь. Но какой долгий путь предстоит еще пройти материи от первых полимерных цепей к первой живой клетке!

     В 1971г. немецкий физик, лауреат Нобелевской премии Манфред Эйген опубликовал очень интересную статью «Самоорганизация материи в эволюции биологических молекул». В ней подробнейшим образом говорится о процессе «химической эволюции», предшествовавшей эволюции биологической, которая, как известно, начинается уже с функционирующей живой клетки. Но клетку-то для биологической эволюции надо было еще создать.

     Остановимся кратко на основных положениях, выдвигаемых М.Эйгеном. Предположим, мы имеем дело с неким «первичным бульоном», в котором из химических мономеров возникают и распадаются макромолекулярные цепи. Возникают нуклеиновые кислоты, построенные из четырех разновидностей нуклеотидов, появляются и белковые молекулы, состоящие из двадцати сортов аминокислот. И те, и другие могут «размножаться», т.е. создавать подобные себе полимерные молекулы, имеющие возможность отсоединиться и «зажить собственной жизнью». При этом М.Эйген оговаривает две особенности подобного процесса.

     Во-первых, при матрицировании молекул неизбежно случаются ошибки, т.е. отделившаяся молекула имеет иную последовательность мономеров, нежели матричная. Иными словами, происходит своеобразная «химическая» мутация (а почему бы и нет?). Здесь сразу же можно заметить, что наилучшие шансы размножиться имеют те «мутации» молекул, которые отличаются максимальной скоростью размножения и минимальной скоростью распада на мономеры. Да и вообще существовать будут способны лишь те молекулы, скорость копирования которых больше, чем скорость распада.

     Во-вторых, объем «первичного бульона» не мог быть безграничным. Это означает, что между молекулами возникает некое «соперничество». Далеко не все обитающие в этом «бульоне» молекулы могут осуществить «размножение», ибо нет постоянного изобилия мономеров. Приходится ждать, пока они появятся из распадающихся молекул. А когда появляются свободные мономеры, преимущество, естественно, оказывается на стороне тех молекул, которые обладают большей скоростью размножения. И вот, наконец, в нашем «бульоне» начинаются процессы «добиологической» эволюции, т.е. естественного «химического» отбора, главным критерием которого становится введенная М.Эйгеном величина «ценности информации». Она характеризует скорость, с которой та или иная цепь-молекула осуществляет процесс размножения. Очевидно, что при этих условиях молекулы, обладающие наибольшей информационной ценностью, очень скоро займут господствующее положение. Конечно, от эволюции биологических макромолекул до возникновения первой клетки остается еще очень большое расстояние, но первый шаг в понимании этого процесса все же был сделан. Вторым этапом в «химической» эволюции, по мнению многих генетиков, было установление связей между ДНК и РНК и способность РНК синтезироваться на матрице ДНК.

     Установление связи ДНК и РНК с возникшими в результате абиогенного синтеза молекулами белков есть третий этап эволюции.

     Сейчас трудно сказать, каковы были первые исходные для всего живого формы организмов. По-видимому, возникая в различных частях Вселенной, с началом эпохи звезд, на протопланетарных системах  (первых «фабриках» протоклеток и протоорганизмов), в дальнейшем, видимо, распавшихся и засеявших жизнью очередные молодые звездные системы, они отличались друг от друга. Все они развивались в анаэробной среде, используя для своего роста готовые органические соединения, синтезированные в ходе химической эволюции, т.е. были гетеротрофами. По мере того как происходило объединение «первичного бульона» на «фабриках» протоклеток, стали возникать и другие способы обмена, основанные на использовании энергии химических реакций для синтеза органических веществ. Это – хемоавтотрофы (железобактерии, серобактерии). Так, или несколько иначе, пройдя этап «химической» эволюции во Вселенной появилась жизнь,  т.е. материя совершила очередной качественный «скачок» в своем развитии. Были подготовлены объективные условия для уже биологической эволюции в тех областях Космоса, где эти условия могли реализоваться. Одной из таких областей и стала наша Солнечная система с ее голубой планетой – Землей.

<<< Титульный

<<< Назад

Далее >>>