Вселенная Разумная

В настоящее время обсуждение проблем происхождения и эволюции жизни переживает очередной виток своей, имеющей ярко выраженный спиральный характер, истории. Представления античных, а также многих средневековых ученых основывались на несложной предпосылке: зарождение живого из неживого виделось им как весьма простой и широко распространенный процесс. Так, например, Аристотель полагал, что животные могут зарождаться всякий раз, когда какое-либо мокрое тело становится сухим или, наоборот, сухое тело становится мокрым. Распространенную для своего времени точку зрения изложил Шекспир устами одного из героев «Антония и Клеопатры»: «Здешние земноводные рождаются из ила благодаря действию Солнца, как, например, крокодилы». Ван-Гельмонт, известный голландский ученый XVII века, даже описывал подробную методику получения мышей из смеси грязного белья с пшеницей.

Однако в том же XVII веке итальянский естествоиспытатель и врач Франческо Реди опубликовал свою работу «Опыты по размножению насекомых», где экспериментально опроверг представления о возможности самозарождения организмов. Суть этих исследований выражается в известном «принципе Реди»: «Живое зарождается только из живого».

Дальнейшее развитие биологии не только не прояснило механизма зарождения жизни, но и поставило и продолжает ставить новые и все более сложные вопросы. Уже в прошлом веке сложилось понимание всей грандиозности и колоссальной сложности стоящей перед биологической наукой задачи. Даже Ч. Дарвин, один из основоположников теории эволюции, понимая всю величайшую сложность этой задачи, писал: «Рассуждать в настоящее время о происхождении жизни просто нелепо. С таким же успехом можно говорить о возникновении материи».

Кратко суть этой проблемы можно определить как поиск механизма, который мог бы обеспечить образование хотя бы простейшей живой клетки из имеющегося набора атомов при условиях, существовавших на древней Земле. Причем образования самопроизвольного…

Простейшая бактериальная клетка имеет весьма скромные размеры: длина ее 3, а диаметр — 1 микрон, масса ее около 6.10^-13 граммов, две трети которой составляет вода. Остальное вещество клетки — это белки, свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты, жиры и сахара. Клетка состоит из 40 миллионов больших и средних молекул, участвующих вместе с малыми молекулами в 2–5 тысячах типов химических реакций-некоторые из них проходят в 20–30 стадий.

В клетке имеется примерно 10 тысяч рибосом — больших молекул, на которых собирается несколько тысяч типов белков. Каждая из рибосом собирает в среднем одну молекулу белка в секунду. Сборка каждой молекулы белка представляет собой операцию, во время которой сшивается в определенном порядке несколько сот аминокислот, что, в свою очередь, означает подборку нужных аминокислот, расстановку их по местам, удаление из каждой пептидной связи молекулы воды. Одновременно в клетке содержится миллиард молекул аминокислот, один процент которых связан в белках, остальные «находятся в работе».

Основная информация об устройстве клетки, о конструкции каждого белка записана в молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК, — и определяется порядком, в котором расположены в ДНК азотистые основания — аденин, тимин, гуанин и урацил, которые закреплены на углеводно-фосфатных цепочках. Каждая «буква» такой записи — тройка оснований в той или иной последовательности.

В молекулах ДНК бактериальной клетки содержится 2–5 миллионов троек, то есть примерно 6-15 миллионов оснований, расположенных в строго определенном порядке. В молекулах ДНК клетки человека — примерно 3 миллиарда оснований.

Процесс размножения клетки не убавляет сложностей. Для размножения требуется изготовить большое число новых белков, а также снять копию с молекулы ДНК. Эта операция происходит так: двойная спираль ДНК расплетается и к каждой половинке пристраиваются новые азотистые основания, образующие точную копию материнской молекулы. Затем сворачиваются в спираль и сшиваются половинки и старой ДНК, и вновь изготовленной. В процессе репликации ДНК важную роль играют вспомогательные белковые молекулы — ферменты, резко ускоряющие биохимические реакции: эффективность ферментов такова, что какой-либо химический цикл, «проходящий в присутствии ферментов за несколько минут, без них мог бы длиться тысячи и миллионы лет.

Таким образом, проблема заключается в объяснении механизма образования и репликации обладающей столь невероятной сложностью системы, равной которой не было создано за все время научно-технической деятельности человека. Одна из попыток подобного объяснения была предпринята А. И. Опариным, который еще в 1924 году опубликовал книгу «Происхождение жизни». В теории, которую Опарин впервые выдвинул в этой книге и которую развивал на протяжении многих лет, предполагается эволюция так называемых коацерватных капель до клеточной сложности.