Дарвинизм в XX веке - Медников Борис Михайлович - Страница 49

Объяснений этому факту было выдвинуто немало, и весьма хитроумных. Автор этих строк склоняется к самому простому: эта унификация необходима для матричного синтеза. Как может дуплицироваться протоген, если он состоит из правых и левых пентоз, отчего азотистые основания торчат в разные стороны и двойная спираль возникнуть не может? Кроме того, унификация весьма ускорила процессы синтеза. Представьте машину, собранную на болтах с правой и левой резьбой вперемежку. Собирать ее монтажнику было бы сущей мукой.

Да, но почему наши аминокислоты левые, а не правые? Вот тут уже придется признать, что это произошло случайно. Но случайность эта того же порядка, как и правостороннее движение на дорогах Европы. Нужно было выбрать одно из двух — и жизнь выбрала левые аминокислоты и правые сахара. Будь выбор обратным, ничего бы страшного не случилось. Ездят же в Англии по левой стороне дороги с таким же успехом, как на континенте — по правой.

Следующий важный этап на пути становления жизни — это возникновение генетического кода и биосинтеза белков (до того прото-клетки обходились пептидами абиогенного происхождения, вроде полученных в опытах Фокса). Разумеется, сложный рибосомный аппарат не мог возникнуть сразу — сначала были простейшие комплексы коротких пептидов и коротких нуклеотидных цепочек, причем последние могли играть роль и гена, и транспортной РНК, и рибосомной РНК, подобно тому, как листовидные конечности низшего рачка одновременно служат для движения, дыхания и захвата пищи. Но на этой стадии уже действовал самый настоящий естественный отбор на скорость биосинтеза, и разделение функций должно было произойти за немногие миллионы лет.

Здесь сработал известный в кибернетике принцип прямой обратной связи, необычайно, в сотни и тысячи раз ускоряющий любой процесс — будь то скат горной лавины или деление атомов урана б атомной бомбе. Каждый удачный шаг на пути становления биосинтеза повышал шансы протоклетки на дальнейшее деление и размножение, стимулировал второй шаг и т. д. и т. д. — подобно тому, как в сконструированном нами примере удачный выбор одной фишки повышает шансы на скорейшее получение следующих.

Возникновение генетического кода — соответствия между триплетами нуклеотидов в нуклеиновых кислотах и аминокислотами в пептидных последовательностях еще не расшифровано до конца. Однако, анализируя этот вопрос, Ф. Крик приходит к выводу, что это был последовательный процесс, в котором первый шаг повышал вероятность второго и т. д. Именно с возникновением кодирования жизнь стала жизнью: появились первые бактериальные клетки.

Поэтому мы можем сказать, что синтезировали жизнь в пробирке лишь тогда, когда воспроизведем в лаборатории процесс возникновения кода. Важно подчеркнуть еще одно — единство генетического кода у всех живых существ на Земле, от вируса до человека, свидетельствует об одном: жизнь на Земле возникла только один раз, и первые живые клетки стремительно вытеснили всех своих отставших в развитии современников.

К тому же этапу относится становление фотосинтеза — основного поставщика энергии для земной жизни. В это время, как мы уже упоминали, протоклетки «перекачали» в себя всю органику «первичного бульона». Новые органические вещества возникали с гораздо меньшей скоростью. Широко распространен взгляд, что весь кислород на Земле — фотосинтетического происхождения. Вряд ли это так: с момента становления атмосферы в ней непрерывно шел медленный процесс накопления кислорода за счет разложения паров воды жестким ультрафиолетовым излучением. При этом кислород оставался, а водород улетучивался в космическое пространство. Как только концентрация кислорода повысилась настолько, что смог возникнуть слой озона, поглощающий жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, исчез главный источник энергии для абиогенного синтеза органики. Кроме того, кислород пресекал его, окисляя вновь возникающие продукты. Из восстановительной атмосфера Земли стала окислительной.

Основа фотосинтеза — разложение воды на составные элементы с помощью пигментной системы, захватывающей кванты света и трансформирующей свободные электроны. Хлорофилл — кормилец всего сущего на Земле — сам продукт длительной эволюции. Первыми трансформаторами света в энергию были гораздо более простые пигменты — порфирины, легко синтезируемые абиогенным путем, вернее, их комплексы с ионами металлов. Основа самого хлорофилла — порфириновое кольцо в комплексе с магнием. С возникновением первых фотосинтезирующих организмов — пигментных бактерий и сине-зеленых водорослей — приток кислорода в атмосферу возрос на много порядков, и состав ее очень быстро приблизился к современному. Вряд ли нарисованная картина удовлетворит всех читателей. Что поделаешь — при возникновении жизни никто из нас не присутствовал. Тем не менее, я хотел бы подчеркнуть два обстоятельства:

1. Совокупность всех полученных фактов позволяет утверждать, что жизнь должна практически неизбежно возникать на планете, по составу близкой к Земле и получающей в достаточном количества энергию от своего Солнца (Марс получал энергии меньше, чем нужно, Венера — много больше).

2. В становлении жизни на последнем этапе, с момента возникновения протогена, основную роль сыграл естественный отбор, фактически тождественный дарвиновскому, — по словам Фишера, «процесс, благодаря которому вероятность некоего случайного события, apriori крайне малая, так увеличивается со временем, что крайне маловероятным становится не наличие, а отсутствие этого события».

В заключение главы попробуем точнее определить момент разграничения живого от неживого.

Многие читатели, наверное, задумывались, каким образом из сравнительно просто устроенного яйца (белок, желток и скорлупа) развивается столь сложно устроенное существо, как цыпленок. Как возникла эта сложность — заново или же каким-то образом была скрыта в яйце?

Таким читателям, быть может, приятно будет узнать, что над этой проблемой ломали головы виднейшие ученые прошлого и позапрошлого веков. Назову только самых известных. Это Гарвей, разгадавший механизм кровообращения, и Левенгук, первым проникший в мир микроорганизмов, великий итальянец Мальпиги и необычайно тонкий наблюдатель и анатом Сваммердам, Лейбниц и Реомюр (о заслугах последних даже как-то неприлично напоминать). И все они решали эту проблему неверно, считая, что вся сложность взрослого организма уже заключена в яйцеклетке и при онтогенезе — становлении взрослой особи — происходит лишь рост уже имеющихся частей, подобно тому, как из раскрывающейся почки распускается цветок.

Это так называемая теория преформации (преобразования). Итальянский натуралист А. Валлиснери (аквариумисты знают растение валлиснерию, названное в его честь) довел теорию преформации до логического конца, за которым начинался абсурд. (Оставаясь верным модной теории, он старался быть верным до конца логике; многие современные теории пользуются успехом лишь потому, что их сторонники логичны не до конца.) Валлиснери рассуждал так: в яйцеклетке в скрытом, преформированном виде находится взрослый организм, у которого должны быть генеративные органы, а в тех органах — яйцеклетки, а в тех яйцеклетках — организмы следующего поколения, у которых… и так далее — до бесконечности. Получается что-то вроде известной куклы-матрешки (поэтому в русской научной литературе эта теория получила ироническое название «теория матрешек»).

В наше время «теория матрешек» выглядит нелепо. Ведь размеры «вложенных» друг в друга поколений убывают в геометрической прогрессии, и через 10–20 поколений должны быть меньше элементарных частиц. Но XVIII век — век торжества идей Ньютона и Лейбница — это эпоха развития анализа бесконечно малых величин. На мировоззрение ученых в достаточной мере влияли еще и аристотелевские положения о беспредельном дроблении материи. Поэтому перспектива бесконечного дробления никого не смущала, кроме разве Бюффона. Но знаменитый французский натуралист сам не занимался развитием организмов (он вообще больше писал, чем экспериментировал), и его возражения прошли незамеченными.