Разбор гипотез о происхождении жизни на Земле

Случайная самосборка или «плановое задание» под контролем кураторов?

Продолжение публикаций глав новой книги д.б.н. Валерия Зюганова под рабочим названием «Эликсир из глубин Арктики» (сокращенные газетные версии скоро выйдут в еженедельнике «Аргументы Недели», партнере нашей лаборатории).

Когда в жизни молодого гидробиолога с самого начала научной карьеры складывается так, что он начинает экспериментально изучать такие проблемы как процесс образования пресноводных форм колюшковых рыб из морских, а затем десятилетиями более широко исследует процессы экспансии морской фауны в пресные воды, то в зрелом возрасте он поневоле задастся вопросом: а как в океане зародилась сама жизнь?

В этом году исполнилось 65 лет, когда Стэнли Миллером в Чикагском Университете был поставлен эксперимент по воссозданию земных условий, приведших к синтезу первых органических молекул- аминокислот, ставших в итоге кирпичиками биосферы.

Чему равна вероятность случайного возникновения жизни? Когда и как произошла жизнь на нашей планете? Куда направлена биологическая эволюция?

Эти вопросы всегда будут волновать людей. Одна из центральных газет России попросила прокомментировать загадку зарождения жизни и дальнейшего направления эволюции научного руководителя лаборатории эволюции и экологии биосистем, доктора биологических наук Валерия Зюганова.

Как оценивают ученые возможность самозарождения жизни из неживой материи?

Одни «за», другие «против». Но сначала давайте о возрасте земли и жизни. Согласно оценке по радиоизотопному методу, возраст земли составляет где-то 4.5 млрд лет. Правда этот метод исходит из того, что «часы» шли всегда с одной скоростью и «стрелки» никогда не переводились. Органический углерод появляется в породах, датируемых 4.1 млрд. лет. Палеобиологи утверждают, что жизнь простирается в прошлое на 3.5 млрд Достаточно известной в науке является абиогенетическая гипотеза, согласно которой жизнь возникла самопроизвольно из неживой материи. В 1924 году советский биохимик Александр Иванович Опарин (впоследствии — ярый сторонник Трофима Лысенко) выступил с предположением, что химическая эволюция с последующим зарождением жизни протекала в первобытном океане — «бульоне», который содержал воду, аммиак, метан и водород.

Это была чистая гипотеза? А экспериментальное подтверждение?

Да, гипотеза в чистом виде. А в 1953 году сотрудник Чикагского университета Стэнли Миллер попытался сварить такой «первобытный бульон», воспроизведя в лаборатории условия, которые должны были сопутствовать возникновению жизни. Он подверг воздействию электрических разрядов смесь из метана, воды, водорода и аммиака. И получил 5 простых аминокислот.

Иллюстрация к гипотезе «самосборки»

Так, он получил 5 аминокислот. Что это означало? Аминокислоты — это кирпичики для белков (протеинов). Все организмы выстроены из белков. Всего протеиногенных аминокислот 20: аланин, аргинин, аспарагин и т. д.

Теперь о нестыковках.

В опытах Миллера получились L и D изомеры в равном количестве, а в живых организмах используются только L изомеры (лево-закрученые). По этой причине дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, непосредственно из полученной смеси затруднён.

А почему в организмах нет правозакрученных?

Никто этого не знает. Но биохимики после этого стали вычислять вероятность образования аминокислот. Так, Дональд Халл подсчитал, что концентрация самой простой аминокислоты, встречающейся в живых организмах — глицина, — в первичном бульоне не должна была быть больше одной триллионной моля. Он пишет: «Даже максимально вероятное содержание аминокислоты является безнадежно низким, чтобы служить стартом для самопроизвольного зарождения жизни».

Вероятность даже не одна миллионная, а одна триллионная — это же практически нулевая вероятность!

Совершенно верно. Оценочные расчёты, выполненные с целью определения примерного количества атомов в наблюдаемой части Вселенной, показывают, что вероятность найти конкретный атом методом проб и ошибок среди всех атомов Вселенной намного выше вероятности спонтанного возникновения «живого» белка из ста аминокислот.

Гарольд Моровиц подсчитал, что вероятность самоорганизации биополимеров с образованием кишечной палочки E. coli равна одному шансу из 10–110, для микоплазмы — один шанс из 10–450.

Насколько помнится из школьного курса биологии, самое важное, чтобы эти белки размножались, а для их копирования нужны специальные молекулы РНК и ДНК.

(прим. ред.: Рибонуклеиновая кислота (РНК) необходима для синтеза белка. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) нужна для копирования клеток — АН).

Тут-то концепцию самозарождения ДНК и РНК ждут самые большие трудности.

Понятно, что вероятность случайного возникновения строго определённой последовательности ДНК из миллиарда конкретных нуклеотидов несуразно мала. Известна цитата астронома- космолога Фреда Хойла (Fred Hoyle), разработчика теории стационарной вселенной, что вероятность случайного получения живой клетки примерно равна вероятности самосборки Боинга-747 от торнадо на мусорной свалке.

А. Как ДНК «упакована» в хромосоме Б. Фото хромосомы

Крупный биохимик академик Александр Спирин утверждает:

«Я глубоко убеждён, что „перебором“, путём эволюции невозможно получить сложный прибор… Это таинственное, я бы сказал, „божественное“ соединение — РНК, центральное звено живой материи, не могло появиться в результате эволюции. Она либо есть, либо её нет. Она настолько совершенна, что должна была быть создана некой системой, способной изобретать».

Так. Прямо по Черномырдину. «Отродясь такого не видали, и вот опять!» На сцене появляется Творец.

А что вы хотите? Если предмет необъясним с точки зрения материализма и теории вероятности, то деваться некуда — появляется Творец. Кроме А. С. Спирина (чьи лекции я слушал будучи студентом МГУ), мне довелось обсуждать с известными учеными роль Творца в возникновении биосферы Земли. Это академики РАН и РАЕН. Весьма характерно, что они специалисты высочайшего уровня в своей области — Н. П. Дубинин (генетик), Ю. П. Алтухов (генетик), Л. И. Корочкин (генетик), Ю. В. Наточин (физиолог) — во второй половине своей научной карьеры все они безоговорочно приходили к выводу, что жизнь на нашей планете по некоему плану организована Творцом.

Ну хорошо. Допустим жизнь возникла по плану. А какие чисто изобретательские проблемы пришлось решать, когда «конструировали» в первичном бульоне-океане живую предковую клетку?

Вот это одна из самых интересных задач. Если исполнителей — «кураторов» проекта ЖИЗНЬ на нашей планете было несколько (позже я объясню, почему я предполагаю нескольких), им надо было выполнить 4 условия одновременно:

из бульона должны вырасти (1) аминокилоты и белки, (2) саморазмножающиеся молекулы РНК- ДНК, (3) энергетические молекулы АТФ, и наконец, (4) клеточная оболочка, отграничивающая живой организм от среды, или плазматическая двуслойная мембрана (один слой фосфолипидный, второй — белковый), но с дырками и натриевым насосом (для обмена со средой).

И эти условия были выполнены! Все получилось. Но, как оказалась, жизнь не могла зародиться в океане.

Ну и ну?! Почему не в океане? А где тогда? Неужели на суше, как сказано в Библии?

Мыслите в правильном направлении. Как говорится, тепло, еще теплее. Но сначала об одной прописной истине. Каждый студент биолог или медик знает, что концентрация ионов калия и натрия в его нервной клетке и крови разная. И вообще нервный импульс у человека возможен только благодаря тому, что ионов калия внутри клетки — нейрона больше, а натрия снаружи клетки больше. Образно можно выразиться так «клетка любит калий!»

Причем тут работа нашей нервной системы и невозможность зарождения клетки в океане?

А вот причем. Окончательно похоронил идею о первичном бульоне в океане физиолог, академик Юрий Наточин специалист в области водно-солевого обмена организмов. Когда-то в 1978 году в Ленинграде он помогал нам с проф. В. В. Хлебовичем исследовать систему полиморфизма солеустойчивости спермиев у колюшки (см. «Почему наша кровь соленая»).

Так вот, чуть позже в XXI веке Юрий Викторович на обширном материале убедительно продемонстрировал, что в палеозойском океане 1.5 миллиарда лет назад уже тогда доминировал натрий. Натрий угнетает синтез РНК. Для синтеза РНК-ДНК нужно внутриклеточное доминирование калия. А калий был только в наземных глинах. Таким образом, средой для возникновения прото-клеток были лужи в глине с преобладанием калия, а вовсе не морская вода. Это могли быть неглубокие водоёмы на поверхности Земли.

Заодно Ю. В. Наточин сильно ударил по гипотезе о случайном заносе живых спор бактерий с метеоритами. В океан-то им легко было попасть. Но, чтобы споры бактерий из метеорита угодили точно в лужу с калием, вероятность этого хоть и ненулевая, но ужасающе низкая.

Иллюстрация к гипотезе панспермии: Метеорит с бактериями падает в океан.

А что, авторы теории происхождения жизни в океане — Опарин, Миллер и их последователи не знали про роль натрия-калия?

Трудно сказать. Может не знали. Получается — не учли. Все люди знают, что их кровь соленая, многие даже знают, что калия больше внутри клетки, а натрия снаружи. Но ведь люди обычно не задумываются и не сопоставляют — откуда что взялось. На парадоксальные обобщения способны единицы. Не зря Александр Пушкин писал: «И гений, парадоксов друг».

Так что, академик Юрий Наточин, тоже поверил в Творца?

Я думаю, не просто поверил, а хладнокровно логически пришел к выводу, что факты никак иначе не объяснить. По его научным трудам опубликованным 10–12 лет назад в рецензируемых серьезных журналах (например: Вестник РАН), нетрудно видеть, что ученый стал сторонником креационизма, пришел к выводу, что жизнь зародилась не на море, а на суше, как сказано в Ветхом Завете, и вообще он широко цитировал Библию:

При чтении Ветхого Завета поражает соответствие дней творения данным исследований макро- эволюции позвоночных. Речь идёт о поэтическом образе последовательности событий, а не о строгости цифр, дат, структур. В то время, когда появилась Книга Бытия, не было ни данных палеонтологии, ни первичных данных, которые позволили бы проникнуть взором в далёкое былое. Ссылка на Ветхий Завет — отнюдь не дань моде, а попытка проникнуть в глубины сознания, природу интуитивных образов, имеющих невидимую и неосознанную основу. Но понять её в глубинах сознания тех, о ком шла речь, уже не дано.
В первой главе Книги Бытия перечислена последовательность творения: сотворил Бог рыб, пресмыкающихся, всякую птицу пернатую; живые существа наполняли воду в морях, птицы, скоты, гады и звери — землю. живые существа наполняли воду в морях, птицы, скоты, гады и звери — землю. Речь идёт не об одномоментном появлении разных групп живых существ, а о развитии во времени и в последовательности, знакомой нам по строго документированным источникам…
… и снова, как это ни удивительно, поэтические образы (или возникшие ассоциации) совпадают с гипотетически возможной средой появления первых форм живого — протоклеток:
Библия — «Создал Господь Бог человека из праха земного», А. Зарифьян — «Знаем мы — Господь из глины сделал первого мужчину».

Наточин, 2007: «Физиологическая эволюция животных: натрий — ключ к разрешению противоречий».

Валерий Валерьевич, а вы сами случайно не находили в Библии намеки как искать рыб, исцеляющих от болезней?

Да, находил. Лет 15 назад один знакомый ученый подарил мне Библию в электронном виде на дискете. Я задал ключевые слова типа «исцеление», «рыба», «железы рыбы», перечислил названия внутренних органов рыб. Почти сразу нашел в Ветхом Завете в книге Товита (гл. 6) случаи исцеления людей, например, их глазных болезней от внутренних органов и желчи рыб, обитающих в реке Тигр в Месопотамии. Вот так.

А про ваш любимый симбиоз жемчужниц и рыб там ничего нет?

К моему изумлению и это нашел. Я ввел также ключевые слова «жемчужница», «жемчужина», «рыба», «море», «озеро», «река», «сеть», «невод», «сосуды». Поиск выдал мне в Новом Завете от Матфея, Гл. 13 (45–48) две притчи от Иисуса. Притча о драгоценной жемчужине и о рыбах в неводе. Притчи эти в тексте, таинственным образом оказались расположенными одна рядом с другой. Не возражаете, если я их процитирую?

Конечно, пожалуйста.

Ещё подобно Царство Небесное купцу, ищущему хороших жемчужин, который, найдя одну драгоценную жемчужину, пошёл и продал всё, что имел, и купил её.
(Мф. 13:45–46)

Иллюстрация: «Притча о купце, ищущем хорошего жемчуга».

Еще:

Еще подобно Царство Небесное неводу, закинутому в море и захватившему рыб всякого рода, который, когда наполнился, вытащили на берег и, сев, хорошее собрали в сосуды, а худое выбросили вон.
(Мф. 13:47–50)

Иллюстрация: «Притча о неводе, закинутом в море».

И что по- вашему означает это иносказание?

А разве непонятно? Это был бы прекрасный эпиграф на титульный лист проекта «Симбиоз жемчужница-лосось». Это даже не метафора (аллегория там одна: Галилейское море — на самом деле это проточное озеро бассейна реки Иордан), а прямая подсказка, как искать и получать лекарственные субстанции в рыбах (смотрите какой четкий выстроен смысловой ряд: драгоценная жемчужина — море — невод — рыбы — хорошее в сосуды — ненужное обратно в воду — вот тебе есть и царство небесное).

Конечно, моя интерпретация отличается от канонической: жемчужина — это истина, море — мир, невод -учение веры, рыбы — разные люди, сортировка рыб — судный день. Я к этой интерпретации отношусь с уважением. Но каждый, кто читает Библию, имеет право на свое видение. У меня как биолога — такое видение смысла этих притч.

Ничто не ново под луной! Все уже было гениально предсказано в глубокой древности.

Но ведь в тогдашнем уголке Римской Империи — регионе восточного средиземноморья вроде не было ни жемчужницы, ни лосося?

Я тоже раньше так считал. Однако, обдумав эти притчи Иисуса, я порылся в палеонтологической литературе, связаллся с зарубежными палеонтологами и археологами и…

Мне прислали копии научных статей, о том, что в античные времена там был другой (дождливый, влажный мягкий) климат и моллюск жемчужница Margaritana homsensis и лососевая красная рыба Salmo trutta в изобилии обитали в реках на территории Святой Земли (Палестина и сопредельные территории на восток вплоть до оазиса сирийской Пальмиры, а на север вплоть до сирийского Хомса).

Вот так неожиданность!

Может мастер по излечению безнадежно больных людей Иисус намекал местным целителям как использовать рыб, не только для еды? Так что, если читаешь Библию — там найдешь информацию обо всем сущем.

Страны библейской эпохи восточного средиземноморья. В древней Палестине, принадлежащей к странам «благодатного полумесяца» с мягким климатом, были многоводные реки, где, судя по всему, процветал симбиоз «жемчужница — лосось».

Журнальная версия Аргументы Недели: № 1 (645)