Гипотеза как форма развития биологического знания
ервичную
атмосферу.В этой атмосфере под воздействием ультрафиолетовых лучей и
электрических разрядов практически сразу образовались органические
соединения,которые в течение последующих полутора миллиардов лет
накапливались в первобытном океане.Эти органические соединения вступали в
химические реакции друг с другом и в конце концов из них образовались
примитивные полипептиды ( белки ),полинуклеотиды ( ДНК и РНК ),полисахариды
и липиды.Популярный университетский учебник так описывает завершающий этап
этого процесса :” В этой богатой органическими соединениями и полимерами
среде ( первичном органическом бульоне ) вероятнее всего и зародились
первые живые организмы “.
Бесспорно,интригующее и по-своему поэтичное описание.Однако может ли
эта смелая гипотеза выдержать даже самую осторожную критику ?Мы уже
обсуждали удивительную сложность самых простых организмов,поэтому любая
гипотеза,присывающая слепым силам природы организующую роль в сборке
сложных функциональных систем из простых молекул,должна объяснять
непосредственные механизмы проходивших процессов и принципы,лежащие в их
основе.
Иногда биохимики в качестве объяснения ссылаются на процесс
естественного отбора,при котором в популяции сходных организмов самые
приспособленные к условиям окружающей Среды получают преимущества перед
другими.Однако принцип естественного отбора не подходит для объяснения
зарождения первого живого организма.Отбор не может начаться до того, как
возникнет самовоспроизводящаяся система,поскольку без воспроизведения
природе не из чего будет выбирать.Но ,даже если бы ученые обнаружили
простейшую самовоспроизводящуюся систему,они должны были бы конкретно
указать,какие качества дали ей селективные преимущества и почему.Чтобы
объяснить возникновение более сложных систем, мало просто взмахнуть рукой и
произнести волшебные слова :” естественный отбор “.Если они не способны
указать качества этой системы ,давшие ей преимущества в естественном
отборе,значит у них нет даже рабочей гипотезы ,которую можно проверить,не
говоря уже о доказанной теории.
К сожалению,ни одна из современных теорий не отвечает этому критерию.В
30-х годах Опарин предпринял первую серьезную попытку экспериментально
подтвердить зарождение жизни в первичном бульоне.С тех пор многие ученые
делали аналогичные попытки,но ни одна из них не увенчалась успехом.Все
предложенные до сих пор модели расплывчаты,схематичны и неполны.Мы опишем
лишь некоторые из этих попыток.Главный нерешенный вопрос- каким образом
инертная материя,подчиняясь простым физическим законам,могла создать
удивительно сложный и точный молекулярный механизм клетки? Альберт
Ленинджер пишет в своем учебнике биохимии:”Ядром проблемы возникновения
жизни является вопрос о самоорганизации материи”.Однако пока ученым не
удалось продемонстрировать,что материя,способная к самоорганизации,и жизнь
могут возникнуть без вмешательства высшей организующей силы или разума.
Чаще всего ученые ссылаются на два эксперимента,результаты которых
выдаются за отчасти удавшуюся демонстрацию возможности возникновения жизни
из химических веществ.Один из них- работа,проведенная
С.Миллером,профессором биохимии Калифорнийского университета в Сан-
Диего.Другой- “эксперименты с протоклетками”,проведенные
С.Фоксом,директором Института молекулярной и клеточной эволюции при
Университете штата Майями в Корал-Габлес.
Миллер попытался воссоздать условия,которые,по его мнению,существовали
на “ заре творения “,и посмотреть,не приведет ли это к возникновению
примитивных форм жизни из материальных компонентов.Он заполнил колбу
различными газами,из которых предположительно состояла древнейшая
атмосфера,и,пропуская через газы электрические разряды,получил на стенках
сосуда коричневую смолянистую массу.Эта масса в числе прочего содержала
аминокислоты- составные части белковых молекул .
Миллер объявил свои результаты огромным достижением, и очень многие
ученые и неспециалисты поверили ему.Однако опыт Миллера,в сущности,ничего
не доказывает.В том,что в его экспериментах образовались аминокислоты,нет
ничего удивительного:с помощью подобной техники можно синтезировать
практически любое простое органическое соединение,существующее в
природе.Г.Ури,химик из Калифорнийского университета,на вопрос о том,какие
соединения,по его мнению,должны были образовать в эксперименте Миллера,не
задумываясь ответил :” Бильштейн “.( “ Бильштейн “- название немецкого
каталога всех известных органических соединений.)Кроме того,аминокислоты-
это сравнительно простые молекулы,служащие строительными блоками для куда
более сложных белковых молекул клетки. Неудивительно,что с помощью этой
простой техники Миллер получил простые химические вещества,но это никак не
доказывает,что та же самая простая техника может приводить к образованию
сложных клеточных компонентов и структур.Чтобы сваленные в кучу
строительные материалы превратились в готовый дом,нужно немало потрудиться.
Химик С.Фокс тоже попытался продемонстрировать,как из химических
соединений может постепенно сформироваться живая клетка.Нагревая смеси
сухих аминокислот до 1400С помещая их затем в воду,он получил маленькие
капельки пептидов,которые он оптимистично назвал “протоклетками”.Однако
протоклетки Фокса тоже нельзя назвать очень впечатляющими.Структурно они
представляли собой всего-навсего маленькие,полые,желеобразные
глобулы,неспособные поглощать и трансформировать молекулы из окружающей
среды.Они не проявляли никакой склонности к преобразованию даже немного в
более сложные структуры, не говоря уже о клетках. Более того,Фокс не дал
никакого разумного объяснения,каким образом его протоклетки могли
возникнуть в добиологическом первичном бульоне.Чтобы представить
себе,откуда в природе могли взяться сухие аминокислоты,разогретые до
температуры 1400 С ,нужно обладать очень богатым воображением.Было
приведено много других экспериментов с аналогичными результатами,но все они
оставили те же самые вопросы без ответа.
Немецкий ученый М.Эйген дал свое объяснение тому,как из инертных
химических соединений могут сформироваться самовоспроизводящиеся клетки. По
Эйгену,в первичном бульоне существовало несколько видов молекул РНК,которые
реплицировались независимо.Скажем,РНК типа А производила РНК типа А,а РНК
типа Б производила РНК типа Б.Эти два цикла существовали независимо один от
другого,но в какой-то момент,согласно Эйгену,молекула РНК типа А начала
синтезировать фермент Ф-Б,который стал катализировать репликацию РНК типа
Б,а молекула РНК типа Б начала синтезировать фермент Ф-А,который
катализировал репликацию РНК типа А.С появлением этих ферментов образовался
новый цикл А-Б-А-Б-А-Б,так называемый гиперцикл.Эйген предположил,что
гиперциклы постепенно усложнялись,пока не превратились в живые клетки.
Однако и гипотеза гиперциклов имеет свои слабые места.Во-первых,эта
гипотеза подразумевает существование механизма синтеза сложных белков
(ферментов ) на основе информации,заложенной в РНК .Эйген не смог
предложить никакой рабочей модели существования такого механизма.Во-
вторых,даже если предположить,что функционирующий гиперцикл возник,далеко
не очевидно,что он будет способен к саморазвитию.Известный биолог-
эволюционист Дж.Смит критикует модель Эйгена,указывая на то,что до тех
пор,пока гиперцикл не будет изолирован от окружающей среды чем-то вроде
клеточной мембраны,его компоненты будут конкурировать друг с другом
и,следовательно,сам гиперцикл как целое не сможет развиваться с помощью
мутаций и естественного отбора.Если же мы признаем необходимость
существования мембраны,то должны предложить механизм самовоспроизведения
мембраны в процессе репликации этого цикла.Смит пишет:” Очевидно,что эти
работы { Эйгена и его сотрудников } создают больше проблем,чем решают”.
И наконец,гиперциклы- это далеко не клетки,которые обладают единой
генетической системой и снабжены сложными молекулярными аппаратами.Чтобы
перейти от гиперциклов к живой клетке,необходимы многие тысячи
промежуточных ступеней .Это все равно что пытаться с помощью небольших
модификаций превратить механические часы в двигатель внутреннего
сгорания,причем каждая следующая модель должна представлять собой
улучшенную версию предыдущей и оставаться действующим механизмом.Даже
человек с самым буйным воображением не сможет себе представить ничего
подобного.Призывая на помощь естественный отбор, Эйген не определяет
конкретные шаги,которые могут превратить гиперциклы в живые клетки,поэтому
его объяснение- это скорее апелляция к чуду , чем научная гипотеза.
Итак,мы убедились в том,что механизм клетки отличается необыкновенной
сложностью и высокой степенью организации,а также в том,что все современные
теории возникновения жизни из материи ничего не объясняют.Резонно
спросить,почему ученые так привязаны к своим попыткам найти строго
механистическое объяснение зарождения жизни.Одна из причин этого - их
убежденность в безошибочности избранной ими стратегии
редукционизма,согласно которой все,что мы видим вокруг себя,от галактик до
бактерий,должно объясняться на основе
| |  скачать работу |
Гипотеза как форма развития биологического знания |
