Текст книги "Мировые загадки сегодня"
Автор книги: Игорь Адабашев
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 22 страниц)
Очень важным является еще и то, что атомы углерода не требуют для своего образования «сложных колыбелей». Тяжелые элементы образуются при титанических давлениях и температурах, сопровождающих вспышки сверхновых звезд, в то время как атомы углерода постоянно возникают в стабильном процессе звездного лучеиспускания. Уже одно это должно свидетельствовать о широком распространении углерода, а значит, и о больших возможностях его соединения с вездесущим водородом.
Соединения водорода с углеродом обнаруживаются повсеместно. Даже на поверхности Солнца, где температура колеблется около 5000–7000°, мы уже встречаем метан, то есть соединение одного атома углерода с четырьмя атомами водорода. Углеводородистые соединения находят в спектрах звезд и планетных атмосфер, на суше, в воздухе и воде.
На страницах фантастических романов мы встречаемся с необычайными жителями иных миров. Они с шипением растворяются, если на них попадает земная вода, или поражают воображение космонавтов, спокойно разгуливая в бушующем пламени. Пищей для подобного фантазирования послужили скороспелые гипотезы о том, что жизнь на других планетах может возникнуть не на углеродной, а на иной основе.
Факиры могут спать спокойно: на Землю не прилетят существа, способные пить расплавленный металл. Подавляющее большинство ученых пришли к твердому убеждению, что на нашей планете возможна лишь одна ветвь жизни, основанная на эволюции углеродистых соединений. Почему это так, отчасти вам должно быть ясно из только что прочитанного.
Итак, по данным А. И. Опарина и его школы, на первой стадии эволюции образуются простейшие углеродистые соединения, из которых важнейшими являются соединения углерода с водородом. Подобные соединения начинают возникать в допланетном состоянии и являются общим этапом возникновения жизни для всей познаваемой нами части Вселенной. Но это еще абиогенное (то есть независимое от жизни) образование простейших органических соединений.
«Детские» годы Земли известны нам далеко еще не с полной достоверностью. И все же многое стало известным. Чуда в этом нет – просто мы не одиноки в космосе. Туманности, звезды и планеты «живут» по своему календарю, где дни равны миллионам, а годы – миллиардам лет. Но небесных образований невероятно много, и все они находятся в разных стадиях развития. В черной бездне неба, как в грандиозном театре, постоянно демонстрируются миллиарды рождений и смертей, расцветов и угасаний. Пристальное изучение неба и Земли, космические полеты, все более серьезные попытки моделирования отдельных процессов далекой древности шаг за шагом приоткрывают перед нами истинную картину прошлого.
Постепенно стало ясным, что усложнение простейших абиогенных углеродистых соединений могло осуществляться только в определенную, неповторимую в дальнейшем на нашей планете геологическую эпоху. В этот «детский» период Земля была не только гола и мертва, но и очень инертна. Планета далеко не сразу познакомилась с гниением, ржавением, окислением, брожением и прочими, все пожирающими и все преобразующими видами окисления. Отсутствие сравнительно больших объемов кислорода и невозможность прямого глубокого окисления углеродистых соединений способствовало их сохранению и накоплению в огромных количествах в первичной атмосфере и на поверхности планеты.
В те далекие времена атмосфера еще не представляла собой того надежного щита, каким она является для Земли сегодня. Отсутствие в атмосфере свободного кислорода препятствовало образованию в ее верхней части озонного слоя, который теперь защищает нас от коротковолновой ультрафиолетовой радиации. Изобилие ультрафиолетовых лучей являлось тем источником энергии, который использовался для многих процессов, в том числе и для различных стимуляторов, при помощи которых возникали фотохимические процессы, ведущие к образованию небольшого количества, но зато порой очень сложных углеродистых соединений.
Планета клубилась парами газов, воды и пыли, то там, то тут пронизываемых вспышками молний. Вуаль миллиардолетий скрывает подробности, но научные суждения, опирающиеся на лабораторные эксперименты, в которых люди искусственно воссоздают давным-давно существовавшие на планете физические и химические условия, позволяют многое понять. Мы можем себе представить, как активные соединения углерода с водородом и их ближайшие производные периодически самопроизвольно соединяются друг с другом и, конечно, с окружающими их парами воды, сероводородом, аммиаком и другими газами. Жара и холод, молнии, ультрафиолетовая радиация, атмосферные электрические разряды, радиоактивные излучения, наконец, просто порывы ветра, клубы пыли и водяные струи – все это обеспечивало начало или затухание реакций, их активное или пассивное протекание.
Очень важной, хотя полностью и не раскрытой является картина появления первых «энергетических станций» для будущих живых организмов. В каждой живой клетке должен быть свой надежный источник энергии. Основным непосредственным источником энергии для них служат аденозинтрифосфорная кислота и другие соединения, содержащие фосфор. Но получение сложных многоатомных молекул, содержащих фосфор, не простое дело, ибо при этом необходимо в довольно длительный период времени поддерживание высоких температур порядка 200°. Туманность картины вызвана тем, что мы пока толком не можем сказать о температурных характеристиках первичной Земли. Были ли расплавленными определенные зоны или территории? Как велико было влияние на формирующуюся земную кору радиоактивного разогревания и вулканической деятельности? Тут много спорного и пока неясного. Но так или иначе постепенно образовались сложные фосфорные соединения.
В течение веков, тысячелетий, даже миллионов лет (в начальных стадиях эволюция живого проходит крайне медленно) в земных водоемах образовывались и скапливались наряду с растворами неорганических солей самые различные органические соединения, как простые, так и все более сложные. Среди последних появлялись и богатые энергией фосфорные соединения.
Лабораторные опыты С. Миллера, А. Пасынского, С. Фокса, К. Фолсома и других ученых наглядно показывают, что в подобной среде могли синтезироваться очень сложные органические соединения, в частности аминокислоты, являющиеся важнейшими составными компонентами гигантских белковых молекул. Более того, удавалось даже (например, французскому ученому Ж. Оро) в подобном растворе сложных органических соединений получить отдельные молекулярные блоки и звенья цепей белковых молекул. Американские исследователи К. Мэтьюз и Р. Мозер после непрерывного 24-часового эксперимента получили протеины, то есть простые белки, как бы основы отдельных клеток.
Биохимики Стэнфордского университета, в Калифорнии, сообщили о том, что им впервые удалось искусственно получить молекулу, которая, по их словам, способна функционировать в живом организме. Речь идет об искусственно полученной ДНК, очень похожей на наследственное вещество вируса.
За частичную расшифровку «крученой лестницы» ДНК и работы в области синтеза отдельных звеньев этих гигантских молекул руководитель группы стэнфордских биохимиков Артур Корнберг был удостоен Нобелевской премии.
Первичные естественные белки и нуклеиновые кислоты были более простыми, чем современные, но все равно чрезвычайно сложными. Главное же – отдельные части нуклеиновых кислот должны были быть наделены специфическим, строго определенным взаиморасположением отдельных, повторяющихся и не повторяющихся групп атомов различных элементов. Ведь эта специфика структуры не случайна, а вызвана эволюционным приспособлением к исполнению строго определенных функций, которые белок или нуклеиновая кислота выполняет в любом живом организме.
Где-то здесь начинаются размытые, очень неопределенные границы более высокой стадии развития жизни: возникновение в смеси сложных органических соединений самых первых, наиболее примитивных живых систем. В последних исследованиях открывается все большее значение функций управления и информации.
Мир клеток, генов и хромосом оказался еще более «тонким и хитрым», чем предполагалось ранее. В частности, роль РНК-полимеразы не ограничивается «снятием копий» и на этой основе синтезом нуклеиновых кислот. Чудо-фермент одновременно регулирует процесс синтеза.
Сейчас, во второй половине 80-х годов, сложилось такое положение: спорной и окончательно не выясненной остается самая первичная стадия зарождения жизни, но одновременно с этим достигается все более полное познание на современном уровне экспериментальной науки до-клеточного, клеточного и сложного многоклеточного «материала» природы.
Сегодня (1986 год) ученые уже могут лабораторно получать хрупкое желтоватое образование, представляющее собой химически чистые нуклеотиды. Особенно важно, что каждый из них имеет химически открытый «активный конец», готовый соединиться со «ступенькой» или участком «перил» ДНК в любых комбинациях. Это, наряду с познанием других клеточных секретов, будет способствовать более стремительному развитию генной инженерии.
Способы уверенной манипуляции с генным материалом стали возможными благодаря развитию новых методов исследований, главными из которых являются методы быстрого определения последовательности нуклеотидов и синтез олигонуклеотидов. В результате оказалось реальностью – «прочитать» ген (то есть установить последовательность всех составляющих его нуклеотидов), выделить нужный ген из любого организма, перенести его в другой, заставить его работать в чужом организме, наконец, преобразовать ген, заменив некоторые его части.
За последние 10–15 лет генная инженерия добилась столь большого развития, что она смогла стать надежной основой растущей микробиологической промышленности.
Если 70-е годы прошли как бы под «флагом» ЭВМ и электроники, то 80-е отмечены «взрывом» новых исследований в генетике.
Открываемые горизонты поистине фантастичны. И самым удивительным здесь является то, что это не сказки. Речь идет о принципиально новых производствах сложнейших лекарств, стимуляторов роста животных и растений, синтетических белках и различной другой продукции, получаемой быстро, дешево и, в большинстве случаев, из «бросовых отходов» органических веществ.
Но это только первые шаги. В обозримом будущем мы сможем создавать растения, способные к более активному фотосинтезу, а также «умеющие» удобрять самих себя, улавливая из воздуха и накапливая азот. Манипулируя генами, специалисты получили возможность создавать растительность и животных с нужными человеку свойствами. Более того, генная инженерия в союзе с другими науками сможет в дальнейшем вообще получить невиданные новые растения и животных. Природа в процессе длительной эволюции выработала в животном и растительном мире множество замечательных свойств. Но эти свойства порой (с нашей человеческой точки зрения) бывают малоэффективными, например: ничтожный процент использования солнечной энергии или слишком большой удельный расход воды. Освоение механизма наследственности будет существенным вкладом формирования ноосферы. Все это обеспечит в будущем заманчивую возможность регионального, а затем и глобального совершенствования животного и растительного мира, коренной перестройки большинства производственных технологий и создания безотходных, экологически «чистых» предприятий.
Чудеса становятся реальностью не только благодаря большим научным достижениям. Огромную роль здесь играет специальная лабораторная техника. Ведь приборы должны точно и безошибочно вынуть «деталь» из одной крошечной клетки и вмонтировать ее в точно определенное место другой клетки. При этом не только не повредив клетку, но и заставив ее после операции жить и работать по-новому.
Вот вам несколько цифр, подтверждающих сверхсложность подобных операций. Клетка – безусловно живое образование, очень сложна и очень мала. Так, большинство животных клеток не превышает 0,03 миллиметра, а, скажем, клетка человеческого мозга достигает лишь 0,01 миллиметра. Представляете, какими должны быть скальпели, зажимы, шприцы, пипетки и другие инструменты, если ими можно действовать в отдельных мелких деталях клетки?
Некоторые инструменты (они делаются из специального стекла) имеют толщину всего в 0,002 миллиметра. Это в сто раз меньше, чем диаметр человеческого волоса.
В генной инженерии часто приходится делать инъекции, вводить в точно определенное место микроскопически малые дозы. Подсчитано, что если в секунду делать одну подобную инъекцию, то один стакан нужно наполнять такими дозами миллион лет. Сложности не ограничиваются размерами. Важны давления, влажность, вибрации, электромагнитные поля и время осуществления тех или иных операций. Так, введение сверхмалой дозы микропипеткой может продолжаться в одних случаях 0,5 секунды, а в других 120 секунд.
Работами доктора биологических наук Н. Лучника в 1983 году была установлена невероятная жизнеспособность живой клетки. Она может восстановиться даже после губительного для нее радиоактивного излучения. Открывается перспектива искусственного управления радиочувствительностью генетического аппарата наследственности. Появляются надежды на разумное воздействие на ход внутриклеточных процессов. Например, при опухолевых заболеваниях появятся пути управления процессами, происходящими в больных и здоровых тканях во время лучевой терапии: при этом ожидается возможность подавления и даже восстановления опухолевых клеток.
Живое необычайно сложно, это высшая форма движения материи. Возьмем молекулу какого-нибудь углеводорода, например нафталина. Его молекула содержит 10 атомов углерода и 8 атомов водорода. А теперь возьмем молекулу одного из самых простых белков – дыхательного фермента гемоглобина. Окажется, что в ней уже 10 тысяч атомов, хотя средний поперечник молекулы не превышает 55 ангстрем (ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметра). Это очень простая молекула. Многие биологические молекулы состоят из сотен тысяч и даже миллионов атомов! В очень сложном взаимном расположении различных атомов, образующих молекулу, и заключена загадка их биологической активности.
Вот пример того, что пространственная архитектура биологической молекулы дает ей возможность выполнять определенные обязанности. Одним из основных методов определения архитектуры сложных молекул является их рентгеноскопия. Очистив белок и закристаллизовав его, можно с помощью рентгеновских лучей изучить атомную пространственную архитектуру кристалла. Английский ученый Д. Филлипс подобным способом определил структуру кристаллического фермента (биологического катализатора) лизоцима. Этот белок в живых организмах выполняет как бы обязанности врача. Соприкасаясь с вредными бактериями, он разрушает их стенки и, следовательно, убивает их.
Как же белковая молекула справляется со своей сложной задачей? Оказалось, что тысячи атомов, образующие молекулу лизоцима, напоминают по своим очертаниям не совсем сжатый человеческий кулак. Этот приоткрытый «кулак» при первой возможности захватывает определенные молекулы (полисахариды), которые входят в состав бактерий. Захватив полисахарид, белковая молекула сжимает свой «кулак» и рвет добычу пополам. После этого молекула лизоцима восстанавливает свою пространственную структуру: «кулак» снова чуть приоткрыт и готов расправиться со следующим врагом.
Возьмем другой хорошо известный пример: молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), несущие в себе наследственную информацию, необходимую для биологического построения всех белков, в конечном итоге – всего живого. Такая молекула в миллион раз тяжелее молекулы водорода. С точки зрения пространственной архитектуры ДНК – это как бы микроскопическая модель веревочной лестницы. Две длинные «веревки» составлены из чередующихся в строгом порядке сахарных и фосфатных групп, а ступеньками служат две группы оснований. Всего таких оснований в молекуле ДНК присутствует четыре (аденин, гуанин, тимин и цитозин). «Лестница» сделана природой очень точно: «ступеньки» расположены строго на расстоянии 3,4 ангстрем друг от друга, ширина «лестницы» – 20 ангстрем, а длина колоссальна, порой 400 миллионов ангстрем. Молекула закручена жгутом, как винтовая лестница. При этом фосфатно-сахарные цепи, составляющие «веревки» лестницы, находятся снаружи, а «ступеньки» – пуриновые и пиримидиновые основания – в середине. Последовательность расположения четырех типов химических оснований «ступенек», являющихся нуклеотидами, и их определенная связь и повторяемость в длинной цепи как раз и есть шифр наследственности. Как же построились они в столь хитрую «лестницу», где каждая «ступенечка» и каждый кусочек «перильца» должны были стать на точно отведенное им место?
И относительно «простая» молекула лизоцима и более сложная молекула ДНК с ее запрограммированным кодом наследственной информации еще не жизнь, а лишь необычайно сложные и чрезвычайно специфичные по своему строению и химизму «кирпичики» живого. В неразрывном союзе с нуклеиновыми кислотами, носителями наследственных программ синтеза белков, и в особенности белков-ферментов, а также фосфорных соединений – «энергетических станций» белки обеспечивают существование и воспроизводство жизни. Можно сказать: белки и нуклеиновые кислоты – химический материал любого живого.
Простое легко сравнивать со сложным. Молекула нафталина включает 18 атомов, молекула белка – сотни тысяч и миллионы. Все ясно. Трудно сравнивать очень сложное с невероятно сложным. «Жизнь в полном смысле слова, – констатировал академик Г. М. Франк, – начинается тогда, когда из этого химического материала возникает особым образом организованная система – автономная, саморегулирующаяся и самовоспроизводящая.
Простейшая из таких „конструкций“ – живая клетка. Для нее, как известно, характерны рост и воспроизведение, т. е. размножение».
Попробуем все-таки сравнить сложное с невероятно сложным. В одной живой клетке в самом строгом порядке работает несколько сот ферментов – катализаторов белковой природы. Перечень непрерывно созидающихся в клетке химических соединений, наверное, не вошел бы в эту книгу – он содержит в себе несколько тысяч наименований. Причем все это находится в непрерывном движении и превращении (с разными скоростями), во время которых многие молекулы распадаются и воссоздаются вновь.
Электронные микроскопы, способные увеличить изображение в несколько миллионов раз, открыли исследователям поразительно сложную картину устройства клетки.
Ученые, конечно, и раньше знали, что клетка, элементарная живая система, – сложное образование. Оптические микроскопы, лучшие образцы которых позволяют увеличить изображение клетки в 1,5–2 тысячи раз, показали, что каждая клетка заполнена густой жидкостью – протоплазмой (точнее, цитоплазмой), в центре которой находится довольно крупное ядро. Окружена клетка тонкой оболочкой. Еще при более слабых микроскопах было подмечено деление клетки. Совершенная техника позволила установить, что это всегда начинается с деления ядра. При этом становятся четко видны нитевидные или палочковидные тельца. В различных клетках всегда свое, одинаковое количество таких телец. В ходе деления они удваиваются; в результате из одной клетки образуются две, и в ядрах каждой из них сохраняется количественно неизменный набор этих телец.
Вы, наверное, догадались – речь идет о хромосомах, носителях наследственной информации, управляющих всеми процессами клетки и в конечном итоге предопределяющих развитие и сохранение наследственности организма в целом. Как вы помните, хромосомы представляют собой как раз длиннющую «лестницу» ДНК и белковую оболочку. Замечательное свойство передачи наследственности заключается в том, что «лестница» ДНК делится во всю длину на две половинки. Затем каждая из половинок совершенно точно воспроизводит отделившуюся часть. Между прочим, общая длина полностью выпрямленных нитей ДНК из одной клетки человеческого организма достигает 180 сантиметров. В организме колоссальное количество клеток, в каждой из них – нити ДНК. В человеческом организме имеется 160 миллиардов километров нитей ДНК! Это равно расстоянию, примерно в 1000 раз большему, чем расстояние от Земли до Солнца. Подобная цифра дает возможности призадуматься о фантастической сложности разумной жизни.
Но все это люди узнали позже. Световой же микроскоп позволял увидеть лишь загадочное деление непонятных ниточек в ядре да плавающие в протоплазме гармошечки – их назвали митохондриями. Впрочем, иногда мелькали и совсем уж крошечные образования.
Электронный микроскоп открыл потрясающую сложность крошечной клетки. Вот как описывал ее доктор биологических наук А. Нейфах:
«Тончайшая оболочка клетки, практически невидимая в обычный микроскоп, оказалась состоящей из трех слоев – одного жирового и двух белковых. У митохондрий также оказалась собственная оболочка и сложная структура. В остальной цитоплазме, которая казалась совершенно пустой, обнаружилась сеть тонких мембран с сидящими на них гранулами-рибосомами. Сейчас мы знаем, что рибосомы – одна из важнейших структур клетки, это в них происходит синтез белка.
Электронный микроскоп позволяет увидеть даже отдельные крупные молекулы – белки и нуклеиновые кислоты. Но именно отдельные. А в клетке молекулы соединены друг с другом, образуя сложные надмолекулярные структуры. И рассмотреть молекулу на фоне других обычно не удается. Поэтому, хотя мы точно знаем, например, из скольких молекул белка и нуклеиновой кислоты состоит рибосома, видим рибосому (ее диаметр около 150 ангстрем), нам неизвестно достоверно, каким образом все эти молекулы в ней уложены, а следовательно, мы не абсолютно уверены в том, что она работает в полном согласии с существующими сейчас представлениями.
Еще большие трудности возникают при изучении хромосом… Казалось бы, что вдоль хромосомы должна тянуться одна нить ДНК. В действительности же хромосомы в десятки раз толще одной нити как за счет других нитей ДНК, так и за счет специальных хромосомных белков. А вот как эти белки и нити ДНК в хромосоме уложены, чем объясняется это противоречие – одна нить ДНК в теории и пучок нитей в действительности, – мы до сих пор не знаем…
Синтез белка происходит на рибосомах, дыхание – в митохондриях, а в ядрах синтезируется рибонуклеиновая кислота – РНК. Все это позволило воспроизвести схему взаимоотношений этих клеточных частиц в целой клетке. В ядре, на хромосомах происходит синтез РНК, которая точно копирует порядок нуклеотидов в одном отрезке ДНК, одном гене. Далее эта информация в виде особой информационной РНК поступает из ядра в цитоплазму, где РНК садится на рибосомы, на которых и синтезируется белок. Для этого синтеза необходима энергия, поставляемая митохондриями».
Можно было бы очень долго продолжать описание устройства клетки. При наблюдении ее кажется, что в ней происходит непрерывное кипение. Еще окончательно не познав всех деталей клетки, мы уже знаем, что это не хаотическое «кипение», а строгая закономерность многих тысяч химических реакций, направляемых специализированными биологическими устройствами, вроде ДНК и рибосом. Эти устройства усваивают из окружающего мира нужные элементы, синтезируют их в сложные органические вещества живого мира и выбрасывают за «ворота» клеточной оболочки ненужные элементы – отходы. Впрочем, не только отходы, но и различные метаболиты, нужные для функционирования всего организма: идет обмен, а в нем есть и нужные и «ненужные» вещества. Иными словами, живое тело осуществляет непрерывный обмен веществ между веществами своего тела и веществами из окружающей его внешней среды. Каждую секунду, любое мгновение рождается живое и возвращается в окружающую природу.
Мы надеемся, что нам удалось показать, что белки и нуклеиновые кислоты, эти «кирпичи» живого, необычайно сложны. Но истинно живое, пусть это всего лишь одна клетка, в тысячи, да что там тысячи – в миллионы раз сложнее сверхсложных по своей пространственной архитектуре белков и «памятливых» нуклеиновых кислот, этих носителей наследственной информации.
Теперь, наверное, вы сами пришли к выводу – живое не могло возникнуть случайно, если даже допустить «занос» живого из космоса или наличие вечности существования жизни. Мы умышленно прибегали к авторитету специалиста – академика Г. М. Франка, заявляя, что именно клетки являются простейшей автономной системой, которая в полном смысле слова является живой. Это нам потребовалось для того, чтобы более уверенно определить «грань живого».
Тут много еще споров. Дело в том, что, кроме одноклеточных и многоклеточных организмов, в природе известна большая группа живых существ, не имеющих клеточного строения. Эти организмы называются вирусами. Однако вирусы способны жить и размножаться только в клетках растений и животных. Так что тут нет прямого обмена веществ с неживой природой, а значит, и нет жизни в полном смысле этого слова.
Но если даже стать на точку зрения тех, кто считает вирус «мельчайшей крупицей живой материи», надо признать, что мы имеем дело не с «крупицей», а с конструкцией из больших молекул. Каждый вирус состоит из молекулы нуклеиновой кислоты, хранящей наследственные свойства, и белковой оболочки. Таким образом, вирус напоминает конструкцию хромосомы, а мы видели на примере «лестницы» ДНК и белка лизоцима, как все это необычайно сложно устроено.
Вирус – паразит, он, при содействии молекулы нуклеиновой кислоты, пытается (к сожалению, вполне успешно) перебить своей информацией команды хромосом клетки, в которой он паразитирует: заставляет клетку выполнять его команды и работать на завоевателя.
В конце 70-х годов значительно прояснилась «служба наследственности» вирусов. Так, было экспериментально установлено, что, например, бактериальный вирус X174 представляет собой хромосому, покрытую тонкой, но многогранной оболочкой. Эта хромосома оказалась необычной – у нее только девять генов, и она настолько проста и компактна, что даже не содержит обычной двойной спирали ДНК, а только одну нить. Попав в бактерию, гены вируса воздействуют на ферменты бактерии, заставляя их создавать вторую нить.
Американский ученый Клэр Фолсом в своей книге «Происхождение жизни», вышедшей в 1979 году в Сан-Франциско и переведенной в 1982 году в Москве, пишет: «Вирус – это нефункционирующая биологическая система: согласно нашему определению, его нельзя назвать живым, он представляет собой покрытый белками „шприц для подкожных инъекций“, заполненный нуклеиновой кислотой. Скорее, он – продукт клетки».
Логично предположить, что вирусы – «грабители и нахлебники» – появились много позже клеток. А клетка, безусловно, не могла появиться в первичном скоплении органических веществ сразу в своем современном состоянии. Простейшим одноклеточным организмам предшествовал чрезвычайно длинный путь эволюционного развития более простых биологических систем.
Ученые сумели мысленно заглянуть в давным-давно прошедшие времена. Они идут двумя путями. Во-первых, более глубоко познают самые сокровенные тайны современных живых организмов. Поняв биохимическую сущность обмена веществ этих организмов, можно выделить некоторые химические превращения, лежащие в основе обмена у всего живого. Такие единые реакции должны являться исходными системами обмена веществ, возникшими еще в древнем архее у воссоздаваемых нами невидимок.
Второй путь (во многом опирающийся на достижения первого) заключается в теоретическом, а затем опытном восстановлении условий первичной земной коры, воды, атмосферы и радиации. Поместив в такие условия искусственно воссозданный и, конечно, весьма далекий от реальности первичный «бульон», нужно найти закономерности, обусловливающие необходимость возникновения у групп сложных углеродистых соединений дальнейших объединений и усложнений, ведущих к примитивному, а затем ко все более сложному обмену веществ. Ибо случай только помогал создать «хитрейшие» спиральные химические соединения нуклеиновых кислот и белков в первобытном океане.
Американский научный популяризатор и писатель Айзек Азимов так поясняет этот процесс. Если предположить, что вы смогли бы случайно смешать атомы кислорода и водорода в трехатомные молекулы, то образовались бы разные комбинации. Скажем, три атома водорода, три атома кислорода, атом водорода и два атома кислорода и т. д. Теперь из этой случайной смеси возьмите наудачу десять молекул. Каковы шансы на то, что все десять молекул будут представлять комбинацию из двух атомов водорода и одного атома кислорода, то есть окажутся молекулами воды? По расчетам Азимова получается один шанс на 60 миллионов!
Однако мы хорошо знаем, что в реальной жизни это не так, ибо атомы соединяются не случайно, а точнее говоря – не всегда случайно. В нашем сосуде все атомы образовали бы молекулы воды, поскольку это единственная химически возможная трехатомная комбинация из водорода и кислорода. «Атомы, – пишет А. Азимов, – не липкие шарики, которые, если их потрясти в сосуде, могут соединяться как попало. Они образуют только такие комбинации, которые допускают физические законы». И затем, говоря об условиях первичной среды и «бульоне», А. Азимов приходит к такому выводу: «Насколько мы знаем, условия в те доисторические времена могли быть таковы, что молекулам аминокислоты трудно было не образоваться, а образовавшись, трудно не соединиться в сложные цепи».
Разгадка возникновения жизни возможна на пути изучения процессов объективной необходимости, заставляющих в конкретных условиях большие группы атомов и молекул образовывать определенные, подчиненные конкретным целям, структурные образования (вспомните «кулак» простой белковой молекулы), которые, все усложняясь, приобретают способность сочетать многие реакции в строго определенной последовательности, свойственной биологическому обмену веществ. И хотя мы пока что не знаем ни лица ребенка, ни устройства колыбели, в которой он родился, ученые поняли, и куда идти и что искать.
По всем правилам литературного творчества, здесь надо поставить точку и перейти к развитию следующего положения. Но мы немного утомим вас рассмотрением одной из групп природных явлений, которые наглядно подтверждают великий принцип объективной необходимости процессов жизни, возникающих на определенном уровне развития материи.
Речь идет о свойствах симметрии (и определенных нарушениях ее – диссимметрии), присущих материальному миру. По всей вероятности, вы сейчас пальцем правой руки перевернете страницу книги. Именно правой, ибо в Советском Союзе в среднем на 20 человек приходится один левша. Нигде в мире не обнаружено племени левшей, но, кажется, их процентное количество возрастает, чем ближе к земному экватору живут люди. Большинство животных, по крайней мере в нашем полушарии, предпочитают действовать правой лапой. (Впрочем, косолапый мишка больше полагается на левую.)
