Зарождение жизни

0
25 просмотров
зарождение жизни на планете

Традиционный подход к проверке гипотез о происхождении жизни заключается в экспериментах «в пробирке... Некоторые исследователи пытаются идти иным путем, моделируя «акт творения» с помощью компьютера. Пионером в этой области являлся С. Кауффманн, работающий в Пенсильванском университете и в Колледже в Санта-Фе (шт. Нью-Мексико).

Кауффманну еще давно пришло в голову, что происхождение жизни определяется неким фундаментальным принципом, обусловливающим возникновение упорядоченных структур в результате случайных и, казалось бы, бессмысленных сложных химических взаимодействий. Чтобы проверить эту идею, он со своими коллегами из Колледжа в Санта-Фе моделировал на компьютере взаимодействия в группах сходных полимеров, обладающих сходной каталитической активностью.

В упрощенном виде одна из моделей состоит в следующем Простые мономеры (квадраты) с некоторой каталитической способностью (стрелки) инициируют каскад химических реакций (черные линии и желтые кружочки) между полимерами (зеленые кружки), которые затем катализируют еще больше реакций.

По мнению Кауффманна, эта модель демонстрирует, что в системе, обеспечиваемой достаточным количеством таких полимеров, дол жен произойти «фазовый переход, в результате которого она становится аутокаталитической. Это значит, что в системе спонтанно образуются все более сложные полимеры, все более эффективные как катализаторы.

Кауффманн совершенно убежден, что жизнь возникла благодаря именно такому процессу, а не в результате случайного образования молекул определенного типа, способных эволюционировать. На вопрос о том, есть ли какие-нибудь экспериментальные данные в поддержку компьютерных моделей, Кауффманн отвечает: «В пробирке этого никто не делал, но я уверен в своей правоте».

Ученые, следующие традиционным путем эксперимента, поднимают Кауффманна на смех. «Решать уравнения на компьютере — это не значит экспериментировать», — не одобрительно отзывается С. Миллер. Дж. Джойс из Научно-исследовательского института Скриппсовской клиники — тоже приверженец экспериментального подхода — настроен не менее скептически. Однако он отмечает, что исследования в области создания искусственного интеллекта, которые в свое время вызывали насмешки со стороны консервативных специалистов по изучению человеческого мозга, внесли существенный вклад в нейробиологию. «Что если в один прекрасный день искусственная жизнь решит проблему происхождения настоящей? Это было бы великолепно!» — говорит Джойс.

Вехтершойзер опубликовал свою гипотезу в таких серьезных научных журналах. Исследования, проведенные группой сотрудников Регенсбурского университета, отчасти подтвердили, что пирит может служить источником энергии. Но, как признает сам Вехтершойзер, в основном его гипотеза всего лишь предположительна.

Тем не менее, идея Вехтершойзера нашла много сторонников, к числу которых принадлежат Пейс, Везе и немецкий ученый К. Поппер, занимающийся историей науки. По мнению Пейса, эта концепция, ставшая во главу угла метаболические реакции в гетерогенной системе, может вытеснить прежнюю общепринятую парадигму, отводящую главную роль репликации молекул в растворе.

Правда, в адрес гипотезы Вехтершойзера высказываются и критические мнения. Так, Джойс заявил, что она никак не заслуживает того успеха, которого ее автор достиг скорее своим профессиональным даром убеждения, нежели научными доводами. Однако он обращает внимание на тот факт, что Вехтершойзер занимается наукой в свободное от работы время, а работает в области патентоведения, как было некогда с великим Альбертом Эйнштейном. «С учетом этого прецедента, — сухо замечает Джойс, — следует, наверное, относиться к работам Вехтершойзера всерьез.

Концепцию, имеющую определенное сходство с «пиритной гипотезой, выдвинул де Дюв из Рокфеллеровского университета, удостоенный в 1974 г. Нобелевской премии за работы по изучению структуры клетки. Согласно этой концепции в происхождении жизни ведущими были соединения серы, называемые тиоэфирами. Они весьма важны в клеточном метаболизме и, судя по результатам недавно проведенных исследований, вполне вероятно, что они могли использоваться первичными клетками как источники энергии. Как предполагает де Дюв, в «первичном бульоне тиоэфиры служили своего рода пусковым механизмом для каскада химических реакций наподобие того, что имеет место в метаболизме современных клеток. Эти реакции катализировались некими протоферментами, тоже образованными из тиоэфиров. В результате могли синтезироваться молекулы РНК. Далее происходила бы эволюция в «мире РНК. Для синтеза тиоэфиров нужны высокие температуры и кислая среда — т. е. как раз те условия, которые обеспечиваются гидротермальными источниками.

Миллер, разумеется, требует экспериментальных доказательств, хотя и признает, что вряд ли кто решится на такие эксперименты — в том числе он сам — вовсе не по научной причине: «Соединения серы, как правило, противно пахнут, И эти запахи пропитали бы всю лабораторию.

На глиняных ногах

А. Кернс-Смит видит достаточный повод сомневаться в концепции де Дюва: она основывается на предположении, выдвинутом самим Кернсом Смитом вместе с Д. Мозероллом из Рокфеллеровского университета, о том, что в результате химических реакций с участием железа и воды древняя атмосфера обогащалась водородом. «Де Дюв пренебрег тем, — отмечает Кернс-Смит, — что вследствие этого процесса океан становится менее подходящей средой для синтеза органических соединений».

Кернс-Смит сформулировал собственную гипотезу. Подобно Вехтершойзеру, он предполагает, что жизнь возникла при участии твердого субстрата, но им служили не кристаллы пирита, а кристаллические глины. Все кристаллы состоят из способных к ауторепликации единиц, указывает Кернс-Смит, а кристаллы глины обладают еще и сложностью, достаточной для эволюции и мутаций живых организмов. Некоторые кристаллические глиняные образования могли получить эволюционное преимущество, приобретя способность адсорбировать или синтезировать на своей поверхности органические соединения, такие, как белки и нуклеиновые кислоты. Впоследствии эти соединения стали достаточно сложными, чтобы реплицироваться и эволюционировать самостоятельно.

В отличие от некоторых теоретиков Кернс-Смит с легкостью признает слабые места своей гипотезы. Так в экспериментах с глиняными структурами не нашлось ничего похожего на эволюцию. И в природе подобные организмы не обнаружены. «Молекулам органических веществ не сидится на месте, и их трудно застать за делом, — говорит Кернс-Смит.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here