Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
повторно наблюдать само исследуемое явление, как это требуется в
классических на-
1 В 1951 г. М. Кальвин и сотр. 139] провели до некоторой степени сходный
эксперимент, но они использовали атмосферу из СОа и паров воды, а не
восстановительнную атмосферу, постулированную гипотезой Холдейна—Опарина.
46
ГЛАВА I
уках,для проведения подобного эксперимента нам необходимо:
1) воспроизвести те условия, которые, как можно полагать, преобладали в
те времена, когда данное явление имело место;
2) провести эксперимент; 3) попытаться интерпретировать полученные
результаты в рамках какой-то определенной гипотезы. Такого рода подходу
присуща большая доля неопределенности. При всем том эксперименты Миллера
дали некоторые совершенно замечательные, весьма неожиданные и очень
обнадеживающие результаты.
Миллер [38, 40] воссоздал в закрытом стеклянном приборе (в замкнутой
системе) вторичную примитивную атмосферу, которую подвергал непрерывному
воздействию тихих электрических разрядов в течение 1 недели, а затем
анализировал образовавшуюся в результате смесь нелетучих продуктов.
Исходная газовая смесь состояла из метана, аммиака, водорода и паров воды
(общее давление 1 атм). С помощью хроматографии на бумаге Миллер
обнаружил в образовавшейся реакционной смеси несколько а-аминокислот,
встречающихся в белках современных организмов.
Эксперимент Миллера был расценен как большой успех. После публикации
краткого сообщения о нем результаты Миллера были многократно подтверждены
и расширены. Было проделано большое число экспериментов, в которых
первоначальная схема Миллера была модифицирована (некоторые из них будут
рассмотрены в гл. IV).
Здесь важно отметить, что все эти эксперименты были выполнены на основе
совершенно нового подхода, при котором требование повторного (по желанию
экспериментатора) наблюдения самого изучаемого явления, как того требуют
классические науки, равно как и старый подход к проблеме
самопроизвольного зарождения, по необходимости не соблюдается. Приступая
к нашим исследованиям, мы не знаем, какие поддающиеся наблюдению явления
могли быть вовлечены в процесс возникновения жизни. Вместо этого в
замкнутой системе моделируются наиболее общие гипотетические условия
первобытной Земли и на основе неких критериев делается попытка
определить, какие из наблюдаемых химических превращений (если таковые
происходят) могут иметь отношение к процессу биогенеза.
Одна из главных особенностей такого экспериментального подхода состоит в
том, что после того, как система запущена, т. е. после того, как к
исходной смеси газов подведена свободная энергия, исследователь больше не
вмешивается в ход реакции, если не считать манипуляций, необходимых для
отбора и анализа образцов. Более того, сами эти манипуляции должны
проводиться таким образом, чтобы не оказать сколько-нибудь значительного
воздействия на химические и физические процессы, протекаю-
ПРОБЛЕМА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ
47
щие в системе. Эти основные принципы коренным образом отличают
эксперименты Миллера (равно как и разнообразные модификации этих
экспериментов) от типичных органических синтезов, которые часто требуют
сложного, а иногда и решающего вмешательства в экспериментальные условия.
Ниже обсуждаются те весьма многочисленные допущения, которые лежат в
основе такого подхода.
Описав, как Миллер проводил свои эксперименты, мы не сказали, почему он
остановил свой выбор именно на тех условиях, которые мы обсуждали выше, а
не на каких-либо иных. В гл. III мы попытаемся критически рассмотреть
данные, свидетельствующие о том, что условия, которые поддерживались в
экспериментах Миллера, действительно в самом общем виде отражают по
крайней мере некоторые из главных особенностей вторичной примитивной
атмосферы. Здесь достаточно сказать, что оценка вероятных пределов
парциальных давлений газов в примитивной атмосфере была произведена путем
термодинамических расчетов; при этом постулировалось, что в атмосфере
достигалось состояние термодинамического равновесия, что лимитирующим
фактором было наличие определенных равновесных геохимических процессов и
что парциальное давление водорода превышало критическое значение.
4. ГЛАВНЫЕ ДОПУЩЕНИЯ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
«Унитарная» гипотеза
Среди исследователей, работающих в данной области, считается
общепризнанным, что физические и химические законы со времен
возникновения жизни и до наших дней оставались по существу неизменными;
иначе говоря, законы природы, открытые в последние несколько сот лет,
действовали на протяжении всей истории Вселенной (или по крайней мере на
протяжении истории Земли) и всюду (в любой данный момент) в пределах
Вселенной. Проблема происхождения жизни—историческая по своей сути, и ее
постановка имеет смысл только при таком допущении. Если наша задача
заключается в том, чтобы накопить как можно больше данных о тех
физических и химических процессах, которые происходили на первобытной
