Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Я думаю, что более уже недостаточно опытов, показывающих возможность синтеза биохимических веществ из малых молекул без особого вмешательства со стороны экспериментатора; необходимо планировать новые эксперименты, требующие своей интерпретации, а для этого нужно выработать какую-то новую точку зрения. Нельзя понять природу процесса примитивной эволюции, если принять, что конечная стадия такого химического синтеза всегда представляет собой спонтанное или случайное событие, тем более
что эта конечная стадия воспроизводима; подобное допущение в действительности означает лишь, что детали процесса не известны экспериментатору. Событие только тогда можно с уверенностью назвать «спонтанным», когда определяющие его параметры есть случайные по отношению к результатам величины или же когда речь идет о системе, в которой отсутствует управление. Например, поведение живой клетки мы предпочитаем объяснять главным образом ее наследственной информацией, а не случайностью. Все это просто выражение нашей уверенности в том, что особые состояния тех молекул, которые мы называем живыми, гораздо более вероятно возникают путем наследственного процесса, чем путем случайных испытаний всех возможных состояний этих самых молекул. Но это убеждение должно повлиять на нашу позицию по отношению к событиям на всех уровнях организации; нельзя удовлетворяться идеей спонтанных изменений для объяснения таких значительных скачков эволюции, как появление саморепли-кации. Я попытался выразить эту мысль в более общем виде, хотя, может быть, и не вполне точно, проведя параллель с эволюционным принципом Симона [10]; суть этого принципа состоит в следующем: иерархические системы развиваются гораздо быстрее, чем неиерархические системы сравнимого размера (ср. [11]). Учитывая, что эта концепция относится к устойчивости промежуточных структур в эволюции, я бы предложил следующий принцип: наследственная организация с большей степенью вероятности {или с большей частотой), чем ненаследственная организация, приводит к той же степени сложности.
Новый подход к экспериментам по происхождению жизни, который я предлагаю, относится к простейшему из возможных уровней наследственного воспроизведения макромолекул, который может возникнуть вслед за стадией спонтанной химической эволюции, но задолго до биологической эволюции с саморепликацией и естественным отбором. Этот промежуточный уровень организации я бы назвал стадией молекулярных автоматов. Эволюция на этой (дорепликационной) стадии сначала могла бы осуществляться путем процесса прямого отбора по принципу обратной связи, который логически соответствует тому, что мы называем «обучением» вычислительных машин или людей. Я предполагаю, что передача наследственной информации совершается в растущих сополимерах в соответствии с некими определенными правилами наращивания цепи, зависящими от конформации. Хорошо «обученные» агрегаты таких растущих сополимеров могут постепенно перейти к более высокой степени саморегуляции и менее прямому взаимодействию с внешней средой; в конце концов это приведет к тому, что мы называем самовоспроизведением; это приведет также к установлению полностью непрямого взаимодействия
с внешней средой, которое мы называем естественным отбором. В дальнейшем я постараюсь разъяснить эти мысли.
В начале своего доклада я употребил некоторые термины, которые могут иметь различное и даже противоположное толкование. Д-р Добжанский предложил организовать специальный симпозиум для обсуждения терминологии, связанной с проблемой происхождения жизни, поскольку в этом вопросе существует путаница. Впрочем, это не единственная наша трудность. Во всяком случае, я попытаюсь по крайней мере определить, в каком смысле эти термины используются в данном сообщении.
Такие термины, как наследственный порядок, репликация, отбор и эволюция, имеют самые разнообразные более или менее исторические определения, возникшие на основании изучения высокоразвитых живых организмов. Не удивительно поэтому, если эти понятия окажутся в том или ином отношении неприложимыми к наиболее примитивным молекулярным системам. Однако я думаю, что понятие наследственный процесс применимо для всех уровней и всех типов организации. Его обычно определяют как передачу свойств или признаков от предка к потомку. Я несколько расширю это определение и под термином наследственный процесс буду подразумевать всякий процесс, посредством которого информация передается от одной структуры (предок) к другой (потомок) таким образом, что в результате происходит общее возрастание упорядоченности в системе в целом (включая предка, потомка и внешнюю среду). Три элемента этой системы должны быть в свою очередь четко определены в каждой данной ситуации. Это достаточно легко сделать для высших организмов. Однако в случае более примитивных процессов, происходящих, например, у бактерий и вирусов, требуются некоторые разъяснения. В случае же еще более элементарных взаимодействий определение должно быть несколько произвольным. Согласно предложенному выше определению, простой рост кристалла, тактическая полимеризация и клеточное деление являются наследственными процессами; различие заключается лишь в определении предка, потомка и количества наследственно передаваемой информации, причем вариации последней величины могут достигать 1010 битов [12, 13]. Это огромное количественное различие, но оно не должно маскировать для нас идентичность процесса в целом.
