Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Наконец, с физической точки зрения можем ли мы ожидать, что наиболее примитивные агрегаты молекул, на которые влияют гетерогенные и изменчивые внешние условия, будут вести себя так же автономно, как нуклеиновая кислота в обособленной, до некоторой степени не зависящей от внешней среды клетке? Даже если полинуклеотиды и полипептиды были первыми макромолекулами, обладающими наследственностью, их поведение в условиях примитивной Земли, т. е. их последовательность и способность подвергаться отбору, должно было сильно отличаться от их поведения в живой клетке.
Эти аргументы, возможно, никого и не убедят в том, что молекулярные автоматы существуют или что они были предшественниками современных живых систем, но, может быть, они наведут на мысль о каком-то новом подходе и новых экспериментах. Наследственный порядок разумно в первую очередь искать в последовательности синтетических полимеров, в их правилах наращивания и конформации. Фокс и Харада [45] показали, что полимеры, возникающие при термической сополимеризации аминокислот, не беспорядочны; об этом говорят данные определения общего состава и N-концевых аминокислот. Соотношение аминокислот в полимерах заметно отличается от их соотношения в реакционной смеси. Симха и Циммерман [46] сообщают также, что на последовательность естественных и синтетических полинуклеотидов заметное влияние оказывает предпоследнйй мономер цепи. Поскольку явление тактической полимеризации не понято полностью даже в случае самых простых полимеров, необходимо провести большую работу, прежде чем можно будет решить вопрос о реальности молекулярных вычислительных машин. Разработка техники управляемой тактической полимеризации оказалась очень полезной для улучшения свойств пластиков, однако достижения в области химии полимеров, в сущности, до сих пор не применялись для разрешения проблемы происхождения жизни.
Возможно, наследственный порядок следует искать также, вопреки общепринятому мнению, в белках. Статистическое изучение последовательности аминокислот в некоторых белках обнаруживает существование упорядоченности ди- и трипептидных последовательностей [471 и определенного типа цепей Маркова с-порядка [48], которые трудно отличить от беспорядочных последовательностей, возникших из смеси разных аминокислот. Единственно правильный вывод из этих данных заключается не в том, что неупорядоченность играет какую-то роль в процессе выживания, а в том, что мы еще очень мало знаем о значимости последовательности в белках. Даже если найти те последовательности оснований, на базе которых, по-видимому, возникли данные белковые последовательности, то все же нельзя было бы сказать, благодаря какому
селективному процессу возник этот порядок. Вполне возможно, что многие изменения в последовательности оснований не имели никаких последствий, полезных в процессе отбора [49]; вероятно, также, что какие-то последовательности оснований возникали в соответствии с очень простыми правилами отбора, как это имеет место, например, в случае легкой фракции ДНК из мужских половых желез крабов. Эта ДНК почти целиком представляет собой АТ-полимер с чередующейся последовательностью А и Т [50]. Возникновение этой последовательности при ферментативном синтезе ДНК в отсутствие затравочной ДНК [51 ] является веским доводом в пользу того, что она не определяется естественным отбором. До тех пор пока не будет более подробно изучено соотношение последовательностей в молекулах белка и нуклеиновых кислот, нельзя исключать возможность существования более примитивных типов наследственного порядка в этих молекулах. В этой связи стоит отметить, что опытный статистик, изучающий последовательность, состоящую всего из нескольких сот мономеров, образованную в соответствии с очень простым правилом наращивания (как в вышеприведенном примере) и образующую петли всего из десяти мономеров, был бы крайне счастлив доказать, что эта последовательность не хаотична.
Из гипотезы о том, что макромолекулярные структуры даже в простейшем случае обладают наследственными чертами и получают информацию путем прямого взаимодействия с внешней средой, вытекает еще один тип экспериментов. По сравнению с любой гипотезой, согласно которой эволюция ставится в зависимость от такого случайного события, как репликация, эта модель носит механистический характер, и условия внешней среды приобретают здесь гораздо большее значение. Имеется большое число фактов, показывающих, что условия окружающей среды могут сильно и специфично влиять на инициацию, рост и конформацию цепи даже в случае самых простых полимеров. Если первичный наследственный порядок был по своей природе именно таким, тогда степень сложности внешних условий должна была отразиться на сложности поведения возникающих макромолекул. Для того чтобы любая детерминированная система могла достигнуть какой-то степени сложности, она сама должна обладать определенным минимальным уровнем сложности. Сент-Дьёрдьи [52] выразил эту мысль так: трудно построить какой-либо механизм с помощью детских кубиков. Фон Нейман [14] считал, что эта «концепция сложности» имеет значение общего закона, который, однако, еще никто не сумел достаточно четко сформулировать. Во всяком случае, мы не должны бояться трудностей в своих попытках воссоздать, насколько это возможно, первобытные условия на Земле во всей их сложности. При всех неизбежных неточностях в деталях воссозданное стерильное морское побе-
