Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Кое-что мы могли бы узнать из исследований космического пространства. Конечно, самое существование какой-то другой системы живого, способной к непрерывному самовоспроизведению, поставит нас лицом к лицу с загадкой, не менее таинственной, чем существование земных живых систем, и только усложнит нашу задачу. Однако я признаю, что обнаружение других внеземных систем подкрепит положение о том, что при соответствующих условиях постоянно самовоспроизводящиеся и способные к мутациям системы должны появляться автоматически, благодаря какому-то свойству, присущему материи.
Однако и при этом я не уверен, что можно все объяснить одной случайностью и что для решения вопроса достаточно наших сегодняшних ограниченных знаний о свойствах материи. Вполне возможно, что возникновение жизни зависит от какого-то нам сейчас еще не известного свойства материи. Однако, если такое свойство и существует, оно отлично от таких неотделимых от материи атрибутов, как масса или гравитационные взаимодействия. Последние присущи материи всегда, тогда как проявления жизни присущи материи только в течение того периода, пока она является живой. Вы можете сказать, что это равносильно введению старого понятия жизненной силы. Учтите, однако, что при рассмотрении свойств материи мы в течение нескольких последних столетий обращали особое внимание на физику. С помощью биохимии, основанной на физике, нам удалось полностью объяснить лишь отдельные, изолированные процессы, которые в конце концов останавливаются. Но коль скоро речь идет о рассмотрении всей живой особи в целом, я не могу примирить законы физики с явлениями жизни [13]. Интересно, что, по мнению Нильса Бора, жизнь — это качественно иной атрибут материи, не поддающийся обычному физическому рассмотрению [1].
II. семантическая путаница
В биохимии и биологии понятие «селективность» имеет два совершенно разных операциональных значения. В рамках физической химии «селективность» означает «избирательность». Молекулы вступают в реакцию или не вступают в нее в зависимости от того, находятся ли они при столкновении в соответствующем энергетическом состоянии, «подходят» ли они друг другу и т. д. Иногда селективности реакции способствует присутствие каких-либо катализаторов; к их числу относятся также ферменты, с участием которых проходят чрезвычайно сложные и эффективные молекулярные процессы.
При наличии подобной селективности химические процессы и биохимические реакции in vitro могут идти до конца. Подобная селективность на молекулярном уровне играет весьма важную роль в целом ряде биохимических процессов, в том числе в процессах, проходящих с участием биологических макромолекул. Взаимодействие фермента с субстратом, антигена с антителом, комплементарность при образовании макромолекулярных структур любого типа, наконец, комплементарность и селективность в процессах биосинтеза белка (в рамках наших современных представлений об этом процессе) и т. д.— все это примеры селективности, действующей на молекулярном уровне.
Хорошо известно, что биологические макромолекулы несут з себе информацию, необходимую для создания структур следующего уровня иерархии, и, следовательно, служат основой для возникновения определенных функций. Некоторые L-аминокислоты в ряде растворителей образуют а-спираль; азотистые основания, входящие в состав нуклеотидов, складываются в «стопки»; комплементарные полинуклеотидные цепи образуют двойную спираль; субъединицы вирусного белка (например, белка вируса табачной мозаики) способны объединяться; мономеры в бесклеточных системах соединяются с образованием биополимеров, причем последовательность расположения мономеров определяется матрицей (см. также работу [7], посвященную синтезу трансформирующей ДНК в бесклеточной системе). Однако все подобные идущие in vitro процессы всего лишь переводят систему на одну ступеньку выше. Необходимая для этого информация содержится в молекулярных параметрах компонентов, предобразованных in vivo, а такжу в условиях протекания данного процесса in vitro (концентрация, температурами т. д.). Далее, и это наиболее важно, отдельный, изолированный процесс in vitro приостанавливается и в конце концов прекращается, а все компоненты системы разрушаются беспорядочно действующими физико-химическими силами (броуновское движение и т. п.). Такие процессы не способны длительно
продолжаться и не ведут к появлению самоподдерживающейся, самовоспроизводящейся системы, стремящейся по мере своего развития к все большей и большей сложности, как это характерно для живой системы. Они составляют лишь часть процессов, идущих in vivo, и создают только метастабильные (временные) порядок или функцию, исчезающие тем быстрее, чем они сложнее.
Физико-химическим принципом селективности — даже в тех случаях, когда он действует в процессах in vivo,— нельзя воспользоваться для объяснения некоторых свойств живого организма как целого; его нельзя также применить для того, чтобы объяснить возникновение устойчивой самовоспроизводящейся системы из молекулярных компонентов в предбиологических условиях [13]. В понятие отбора в том смысле, в каком его понимают Горовиц [5] и Опарин [19], входит нечто большее, чем описанный выше пассивный физико-химический принцип отбора. При этом молчаливо допускается также способность приобретения или создания чего-то менее вероятного и более сложного из более вероятного и менее сложного, а также возможность повышения стабильности структуры с увеличением ее сложности. Наконец, предполагается, что любая функция возникает в результате отбора молекул; это регулируемый изнутри системы процесс, для которого характерно удивительное постоянство и тенденция к эволюции в направлении все большей и большей функциональной сложности.
