Богдан Рудый, "Кризис эволюционизма"

1.2. Происхождение живой материи, клетки

Для описания перехода неживой материи в живую эволюционисты пользуются понятием абиогенеза или химической эволюции. Эволюционисты считают, что "живые клетки, скорее всего, возникли 3-3,5 млрд. лет тому назад вследствие спонтанной агрегации [объединения] молекул." [Албертс Б. и др. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. - Т. 1, М.: Мир, 1994. - С. 21-22] Первые простые органические молекулы на Земле появилась в так называемом первобытном бульоне в условиях безкислородной атмосферы и электрических разрядов (молний). Первоначальный бульон представлял собой систему несоленых водоемов. Атмосфера над водоемами состояла из аммиака, метана и водного пара. Молнии, пронизывавшие эту газовую смесь, производили аминокислоты, нуклеотиди, сахара и жирные кислоты, являющиеся конструктивными блоками для всех форм жизни. Атмосфера обязательно не содержала кислорода, присутствие которого немедленно уничтожило бы все аминокислоты. В определенных участках первобытного бульона достиглась высокая плотность простых органических молекул. Здесь происходил спонтанный синтез длинноцепочечных (полимерных) молекул. Для синтеза таких молекул необходимо присутствие специальных белков-катализаторов (ферментов). Поскольку бульон не мог их содержать, то вместо них в роли катализаторов синтеза (очень медленного) могли выступать кристаллы и ионы металлов. При условии существования "примитивного естественного отбора" среди этих длинноцепочечных молекул (полинуклеотидов и полипептидов), из них выделялись все более сложные молекулярные структуры. Это, как считают, создает все необходимые условия для случайной формации (самосборки) первых клеток.

Последовательность гипотетической химической эволюции такая [Там же, с. 12-21]:

Формирование простых органических молекул → Формирование полинуклеотидов → Полинуклеотиди обретают способность направлять собственный синтез → Действие естественного отбора на саморепликантные (самовоспроизводящиеся) молекулы → Специальные молекулы РНК катализуют биохимические реакции → Передача информации от полинуклеотидов к полипептидам → Клетка окружает себя мембраной → Появление двухцепочечной молекулы ДНК.

Все живые существа строятся из клеток, а центром клеток является закрученная двухцепочечная молекула ДНК - генный код. Иногда мы называем клетку наименьшей и простейшей единицей жизни. Наименьшая - это правда; но простейшая ли, если из одной оплодотворенной клетки разворачивается все тело, будто дерево из маленького зернышка? Амеба, являющаяся возбудителем дизентерии, ассоциируется со словом простая. Впрочем, у нее есть внутренний каркас (цитоскелет), который она демонтирует и перестраивает в зависимости от ситуации (как вообще можно перестраивать собственный скелет?). А система вакуольного пищеварения - почему амеба переваривает другие организмы, но не переваривает себя? Амеба не является простой. Одна клетка может состоять из миллионов молекулярных блоков. Одноклеточных животных можно считать своеобразными многоклеточными организмами [Shapiro J.A. Bacteria as Multicellular Organisms // Scient. American - Vol. 258, No. 6 (June 1988) - P. 82].

Основанием для взгляда на клетку как на отдельный организм, есть то, что она содержит в себе отдельные аппараты, которые подобно органам обмениваются между собой химическими (полу)продуктами. Клеточные "органы" называются органеллами. Сходство между органеллами клетки и органами больших животных проиллюстрируем на синтезе белков - механизме, которым обладают все типы клеток [Албертс Б. и др. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. - Т. 1, М.: Мир, 1994. - С. 134-135].

Сначала о структуре белка и его роли в биологической системе. Белок является длинной цепью аминокислот, соединенных пептидной связью. Одна такая цепь может иметь много тысяч звеньев. В процессе роста, цепь может закручиваться сложным образом (способ закручивания определяется самой последовательностью звеньев, то есть, аминокислот.) Часто лабиринт настолько сложен, что не удается идентифицировать его структуру. Например, в организме человека, свыше 30 тыс. различных белков, и структура лишь 3% из них была описано. Структура белковой цепи усложняется тем, что в определенных местах к ней присоединяются атомы фосфора и серы (см. ниже). Отсюда, между прочим, и сероводород во время гниения белков.

Белки являются как бы кирпичинами второго уровня. Кирпичики второго уровня состоят из аминокислот - кирпичиков первого уровня. Если кирпичики первого уровня во всех организмах одинаковые (20 разновидностей), то кирпичики второго уровня от вида к виду отличаются. Аналогично, они являются и "органо-специфичными", то есть, в одном и том же организме отличаются у разных органов. По этой причине, невозможно (за немногими исключениями) непосредственное усвоение организмом "чужевидовых" и "чужеорганных" белков - белок можно только разложить на составляющие (аминокислоты) и перенабрать составляющие в другой (правильной для данного организма) последовательности. Один вид организмов, итак, отличается от другого способом организации одних и тех же составных частей.

Сколько теоретически может существовать белков? Если принять, что средний белок содержит 500 аминокислот, то из 20 типов аминокислот можно составить 20500 различных белков (цифра 3,27 и 650 нулей за ней). Не в последнюю очередь этим объясняется тот факт, что количество известных соединений углерода (органическая химия) в десятки раз превышает количество известных соединений всех остальных элементов вместе взятых (неорганическая химия).

Белковые молекулы чрезвычайно универсальны во многих отношениях. Достаточно сказать, что спектр их прочности простирается от прочности стали до высокой нежности. Форма белковой молекулы - от прямой до спиральной и клубковой (глобулярной). Химическая активность - от высокой пассивности, как у фиброзных белков, до высокой активности, как в ферментных.

Учитывая преимущества белковых молекул в плане структурного разнообразия и свойств, можно сказать, что избрание белка главной функциональной составляющей живых организмов - очень правильное решение. Остается лишь одно - иметь какой-то надежный механизм "выпечки" кирпичей второго уровня из первоуровневых кирпичей, т.е. собирания белков из аминокислот:

"...В состав живых организмов входят белковые молекулы строго определенного типа, поэтому необходимы некие високонадежные системы, отвечающие за формирование связей в точно определенном порядке."[ Кемпбел Дж. Современная общая химия. - М.: Мир, 1975. - С. 160]

Этими високонадежными системами оказываются "РНК-рибосомные" системы. Посмотрим теперь, как конкретно функционирует система "молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК) + рибосомы".

Центральную роль в процессе синтеза белка играет, конечно, кодированная молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). С отдельных участков (называемых генами) этой макромолекулы делаются копии в виде командных/сигнальных РНК-молекул (сРНК). Рибосомы последовательно одна за другой "нанизываются" на сРНК‑ рельс и двигаются вдоль него. Одна рибосома способна производить несколько белковых молекул в секунду. По одному рельсу может одновременно двигаться много рибосом (в клетке их как правило тысячи).

сРНК-рельс представляет собой кодированную последовательность "букв". При своем движении рибосома оказывается на все новой комбинации из трех "букв", которая имеет смысл, то есть является командой. Столкнувшись, например, с комбинацией "AUG", рибосома распознает ее как команду начать строительство определенного вида белка. Рибосома очень маленькая и имеет еще более миниатюрные два специальных места для "приземления" коротких транспортных РНК-молекул (тРНК): А- и Р-"посадочные площадки".

Представим себе А-площадку по левую сторону, а Р-площадку - по правую. К Р‑площадке подплывает и приземляется первая тРНК с определенной аминокислотой на хвосте. Тогда на А-площадке приземляется другая тРНК со своей аминокислотой. Посадка тРНК с какой именно аминокислотой на хвосте разрешена, диктуется кодом под посадочной площадкой (то есть, конкретными тремя буквами на сРНК, открытыми в данный момент под А- или Р-местом). Две аминокислоты, оказавшись рядом, немедленно соединяются пептидной связью. После этого первая тРНК высвобождается и отплывает от Р-места "за новым пассажиром". Вторая тРНК держит теперь две аминокислоты. Поскольку площадки находятся одна от другой на расстоянии одной буквы, то вторая тРНК, держа цепь из двух аминокислот, "пересаживается" с А-места на свободное Р-место (слева направо). К освободившемуся А-месту подплывает следующая тРНК с аминокислотой на хвосте и садится.

Как только новая аминокислота химически присоединилась к аминокислотной цепочке, схема повторяется. тРНК-такси подъезжают, высаживают пассажиров, перепарковываются с левого места на правое и отъезжают за новыми пассажирами. Циклический процесс длится, пока рибосома не "увидит" на сРНК сигнал "стоп" (например, комбинацию "UGG") - законченная цепочка, являющаяся недоделанным белком, немедленно открепляется.

Каков характерный размер белково-сборочного инструмента под названием рибосома? - Оказывается, всего ~20 нм, то есть в поперечнике рибосомы вкладывается всего 30-40 атомов! Итак, клетка собирает белки специальными наноинструментами [Нанос = "карлик" (греч.)], будто маленькими ручками. Узнавая о "ручном" изготовлении белков в клетке, начинаем понимать, почему методы традиционной "колбовой" химии беспомощны перед синтезом абсолютного большинства белков. (А между тем, "фабричное" изготовление белков было бы очень экономически выгодным.)

Недоделанный белок транспортируется к комплексу Гольджи - аппарату по "доработке" белков. Аппарат Гольджи наполнен ферментами - специальными белками. Функция ферментов может состоять, например, в добавлении к определенным участкам недоделанного белка атомов S или P или же в отрубывании небольших конечных участков белка. Покидая аппарат Гольджи, готовый белок несет на себе молекулярную "бирку", гарантирующую его транспортирование к нужному "потребителю". Такой потребитель может находиться как внутри, так и вовне клетки .

Рибосома и комплекс Гольджи - это лишь два органа клетки. Есть еще такой аппарат, как лизосома [Люз-, лиз- = "разлагать" (греч., сравни: катализ, анализ)] - органелла для утилизации отработанных "деталей". Лизосомы содержат в себе очень химически активные белки, разлагающие изношенные органеллы на составляющие и отправляющие их к месту собирания новых органелл.

Митохондрия - следующая органелла клетки. Она имеет внешнюю и внутреннюю мембраны. Внутренняя мембрана сложена подобно материи со множеством складок, так что внутренняя поверхность становится очень развитой. В каждом отделении ("складке") митохондрии специальные ферменты образовывают конвейер по внедрению энергии, получаемой от окисления глюкозы и других веществ, в молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ-молекулы являются энергетической "валютой" для клеток организма и служат топливом/батарейками во множестве процессов: в метаболических реакциях, транспортировании веществ сквозь мембраны, выполнении механической работы (например, движение мускул) и др. Производительность работы митохондрии - тысячи батареек в секунду.

Как представить себе транспортирование веществ сквозь мембраны с помощью энергии фосфатной связи молекулы АТФ? В чем именно состоит эта "помощь"? Это же не живые существа, с собственным мозгом, а "нанодетали". - Насколько же тонкой должна быть механика всех этих молекулярных деталей и "пружин"!

Положение митохондрии в растительных клетках занимает хлоропласт - органелла, ответственная за фотосинтез. Если митохондрии владеют "ноу-хау" на изготовление АТФ-батареек, то хлоропласты наделены в добавок еще и уникальной способностью "ловить солнечные лучи и вплетать их в химические соединения".

После органелл обычно перечисляют ткже клеточную мембрану (оболочку). Она состоит из двух пластов жирных молекул. Клетка должна иметь возможность обмена веществами с внешним миром. Но как обеспечить вход/выход лишь строго определенных микрообъектов? - Для этого клеточная мембрана наделена отверстиями со специальными "контрольно-пропускными" белками на них. Мембранные белки обеспечивают чрезвычайную селективность: в клетку попадает очень ограниченный круг объектов.

Среди этих "разрешенных" объектов значатся, конечно, и белки. Как упоминалось, они строго определенны для каждого типа клеток - а различных типов клеток в животном организме в среднем около ста. Набор белков строго определенен еще и для различных типов (видов) организмов - а их очень много. Значит, специфических наборов - целое море. Четкая настроенность определенного типа клеток на конкреный набор микрообъектов среди большого разнообразия наборов очень усложняет эволюционную модель происхождения клетки.

Еще один интересный момент. Клетка производит много чего, но всегда столько, сколько нужно. Потребители продукции клетки могут находиться возвне (другие клетки/органы) либо внутри. Внутренние потребности, кроме выработки АТФ, могут состоять в ... изготовлении самой себя! Вспомним, что клетка растет (если на это есть инструкция "свыше"), и может даже разделиться на две идентичные клетки, то есть удвоить количество своих составных частей. Интересно, что клетка точно и адекватно оценивает ситуацию - темп роста мембраны не опережает темп продуцирования рибосом или других компонентов. Имеет место "многозадачность клеточного процессора" - везде прибавляется понемногу, так что в целом создается впечатление одновременности роста всех частей.

В клетке много тонких организационных нюансов. Клетка является, по сути, автономным организмом. Удивительная мысль - наш организм состоит из миллиардов отдельных организмов. Изучением устройства клеток и клеточных процессов занимается отдельная наука - цитология. Нет сомнения, что книгу "Один день из жизни Клетки", если бы такая была, многие с удовлетворением прочитали бы.

Изучение клетки в живом состоянии стало возможным лишь после появления фазоконтрастной микроскопии и других высоких технологий. Поэтому, не следует думать, будто о клетке уже все известно. Известно очень мало. Иначе можно было бы синтезировать белки в лаборатории или разобрать клетку на отдельные молекулы и снова собрать (не говоря уже о создании новых типов клеток).

Неужели такого описания клетки недостаточно для качественной оценки возможности самосборки этой наименьшей единицы жизни? Самосборка клетки невозможна.

 

Представьте себе ученого, который, найдя в пустыне компьютер, изберет наиболее вероятной гипотезой его происхождения идею спонтанной самосборки. Как мы назовем такого "ученого"? Именно так выглядит ситуация с апологетами идеи возникновение клетки by chance[Случайно (англ.)]. Компьютер среди песка сам собою не может собраться даже за миллиарды лет. Это вещь полностью невероятная, так как отсутствуют соответствующие технологии. Вдобавок, в это произведение не может сама собой заложиться сложная логика (код), внутренняя взаимосогласованность. По крайней мере, мы находили бы сначала более простые конструкции "естественного происхождения": электронные часы, аналого-цифровой преобразователь и т.п. Вероятности самосборки компьютера посреди пустыни не существует вообще.

Идея самоорганизации неживой материи в живую противоречит непоколебимому II-му закону термодинамики о неуменьшении энтропии/неупорядоченности: материальные системы стареют, упрощаются и снижают упорядоченность, а не наоборот.

Ученые-материалисты говорят: "Да, неживая материя не повышает уровень своей организованности. Но, случайно преодолев определенный барьер, начинается противоположный процесс - она непрерывно усложняется, порождая многочисленные виды организмов". Такая гипотеза пуста, поскольку никто не привел ни единого примера "преодоления баръера". Если в реальных условиях переход неживой материи в живую наблюсти не удается, тогда надо искусственно создать наиболее благоприятные условия, ускорить все процессы и таки добиться самозарождения. До сих пор все попытки "помочь" мертвой материи преодолеть рамки II-го закона термодинамики были неудачными.

При пропускании электрического разряда сквозь смесь аммиака, метана и водяного пара, образование основных типов аминокислот действительно возможно [Miller S.L. A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions // Science - Vol. 117, No. 3046 (1953) - P. 528-529], но право- и левосторонняя стереометрия молекул равновероятны. Супермолекула ДНК построена исключительно из левосторонних структурных элементов (во всех организмах). Один единственный правосторонний блок разрушает всю цепь левосторонних, и наоборот. Если первобытный бульон содержал 50 на 50 левосторонних и правосторонних структурных блоков, тогда эксперименты Миллера-Фокса по синтезу "в колбе" кирпичиков жизни не являются удачными.

Примечание: Интересно, что молекулярная формула змииного яда не отличается от формулы яичного белка ничем, кроме своей правосторонности - настолько разрушительной для жизни есть противоположная стереометрия.

А вообще мог ли существовать первобытный бульон? Есть данные о том, что кислород существовал в атмосфере всегда, - во всяком случае еще до начала гипотетического эволюционного отсчета времени жизни на Земле. Об этом свидетельствует анализ состава газа в порах древнейших скальных пород [Clemmey H., Badham N. Oxygen in the Precambrian Atmosphere... // Geology - Vol. 10 (1982) - P. 141]. Поскольку кислород разрушает аминокислоты, то накопление аминокислот никогда не было возможным, то есть первобытный бульон не существовал.

Но предположим на минуту, что формирование аминокислот (исключительно левосторонних) было возможным. Какова тогда вероятность случайной сборки этих элементарных блоков в сложную систему? От самозарождения кирпича до самостроительства кирпичных девятиэтажек - большое расстояние. Двое известных ученых-эволюционистов легко подсчитывают вероятность самосборки ДНК: она составляет 1/(1020)2000 = 10‑40000 (2000 ферментов, 20 аминокислот на каждый фермент) [Hoyle F., Wickramasinghe C. Evolution from Space. - London , 1981. - P. 148, 24, 150, 30]. Математики рассматривают события, вероятность которых ниже 10‑50, как полностью невероятные на практике. В 30 миллиардах лет содержится 1018 сек. Если бы каждую секунду появлялось по миллиарду миллиардов новых комбинаций из нужных двадцати аминокислот, и так на протяжении 30 миллиардов лет, появление хотя бы одной правильной ДНК остается событием статистически невероятным (10‑40000+(18+9+9) = 10‑39964).

И это подсчеты для самосборки лишь центральной части клетки, - полимерной молекулы ДНК. Что же касается вероятности самосборки целой клетки, то она значительно меньше. Доктор Моровиц оценивает ее путем сравнения совокупной энергии химических связей в клетке с совокупной энергией химических связей в ее составляющих: она составляет 10-100000000000. От макромолекулы до целой клетки - еще одна пропасть. Вероятность самосборки целой клетки безмерно близка нулю.

Обратите внимание на использование самими эволюционистами слова код (то есть программа, набор инструкций) для описания ДНК. - Обычно программы не программируют самих себя:

"Идея о том, что не только биополимеры, но и рабочая программа живой клетки могла образоваться сама собой, случайно, где-то в первобытном бульоне на Земле - очевидно нонсенс высшего порядка." [Эволюционист лорд Ф. Хойл - Hoyle F. The Big Bang in Astronomy // New Scientist - Vol. 92, No. 1280 (1981) - P. 527 (пЁдкр. дод.)]

Материалисты говорят, что жизнь - это химия и не больше:

"...Живые существа состоят из химических соединений. В современных представлениях о жизни нет места ни витализму, ни чему-либо, выходящему за рамки законов химии и физики." [Албертс Б. и др. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. - Т. 1, М.: Мир, 1994. - С. 59]

Проф. А. Вайлдер-Смит, доктор биохимии и фармацевтики, отвечает:

"Я, как ученый, убежден, что чистой химии в клетке недостаточно для того, чтобы объяснить клеточные процессы, хотя эти процессы и являются химическими. Химические процессы в клетке контролируются информацией, которая не содержится в атомах и молекулах этой клетки." [Вайлдер-СмЁт А. в фильме Происхождение жизни, 1983]

Центром живого есть способ организации, информация - а информация как раз и выходит "за рамки законов химии и физики", будучи продуктом интеллекта. Информация относится к "информатике", а не химии или физике.

"...Попытку объяснить формирование генетического кода спонтанным соединением химических компонентов... можно сравнить с предположением, что текст книги образовался молекулами бумаги, на которой находятся предложения..." [Wilder-Smith A.E. The Natural Sciences Know Nothing of Evolution. - Santee , California , 1981. - P. 4]

Не так давно прозвучали заявления о "дешифровке" генома человека. До дешифровки, в действительности, еще далеко: было лишь идентифицировано в общих чертах, какой ген за что отвечает. Немалые научно-технические ресурсы привлечены к дешифровальным исследованиям. А сделано меньшее 1% работы, ведь, в каком месте в ДНК записано, скажем, число волос на голове, скорость пульса, гамма распознаваемых запахов или количество отолитов в ушных "мешочках равновесия" (вестибулярный аппарат), пока не знает никто. Да и удастся ли вообще получить от ДНК всю информацию? - Таким сложным есть код, и таким компактным!

Различие между неживым и живым состоит в уровне сложности: на нулевом уровне - "полевая материя" (наверное, не состоит ни из чего); на первом уровне - неживая материя (состоит/свита из материи нулевого уровня сложности); на втором уровне - живая материя (состоит из материи первого уровня сложности). Разница между неживым и живым - в информационной составляющей: неживому "суждена" зацикленность, а живому - собственная воля. Если единицы неживой материи лишь "оборачиваются" по чьей-то программе, то каждая живая единица, в дополнение, имеет внутри себя самой программу. Живые единицы тоже "оборачиваются" по программе, но, имея собственную волю, они "оборачиваются" по другим правилам, - правилам, которые учитывают их волю.

Как волна не является материей, а лишь способом/алгоритмом движения материи, так и жизнь не является материей. Жизнь - это информационная составляющая неживой материи, а не самая материя. Жизни являются материей в той же мере, что и компьютерная программа есть компьютером.

Правила обращения или функционирования единиц природы отображаются в статистике. Законы распределений в неживом мире большей частью Гауссовы ("максимум посредине, нисходящие "хвосты" по бокам"), а в живой - Зипфовы ("обратная пропорциональность") [Хайтун С.Д. Наукометрия: состояние и перспективы. - М.: Наука, 1983. - С. 22]. Образно говоря, Гауссова статистика - это статистика для "объектов" и "бездумных" событий с ними, а Зипфова - для "субъектов" и их "достижений".

Итоги

Все признают, что в живой материи есть код, программа жизни, и эта программа значительно превосходит достижения Била Гейтса. Мысль о самонаписании программ, а в особенности, такого уровня сложности, неразумна. Вероятностные, то есть количественные, расчеты в этом случае просто излишни: достаточно качественных оценок. Вероятность самосборка клетки не крохотная, - она отсутствует (для всех практических соображений).

Наличие в живой материи программы жизни, кода, указывает на наличие кодировщика.

Далее

 

Rambler's Top100