Юрий Назаренко - Сознание вне мозга, или Многомерность живого

Чтобы объяснить этот удивительный факт сворачивания развернутой белковой цепочки к одной и той же пространственной структуре из огромного множества возможных структур, ученые-физики сейчас вынуждены привлекать гипотезу естественного отбора. Оказывается, именно естественный отбор, каким-то чудесным образом, из всего огромного множества возможных полипептидных цепочек выбрал для белков именно те, которые способны сами сворачиваться в единственную, нативную структуру. Что можно сказать по этому поводу? Раньше гипотеза естественного отбора требовалась только биологам, и если в каком-то вопросе к ней вынуждены прибегать и физики, то это означает, что именно здесь область чистой физики заканчивается, и начинается область «чудес» живой материи.

Получается, что в процессе создания элементов внутри клетки многим из них сразу придаются свои автономные системы управления, то есть не только молекулярные машины имеют собственные программы функционирования, но даже и некоторые белки могут иметь программы для поддержки правильного сворачивания. Конечно, между атомами и этими программами управления из смежных пространств должны существовать реальные силы связи, обеспечивающие их эффективное взаимодействие. «Если бы жизненный дух не имел свойств общих с материей, он не мог бы ни возбуждать материальные тела, ни возбуждаться ими» (Эразм Дарвин, «Зоономия», 1794).

Проблема возникновения всего живого существовала уже во времена Платона. В цитате из диалога «Софист», приведенной ранее, говорится о двух возможных версиях: творчество Бога и самопроизвольное возникновение. Определение творчества довольно понятно, это способность к созданию нового. А что можно понимать под «самопроизвольной причиной, производящей без участия разума»? Ведь и современная теория абиогенеза (возникновение жизни из неживого), в сущности, именно так и формулируется. Предполагается, что когда-то давно Земля была сильно нагретым шаром, и температура на ее поверхности была достаточно высока для существования каких-либо форм нынешней органической жизни, но постепенно ее поверхность остыла и стала пригодной для появления жизни. То, что внутри нынешней Земли находится горячая магма, которая время от времени вырывается на поверхность через вулканы, является веским аргументом в пользу этой гипотезы. Сейчас непосредственного возникновения живого из неживого не происходит, после известных опытов Луи Пастера в середине 19-го века это не подвергается сомнению. Но когда-то давно это должно было произойти, ведь на раскаленной Земле жизни быть не могло, а сейчас она есть.

И сегодня, как и во времена Платона, люди делятся на тех, кто допускает существование Творца, и тех, кто считает, что все произошло само собой без вмешательства разумной силы. Официальная наука сейчас на стороне последних. Предполагается, что вначале была химическая эволюция, которая привела к созданию первого живого существа, а затем началась биологическая эволюция, которая привела к созданию всего нынешнего многообразия жизни. В основе биологической эволюции лежит принцип естественного отбора, то есть стремление живых существ к выживанию приводило к появлению все новых и новых видов. В основу химической эволюции можно заложить только действие физических или химических законов, в результате которого возникают сложные химические соединения, которые становятся все сложнее, и, наконец, приобретают свойства живого.

Но если мы сегодня сравниваем сложность неорганических химических элементов и тех, которые находятся в живых организмах, то видим, что между ними есть очень существенная разница. Первые довольно просты по структуре, а вторые могут содержать молекулы с очень сложной структурой. Доля живой материи очень мала на поверхности планеты, и только она содержит химическую сложность молекул и биологическую сложность живых структур. Остальная неорганическая материя очень проста в химическом плане, и, в сущности, не подвергалась никаким значительным изменениям в сторону усложнения за время своего появления из недр на поверхность. Ведь в срезах твердой породы довольно четко различаются геологические временные слои, которые отложились сотни миллионов лет назад, и с тех пор их химический состав заметно не менялся. Океан и атмосфера также существуют очень долгое время и их химический состав (за исключением живого, конечно) тоже очень прост. Хотя в этих средах, в отличие от твердой породы, постоянно происходит энергичное перемешивание, ведущее к столкновениям атомов и молекул, которое необходимо для образования сложных составных молекул.

Однако, несмотря на частые столкновения, ни в атмосфере, ни в океане сложных молекул не образуется. Почему же мы должны ожидать, что когда-то давно они, все-таки, смогли появиться в так называемом «первичном бульоне»? Сейчас более модно говорить о «мире РНК», но суть гипотезы осталось той же. На это обычно возражают, что они появляются, но уже существующие живые бактерии используют их в пищу. Это возражение, конечно, очень слабое. Ведь могли бы накапливаться необязательно органические вещества, но и какие-то сложные по химическому составу вещества, которые не годятся в пищу. Но такого не происходит, кроме различных простых солей и песчинок, которые появляются в результате размытия твердых пород водой, ничего в океане не образуется.

Несмотря на отсутствие каких-либо данных о возможности образования сложных химических соединений вследствие действия природных стихийных сил, эта гипотеза остается основной в современной науке. Ставились даже специальные опыты для подтверждения возможности образования сложных органических соединения в условиях близких к природным. Широко известен эксперимент Миллера-Юри, проведенный еще в 1953 году. Схема эксперимента показана на рисунке.

Рис. Схема эксперимента Миллера-Юри (из «Википедии», 2014)

Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в замкнутую цепь. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась, далее водяные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию. После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10 %–15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот.