Евгений Елизаров - Сотворение мира или эволюция?

Казалось, идея самопроизвольного зарождения жизни из каких-то абиотических элементов полностью подтверждалась. Но дело в том, что полученные Миллером продукты синтеза – это все еще были далеко не те белковые молекулы, которые способны к самовоспроизводству, а значит, и к зарождению жизни. Кроме того, обнаружилось, что каждый раз из 20 встречающихся в живых организмах аминокислот синтезируется лишь ограниченная часть, все вместе они не выявлялись. Поэтому сценарий самозарождения жизни значительно усложнялся: образующиеся в разных местах разные аминокислоты должны были еще встретиться в каком-то одном месте, чтобы, образовав полный набор, слиться воедино. Словом, разгадка тайны зарождения жизни оказалась не более чем иллюзией.

Впрочем, в последние годы были выявлены многие дополнительные тонкие детали общей системы кодирования информации в живой клетке, и стало ясно, что одного только сложения белковых молекул (даже если забыть о парадоксе их оптической активности, который не проявлялся в результатах Миллера [8]) явно недостаточно для запуска того глобального механизма, которому предстояло изменить весь облик нашей планеты. Для «запуска» механизма зарождения и воспроизводства жизни необходимо, чтобы в этом же первичном бульоне одновременно сформировались не только исходные аминокислоты, но и без исключения все элементы его устройства, ведь отсутствие хотя бы одного из конструктивных его узлов означает абсолютную ненужность и всех остальных. Другими словами, требовалось практически одновременное (то есть измеряемое коротким периодом существования всего лишь одного поколени я первичных молекул, организмов) стечение в одном и том же месте очень большого числа факторов, каждый из которых обладает сравнительно низкой, если не сказать ничтожной, вероятностью.

Расчеты вероятности самопроизвольного формирования такой целостной системы, выполненные специалистом по информатике Марселем Голэ [9], показывают, что для ее становления необходимо выполнение в строгой последовательности 1500 событий, вероятность каждого из которых равна 1/2. Отсюда общая вероятность зарождения простейших форм жизни составит 0,5^1500, или один шанс из 10^450.

Это чудовищно малая вероятность, по сути равная нулю.

Куда более простой процесс, в результате которого из уже существующей бактерии брожения развивается первая клетка, которая приобретает энергию за счет градиента протонов, предположительно требует всего 23 (то есть несопоставимо меньше, чем приведенная выше цепь событий) независимых мутационных изменения ДНК [10]. Однако, как и в случае абиогенеза, основная сложность состоит в том, что все эти мутации должны произойти на протяжении жизни всего одного поколения бактерий.

Состав изменений / Число необходимых мутаций

Образование АТФ-синтетазы:

– дупликация гена 1

– инактивация стартового кодона 1

– изменение двух аминокислот 2

Образование дегидрогеназы муравьиной кислоты:

– дупликация гена 1

– инактивация стартового кодона 1

– образование активной части фермента для расщепления муравьиной кислоты 3

– образование активной части для редуцирования фумаровой кислоты 3

Преобразование редуктазы фумаровой кислоты

– дупликация гена 1

– инактивация стартового кодона 1

– образование протеина мембраны 3

– образование активной части, которая может принимать электроны из муравьиной кислоты 3

– активация стартовых сигналов для транскрипции 3

Всего: 23

Если предположить, что в первичном океане имеется 10^ 35 бактерий (другими словами, предположить, что весь мировой океан чуть ли не целиком заполнен только ими [11]) то при частоте мутаций 10^ – 5 вероятность стечения всего комплекса мутационных изменений составит 10^ – 80 .

Для того, чтобы оценить эту до чрезвычайности малую величину, напомним, что по приблизительным оценкам во всей Вселенной общее число элементарных частиц составляет порядка 10^ 80 . Этот результат был получен Артуром Эддингтоном (Eddington), английским астрофизиком, членом Лондонского королевского общества, еще в тридцатые годы. Диаметр Вселенной по тогдашним представлениям составлял около 10^ 28 сантиметров, а общий ее объем – примерно 10^ 84 кубических сантиметров. Средняя плотность вещества тогда принималась приблизительно равной 10^ – 28 г/см 3 . Отсюда вытекало, что общая масса вселенной должна была составить 10^ 56 граммов. Между тем масса одно нуклона составляет около 10 – 24 грамма, следовательно, общее количество частиц можно было найти простым делением: 10^ 56 /10^ –24 = 10^ 80 . Конечно, с тех пор некоторые оценки размеров нашего мира поменялись, но все же не настолько, чтобы радикально повлиять на этот итог.

Иными словами, для того, чтобы в результате случайного совпадения мутационных процессов появился хотя бы один единственный организм, который отвечал бы выдвинутым здесь требованиям, необходимо примерно столько Вселенных, подобных нашей, сколько элементарных частиц содержится в структурах одной бактерии. Это чудовищно много, ибо даже одна бактерия состоит из астрономического количества частиц. Но беда в том, что нам-то в действительности дан всего один мир… Поэтому не будет преувеличением сказать, что и этот результат вполне может быть приравнен к нулю.

Отсюда вовсе не удивительно, что Ф. Крик выдвинул гипотезу о том, что жизнь, вероятно, зародилась где-то в далеких глубинах Космоса и была занесена на Землю совершенно случайно. Правда, в действительности такая гипотеза не объясняла решительно ничего, ведь вопрос о том, как живая материя зарождается в тех же глубинах, все равно остается (причем остается неразрешенным); скорее, это был просто жест отчаяния. Между тем Френсис Крик вовсе не случайная фигура в биохимии. Ведь именно он, английский биофизик и генетик, в 1953 совместно с американцем биохимиком Джеймсом Уотсоном создал знаменитую модель структуры ДНК (так называемую двойную спираль), что позволило объяснить многие ее свойства и биологические функции и положило начало молекулярной генетике. За это открытие оба они были увенчаны нобелевской премией 1962 года.

Однако заметим два принципиально важных обстоятельства.

Первое. Все подобные расчеты – пусть и не всегда явно – исходят из того, что каждый шанс из фигурирующих здесь количеств – абсолютно равновероятен. Но зададимся другим вопросом: каким должно быть устройство всего окружающего нас мира, чтобы обеспечить равную вероятность каждому из всех возможных варианту перебора? Ведь любая нерегулярность внешней среды повышает вероятность одних событий и существенно понижает возможность других. Кроме того, в этом нерегулярном мире действует большая совокупность строгих физических законов, разрешающих одни события и, напротив, запрещающих другие. А это, в свою очередь, означает, что далеко не все изменения в равной степени возможны.