Беседы о жизни - Станислав Галактионов

Ну что же, кое-какой звон бравый академик, несомненно, слышал.

Исследование проблем химической эволюции оказалось связанным с выяснением двух важнейших вопросов: возможности образования в предбиологических условиях определенных классов органических соединений и определения путей создания в возникших на их основе коацерватах основных молекулярных механизмов самовоспроизведения.

В настоящее время конкретный и однозначный ответ на второй вопрос еще не может быть, по-видимому, сформулирован, хотя наиболее общие положения будущей теории химической эволюции уже заложены. Веским подтверждением правильности гипотезы А. Опарина может служить весьма значительный материал, накопленный в связи с исследованием первой проблемы: образования органического вещества в условиях, близких существовавшим на Земле в добиологический период. Здесь мы ограничимся лишь краткой сводкой именно данных такого рода ввиду большей их конкретности.

В условиях, близких существовавшим на Земле в предбиологический период (практическое отсутствие в атмосфере кислорода при значительном содержании метана, аммиака, водорода), под воздействием разнообразных факторов — электрический разряд, радиация и т. п. — происходит образование многих органических веществ. Начиная с пионерских работ американца С. Миллера, наблюдавшего синтез в смеси аммиака, метана и воды под действием электрических разрядов сравнительно сложных соединений (аминокислот, сахаров, органических кислот), были выполнены многочисленные исследования, показавшие возможность образования в столь же, казалось бы, примитивных смесях также некоторых нуклеотидов и даже порфиринов — соединений весьма сложной структуры, играющих важную роль в биохимических процессах.

Было также показано, что при более длительном выдерживании этих смесей наблюдается полимеризация аминокислот с образованием полипептидов — соединений той же химической природы, что и белки. Аналогично в ряде опытов обнаружили также самопроизвольное образование полинуклеотидов — полимеров, подобных нуклеиновым кислотам. Более того, в опытах со смесями, содержащими синильную кислоту (HCN), наличие которой также предполагается в первичной атмосфере Земли, было показано, что полипептиды могут образовываться в неорганических смесях непосредственно, минуя стадию аминокислот.

Самопроизвольное возникновение в описанных экспериментах систем, близких по химическому составу живым организмам, по крайней мере в ряде существенных деталей, позволяет утверждать с очень значительной долей уверенности, что именно на их основе и произошло формирование неких первоначальных примитивных образований, из которых впоследствии развились простейшие формы жизни. При формировании аппарата самовоспроизведения — центральной особенности этих систем, несомненно, существенную роль сыграли процессы типа естественного отбора.

Тем не менее конечный результат опыта академика Брайнина — появление «хищных» амебоподобных существ — увы, не вызывает ни малейшего доверия.

Все эти «мощные ртутные лампы», «потоки альфа-, бета- и гамма-лучей» и т. д. могли лишь ускорить появление в смеси исходных, сравнительно простых веществ. Но для образования более сложных органических структур все эти воздействия (не забудем еще про кипячение), мягко говоря, совершенно излишни. И уж конечно, три недели — срок опыта, поставленного академиком, — совершенно недостаточны для развития процессов, протекающих по механизму естественного отбора среди молекулярных систем, в которых намечаются лишь первичные зачатки способности к самовоспроизведению.

Таким образом, нельзя провести абсолютно четкую границу между этапами химической и биологической эволюции. В связи с темой разговора, предпринятого в этой книге, нам хочется лишь подчеркнуть, что элементарные механизмы, лежащие в основе обоих этапов эволюционного процесса, могут описываться и обсуждаться на языке физико-химических понятий.

Опять напрашивается все тот же вопрос: не означает ли это очередной попытки упразднения биологических наук? Ведь в начале главы мы в качестве основного резона их сохранения приводили именно то обстоятельство, что с помощью точных наук не удается полностью объяснить образование и строение биологических систем.

И на этот раз существованию биологии ничто не угрожает. Дж. Бернал, упоминая о своем разговоре с А. Эйнштейном о проблемах редукционизма, пишет: «Из этой беседы я вынес заключение, что жизни присущ еще один элемент, хотя логически и отличный от элементов физики, но ни в коем случае не мистический — это элемент истории. Все явления, изучаемые биологией, образуют непрерывную цепь событий, и каждое последующее звено нельзя объяснить, не принимая в расчет предыдущие».

Каждый живой организм является выражением истории всех без исключения поколений своих предков. Эта история воплощена в последовательности оснований ДНК, и хотя физика и химия в состоянии составить каталог большинства типов отдельных событий, из которых слагается эта история, они не могут предугадать ни их последовательности и комбинаций, ни тем более отношения к ним решающей силы биологического развития — естественного отбора. Нет, биология сохранит свою самостоятельность, хотя процесс проникновения в эту науку методов точных наук — физики, химии, математики — наверняка является процессом необратимым и — позволим себе чисто личное замечание — очень, очень отрадным.

Заключение

Вот теперь действительно авторы могут с законной гордостью почить на вполне заслуженных лаврах. Еще бы: главная часть работы завершена, создан еще один, весьма краткий и чрезвычайно легкомысленный (это в особенности льстит самолюбию авторов) курс основ молекулярной биологии. Конечно, не все прошло гладко: то и дело в нашем изложении появлялись всевозможные упрощения, огрубления и прочие схематизации, но в конце концов об этой «выхолощенной» модели основных: жизненных процессов читатель был честно предупрежден еще в начале.

И все же на общем ярко-голубом фоне блаженного довольства, охватившего авторов, нет-нет да и появляются маленькие, но тем более зловещие темные пятна: а не пересолили ли они, авторы, по части постоянной демонстрации победных успехов современной молекулярной биологии? Не слишком ли усердно оберегали они читателя от знакомства с не то, что еще не решенными, но даже порой и не вполне четко сформулированными проблемами? А ведь если их опасения оправданы, то у читателя вполне мог возникнуть целый ряд ошибочных, скажем прямо, выводов. И первым среди них будет почти наверняка такой: «В биологии все наиболее интересные открытия уже сделаны, и как место приложения исследовательских талантов эта область, увы, бесперспективна».

Перед лицом такого возмутительного заявления авторы, стряхнув временную расслабленность и отодвинув в сторону ставшие вдруг тесными лавровые венки, хотели бы со всей страстностью, с максимально позволительной в печатном слове запальчивостью воскликнуть:

— Ничего подобного!

Ведь работы М. Фарадея, Г. Герца, Дж. Максвелла, установивших основные законы электричества и магнетизма, не закрыли, а, наоборот, открыли дверь наиболее интересным исследованиям в области электрофизики, радиоэлектроники, электротехники. Точно так же и все новейшие свершения в молекулярной биологии лишь заложили самый изначальный фундамент фантастического, ныне еще трудно предсказуемого прогресса биологии грядущей.

На сегодняшний день в биологии не сделано гораздо больше, чем сделано. Между тем в своем сочинении мы, естественно, стремясь показать наш биологический товар лицом, тщательно старались обходить даже самые жгучие проблемы, остающиеся нерешенными.

Взять, к примеру, хотя бы биологические мембраны — тончайшие поверхностные образования клеток и ряда субклеточных частиц. Как мы уже упоминали, с их помощью осуществляется регулирование процессов переноса веществ между клеткой и наружной средой, между различными клетками и частями клетки.

Впрочем, это только так говорится — «к примеру, мембраны», на самом деле мы глубоко уверены, что в будущем многотомном издании «Курс теоретической биологии» (наподобие известного курса теоретической физики Л. Ландау и Е. Лившица) том «Молекулярная мембранология» станет едва ли не самым объемистым: ведь эти самые мембраны обладают совершенно удивительными свойствами. Избирательность мембран — свойство пропускать молекулы или ионы одного сорта и задерживать другие, может быть, еще и не покажется столь удивительной тем из читателей, которые знакомы с устройством и принципом действия решета. Но вот способность так называемого активного транспорта, то есть переноса веществ из растворов меньшей концентрации в растворы с более высокой концентрацией, поистине озадачивает.