Космос биомолекулярной жизни. Часть 1 - «Эзотерика»

---

СЛОЖНОСТЬ «ПРИМИТИВНОГО»

В настоящее время единственной общепризнанной в науке гипотезой происхождения жизни на Земле является так называемая гипотеза биохимической эволюции. Это своеобразный этап, предшествующий появлению жизни, в ходе которого, как описывается этот процесс в биологии, органические пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов, а также в силу развертывания процессов самоорганизации. На два последних фактора — «селекционный» и «самоорганизацию» — прошу обратить особое внимание. Чуть позже они нам понадобятся. В результате этого в процессе биохимической эволюции появилась биологическая основа жизни — клетка.



Вообще, рассуждая на тему организации жизни, мы обычно не учитываем того, что самая обычная клетка по своей сложности схожа с крупным городом. В ней также существуют центры по выработке энергии — целые «фабрики», изготавливающие необходимые для жизнедеятельности гормоны и ферменты; «информационный центр», где находится информация о производимых продуктах; особая «система транспорта» необходимых продуктов и сырья; «трубопроводы», «лаборатории» и целые «заводы» по переработке и очищению продуктов, поступающих из внешней среды. Все это лишь примерное описание и незначительная часть того, что происходит в клетке.

Известно, что она состоит из органических молекулярных соединений биологического происхождения — белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и т. д. Вместе с тем следует еще раз отметить, что само по себе наличие тех или иных молекул еще не дает возможности возникновения жизни.

Чтобы было понятно то, что имеется в виду, представьте себе, что на взлетной полосе мы сложили в кучу все необходимые части и элементы современного пассажирского самолета, включая электронику и десятки километров кабелей и проводов. Сколько бы мы ни ждали и даже ни ударяли в эту кучу молнией, все это само чудодейственным образом не сложится в самолет и не взлетит. Это для всех нас не просто само собой разумеющееся явление, а аксиома.

А вообще, что там самолет! Даже его отдельные части никогда не произведутся сами. Нас этот факт нисколько не удивляет, поскольку всем понятно, что это просто нереально. Мало того, всем понятно, что чем дольше все это будет лежать под открытым небом, тем больше будет подвергаться коррозии, деградировать и приходить в негодность.

С составляющими клетки примерно так же. Они сами в клетку не складываются, но мы этого факта обычно почему-то не хотим учитывать. А ведь составляющие клетки, например молекулы белка или ДНК, тоже состоят из своеобразных «деталей», только сделаны они непосредственно из первооснов химических веществ — из атомов. Вместе с тем связи между этими составляющими настолько сложны, что образование даже одной молекулы таким «естественным» или, иначе говоря, случайным образом просто невозможно.

Чтобы образовались, например, нуклеотиды (то есть сложные эфиры нуклеозидов и фосфорных кислот, являющихся составными частями нуклеиновых кислот, которые в свою очередь являются кирпичиками ДНК и РНК), должны быть как минимум соответствующие структуры молекул и их определенные количества. Даже «простой», по нашему мнению, белок содержит минимум 20 аминокислот. А ведь есть виды белков, в которых число аминокислот превышает тысячи. Но аминокислоты, которые образуют белок, это не просто определенное их количество. Это еще и определенная упорядоченность молекул.

Весь смысл заключается в том, что недостаток, избыток или же изменение месторасположения хотя бы одной аминокислоты в строении белка превращает белок в бесполезную кучу молекул. Иначе говоря, шасси самолета и его крылья нельзя менять местами. Все детали самолета должны находиться на своем месте. Точно так же и каждая аминокислота в белке должна находиться в строго определенном месте.
К сведению: аминокислота — это органическое соединение, в молекуле которой одновременно содержится карбоксильная и аминная группы.


Общая структура ?-аминокислот, составляющих белки

Но вся специфика заключается в том, что в каждой клетке в процессе биосинтеза белка используются особые аминокислоты. Вопрос, почему именно те аминокислоты, а не другие становятся «избранными», несмотря на то, что они по своим параметрам нисколько не уступают этим другим, для ученых остается нерешенной загадкой.
Вот, к примеру, структурные формулы основных, так называемых избранных 20-ти протеиногенных аминокислот.




20 «избранных» протеиногенных аминокислот

Даже не будучи биологом или химиком по образованию, с первого взгляда на эти аминокислоты видно, что кроме самих химических компонентов в структурах белка значение имеет и способ связи между этими компонентами.

Следует отметить, что ученые сами признаются в том, что не понимают причин того, почему эти аминокислоты оказались предпочтительней других, похожих на них. Мало того, они сами охарактеризовали их как «живые», тем самым косвенно подтверждая факт того, что их выбор основывался на каких-то достаточно веских (если не сказать, разумных) критериях, а значит, не был случайным.

Вообще, строгая систематичность и упорядоченность строения аминокислот сразу же перечеркивает все спекуляции на тему «случайности». Чтобы подтвердить вышесказанное, представим, например, молекулу белка, состоящую из 288 аминокислот 12-ти видов, которые могут иметь разную последовательность, то есть 10300 разных форм. Но только одна из этих комбинаций может образовать полезный белок. Другие же остаются непригодными, а порою бывают и вредны для живого организма. Осуществление подобной вероятности на практике просто невозможно.

Мало того, белок, содержащий 288 аминокислот, по сравнению с другими гигантскими молекулами, содержащими тысячи аминокислот и образующими живой организм, очень скромен по своей структуре. К примеру, такая маленькая бактерия, как Mycoplasma Hominis H39 содержит 600 видов белков. В этом случае мы должны будем применить теорию вероятности к 600-там видам белков. То есть в данном случае цифры, которые мы получим, по сравнению с невероятными, еще менее реальны.

Более того, для образования молекулы белка живого организма недостаточно лишь правильной комбинации соответствующих аминокислот. Химически одинаковые аминокислоты делятся на два вида: L-аминокислоты и D-аминокислоты. Их разница в противоположном расположении третичных структур подобно правой и левой руке человека. Но загвоздка в том, что каждая аминокислота, содержащаяся в молекуле белка, должна быть только L-конфигурации!

Даже наличие одной D-аминокислоты непригодно, а иногда и недопустимо в белке. Проведенные с некоторыми бактериями опыты показали, что D-аминокислоты сразу же расщепляются в их организме, а в некоторых случаях они преобразуются в пригодные для организма L-аминокислоты.
Пример с L-аминокислотами также касается и нуклеотидов, то есть фундамента ДНК и РНК. Они же в свою очередь в полную противоположность аминокислотам живых организмов состоят только из D-аминокислот. И эта ситуация не объясняется случайностью.

Если вычислять вероятность образования белка, состоящего из 400 аминокислот только L-конфигурации, то мы получаем вероятность 1 к 10120. Если же применить тот же метод уже для образования более комплексных видов белков, то цифры опять будут просто непостижимыми. В итоге все вышесказанное полностью отвергает случайное происхождение клетки как основы жизни.
Кроме того, белки живых организмов образуются только из аминокислот, не просто содержащих больше одной связи, а соединенных между собой исключительно так называемой пептидной связью. Чтобы было понятно то, о чем идет речь, опять приведем пример с самолетом.

Представьте себе, что колеса его шасси мы установили не вертикально, а параллельно земле, а крылья, наоборот, вертикально. Понятно, что, невзирая ни на мощность двигателя, ни на аэродинамические особенности его крыла или фюзеляжа, он не то что не взлетит, он даже метра не проедет.
В одной только молекуле жизненно важного белка гемоглобина содержится 574 аминокислоты. А теперь представьте себе, что в каждой кровяной клетке, которых в нашем теле десятки миллиардов, содержится 280 миллионов молекул гемоглобина. Для образования только одного такого белка методом проб и ошибок необходимо время, превышающее протяженность истории человечества!

То есть, если даже допустить, что аминокислоты со дня возникновения жизни на Земле методом проб и ошибок пытались образовать молекулу белка, то опять-таки данного времени не хватает для осуществления вероятности 1 к 10950. Эта вероятность возможна только на бумаге, а на практике шансы на ее осуществление нулевые.

Вывод из вышесказанного таков, что случайность в процессе построения белка просто исключена! Все в нем продумано в деталях и последовательно уложено.

А вообще, если мы хотим сказать, что сам процесс синтеза белка, включающий, например, генное кодирование, транскрибирование, трансляцию полипептидных цепей, а до этого предварительные соответствующие модификации и перемещения первичных транскриптов в цитоплазме (уже не говоря о том, что сами по себе процессы трансляции разложены на особые фазы и т. д.) сложный, это вообще ничего не сказать.
Схематическое описание «технологии» одного только процесса синтеза белка занимает несколько страниц учебника и чтобы его понять, необходимы предварительные знания из области молекулярной биологии.

Вот, к примеру, фильм, частично демонстрирующий процессы, происходящие в клетке:

Ни одно современное химическое предприятие, производящее те или иные промышленные изделия, даже близко не способно повторить процессы биосинтеза, происходящие в обычной клетке. А ведь это лишь малая часть того, что происходит каждую секунду в каждой без исключения живой клетке всех живущих в природе организмов. Сам же по себе человеческий организм состоит из нескольких сотен миллиардов клеток. Да и скорость процессов, присходящих в клетке, невероятно высока. Например, синтез того же самого белка несколько аминокислот в секунду. В секунду! И это абсолютно в каждой клетке без исключения!

Хочется обратить особое внимание на то, что мы сейчас говорим всего лишь о клетке — о так называемом «простейшем» организме, который обычно воспринимается нами как нечто вполне примитивное. А что уж говорить о суперсложных высокоорганизованных многоклеточных организмах, каким является, например, человеческий?!

Тем не менее все, что происходит в «обычной» клетке, не происходит само по себе. За всеми процессами стоит нечто большее, нежели известная нам та или иная химическая реакция. Все они управляемы. Кем?

Креационисты утверждают, что Бог не только создал Вселенную, но что Он также включен в управление всеми процессами, происходящим как в звездах, так и на Земле, в том числе и в каждой живой клетке.

Сразу же хочу успокоить читателя: все вышесказанное сделано не для того, чтобы подобно креационистам отказаться от теории эволюции и объяснить развитие живого непосредственным участием Бога или, иначе, Абсолютного Разума. Никоим образом!

Все вышесказанное было для того, чтобы показать, прежде всего, изначальную невероятную сложность биологической составляющей жизни — клетки, которая не появляется случайным образом.

В связи с этим возникает вполне резонный вопрос о том, как тогда возникла эта сложность, если с самого начала говорится, что клетка появилась неслучайно. Кто же тогда ее создал, если и не Абсолют, и не естественный отбор?

Если бы ответ был изначально прост и очевиден для всех, то он уже давно бы стал частью всеобщего мировоззрения. Но, как видим, пока что все обстоит совершенно иначе. Существует масса теорий и концепций, но пока что ни одна из них не удовлетворяет большинство.

Вообще, в искусствоведении часто говорится, что гениальность автора того или иного произведения кроется в деталях, а также считается, что все гениальное просто. Гениальная простота природы обычно трудно замечается. Тем не менее то, что мы наблюдаем в живой природе, это подлинное искусство создавания разнообразных форм окружающей среды. Ни для кого не секрет, что природа сама все это создает. Но кто или что стоит за этим магическим словом «природа» и тем более за словом «сама»?

Ответ может быть весьма парадоксален для нашего нынешнего восприятия жизни, но я бы не хотел его предлагать сразу, а попытаться поделиться ходом своих мыслей, чтобы у читателя возникла более полная картина того, что такое жизнь и в чем проявляется ее осознанность на основании современных научных знаний из области микробиологии, этологии и других дисциплин, и тогда ответ, возможно, будет напрашиваться сам.

В нашем разговоре придется говорить о сложных вещах и использовать непривычные термины. Полностью избежать их не удастся, но я попробую излагать свои мысли так, чтобы это было достаточно доходчиво. Сразу же хочу подчеркнуть, что мы будем исходить из того, что и организм, и все биологическое разнообразие на нашей планете создавалось именно в процессе эволюции. Вопрос лишь в том, что стоит за этим процессом? Какие механизмы?

ОСОЗНАННЫЙ HI-TECH

Прежде чем мы начнем говорить об этих механизмах, необходимо отметить, что биологи в процессе изучения различных организмов сами неоднократно подчеркивают удивительное свойство, которым обладает абсолютно все живое — это творческий подход к решению жизненно важных задач, адаптации к среде и выживаемости в целом.

Последнее осуществляется не просто за счет получения энергии, а именно за счет способности ее удерживать и накапливать. Ведь только обладание энергией дает возможность продолжения существования. Поэтому борьба за энергию, как известно, является основным элементом жизни каждого организма без исключения.

Таким образом, как уже говорилось выше, химические элементы являются своего рода материалом, который можно упорядочивать и из которого можно создавать те или иные органические молекулярные структуры. Эти структуры, с одной стороны, в процессе соединения выделяют энергию, необходимую для поддержания жизни, а с другой стороны, с их помощью можно совершенствовать уже существующие организмы. Следовательно, появляется способность сохранять, накапливать и обладать большим количеством энергии, а значит, иметь больше шансов на самосохранение.

Также необходимо напомнить, что за счет постоянного потребления энергии извне, которое происходит путем поглощения одних организмов или паразитирования на энергетических ресурсах других, осуществляется так называемый процесс снижения «энтропии» (процесс саморазрушения и саморазложения системы в результате недостатка энергии).

Кроме того, известно, что эволюция организмов — это процесс постоянного упорядочивания и самоорганизации живой системы таким образом, чтобы иметь возможность сохранять излишки энергии и создавать резервы. Тем самым появляется больше шансов сохранить организм как основной источник энергии. Следует сказать, что свойство самоорганизации в каждой живой системе является противопоставлением процессу энтропии и оно замечено уже давно.

Вообще, в современном научном описании поведения того или иного организма парадоксальность слова «самоорганизация» заключается в том, что это «само» все же не подразумевает некоего разумного начала внутри организма. Пока что считается, что тот или иной организм делает это как некий запрограммированный инстинктами робот, то есть бездумно и вслепую.

Но вспомните кучу деталей самолета на взлетно-посадочной площадке. Они почему-то сами не складываются в самолет. Должен быть кто-то, кто его соберет. Так кто же?

Обычно на это выдвигается такой аргумент, что живое органическое тем и отличается от неживого неорганического, что способно само себя организовывать и упорядочивать за счет определенных свойств материи. Поэтому в отношении к живому органическому в слове «само» хоть и допускается некое разумное начало, но что конкретно стоит за этим разумным началом, наука не рассматривает, а уж тем более не допускает наличие в том или ином организме какого бы то ни было мистического духовного начала, за исключением души в человеке.

Впрочем, даже в психологии такое понятие, как «душа» в последнее время уже не используется. Предметом внимания психологии в настоящее время является проявление сознательного и бессознательного в поведении субъекта.

Поэтому в поисках истоков разумного начала предлагаю взглянуть на то, что в современной биологии еще не считается живым и иногда характеризуется как «организм на границе живого» — на вирус.


Бактериофаг Т4

Вирусы найдены везде, где есть жизнь, и считается, что они существуют с момента появления первых живых клеток. Происхождение вирусов неясно. Согласно регрессивной гипотезе, вирусы когда-то были мелкими клетками, паразитирующими в более крупных клетках.

Также считается, что некоторые вирусы могли появиться из фрагментов ДНК или РНК, которые высвободились из генома более крупного организма. Такие фрагменты, по мнению микробиологов, могут происходить от плазмид — молекул ДНК, способных передаваться от клетки к клетке или от транспозонов — тоже молекул ДНК, реплицирующихся и перемещающихся с места на место внутри генома. Транспозоны, которые раньше называли «прыгающими генами», являются примерами мобильных генетических элементов.

Хоть вирусология не относит вирусы к живым объектам, тем не менее уже давно замечена удивительная «разумность» в поведении вирусов. Эта пресловутая разумность прослеживается уже в том, как они целенаправленно, со знанием дела проникают в клетку и инфицируют ее.

Поскольку у вирусов нет собственного обмена веществ, то для синтеза собственных молекул им необходима клетка, в которой они способны размножаться.
Вообще, следует отметить, что вирус избирательно инфицирует клетки — то есть только те, которые способны осуществить его репликацию (размножение). Иначе говоря, уже перед попыткой проникновения он знает, какую клетку имеет смысл инфицировать. И хоть тот или иной вирус попадает на клетку случайно — то есть у него нет целенаправленного действия в выборе нужного объекта, тем не менее, в связи с тем, что количество вирусов огромно, то всегда есть вероятность того, что какой-то из них столкнется с подходящей для него клеткой.

Когда же вирус попадает на ее поверхность, то прежде чем проникнуть внутрь, он должен преодолеть ее мембрану, которая обладает различными системами защиты, например рецепторами, расположенными на ней. Таким образом, он должен сначала обмануть их.

Это осуществляется разными способами с использованием разных стратегий. Так, например, одни вирусы делают это достаточно интеллигентно — «впрыскивают» свою РНК через плазматическую мембрану, при этом оставляя капсид (белковую оболочку) снаружи, тем самым как бы отвлекая внимание рецепторов, а некоторые просто захватываются клеткой в ходе ее поглощения пищи и, уже будучи внутри, они постепенно попадают в цитоплазму.

Но опять же, попав внутрь клетки, они борются с другими способами ее самозащиты — с РНК-интерференцией или антителами. Если же вирусу удалось преодолеть иммунитет клетки, то он осваивается в ней, постепенно перепрограммируя некоторые ее функции под свои нужды.

Поскольку многие вирусы специализируются на определенных видах организмов, то они выработали не только специфические системы обмана и проникновения внутрь «хозяина» — то есть инфицированного организма, но и действуют таким образом, что клетка может даже не замечать присутствие постороннего.

Во многих случаях вирус остается в такой клетке долгое время, не размножаясь (не выпуская фаги), лишь паразитируя на энергетических ресурсах клетки-хозяина. Образование множественных копий самих себя (размножение, или так называемая сборка копий) происходит также внутри клетки.

Следует сказать, что активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. Оболочечные вирусы, в том числе ВИЧ, обычно отделяются от клетки путем отпочковывания. В ходе этого процесса вирус обзаводится своей оболочкой, которая представляет собой модифицированный фрагмент клеточной мембраны хозяина или другой внутренней мембраны. Таким образом, клетка может продолжать жить и при этом продуцировать вирус.

Так что, как видим, поведение вируса от начала и до конца инфицирования клетки, а также паразитирование на ее ресурсах трудно назвать бездумным. Откуда у такого маленького существа, которое составляет около одной сотой размера средней бактерии и которое считается еще более примитивным, чем так называемые простейшие одноклеточные, такое сложное разумное поведение?

А ведь кроме вирусов есть еще более примитивные по своему строению неклеточные формы жизни — вироиды. Это молекулы РНК, которые не рассматриваются как вирусы, потому что у них нет белковой оболочки (капсида). Тем не менее, ряд характеристик сближает их с некоторыми вирусами, а потому их относят к субвирусным частицам.

Вироиды являются важными патогенами растений. Они также не кодируют собственные белки, а «взаимодействуют» с клеткой-хозяином и используют ее для осуществления репликации своей РНК.

Что интересно, считается, что вирусы достаточно примитивны по своему строению. В отличие от клеток, они складываются всего-то из нескольких компонентов — обычно из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и защитной белковой оболочки (капсида). Эти два компонента обеспечивают им функциональность.


Структура вирусного бактериофага Т4: 1 — головка; 2 — хвост; 3 — нуклеиновая кислота;
4 — капсид; 5 — «воротничок»; 6 — белковый чехол хвоста; 7 — фибрилла хвоста;
8 — шипы; 9 — базальная пластинка

Вместе с тем, говоря о пресловутой «примитивности» строения вируса, следует отметить, что сами по себе его составные части не такие уж и простые, ведь ДНК и РНК — это очень сложные молекулярные соединения.

(Продолжение следует)

Фрагмент книги
«Пазлы абсолютного смысла»

Нашли ошибку?

---