Энциклопедия жизни. Альтернативные формулировки проблемы


	Альтернативные формулировки проблемы

Формулировка проблемы происхождения жизни как проблемы исторической требует, чтобы в любом эксперименте была сделана попытка так или иначе воспроизвести конкретную совокупность условий, которая наиболее полно соответствовала бы данной гипотетической фазе молекулярной эволюции на первобытной Земле. Однако в данном случае именно степень соответствия часто служит предметом спора между исследователями, работающими в этой области.

Создание любой модели ранней истории Земли возможно только на основе исчерпывающего анализа всех геофизических и геохимических данных о поверхности и глубинных областях Земли, о метеоритах и других телах солнечной системы, а также на основе спектральных данных (добытых с необычайной изобретательностью) о распространенности элементов в космосе. Юри рассмотрел такие данные, полученные до 1952 г., и высказал ряд вполне правдоподобных предположений касательно общих условий, преобладавших на поверхности первобытной Земли. Он рассмотрел, например, возможный состав вторичной примитивной атмосферы, возможный объем первобытных океанов, состояние окисления поверхностных пород и вероятные пределы температуры земной поверхности. Большинство его положений в той или иной степени оспаривается другими исследователями, но по основным пунктам существует безусловное согласие, но крайней мере среди тех, кто занимается проблемой происхождения жизни; к числу таких безоговорочно принимаемых пунктов относится, в частности, положение об отсутствии во вторичной первобытной атмосфере молекулярного кислорода.

Однако многие детали первобытных условий не только неизвестны, но, возможно, непознаваемы в принципе; так, сейчас совершенно невозможно выяснить точный состав атмосферы, рН океанов, виды поверхностных минералов, их количество и распределение, а также тонкую структуру высокоспециализированного микроокружения. Между тем некоторые из этих конкретных свойств поверхности первобытной Земли, возможно, были необходимы для возникновения жизни. В частности, возникновение жизни могло определяться весьма характерной совокупностью суточных циклов, таких, как морские приливы и отливы, колебания температуры, а также изменения в отложении органических веществ на отмелях в устьях рек, в интенсивности солнечного излучения и в локальных концентрациях различных соединений. Из-за неопределенности геохимических данных, касающихся условий на примитивной Земле, у некоторых ученых появилось пессимистическое отношение к любым планам экспериментальных исследований в этой области, которые они считали совершенно неоправданными. Другие исследователи попытались несколько иначе сформулировать саму проблему, чтобы для постановки эксперимента не требовалось детального знания первобытных условий.

Здесь полезно вновь вернуться к вопросу о том, почему эта проблема вызывает такой большой интерес: мы хотим, чтобы читатель еще раз прочувствовал, почему, несмотря на все описанные ограничения, ученые настойчиво пытаются найти именно экспериментальные подходы к проблеме. Мы уже говорили о том, каким образом при обратной экстраполяции от современного разнообразия органических форм на геологические промежутки времени естественным образом возникает проблема происхождения жизни. Мы говорили и о том, как каждый данный индивид самостоятельно приходит к постановке этой проблемы в процессе развития природной любознательности, начиная с детского вопроса: "Откуда я взялся?" Однако мы еще не упоминали об аргументе Опарина, согласно которому, для того чтобы полностью понять химическую природу современной жизни, необходимо знать, каким образом жизнь возникла. Молекулярная биология сможет, вероятно, объяснить если не все, то большинство молекулярных процессов, протекающих в живой клетке, но даже тогда мы не в состоянии будем понять, почему одни последовательности реакций встречаются в живых клетках, а другие - нет. В этом смысле проблема происхождения жизни заслуживает внимания по тем же причинам, по каким заслуживает внимания всякое историческое исследование: результаты подобных исследований, по-видимому, помогают нам понять настоящее.

Другой, гораздо ближе связанный с практикой стимул для изучения происхождения жизни заключается в потенциальной чисто практической пользе новых химических реакций, открываемых в модельных экспериментах. Так, например, недавно разработай метод промышленного получения аденина по модифицированной схеме, открытой первоначально в эксперименте, в котором моделировались процессы, происходившие на поверхности первобытной Земли. Далее, информация, получаемая в экспериментах, моделирующих примитивную атмосферу, могла бы послужить полезным руководством в поисках возможных ранних стадий предбиологической эволюции, протекающей, быть может, в настоящее время на других планетах.

Одна из альтернативных формулировок проблемы (в форме вопроса) имеет следующий вид: каковы общие условия, необходимые для спонтанного возникновения самовоспроизводящихся систем из неживой среды? Такая формулировка значительно шире приводившейся выше исторической формулировки и предусматривает возникновение жизни в условиях, отличных от условий Земли. Упор при этом делается на поиск необходимого и достаточного числа условий самого общего порядка. Поэтому большинство подобных работ имеет теоретический характер и сопряжено с исследованием основанных на теории вычислительных машин модельных систем, которые так или иначе проявляют тенденцию к возрастанию сложности поведения вплоть до появления способности к самовоспроизведению. Такой подход, очевидно, не зависит непосредственно от знания специфических условий, существовавших когда-либо на поверхности первобытной Земли. Схему экспериментов, предназначенных для проверки такого типа теорий, составить достаточно трудно, но возможно.

В третьей формулировке проблема возникновения жизни выглядит следующим образом: возможно ли вообще обнаружить какую-либо единственную в своем роде последовательность химических и физических процессов, которая обусловила бы переход от неживого к живому? Такая последовательность процессов может и не иметь ничего общего с теми событиями, которые в действительности происходили на примитивной Земле. Мы полагаем, что любой успех в этом направлении оказался бы крайне полезным в наших попытках понять, каким образом на Земле возникла жизнь.

Хотя эти две формулировки и позволяют поставить некоторые экспериментальные задачи, до настоящего времени экспериментальная работа в основном была сознательно направлена на решение проблемы, сформулированной в историческом плане. Условия, в которых эксперименты проводятся в лаборатории, не слишком сильно отличаются от условий, существовавших, как полагают, на первобытной Земле.