|
|
|
|
Хотя по очевидным теперь для читателя причинам возможности экспериментального изучения процесса происхождения жизни весьма ограниченны, тем не менее гипотеза Холдейна - Опарина позволяет представить себе по крайней мере один тип экспериментов. Поскольку, согласно этой гипотезе, жизнь на примитивной Земле возникла через многочисленные промежуточные стадии, кажется разумным несколько "принизить" цели наших экспериментов. Вместо того чтобы пытаться эксперимент только продемонстрировать процесс самопроизвольного зарождения полностью сформированного микроорганизма из стерильного органического вещества, можно сосредоточить свое внимание на какой-либо одной конкретной стадии гипотетического процесса молекулярной эволюции. Можно, например, изучать превращения простых восстановленных газов, составлявших, по всей видимости, вторичную примитивную атмосферу, под воздействием какого-либо определенного источника свободной энергии, имевшегося, вероятно, на первобытной Земле. Такого рода эксперимент и был поставлен в 1953 г. в Чикагском университете Миллером.
Совершенно очевидно, что одно из главных допущений при такого рода экспериментальном подходе сводится к тому, что мы и в самом деле способны более или менее строго моделировать в наших приборах условия, существовавшие на поверхности первобытной Земли. Поскольку мы не можем повторно наблюдать само исследуемое явление, как это требуется в классических науках для проведения подобного эксперимента нам необходимо:
1) воспроизвести те условия, которые, как можно полагать,преобладали в те времена, когда данное явление имело место;
2) провести эксперимент;
3) попытаться интерпретировать полученные результаты в рамках какой-то определенной гипотезы. Такого рода подходу присуща большая доля неопределенности. При всем том эксперименты Миллера дали некоторые совершенно замечательные, весьма неожиданные и очень обнадеживающие результаты.
Миллер воссоздал в закрытом стеклянном приборе (в замкнутой системе) вторичную примитивную атмосферу, которую подвергал непрерывному воздействию тихих электрических разрядов в течение 1 недели, а затем анализировал образовавшуюся в результате смесь нелетучих продуктов. Исходная газовая смесь состояла из метана, аммиака, водорода и паров воды (общее давление 1 атм). С помощью хроматографии на бумаге Миллер обнаружил в образовавшейся реакционной смеси несколько а-аминокислот, встречающихся в белках современных организмов.
Эксперимент Миллера был расценен как большой успех. После публикации краткого сообщения о нем результаты Миллера были многократно подтверждены и расширены. Было проделано большое число экспериментов, в которых первоначальная схема Миллера была модифицирована.
Здесь важно отметить, что все эти эксперименты были выполнены на основе совершенно нового подхода, при котором требование повторного (по желанию экспериментатора) наблюдения самого изучаемого явления, как того требуют классические науки, равно как и старый подход к проблеме самопроизвольного зарождения, по необходимости не соблюдается. Приступая к нашим исследованиям, мы не знаем, какие поддающиеся наблюдению явления могли быть вовлечены в процесс возникновения жизни. Вместо этого в замкнутой системе моделируются наиболее общие гипотетические условия первобытной Земли и на основе неких критериев делается попытка определить, какие из наблюдаемых химических превращений (если таковые происходят) могут иметь отношение к процессу биогенеза.
Одна из главных особенностей такого экспериментального подхода состоит в том, что после того, как система запущена, т. е. после того, как к исходной смеси газов подведена свободная энергия, исследователь больше не вмешивается в ход реакции, если не считать манипуляций, необходимых для отбора и анализа образцов. Более того, сами эти манипуляции должны проводиться таким образом, чтобы не оказать сколько-нибудь значительного воздействия на химические и физические процессы, протекающие в системе. Эти основные принципы коренным образом отличают эксперименты Миллера (равно как и разнообразные модификации этих экспериментов) от типичных органических синтезов, которые часто требуют сложного, а иногда и решающего вмешательства в экспериментальные условия. Ниже обсуждаются те весьма многочисленные допущения, которые лежат в основе такого подхода.
Описав, как Миллер проводил свои эксперименты, мы не сказали, почему он остановил свой выбор именно на тех условиях, которые мы обсуждали выше, а не на каких-либо иных. В гл. III мы попытаемся критически рассмотреть данные, свидетельствующие о том, что условия, которые поддерживались в экспериментах Миллера, действительно в самом общем виде отражают по крайней мере некоторые из главных особенностей вторичной примитивной атмосферы. Здесь достаточно сказать, что оценка вероятных пределов парциальных давлений газов в примитивной атмосфере была произведена путем термодинамических расчетов; при этом постулировалось, что в атмосфере достигалось состояние термодинамического равновесия, что лимитирующим фактором было наличие определенных равновесных геохимических процессов и что парциальное давление водорода превышало критическое значение.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Функции и свойства живого |
|
|
|
|
|
|
|
