Энциклопедия жизни. Некоторые дополнительные трудности


	Некоторые дополнительные трудности

Неопределенность, обусловленная отсутствием детальных знаний первобытных геохимических условий, до некоторой степени снимается благодаря следующему обстоятельству: оказалось, что в экспериментах, моделирующих примитивную атмосферу, всегда образовывались а-аминокислоты, несмотря на то что исходные газовые смеси и источники свободной энергии были различными. Поэтому отсутствие сведений об относительной значимости каждого из источников свободной энергии, а также о том, что касается точного состава вторичной примитивной атмосферы, не обесценивают вывода, согласно которому в условиях примитивной атмосферы происходило обильное образование а-аминокислот. Однако мы все же нуждаемся в доказательствах, которые могли бы подтвердить наши соображения об основных свойствах примитивной атмосферы, например о том, что она имела в общем и целом восстановительный характер в отличие от современной, окислительной, атмосферы.

Точно так же, если окажется, что полимеризация биомономеров в биополимеры может происходить в разных экспериментальных условиях, причем комбинации этих условий, испытанные в каждом эксперименте, возможны с геохимической точки зрения (или по крайней мере более или менее соответствуют немногочисленным данным о характере поверхности первобытной Земли, имеющимся в нашем распоряжении), то тем самым будет получен ответ на один из главных вопросов, а именно могут ли полимеры возникать в естественных условиях нефермептативным путем? Однако вполне возможно, что подробности этого процесса в том виде, в каком он в действительности протекал на первобытной Земле, мы так никогда и не узнаем.

До сих пор мы упоминали только о тех экспериментах, в которых исследовалась лить какая-то крайне ограниченная часть молекулярной эволюции; в этих опытах испытывал ись довольно простые сочетания условий. Недавно был предложен другой экспериментальный подход. При этом в одном приборе воспроизводится гораздо более сложная комбинация условий, как предполагается, полностью моделирующая условия, существовавшие на побережье первичного океана.

Для того чтобы понять, на чем основан этот подход, необходимо рассмотреть одну из теорий происхождения самовоспроизводящихся макромолекулярных систем, что и будет сделано в гл. VII. Однако в большинстве модельных экспериментов, выполненных до настоящего времени, главный упор делался на получение тех или иных биохимических соединений, а не на поиск механизмов, с помощью которых эти соединения могли бы спонтанно организовываться в самосохраняющиеся, динамические, самовоспроизводящиеся химические системы.

Полагают, что решающим фактором в такого рода самоорганизации, возможно, послужило сложное микроскопическое окружение, в частности такие его детали, как дефекты в кристаллических решетках минералов или свойства микросреды вблизи определенных участков растущих полипептидов. Поэтому логично было попытаться реализовать в ходе модельного эксперимента все те общие условия, которые были возможны на первобытной Земле. К таким условиям относится наличие стерильной морской воды, песка и глинистых минералов, восстановленных газов, ультрафиолетового излучения; необходимо также периодически наклонять аппарат для моделирования приливов и отливов - и создавать чередование светового и темнового периодов - для моделирования суточного цикла освещенности. После запуска аппарата необходимо производить периодическое исследование различных частей системы для доказательства того, что вся эта химическая система, пребывающая в целом в хаотическом состоянии (исходное условие), проявляет тенденцию ко все более организованному поведению и в конечном счете к некоему подобию зачаточного самовоспроизведения.

Проведение такого опыта связано с весьма существенной трудностью: экспериментатору абсолютно неясно, что ему нужно искать. Какого рода явление следует считать знаком того, что перед нами живая система или система с тенденцией к превращению в живую? По-видимому, совершенно необходимо определить те минимальные требования, которым должна удовлетворять живая система. Хотя на первый взгляд эта задача кажется весьма простой, на самом деле она крайне сложна, и в научной литературе существуют большие разногласия на этот счет. Все три главные формулировки проблемы происхождения жизни, равно как и проблема поиска внеземной жизни, предполагают существование какого-либо определения понятия "жизнь". Напомним, что в начале этой главы речь шла о некой гипотетической первичной популяции микроорганизмов, сходных по своей организации с простейшими современными микроорганизмами. Можно думать, что свойства этих организмов помогут создать вполне пригодное для наших целей приблизительное определение первых проявлений жизни, так что можно будет представить себе, какого рода явления следует искать, скажем, при проведении экспериментов, моделирующих примитивные условия, существовавшие некогда на морских побережьях. Прекрасно, если когда-нибудь нам удастся в такого рода модельном эксперименте наблюдать появление полностью сформированного организма. Но мы нуждаемся в каких-то критериях, которые могли бы помочь нам распознать промежуточные стадии динамического процесса самоорганизации. Трудности, возникающие при формулировке таких критериев, являются, вероятно, самым серьезным вызовом всем тем, кто занимается экспериментальным изучением проблемы возникновения жизни.