В дальнейшем мы рассмотрим данную тему более подробно.
Eстественный отбор
Некоторые ученые, такие, как Опарин (Oparin. 1968. Pp. 146–147), выдвинули предположение, что появлению функциональных белков способствовал естественный отбор аминокислотных цепочек (из которых они состоят), повышающий вероятность их возникновения. Другими словами, формирование протеинов в этом случае не является полностью случайным. Но эта теория имеет два серьезных недостатка. Во-первых, такой первичный естественный отбор должен оперировать уже готовыми цепочками аминокислот, возникновение которых, опять же, списывается на случай. Как мы уже убедились, вероятность возникновения даже простых цепочек аминокислот с исключительно пептидными соединениями и левосторонними аминокислотами настолько ничтожна, что не заслуживает внимания. Во-вторых, естественный отбор подразумевает некую молекулярную репродуктивную систему. Вероятность формирования такой системы в результате случайности еще меньше, чем вероятность появления нескольких видов аминокислотных цепочек, на которые мог бы распространяться естественный отбор. Сама по себе репродуктивная система должна состоять из комбинации вполне определенных сложных молекул белка. Следовательно, предположения, подобные тому, что высказал Опарин, содержат неразрешимое противоречие. Предполагается, что в результате естественного отбора возникнут сложные белковые соединения, но сам по себе такой отбор требует наличия надежной молекулярной репродуктивной системы, а все известные системы такого рода сами состоят из сложноорганизованных молекул белка совершенно определенной структуры. Опарин предположил, что первые репродуктивные системы не обязательно были надежными и могли состоять из белковых молекул, не имеющих столь определенной структуры, как белки в современных организмах. Однако Мейер указывает на то, что «недостаток… определенности в структуре белка приводит к катастрофическим ошибкам, которые сводят на нет точность репродуцирования и, в конечном счете, делают естественный отбор невозможным» (Meyer. 1998. P. 127).
Несмотря на эти проблемы, Ричард Доукинс в своей книге «Слепой часовщик» берется утверждать, что случайность и естественный отбор (представленный в виде простого вычислительного алгоритма) могут привести к возникновению сложных биологических структур (Dawkins. 1986. Pp. 47–49). Чтобы наглядно продемонстрировать возможность этого, он ввел в компьютер программу, которая выдает произвольные сочетания букв и сравнивает их с заданной буквенной последовательностью, образующей грамматически правильное и внятное предложение. Те комбинации букв, которые ближе всего к желаемой комбинации, сохраняются в памяти компьютера, тогда как другие стираются. Через определенное количество циклов компьютер выдает желаемое предложение. Доукинс рассматривает это как доказательство того, что случайная комбинация химических элементов может при помощи естественного отбора произвести на свет биологически функциональные белки. Однако это доказательство в корне неверно. Во-первых, эксперимент Доукинса предполагает наличие в природе сложного компьютера, чего мы не встречаем. Во-вторых, этот эксперимент предполагает наличие желаемой последовательности молекул. В природе не могло существовать заранее известной последовательности аминокислот, с которой сравнивались бы случайно образовавшиеся аминокислотные цепочки. В-третьих, предварительные буквенные сочетания, отбираемые компьютером, сами по себе не имеют никакого превосходства над другими сочетаниями с точки зрения лингвистического значения, за исключением того, что они на одну букву ближе к желаемой последовательности. Для того чтобы аналогия между компьютерным алгоритмом и реальной жизнью была правомерна, каждое сочетание букв, отобранное компьютером, должно обладать значением. В реальных условиях сочетание аминокислот, служащее материалом для образования сложного белка с определенной функцией, должно само по себе нести какую-нибудь функцию. Если такой функции нет, то естественному отбору не из чего выбирать. Мейер отмечает, что «в опыте Доукинса вплоть до десятого цикла не появляется ни одного значимого английского слова… Отбор сочетаний на основании их функциональности среди сочетаний, не обладающих никакими функциями, представляется невозможным. Такой отбор возможен только в том случае, если он происходит осознанно, путем рассмотрения близости полученных результатов к желаемому результату, что не под силу молекулам» (Meyer. 1998. P. 128). Иными словами, результаты, полученные Доукинсом, возможны только в том случае, если происходит осмысленный отбор.
Самоорганизация
Некоторые ученые выдвинули предположение, что на формирование белков из аминокислот влияет нечто большее, чем случайность и естественный отбор. Они полагают, что некоторые химические системы обладают способностью или тенденцией к самоорганизации. Штейнман и Коул предположили, что аминокислоты могу притягивать друг друга, причем аминокислоты разных типов притягиваются друг к другу с разной силой (Steinman, Cole. 1967). Тому есть экспериментальное подтверждение. Между аминокислотами действительно существует разное по силе притяжение. Штейнман и Коул утверждают, что порядок расположения аминокислот, который они наблюдали в процессе экспериментов, соответствовал их порядку в 10 реально существующих белковых молекулах. Но, когда Брэдли и его коллеги (Kok et al. 1988) сравнили последовательности, полученные Штейнманом и Коулом, с последовательностями в 250 реально существующих белковых молекулах, то обнаружили, что им «гораздо точнее соответствуют случайные статистические варианты, чем полученные Штейнманом и Коулом последовательности в дипептидных соединениях» (Bradley. 1998. P. 43). Верно и то, что если бы свойства 20 биологических аминокислот строго определяли структуру белковых молекул, то в результате мы имели бы лишь небольшое количество разновидностей молекул белка, тогда как на самом деле их тысячи (Bradley. 1998. P. 43).
Другая форма самоорганизации наблюдается, когда разобщенные молекулы вещества формируют кристаллы. В научной литературе это называется «спонтанное упорядочивание при изменениях в фазе равновесия». Формирование кристаллов имеет довольно простое объяснение. К примеру, когда температура воды опускается ниже точки замерзания, прекращается беспорядочное взаимодействие молекул воды, и они образуют упорядоченные соединения. В этом фазовом переходе молекулы воды тяготеют к состоянию равновесия, стремясь к наименьшему уровню потенциальной энергии и отдавая при этом свою энергию. Представьте, что посередине бильярдного стола образовалось широкое углубление. Если двигать стол из стороны в сторону, то бильярдные шары окажутся в этом углублении вплотную один к другому и в неподвижном состоянии. Это сопровождается потерей энергии, то есть процесс является экзотермическим. Но формирование сложных биологических молекул (биополимеров) проходит несколько иначе. Это эндотермический процесс, то есть тепло не выделяется, а поглощается, и происходит это вне всякого термического равновесия. Полимеры обладают более высоким энергетическим потенциалом, чем их отдельные компоненты.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188
Eстественный отбор
Некоторые ученые, такие, как Опарин (Oparin. 1968. Pp. 146–147), выдвинули предположение, что появлению функциональных белков способствовал естественный отбор аминокислотных цепочек (из которых они состоят), повышающий вероятность их возникновения. Другими словами, формирование протеинов в этом случае не является полностью случайным. Но эта теория имеет два серьезных недостатка. Во-первых, такой первичный естественный отбор должен оперировать уже готовыми цепочками аминокислот, возникновение которых, опять же, списывается на случай. Как мы уже убедились, вероятность возникновения даже простых цепочек аминокислот с исключительно пептидными соединениями и левосторонними аминокислотами настолько ничтожна, что не заслуживает внимания. Во-вторых, естественный отбор подразумевает некую молекулярную репродуктивную систему. Вероятность формирования такой системы в результате случайности еще меньше, чем вероятность появления нескольких видов аминокислотных цепочек, на которые мог бы распространяться естественный отбор. Сама по себе репродуктивная система должна состоять из комбинации вполне определенных сложных молекул белка. Следовательно, предположения, подобные тому, что высказал Опарин, содержат неразрешимое противоречие. Предполагается, что в результате естественного отбора возникнут сложные белковые соединения, но сам по себе такой отбор требует наличия надежной молекулярной репродуктивной системы, а все известные системы такого рода сами состоят из сложноорганизованных молекул белка совершенно определенной структуры. Опарин предположил, что первые репродуктивные системы не обязательно были надежными и могли состоять из белковых молекул, не имеющих столь определенной структуры, как белки в современных организмах. Однако Мейер указывает на то, что «недостаток… определенности в структуре белка приводит к катастрофическим ошибкам, которые сводят на нет точность репродуцирования и, в конечном счете, делают естественный отбор невозможным» (Meyer. 1998. P. 127).
Несмотря на эти проблемы, Ричард Доукинс в своей книге «Слепой часовщик» берется утверждать, что случайность и естественный отбор (представленный в виде простого вычислительного алгоритма) могут привести к возникновению сложных биологических структур (Dawkins. 1986. Pp. 47–49). Чтобы наглядно продемонстрировать возможность этого, он ввел в компьютер программу, которая выдает произвольные сочетания букв и сравнивает их с заданной буквенной последовательностью, образующей грамматически правильное и внятное предложение. Те комбинации букв, которые ближе всего к желаемой комбинации, сохраняются в памяти компьютера, тогда как другие стираются. Через определенное количество циклов компьютер выдает желаемое предложение. Доукинс рассматривает это как доказательство того, что случайная комбинация химических элементов может при помощи естественного отбора произвести на свет биологически функциональные белки. Однако это доказательство в корне неверно. Во-первых, эксперимент Доукинса предполагает наличие в природе сложного компьютера, чего мы не встречаем. Во-вторых, этот эксперимент предполагает наличие желаемой последовательности молекул. В природе не могло существовать заранее известной последовательности аминокислот, с которой сравнивались бы случайно образовавшиеся аминокислотные цепочки. В-третьих, предварительные буквенные сочетания, отбираемые компьютером, сами по себе не имеют никакого превосходства над другими сочетаниями с точки зрения лингвистического значения, за исключением того, что они на одну букву ближе к желаемой последовательности. Для того чтобы аналогия между компьютерным алгоритмом и реальной жизнью была правомерна, каждое сочетание букв, отобранное компьютером, должно обладать значением. В реальных условиях сочетание аминокислот, служащее материалом для образования сложного белка с определенной функцией, должно само по себе нести какую-нибудь функцию. Если такой функции нет, то естественному отбору не из чего выбирать. Мейер отмечает, что «в опыте Доукинса вплоть до десятого цикла не появляется ни одного значимого английского слова… Отбор сочетаний на основании их функциональности среди сочетаний, не обладающих никакими функциями, представляется невозможным. Такой отбор возможен только в том случае, если он происходит осознанно, путем рассмотрения близости полученных результатов к желаемому результату, что не под силу молекулам» (Meyer. 1998. P. 128). Иными словами, результаты, полученные Доукинсом, возможны только в том случае, если происходит осмысленный отбор.
Самоорганизация
Некоторые ученые выдвинули предположение, что на формирование белков из аминокислот влияет нечто большее, чем случайность и естественный отбор. Они полагают, что некоторые химические системы обладают способностью или тенденцией к самоорганизации. Штейнман и Коул предположили, что аминокислоты могу притягивать друг друга, причем аминокислоты разных типов притягиваются друг к другу с разной силой (Steinman, Cole. 1967). Тому есть экспериментальное подтверждение. Между аминокислотами действительно существует разное по силе притяжение. Штейнман и Коул утверждают, что порядок расположения аминокислот, который они наблюдали в процессе экспериментов, соответствовал их порядку в 10 реально существующих белковых молекулах. Но, когда Брэдли и его коллеги (Kok et al. 1988) сравнили последовательности, полученные Штейнманом и Коулом, с последовательностями в 250 реально существующих белковых молекулах, то обнаружили, что им «гораздо точнее соответствуют случайные статистические варианты, чем полученные Штейнманом и Коулом последовательности в дипептидных соединениях» (Bradley. 1998. P. 43). Верно и то, что если бы свойства 20 биологических аминокислот строго определяли структуру белковых молекул, то в результате мы имели бы лишь небольшое количество разновидностей молекул белка, тогда как на самом деле их тысячи (Bradley. 1998. P. 43).
Другая форма самоорганизации наблюдается, когда разобщенные молекулы вещества формируют кристаллы. В научной литературе это называется «спонтанное упорядочивание при изменениях в фазе равновесия». Формирование кристаллов имеет довольно простое объяснение. К примеру, когда температура воды опускается ниже точки замерзания, прекращается беспорядочное взаимодействие молекул воды, и они образуют упорядоченные соединения. В этом фазовом переходе молекулы воды тяготеют к состоянию равновесия, стремясь к наименьшему уровню потенциальной энергии и отдавая при этом свою энергию. Представьте, что посередине бильярдного стола образовалось широкое углубление. Если двигать стол из стороны в сторону, то бильярдные шары окажутся в этом углублении вплотную один к другому и в неподвижном состоянии. Это сопровождается потерей энергии, то есть процесс является экзотермическим. Но формирование сложных биологических молекул (биополимеров) проходит несколько иначе. Это эндотермический процесс, то есть тепло не выделяется, а поглощается, и происходит это вне всякого термического равновесия. Полимеры обладают более высоким энергетическим потенциалом, чем их отдельные компоненты.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188