Борис Медников - Аналогия

• Название: Аналогия
• Автор: Борис Медников
• Жанр: Биология
• Год: 2004

От редакции журнала «Человек»:  Борис Михайлович Медников был одним из первых авторов нашего журнала. Тогда его чрезвычайно занимала идея схожести биологической и культурной эволюции человечества, и он написал для нас первую статью на эту тему «Гены и мемы — субъекты эволюции» (№4,1990), которая до сих помнится многим читателям. Потом он увлекся и с головой погрузился в проблемы СПИДа, казалось, отойдя от любимой темы. Но, как выяснилось недавно, в 1991—1992 годах он начал писать книгу, три главы которой, готовые к печати, сохранились в его архиве. Мы с радостью их публикуем.

---

Такими пассажирами могут быть лишь высушенные в замороженном состоянии микроорганизмы. Они перенесут сверхдлительный космический перелет и устойчивы к излучениям. Добавлю, что они устойчивы и к огромным ускорениям, так что эти гипотетические корабли могут набирать скорость самым экономичным путем, взрывным ускорением в сотни g. Если условия на поверхности новой планеты окажутся для них пригодными, начнется взрывное размножение — и последующая эволюция, вплоть до появления человека.

А что значит — пригодные условия? Мы знаем микроорганизмы, живущие без кислорода, в горячей серной кислоте, использующие в качестве источника энергии серу и восстановленные металлы. Многие земные бактерии, похоже, отлично выживут на Марсе и хотя бы на полюсах Венеры. И Крик вспоминает старый спор между физиками-атомниками Энрико Ферми и Лео Сциллардом (он сам ушел из атомной физики после бомбы). Сциллард был горячим сторонником сверхцивилизаций, рассеянных по космосу, и скептик Ферми спросил его: «Если их много, почему мы их не видим и не слышим? Где же они?» И Крик полагает, что нашел ответ. Они — это мы, вернее, мы — их сверхотдаленные потомки. В будущем мы, возможно, подхватим эту эстафету (Крик подсчитывает, что даже современные наши космические корабли долетят до туманности Андромеды за 4 млрд. лет, когда от нашей цивилизации не останется даже праха).

Любопытно, что у Крика есть предшественники. Он сам упоминает, что сходные мысли высказывал Дж. Б. С. Холдейн, удивительный человек с разностороннейшими знаниями — математик, физиолог, биохимик, генетик — и поэт в душе. В свою очередь могу назвать по крайней мере еще одного. Советский инженер и фантаст Г. Бабат выдвинул эту идею в послевоенные годы в неоконченном фантастическом романе «Потерянная Вселенная» (естественно, Крик не знал об этом).

Вот вкратце основная идея написанной с блеском и эрудицией книги Френсиса Крика. Недаром редактор ее Карл Саган, ведущий американский космобиолог, назвал книгу «стимулирующей и провоцирующей, развлекающей и восхищающей». Да только обоснована ли она?

Скажу прямо, доказательства космического происхождения жизни, выдвигаемые Криком и его многолетним сотрудником и соавтором Лесли Орджелом, немногочисленны и неубедительны. Первое из них — повышенное по сравнению со средней концентрацией для Земли содержание молибдена в живых организмах. Молибден входит в состав ряда ферментов, например, нитрогеназы микроорганизмов, связывающих атмосферный азот. Это ключевой фермент, делающий жизнь на Земле возможной. И Крик с Орджелом делают вывод: мы все эмигранты с богатой молибденом планеты. Но Морисабуро Эгами показал, что относительные единицы количества (кларки) для живой природы и морской воды по молибдену совпадают. Так что молибденовый след ведет не в космос, а в земной океан.

Второй довод Крика — внезапное возникновение микроорганизмов 3,8 млрд. лет назад. Увы, этот довод в равной мере годится для всех форм жизни, включая человека. Внезапность — артефакт, обусловленный спецификой палеонтологической летописи. Она всегда констатирует широкое распространение формы («торжествующую обыденность»), а не процесс ее становления. Принцип телевидения и первые его успешные попытки известны с 20-х годов, но археологи будущего найдут первые обломки телевизоров, скорее всего, в слоях 50-х и ими датируют его внезапное возникновение. А на деле никакой внезапности не было.

Но главное не в этом. Самое досадное, что красивая гипотеза Крика не помогает. Даже призвав на помощь все планеты Вселенной, мы лишь в ничтожной мере повысим сверх-крохотную вероятность возникновения протогена. Из исчезающе малой дроби (10-260) срежется каких-нибудь пятьдесят нулей после запятой — ни времени, ни места по-прежнему не хватает. Так что по известному изречению Н. Бора, эта гипотеза недостаточно безумна, чтобы быть верной.

Пожалуй, до конца пошел в этом вопросе лишь астроном и математик Налин Чандра Викрамасингх (Шри-Ланка). Его исходные положения те же: жизнь не может возникнуть случайным путем. Для жизни нужно возникновение около 2 тыс. ферментов — число пробных комбинаций 10-40000 (сорок тысяч нулей после запятой!). Вывод Викрамасингха: «Скорее ураган, проносящийся по кладбищу старых самолетов, соберет новехонький суперлайнер из кусков лома, чем в результате случайных процессов возникнет из своих компонентов жизнь».[6]

Но ведь происхождение жизни как-то надо объяснить? И Викрамасингх объясняет (или полагает, что объясняет, что не одно и то же): «Свои собственные философские предпочтения я отдаю вечной и безграничной Вселенной, в которой каким-то естественным путем возник творец жизни — разум, значительно превосходящий наш».

Дальше уже некуда. К чему мы пришли, начав со статистических подсчетов, в принципе не отличающихся от тех, которые расхолаживают мечтателей, желающих сорвать банк в Монте-Карло? Да к тому, что было сказано гораздо лучше и гораздо раньше: «Земля же была безвидна и пуста и тьма над бездною и Дух Божий носился над водою»[7]. Естественный путь возникновения творца жизни — не что иное, как стыдливая оговорка. Викрамасингх вспоминает, что он все-таки естествоиспытатель.

У нас есть выбор. Можно, конечно, согласиться с астрофизиком из Шри-Ланки и на этом покончить с разгадкой происхождения жизни. А можно рассмотреть такую проблему: все статистические выкладки, приводящие к чудовищному количеству вариантов и, следовательно, к ничтожно малым вероятностям спонтанного возникновения протогена, верны. Вот только применимы ли они?

Полагаю, все читатели согласятся с тем, что повторить создание «Гамлета» не под силу не только миллиону обезьян, но и миллиону людей с пишущими машинками. Но — последний риторический вопрос: мог ли существовать театр, если бы «Гамлет» не был написан? Ведь в бурный елизаветинский век Шекспир мог бы попасть не в «Глобус», а скажем, в экипаж к Фрэнсису Дрейку и сложить свою буйную голову в кругосветке «Золотой лани». Ясно, что мы имели бы театр без шекспировских пьес и не переживали бы по поводу их отсутствия. Ибо нельзя скорбеть по тому, что не появилось на свет.

И М. Эйген со своим примером — цитохромом С, и Ф. Крик с гипотетическим ферментом, и Н. Ч. Викрамасингх в расчетах исходят из того, что имеется только один пригодный вариант цитохрома С, по единственному варианту каждого фермента и т. д. То есть, не будь «Гамлета», и театра не было бы. А ведь это не так; если вариантов множество, практически бесконечность, то и пригодных для работы, например, в качестве фермента, также должно быть практически бесконечное число.

Это утверждение допускает экспериментальную проверку. Если мы правы, то полипептиды, в которых аминокислотные остатки чередуются случайным образом (стохастические полимеры) должны проявлять биологическую активность. Как только стохастический полимер смог проявить ферментную активность при синтезе своей же матрицы — протогена, возникновение жизни можно было бы считать завершенным. Пусть эти полимеры работали хуже настоящих белков — не так эффективно и специфично. Но на то и отбор, чтобы корректировать их последовательности, совершенствуя функции — по О. Б. Птицыну. Вот хороший пример: есть целая группа ферментов — сериновые протеазы, расщепляющие белки по амидным связям. Установлено, что активность их определяется наличием в последовательности тройки: серин-гистидин-аспартат, только тогда белок ускоряет расщепление (реакцию протеолиза) в 10 млрд. раз против контроля.

Если же мы будем убирать из последовательности сначала серин, потом гистидин, потом аспартат, активность соответственно будет снижаться в 2х106, 2х106 и 3х104 раз. Но и без магической тройки она не исчезнет, не будет нулевой.

Отсюда следует, что в достаточно большой и разнообразной совокупности случайно синтезированных полимеров можно найти такие, которые смогут выполнять функцию любого белка, например фермента, такие опыты уже были поставлены. Американский исследователь Х. С. Фокс ставил простые эксперименты: он смешивал сухие аминокислоты и нагревал их до 200°; в результате получались полипептиды — цепочки из аминокислотных остатков, практически неотличимые от маленьких белков. Мономеры в этих полимерах были распределены совершенно случайно, и в этой смеси вряд ли можно было найти две одинаковые молекулы. По-видимому, такие соединения — протеиноиды — легко возникали на начальном этапе существования Земли, например, на склонах вулканов.

Фокс и его сотрудник Л. Бахадур проверили, может ли смесь протеиноидов работать, как фермент. Оказалось, что она проявляла активность, имитирующую ферменты пирофосфатазу, каталазу, АТФазу. Другие исследователи, многократно проверив опыты Фокса, пришли к выводу, что она может имитировать практически любой фермент. Возможно, протеиноиды катализировали синтез первых генов — матриц, на которых синтезировались уже настоящие белки — но тоже со случайными последовательностями. Как только среди них нашлась одна, способная ускорить синтез и репликацию своей матрицы — нуклеиновой кислоты, труднейшая проблема происхождения жизни была решена.