См. так же: Атеизм. О случайной самосборке белка и генетических алгоритмах
Очень часто верующие заявляют: «Из неживого живое не может появиться. Поэтому теория эволюции - ложь». Но давайте разберёмся, так ли это. Но для начала определимся, а что значит «живое» и что значит «неживое». В биологии дано следующее определение жизни: «Жизнь – это активная форма существования материи, которая в обязательном порядке содержит в себе все "свойства живого" совокупность физических и химических процессов, протекающих в организме, позволяющих осуществлять обмен веществ и его деление. Приспосабливаясь к окружающей среде, живая клетка формирует всё многообразие живых организмов. Основной атрибут живой материи — генетическая информация, используемая для репликации». Таким образом, под живым объектом (системой) мы будем понимать, такой объект (систему), который способен размножаться, адаптироваться к окружающей среде и осуществлять обмен веществ.
Теперь представим, что мы создали робота с искусственным интеллектом, который способен сделать такого же робота, а также запчасти для себя, и даже заменить их. Будет ли этот робот живой с точки зрения данного определения? Разумеется будет. Он способен размножаться – изготавливать себе подобных. Он адаптируется к окружающей среде – искусственный интеллект. Ну, и наконец, обмен веществ – робот сам себя чинит, значит, он отдаёт часть своего вещества (испорченную деталь) в окружающую среду и сам берет что-то из окружающей среды (материал для новой детали). Кто-то возразит, что пока такого робота еще не создали. На самом деле это не важно. Это пока мысленное допущение чтобы кое что продемонстрировать. Важно то, что робот состоит из неживых частей. А само он живой. По сути, это живая система. С точки зрения системного анализа, соединённые в систему неживые части стали обладать эмерджентным (возникающим) свойством – жизнью. Вот это я и хотел продемонстрировать данным умозрительным примером. А теперь идем дальше.
Сама живая клетка. Она состоит из неживых молекул. Но обладает свойствами живого, а именно: может делиться, осуществляет обмен веществ с окружающей средой и приспосабливается (в какой-то мере) к внешним условиям. Отдельные органеллы не обладают свойствами живого. Таким образом, мы видим, что живое сделано из неживого. По сути, жизнь – это эмерджентное свойство. Скажу более, существуют объекты, которые занимают промежуточное положение между живым и не живым. Это вирусы. Что он представляют собой? Молекулу ДНК или РНК (или все вместе), заключенную в белковую оболочку и несколько вспомогательных частей, например, рецептор, при помощи которого вирус атакует клетку, разрывает ее оболочку и проникает внутрь.
Почему отнесение вируса к живым или неживым объектам весьма спорный вопрос? Дело в том, что грань между живым и неживым весьма расплывчатая. Я уже приводил выше пример с роботом, назвав его живым. А ведь многие не согласятся с этой точкой зрения, несмотря на то, что тот гипотетический робот формально обладает свойством живого. С другой стороны, можно ли сказать, что человек, являющийся чалдфри не живым? Он же не оставляет потомства, но, тем не менее, вряд ли кто-то согласится с тем, что он не живой.
Некоторые верующие говорят, что любое живое существо употребляет пищу (кушает), а неживое это не может. Часто такие люди приводят странные аналогии, типа: «Вы когда-нибудь видели, чтобы не живой ботинок вдруг стал потреблять пищу. Значит, из неживого не может появиться живое». На самом же деле такая глупая аналогия не выдерживает никакой критики. Во-первых, не любое живое существо потребляет пищу. Растения, например, не потребляют пищу, хотя и живые. Они просто при помощи корневой системы вытягивают из почвы полезные вещества. Но это не потребление пищи. Это просто физики-химический процесс. Во-вторых, граница между потреблением пищи и простым обменом веществ весьма расплывчата. Яркий пример такого промежуточного положения – коацерватные капли.
Итак, сейчас мы поговорим о коацерватных каплях. Они представляют собой сгустки, похожие на водный раствор желатина. Таки штуки образуются в концентрированных растворах белков и нуклеиновых кислот. Они способны адсорбировать различные вещества. Из раствора в них поступают химические соединения, которые преобразуются в результате реакций, проходящих в коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду. Можно ли сказать, что коацерваты питаются? Нет, но этот процесс схож с процессом обмена веществ с окружающей средой у простейших одноклеточных живых организмов, которые, впрочем, вполне можно назвать питанием. Кстати, коацерваты имеют важное значение в ряде гипотез о происхождении жизни на Земле. В таких гипотезах они представляют некие протоорганизмы.
А теперь кратко о происхождении жизни на Земле. Вначале из неорганики появились простейшие органические соединения. Возможность такого синтеза доказывает эксперимент Миллера Юри, который в лабораториях воспроизвел условия, которые были на древней Земле. Собранный им аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась, и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию. После того как вещества «варились» в колбах около недели, ученый обнаружил в ней многие органические соединения, в том числе аминокислоты, сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Подробнее про этот эксперимент вы можете почитать на вики. [1]
Таким образом, в далекие далекие времена на Земле был первичный бульон из органических веществ. Затем появились простые молекулы репликаторы. Как они появились? Представьте древнюю Землю. На ней есть вот этот самый первичный бульон и горячие источники рядом с вулканами. Так же как и сейчас, на Земле была день и ночь. Днем нуклеотиды (А, Г, У, Ц), растворенные в водичке, под действием ультрафиолета соединяются в цепочку ковалентными связями. Чистая химия. Солнышко заходит - вода остывает. Цепочка перестаёт наращиваться и начинается сборка второй цепочки из свободных кирпичиков-нуклеотидов. Они соединяются достаточно слабыми водородными связями по принципу комплементарности. Наступает день - солнышко нагревает воду до температуры ~80 градусов по Цельсию (горячий же источник) и водородные связи разрываются. Образуются две отдельные, но комплементарные цепочки. Солнышко светит ультрафиолетом, цепочки наращиваются ковалентными связями со следующими нуклеотидами. Наступает ночь - водичка остывает. Цепочки ещё раз присоединяют комплементарные кирпичики. И понеслась: ночью присоединяют кирпичики, днём расходятся, ночью опять кирпичики, днём расходятся. Получилась РЕПЛИКАЦИЯ. Естественным путём.
Что было дальше? А дальше репликаторы стали эволюционировать. Каким образом? Ну, во-первых, какие-то цепочки оказались более устойчивые, какие-то менее. Те, что менее, распадались. Более устойчивая продолжали существовать и размножаться. Во-вторых, не всегда копирование происходило идеально. Иногда с ошибками – мутациями. Если в результате мутации появляются более устойчивая цепочка – изменение закрепляется, менее устойчивое – исчезает вместе с «умершей» цепочкой. Но это еще не все. Некоторые, особо длинные цепочки, начинают соединяется комплементарными связями сама с собой. Например, один конец с другим. Тогда образуется кольцо. Ну или где-то в серединке цепочка «слипается». Таким образом, появляется вторичная структура. Эти образования называются рибозимы и они могут обладать каталитическими свойствами. Она ускоряет собственную репликацию (или репликацию несвернувшихся соседей).
Далее, от мира РНК произошёл переход к более ложным формам. Например, появилась рибосомная РНК, которая составляет активный центр, катализирующий образование пептидной связи между аминокислотами. Были произведены транспортные РНК, доставляющие аминокислоты к проторибосоме и реализующие генетический код (нуклеотиды => аминокислоты). Белки стали производиться по программе, зашитой в РНК. Далее, нуклеопротеиды — комплексы из РНК и белков. Они стали усложняться за счёт всё новых белков. Неэффективные рибозимы из РНК заменяются на эффективные белковые ферменты, произведённые по программе, зашитой в РНК. Повышается скорость и точность копирования РНК, точность воспроизведения белков. Ну и дальше, пошло поехало, появились более сложные структуры, вплоть до первичных клеток.
Таким образом, из неживого не только может появятся живое, но и появилось несколько миллиардов лет назад.
Литература
1. Эксперимент Миллера — Юри — Википедия (wikipedia.org)
