по оценкам астрономов диаметр
наблюдаемой вселенной, превышает 90 миллиардов световых лет. Это больше чем 500 миллиардов триллионов
милей от одного края космоса до другого.
Вселенная включает в себя по меньшей мере 170 миллиардов галактик со столь многочисленными звездами и планетами, что их больше чем песчинок на всех пляжах мира.
Расположенная в этом космическом океане сфера из воды и камня, является домом для более чем, восьми миллионов видов живых организмов.Это реальность вдохновила появление множество гипотез бесчисленных теорий и одного очень интересного вопроса. Какова была вероятность того, что на
третьей планете от солнца, вращающегося спиральном рукаве галактике млечный путь, могла когда-то появится жизнь?
Нам просто невероятно повезло, или было нечто большее чем слепой случай и произвольное взаимодействия материи и
энергии происхождение?
Нам как обитателям земли очень легко воспринимать жизнь как должное. Климат и географические факторы, сохраняют биосферу, которая возможно является уникальной во вселенной.
Практически нет такого места, где настолько жарко или холодно, или она насколько удалена что живые организмы не
могли бы процветать.
На фоне этого впечатляющего многообразия,появляется возможно самый большой вопрос,с которым когда-либо сталкивалась наука. Как появилась первая жизнь, в тот момент когда еще не было никакой жизни? Как возникла жизнь на земле?
C чего мы начнём,? я имею ввиду то, что есть десятки теории и вы обнаруживаете невероятное многообразие мнений, многие из которых противоречат друг другу. Чтобы просто попытаться разгадать тайну, вам придется выдвинуть предположение о том что произошло в далеком прошлом. Нет прямых свидетельств. Потому что никто не был там, чтобы наблюдать это событие и нет практически никаких свидетельств в летописи ископаемых, что мы никогда не наблюдаем. Так это то как неживые химические вещества сами собой образуют клетку.Таким образом по сути у нас есть область исследований, где главные события уже произошли.
Начальная история земли это действительно неполное повествование.Тем не менее несмотря на отсутствие вещественных свидетельств, большинство ученых считают что жизнь появилась,когда под воздействием энергий из неживой материи в океана, в земной коре и атмосфере планеты, стали создаваться строительные блоки для первой самовоспроизводящееся green.
Когда вы подходите к проблеме происхождения жизни требования не самой науки о лежащие в ее основе мировоззрения. Эти требования говорят, что для решения проблемы, вы можете
использовать материю и энергию, а также законы природы, хаос и случайные процессы.
Но это все что есть в вашем арсенале, то что вам принципиально не разрешается использовать, по так называемым правилам науки, это разум или интеллект.
Если бы вам пришлось дать имя этой позиции, то вы не смогли бы придумать ничего лучше чем научный материализм.
Философия которая говорит что единственное приемлемое объяснение должно быть то, но только в терминах
материи и энергии, и если вы не можете решить проблему с помощью этих инструментов, вам не разрешается изменять правила. И так с этой точки зрения как появилась жизнь только благодаря материи и энергии, давайте попытаемся разрешить проблему.
Модель клетки и все живые существа которые
когда-либо существовали на земле, состоят из клеток. И ключи к разгадке происхождения находятся в сложном комплексе молекулярных устройств. Внутри эукариотической клетки сложные биологические механизмы работают в жидкой среде,
каждый из этих молекулярных устройств не является живой структурой. Но вместе они обеспечивают рост, движение, метаболизм и размножения. Важнейшие проявления жизни.
Каждый компонент в этой клеточной фабрике сделан из больших сложных молекул. И наиболее многочисленной из них
это белки. Белки функционально разнообразны, но
создаются на основе генетической информации, скопированной с раскрученной нити днк.
Ускорять химические реакции, при точном соответствии белка, фермента субстрату реакции. Контролировать проход электролитов и питательных веществ через клеточную мембрану.
Транспортировать контейнеры с грузом по рельсам также построенным из белков. Который постоянно сам собирается в тех
местах клетки где он необходим.
Увеличенная, в 500 тысяч раз, красная кровяная клетка содержит 280 миллионов молекул белка гемоглобина, каждая из которых предназначена для переноса кислорода. Выделив одну из них, мы обнаруживаем что каждая молекула белка состоит из сотен более мелких молекул, называемых, аминокислоты. В живых организмах обнаружено 20 различных типов аминокислот, они образуют более ста тысяч различных типов белков с определенной химической структурой. Формирование белка начинается когда строго определенные аминокислоты объединяется в единую цепочку. Это
процесс который часто сравнивают с группировкой букв, в осмысленные слова и предложения. Если эти отдельные строительные блоки собраны правильно цепочка сворачивается в белок, полностью готовый для выполнения своей функции в клетке.
Но если аминокислоты расположены в неправильном порядке,цепочка не будет сворачиваться и в конечном итоге
распадется. Простейшая живая клетка содержит по меньшей мере 300 различных типов белков. И биологические механизмы необходимые для роста, размножения, преобразования энергии, хранения и обработки генетической информации. А также для
защиты содержимого клетки от внешней среды. Такие же компоненты и функции должны были быть и в первой живой клетке.
Теперь давайте применим эту базовую химию к известной теории происхождения жизни.
Ученые длительное время строили предположения о первобытных океанах наполненных аминокислотами, которые везде плавали и сталкивались как машинки на автодроме. Возможно некоторые из этих случайных столкновений образовали
цепочку, достаточно длинную, чтобы сложиться в белок.
Во сне аминокислоты соединились в еще большее количество цепочек, которые свернулись в еще большее количество белков. И одновременно в другие сложные молекулы, включая нуклеиновые кислоты, жиры и сахар. Также собрались важнейшие структуры.
Затем произошла какая-то правильная комбинация молекул, каким-то образом сложилась в этом химическом бульоне,
чтобы сформировать мембрану, которая заключила в себя все специфические устройства необходимые для самопроизводства клетки. И вот мы имеем жизнь из неживой материи.
Знаете, все это звучит так логично. Проблема в том что на ранней земле, сложность живой структуры, необходимой для ее существования, должна была быть ошеломляющей. Потому что жизнь, как нам известно, характеризуется наличием множества молекулярных устройств. Если вы уберете что-то из этого необходимого оборудования, клетка перестанет существовать. Потому что есть предел за которым вы не можете стать проще и все еще существовать. Проще в данном случае означает смерть. Иногда можно услышать критику. Вы не можете взять свойство
современной клетки экстраполировать их в прошлое потому что какой бы ни была первая клетка она была намного проще чем
то что мы видим сегодня, хорошо я могу поиграть с этим предположением. Опишем первую клетку. Если вы собираетесь стать первой живой клеткой, вам нужна граница мембраны
которая защищает вас от окружающей среды, эта мембрана должна избирательно пропускать определенные питательные вещества и исходный материал для топлива и энергии.
Вы также должны хранить огромный объем генетической информации в спиральных нитях днк. Эти подробные инструкции для жизнедеятельности клетки копируется с поразительной точностью. Затем на фабриках называемых рибосомами эта информация реализуется в цепочки. Аминокислот и полноценных белков. Наконец вы оснащены всем необходимым для
воспроизведения будущих поколений клеток. Все живые существа
осуществляют эти базовые функции, которые по сути и определяют что значит быть живым. И если бы вы были клеткой в прошлом очень простой, или более сложной
клеткой сегодня, это не имеет значения, вам придется выполнять эти функции. Несмотря на огромное препятствие, идея о том что жизненно важные вещества когда-то сами организовывались в живую клетку высказывается по меньшей мере в течение 150 лет.
В 1871 году Чарльз Дарвин написал письмо в котором изобразил теплый небольшой водоём наполненный всеми необходимыми, для создания жизни, химическими веществами. Полвека спустя, русский биохимик Александр Опарин, развил идеи Дарвина,
в своей книге, происхождения жизни. Он рассуждал о первобытном бульоне и постепенном переходе от простых химических соединений к живой клетке.
Затем в 1952 году эту гипотезу попытались,
Стэн ли Миллер выпускник Чикагского университета, выяснить, могут ли в простых химических реакциях образоваться
строительные блоки жизни. Молодой ученый сконструировал стеклянный аппарат имитирующий древний круговорот воды и наполнил его смесью газов, которые как считалось составляли атмосферу примитивной земле. Миллер нагрел компоненты, затем зарядил газы электрическими частицами, чтобы вызвать через несколько дней в стеклянной емкости образование дегтя. Образная сад для образования аминокислот. В нем Миллер обнаружил 4 из 20 аминокислот которые присущи для образования белка.
Впервые в предлагаемых естественных условиях из материи при использовании энергии были созданы, молекула имеющая
решающее значение для жизни. Было огромное воодушевление, когда результат эксперимента Миллера впервые опубликовали. Потому что казалось легко получить строительные блоки живых
существ. И если не трудно получить строительные блоки, возможно было не так сложно продвинуться от этих химических веществ до первых живых клеток.
Хотя и новаторски по своему замыслу, эксперимент Стэнли Миллера позднее казался глубоко ошибочным, поскольку он
взял не те газы, не приняв во внимание, азот, углекислый газ и кислород, необходимые для жизни на ранней земле, но несмотря на эти ошибки, работа Миллера вдохновила на новые попытки воссоздания до биологических условий.
Сегодня после десятилетий исследований, надежда на быстрый и ясный путь к решению проблемы давно угасла, тем не менее,изучение вопроса о происхождении жизни, продолжается по всему миру. Основная гипотеза что живые клетки возникли из химических веществ. Теперь известно как химическая эволюция приходит с большим багажом и если вы собираетесь воспринимать ее всерьез в качестве объяснения, происхождения жизни то вам также необходимо серьезно отнестись к некоторым фундаментальным основам биологии.
Молекулы входящие в живую структуру не обладают разумом, они не умеют предвидеть, у них нет возможности узнать, что им нужно делать дальше, чтобы собраться в живую систему, если я помещу аминокислоты в пробирку в своей лаборатории. Даже если я добавлю тепла и хорошенько встряхну ее и буду продолжать делать это в течение ста лет или тысячи лет или 10 тысяч лет или миллиона лет ничего не произойдет. Аминокислоты нуклеотиды липиды сами по себе, они не живые, они инертны, они не воспроизводятся, они не хранят информацию,
и по сути они неразумны. Они не просыпались утром и не говорили эй давайте все соберемся вместе и построим клетку, которая может самовоспроизводиться. Такого не случалось.
Химическим веществам все равно живо что-то или нет
естественный отбор не будет работать. Чтобы сделать первую клетку, потому что он не может действовать, если у него нет
наследственного аппарата и возможности управлять изменчивостью признаков, а затем выбрать самый приспособленный организм и двигаться дальше, для отбора вам нужны клетки. Поэтому если вы пытаетесь объяснить их происхождение вы не можете использовать отбор. Потому
что отбор требует существования именно того чье происхождение вы пытаетесь объяснить. Естественный отбор должен
работать на клетки которые имеют генетический аппарат и способны к размножению, без этого естественный отбор не существует.
Самоорганизация эта идея о том что химические вещества могут каким-то образом организовывать себя что
превращает их в объекты обладающие информацией и целенаправленным действиям.
Молекулы и атомы могут самоорганизовываться только в одном случае. Возьмем к примеру соль. Соль содержит ионы натрия и хлора и они взаимодействуют друг с другом, поскольку
имеют положительный и отрицательный заряды. Таким образом естественное притяжение приводит к образованию множества молекул хлорида натрия который затем упорядочено сам собирается образуя кристаллическую решетку. Кристаллы соли это те же молекулы хлорида натрия однотипно расположены в кристаллической решетке. Если бы кристалл был книгой он был бы
книгой 1. Словом регулярные повторы в геометрических формах подобные этой не несут нужной информации. Информации которая вам понадобится скажем для создания белка.
Последовательность которую мы видим в белке очень нерегулярно. Невозможно предсказать какая аминокислота будет
следовать за той которую вы уже видели, таким образом самоорганизация которую мы наблюдаем в природе, это не тот процесс который может привести к построению богатых информацией структур у живых существ.
Таким образом как только вы устраняете естественный отбор и самоорганизацию и вы понимаете что молекулы не способны не
думать не планировать наперёд.
В качестве объяснения происхождения жизни. Применительно к происхождению жизни и случайному образованию больших биомолекул, теория вероятности дает ограничение для случая в качестве созидающей силы на первобытной земле.
Например каков шанс того что только через слепые химические взаимодействия может образоваться один-единственный
белок. Наша задача получить одну из молекул
меньше средней молекулы белка и состоящий из 100 50 аминокислот, соединенных таким образом чтобы обеспечить сворачивание цепочки. Исследователи подсчитали что на древней
земле вероятность успеха такой операции, равнялась бы одному шансу из десяти к 164 степени. Это означает что мы имеем
одну правильно построенную цепочку белка на каждые 100 миллионов триллионов, триллионов, триллионов, триллионов,
триллионов, триллионов, триллионов ,триллионов, триллионов, триллионов, триллионов,триллионов, триллионов неудачных попыток.
Но несмотря на такую вероятность некоторые теоретики утверждают, что при наличии достаточного времени, все
возможно. Хорошо давайте проверим обоснованность этой точки зрения.
Мы начнем с создания идеальной среды для химической эволюции,. Воображаемый мир который предоставит все возможности для успеха. Во-первых мы заполняем океан аминокислотами это означает что все атомы на земле,
входящие в запас природы, азота, кислорода, водорода и серы предоставлены для формирования 1040 первой степени,
полных наборов из 20 типов аминокислот используем их для построения белков. Затем мы изменим законы природы, чтобы
защитить эти строительные блоки от разрушительных ультрафиолетовых лучей и химического загрязнения в первичном
бульоне. Теперь давайте дадим свободу химическим
реакциям и посмотрим что произойдет.
Аминокислоты начинают неистово связываться друг с другом в нашем эксперименте, законченная цепочка и 150
единиц собирается всего за одну секунду. Ввиду того что все 20 типов аминокислот доступны во всех местах, вероятность того
что данное место в цепочке займет нужная молекула, составляет 5 процентов или один шанс из 20.
Если последовательность аминокислот неправильно, цепочка сразу же разрушается и начинает собираться заново.