Миф творения, также называемый космогоническим мифом, философская и теологическая разработка первобытного мифа о творении в рамках религиозного сообщества. Термин миф здесь относится к образному выражению в повествовательной форме того, что переживается или воспринимается как основная реальность. Термин сотворение относится к началу вещей, будь то по воле и действию трансцендентного существа, путем эманации из какого-то конечного источника или любым другим способом.
Миф о сотворении - это символическое повествование о начале мира в понимании конкретного сообщества. Более поздние доктрины творения - это интерпретации этого мифа в свете последующей истории и потребностей сообщества. Так, например, все богословие и рассуждения о творении в христианском сообществе основаны на мифе о творении в библейской книге Бытие и о новом творении в Иисусе Христе. Доктрины творения основаны на мифе о творении, который выражает и воплощает все плодотворные возможности для размышлений на эту тему в рамках конкретной религиозной общины.
Мифы - это повествования, которые выражают основные ценности религиозной общины. Мифы о сотворении относятся к процессу, посредством которого мир центрируется и получает определенную форму в рамках всей реальности. Они также служат основой для ориентации человека в мире. Это центрирование и ориентация определяют место человечества во вселенной и то отношение, которое люди должны иметь к другим людям, природе и всему нечеловеческому миру; они задают стилистический тон, который определяет все остальные жесты, действия и структуры в культуре. Космогонический (о происхождении мира) миф - это миф par excellence. В этом смысле миф сродни философии, но, в отличие от философии, он представляет собой систему символов; и поскольку он является основой для любой последующей культурной мысли, он содержит рациональные и нерациональные формы. В мифе есть порядок и структура, но этот порядок и структуру не следует путать с рациональным, философским порядком и структурой. Миф обладает своим собственным отличительным видом порядка.
Мифы о творении имеют еще одну отличительную черту: они служат как моделью для немифического выражения в культуре, так и моделью для других культурных мифов. В этом смысле следует различать космогонические мифы и мифы о происхождении культурных техник и артефактов. В той мере, в какой космогонический миф повествует о сотворении мира, другие мифы, рассказывающие о конкретной технике или об открытии определенной области культурной жизни, берут свои модели из стилистической структуры космогонического мифа. Эти мифы могут быть этиологическими (т.е. объясняющими происхождение), но космогонический миф никогда не является просто этиологическим, поскольку он имеет дело с конечным происхождением всего сущего.
Космогонический миф, таким образом, имеет всепроникающую структуру; его выражение в форме философской и теологической мысли - лишь одно из измерений его функции как модели культурной жизни. Хотя космогонический миф не обязательно приводит к ритуальному выражению, ритуал часто является драматическим представлением мифа. Такая драматизация проводится для того, чтобы подчеркнуть постоянство и действенность центральных тем мифа, которые объединяют и лежат в основе структуры смысла и ценности в культуре. Ритуальная драматизация мифа является началом литургии, поскольку религиозная община в своей центральной литургии пытается воссоздать время начала.
Происхождение жизни также известно как абиогенез или иногда химическая эволюция. Жизнь основана на длинных молекулах, богатых информацией, таких как ДНК и РНК, которые содержат инструкции по созданию белков, от которых зависит жизнь. Считывание ДНК/РНК для создания белков и репликация ДНК или РНК для создания новых клеток (размножение, признак "жизни") зависят от большого набора белков, которые закодированы на ДНК/РНК. И ДНК/РНК, и белки должны присутствовать одновременно, чтобы началась жизнь - серьезная загадка с курицей и яйцом.
Материалистический взгляд на жизнь как на природное явление был глубоко опровергнут исследованиями ее молекулярной механики. В этой статье я кратко описываю прогресс в создании объяснительной теории жизни, основанной на молекулярной механике. Основное предложение заключается в том, что устойчивая жизнь несводимо клеточная, а клеточная структура несводимо и непрерывно иерархична и циклична на протяжении всей своей истории в четырехмерном пространстве-времени. Одним из доказательств этого утверждения является клеточная стенка. Первобытная клетка неустранимо зависит от своей защитной клеточной стенки, которая неустранимо иерархически и циклически структурирована, и она неустранимо зависит от содержимого клетки для своей топологической непрерывности на протяжении всей своей истории в пространстве-времени. Содержимое клетки, согласно тому же аргументу, должно обладать теми же свойствами. Первобытная жизнь должна быть поразительно сложной: автотрофной, использующей броуновские машины для использования теплового шума в квантовой инженерии нисходящего проектирования самособирающихся субструктур, при этом разумно управляющей обменом информацией для обеспечения рационального принятия решений в поддержании гомеотического баланса перед лицом постоянно конфликтующих требований внутренней и внешней среды. Непрерывность структуры и функции клетки на протяжении всей ее истории в пространстве-времени не поддается натуралистическому объяснению. Только творение в стиле Бытия может объяснить это.
Жизнь поражает своей структурой, функциями и возможностями. Большинство профессиональных ученых считают, что она возникла в результате случайных комбинаций водной органической химии, поэтому они ожидают, что она будет существовать везде, где во Вселенной есть жидкая вода. Химик-органик Адди Просс в своей книге "Что такое жизнь? Как химия становится биологией", дал, казалось бы, сложное объяснение путем обратного проектирования современной жизни через воображаемое эволюционное время. Но это самообман - он просто подтверждает то, что автор предполагал (химическая эволюция) и предполагает то, что должно быть объяснено (структура, функции и возможности клетки). Лауреат Нобелевской премии биохимик Кристиан де Дюв стал редким исключением, признав всепроникающие препятствия в этом мировоззрении.
Напротив, астробиолог и философ науки Кэрол Клиланд заметила, что нам необходимо знать, что такое жизнь, прежде чем мы сможем надеяться объяснить ее происхождение, а для этого нам нужна "общая теория живых систем". Лауреат Нобелевской премии Гарвардского университета, исследователь происхождения жизни Джек Шостак пришел к выводу, что клетки являются необходимым условием:
"... вопрос, который мы рассматриваем, заключается в том, что нужно сделать, чтобы эти химические вещества собрались вместе и работали как клетка?".
Как и другие, Шостак начал с самого низа и работал над повышением сложности и функциональности, но безуспешно (также как и другие). Тогда он решил изучить переход к клеточности, создав искусственную клетку. Однако Уильямс показал, что первичной структурой, необходимой первобытной клетке, является прочная клеточная стенка, защищающая ее от разрушительной тепловой энергии свободной воды (так называемый "молекулярный тепловой шторм"). Это имеет глубокие последствия, и в данной статье я рассматриваю некоторые из них, чтобы проиллюстрировать, что такое жизнь, и тем самым внести вклад в развитие общей теории живых систем.
Таким образом, происхождение жизни является сложной проблемой для тех, кто настаивает на том, что жизнь возникла в результате чисто природных процессов (только физика и химия).
Некоторые эволюционисты утверждают, что происхождение жизни не является частью эволюции. Однако, вероятно, в каждом учебнике по эволюционной биологии в главах, посвященных эволюции, есть раздел о происхождении жизни. В Калифорнийском университете в Беркли происхождение жизни включено в курс "Эволюция 101", в раздел под названием "От супа до клеток - происхождение жизни". Такие известные защитники "всего эволюционного", как П.З. Майерс и Ник Мацке, согласны с тем, что происхождение жизни является частью эволюции, как и Ричард Докинз.
Известный эволюционист прошлого Г.А. Керкут проводил различие между общей теорией эволюции (ОТЕ), которая включала происхождение жизни, и специальной теорией эволюции (СТЭ), которая занималась только диверсификацией жизни (предполагаемая тема книги Дарвина 1859 года).
Лишь недавно некоторые защитники эволюции попытались исключить происхождение жизни из рассмотрения. Возможно, это связано с тем, что надежда найти ответ на этот вопрос быстро угасает, поскольку одно за другим научные открытия сложных механизмов даже в самых простых живых клетках делают проблему натуралистического происхождения все более сложной.
Итак, что нам нужно, чтобы получить жизнь? Мы можем разбить проблему происхождения жизни на ряд тем, чтобы попытаться объяснить неспециалистам, о чем идет речь (хотя это все равно может оказаться сложным для понимания).
Что мы должны получить, чтобы создать живую клетку? Живая клетка способна получать все необходимые ей ресурсы из окружающей среды и воспроизводить себя. Первая клетка должна была быть свободноживущей; то есть она не могла зависеть от других клеток для своего выживания, потому что других клеток не существовало. Паразиты не могут быть моделью "первой жизни", потому что для выживания им нужны существующие клетки. Это также исключает вирусы и им подобные как предшественников жизни, поскольку для их воспроизводства необходимы живые клетки, на которых они могут паразитировать. Прионы, белки неправильной формы, вызывающие болезни, не имеют никакого отношения к зарождению жизни, потому что они могут "размножаться", только вызывая неправильную форму белков, производимых клеткой.
В первую очередь необходимы правильные ингредиенты. Это похоже на выпечку торта: вы не сможете приготовить банановый торт, если у вас нет бананов или муки.
Получение всех необходимых ингредиентов
Именно здесь кроется основная проблема для подходов к происхождению жизни, основанных на химическом супе: все компоненты должны присутствовать в одном и том же месте, чтобы живая клетка имела хоть какую-то возможность быть собранной. Но необходимые компоненты жизни имеют карбонильные (>C=O) химические группы, которые разрушительно реагируют с аминокислотами и другими амино (-NH2) соединениями. К таким карбонилсодержащим молекулам относятся сахара, которые также составляют основу ДНК и РНК. Живые клетки имеют способы разделения и защиты для предотвращения таких перекрестных реакций или могут восстанавливать повреждения, когда они происходят, но химический суп не имеет таких возможностей.
Клетки - это невероятно сложные структуры из более простых химических веществ. Не будем описывать все химические вещества, которые могли бы понадобиться первой клетке; для этого потребовалась бы целая книга. Давайте просто выделим некоторые из основных компонентов, которые должны присутствовать в любом сценарии зарождения жизни.
Аминокислоты
Живые существа состоят из белков - линейных нитей аминокислот. Ферменты - это особые белки, которые помогают химическим реакциям происходить (катализаторы). Например, фермент амилаза выделяется в нашей слюне и заставляет молекулы крахмала из риса, хлеба, картофеля и т.д. распадаться на более мелкие молекулы, которые затем могут быть разложены на составляющие их молекулы глюкозы. Мы не можем усваивать крахмал, но мы можем усваивать глюкозу и использовать ее для питания нашего организма.
Некоторые реакции, необходимые для жизни, протекают настолько медленно без ферментов, что даже за миллиарды лет они никогда не произвели бы достаточно полезного продукта.
Другие белки формируют мышцы, кости, кожу, волосы и всевозможные структурные части клеток и тела. Человек может производить более 100 000 белков (возможно, миллионы; никто точно не знает, сколько именно), в то время как обычная бактерия может производить одну-две тысячи различных белков.
Рисунок 1. Лейцин, самая распространенная аминокислота, которая представляет собой особое расположение атомов углерода (C), водорода (H), кислорода (O) и азота (N).
Белки состоят из 20 различных аминокислот (у некоторых микробов есть еще одна или две). Аминокислоты - не простые химические вещества, и их нелегко получить нужным образом без ферментов (которые сами состоят из аминокислот); см. рис. 1.
Эксперимент Миллера-Урея 1953 года, который до сих пор излагается почти в каждом учебнике биологии, позволил получить некоторые аминокислоты без ферментов. Его часто представляют как объяснение "происхождения жизни", но это либо очень невежественно, либо очень лживо.
Хотя были получены крошечные количества некоторых нужных аминокислот, условия, созданные для эксперимента, никогда не могли возникнуть на Земле; например, любой кислород в "атмосфере" в колбе не позволил бы ничему образоваться. Кроме того, были получены неправильные типы аминокислот, а также другие химические вещества, которые вступали в "перекрестную реакцию", препятствуя образованию чего-либо полезного.
Аминокислоты, необходимые для функциональных белков, никогда не могли быть получены в природе подобным образом. Когда Стэнли Миллер повторил эксперимент в 1983 году с более реалистичной смесью газов, он получил только следовые количества глицина, самой простой из 20 необходимых аминокислот.
Происхождение правильной смеси аминокислот остается нерешенной проблемой.
Рисунок 2. Глюкоза, линейная форма.
Сахара
Некоторые сахара могут быть получены просто химическим путем, без ферментов (которые, напомним, производятся только клетками). Однако механизмы получения сахаров без ферментов требуют щелочной среды, что несовместимо с потребностями синтеза аминокислот.
Химическая реакция, предложенная для образования сахаров, требует отсутствия азотистых соединений, таких как аминокислоты, поскольку они реагируют с формальдегидом, промежуточными продуктами и сахарами, производя небиологические химические вещества.
Рибоза, сахар, образующий основу РНК, а в измененном виде - ДНК, важнейшую часть всех живых клеток, представляет особую проблему. Это нестабильный сахар (имеет короткий период полураспада, или быстро разрушается) в реальном мире при почти нейтральном pH (ни кислотном, ни щелочном).
Компоненты ДНК и РНК
Как мы можем получить нуклеотиды, которые являются химическими "буквами" ДНК и РНК, без помощи ферментов из живой клетки? Для химической реакции необходимо, чтобы формальдегид (H2C=O) вступил в реакцию с цианистым водородом (HC≡N). Однако формальдегид и цианид (особенно) являются смертельными ядами. Они разрушают критически важные белки, которые могли бы образоваться!
Рисунок 3. Цитозин, один из самых простых из пяти нуклеотидов, входящих в состав ДНК и РНК. В этой форме химической диаграммы каждый немаркированный изгиб кольца имеет атом углерода на изгибе.
Цитозин (рис. 3), одно из пяти основных нуклеотидных оснований ДНК и РНК, очень трудно получить в любом реалистичном пребиотическом сценарии, к тому же он очень нестабилен.
Липиды
Липиды ("жиры") необходимы для формирования клеточной мембраны, которая содержит содержимое клетки, а также для других функций клетки. Клеточная мембрана, состоящая из нескольких различных сложных липидов, является важнейшей частью свободноживущей клетки, способной к самовоспроизведению.
Липиды имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем сахара или аминокислоты, поэтому их образование в любом химическом супе представляет собой проблему для сценариев зарождения жизни (термодинамически вероятность образования высокоэнергетических соединений гораздо ниже, чем низкоэнергетических).
Жирные кислоты, которые являются основным компонентом всех клеточных мембран, было очень трудно получить, даже если предположить отсутствие кислорода ("восстановительная" атмосфера). Даже если бы такие молекулы были получены, ионы, такие как магний и кальций, которые сами по себе необходимы для жизни и имеют два заряда на атом (++, т.е. двухвалентные), соединились бы с жирными кислотами и выпали бы в осадок, сделав их недоступными. Этот процесс также мешает мылу (по сути, соли жирных кислот) быть полезным для стирки в жесткой воде - та же реакция выпадения осадка образует "нагар".
Рисунок 4. Калийный транспортный канал. Красная и синяя линии показывают положение липидной мембраны, а ленты представляют транспортер, состоящий из нескольких белков (разного цвета). Чтобы дать некоторое представление о сложности, каждая петля в каждой из спиралей составляет около 4 аминокислот.
Некоторые сторонники абиогенеза любят рисовать диаграммы, изображающие простую полую сферу из липида ("везикулу"), которая может образоваться при определенных условиях в пробирке. Однако такая "мембрана" никогда не сможет привести к появлению живой клетки, потому что клетке необходимо проникать через клеточную мембрану в обоих направлениях. Для такого транспорта в клетку и из клетки используются очень сложные белково-липидные комплексы, известные как транспортные каналы, которые работают подобно электромеханическим насосам. Они специфичны для различных химических веществ, которые должны проходить в клетку и из клетки (насос, предназначенный для перемещения воды, не обязательно подойдет для перекачки нефти). Многие из этих насосов используют энергетические соединения, такие как АТФ, для активного движения против естественного градиента. Даже когда движение происходит по градиенту, от высокой концентрации к низкой, оно все равно облегчается белками-переносчиками.
Клеточная мембрана также позволяет клетке поддерживать стабильный уровень pH, необходимый для активности ферментов, и благоприятную концентрацию различных минералов (например, не слишком много натрия). Для этого необходимы транспортные каналы ("насосы"), которые специально перемещают ионы водорода (протоны) под контролем клетки. Эти насосы обладают высокой избирательностью.
Транспорт через мембраны настолько важен, что "20-30% всех генов в большинстве геномов кодируют мембранные белки". Самый маленький из известных геномов свободноживущего организма, геном паразита Mycoplasma genitalium, кодирует 26 транспортеров среди 482 генов, кодирующих белки.
Чисто липидная мембрана не позволила бы даже пассивному перемещению положительно заряженных ионов минеральных питательных веществ, таких как кальций, калий, магний, железо, марганец и т.д., или отрицательно заряженных ионов, таких как фосфат, сульфат и т.д., в клетку, а все они необходимы для жизни. Чисто липидная мембрана отталкивала бы такие заряженные ионы, которые растворяются в воде, а не в липиде. Действительно, простая жировая мембрана препятствовала бы движению самой воды (попробуйте смешать с водой такой липид, как оливковое масло)!
Мембранные транспортеры, по-видимому, необходимы для жизнеспособной живой клетки.
В 1920-х годах была популярна идея, что жизнь началась с мыльных пузырей (жировых глобул) (гипотеза "коацервата" Опарина), но это было до того, как появились какие-либо знания о том, что такое жизнь с точки зрения синтеза ДНК и белков, или о том, что должны делать мембраны. Эти идеи были крайне наивными, но они и сегодня находят свое отражение в видеороликах YouTube, демонстрирующих пузырьки липида, даже делящиеся, как будто это имеет отношение к объяснению происхождения жизни.
Рисунок 5. Хиральность типичных аминокислот. R" представляет углерод-водородную боковую цепь аминокислоты, длина которой варьируется. Например, R=CH3 образует аланин.
Хиральность
Аминокислоты, сахара и многие другие биохимические вещества, будучи трехмерными, обычно могут существовать в двух формах, которые являются зеркальным отражением друг друга, как правая и левая рука являются зеркальным отражением друг друга. Это называется хендренностью или хиральностью (рис. 5).
Теперь живые существа основаны на биохимических веществах, которые являются чистыми с точки зрения их хиральности (гомохиральными): например, левовращающие аминокислоты и правовращающие сахара. Вот в чем загвоздка: химия без ферментов (например, эксперимент Миллера-Урея), когда она что-то делает, производит смеси аминокислот, которые являются как право-, так и левовращающими. То же самое происходит и с химическим синтезом сахаров (например, с реакцией образования формиата).
Исследователи происхождения жизни бились над этой проблемой, были предложены всевозможные потенциальные решения, но проблема остается нерешенной. Даже получение 99% чистоты, что потребовало бы какого-то совершенно искусственного, маловероятного механизма для создания "природой", не подходит. Жизни нужны 100% чистые левовращающие аминокислоты. Причина в том, что если поместить в белок правовращающую аминокислоту вместо левовращающей, то белок будет иметь другую трехмерную форму. Для получения белков, необходимых для жизни, нельзя допустить ничего подобного.
Каковы минимальные требования к клетке для жизни?
Минимальная свободноживущая клетка, которая может производить свои компоненты, используя химические вещества и энергию, получаемые из окружающей среды, и воспроизводить себя, должна иметь:
1. Клеточная мембрана. Она отделяет клетку от окружающей среды. Она должна быть способна поддерживать разную химическую среду внутри клетки по сравнению с внешней (как указано выше). Без этого химические процессы жизни невозможны.
2. Способ хранения информации или спецификаций, которые предписывают клетке, как создать другую клетку и как действовать от момента к моменту. Единственным известным средством для этого является ДНК, и любые предложения о том, чтобы это было что-то другое (например, РНК), не были признаны жизнеспособными - и тогда еще должен существовать способ перехода от другой системы к ДНК, которая является основой всей известной жизни.
3. Способ считывания информации для производства компонентов клетки, а также контроля количества и времени производства. Основными компонентами являются белки, которые представляют собой нити (полимеры) из сотен и тысяч примерно 20 различных аминокислот. Единственный известный (или даже мыслимый) способ производства белков клетки из спецификаций ДНК включает в себя более 100 белков и других сложных кофакторов. В процесс вовлечены:
1. наномашины, такие как РНК-полимераза (самый маленький известный тип имеет ~4 500 аминокислот),
2. гиразы, которые скручивают/раскручивают спираль ДНК, чтобы ее можно было "прочитать" (опять же, это очень большие белки),
3. рибосомы, субклеточные "фабрики", где производятся белки, и
4. не менее 20 молекул РНК-переносчиков; они выбирают нужную аминокислоту для размещения в порядке, указанном на ДНК (во всех известных нам клетках их не менее 61, поскольку большинство аминокислот задаются более чем одним трехбуквенным кодом ДНК). РНК-переносчики имеют сложные механизмы для обеспечения выбора нужной аминокислоты в соответствии с кодом ДНК.
5. существуют также механизмы, обеспечивающие правильное трехмерное складывание белков, которые включают шапероны, защищающие белки от неправильного складывания, а также шаперонинфолдинговые "машины", в которых белкам помогают складываться правильно. Они есть во всех клетках.
Сильно упрощенная анимация синтеза белка, который включает в себя действие РНК-полимеразы, рибосом, трансфер-РНК, шаперонинов и шаперонов.
Все живые клетки имеют эту систему синтеза белка.
1. Способ производства биохимических потребностей клетки из более простых химических веществ, находящихся в окружающей среде. Это включает способ производства АТФ, универсальной энергетической валюты жизни. Все живые клетки сегодня имеют АТФ-синтазу, феноменально сложный и эффективный электрический роторный двигатель для производства АТФ (или наоборот, для создания электрических токов, которые приводят в движение другие реакции и движения внутри и вне клетки).
2. Средство копирования информации и передачи ее потомству (размножение). Недавнее моделирование одного деления клетки самой простой из известных свободноживущих бактерий (у которой "всего" 525 генов) потребовало работы 128 настольных компьютеров в течение 10 часов.
Это дает некоторое представление о том, что должно произойти, чтобы появилась первая живая клетка.
Несколько лет назад был начат интересный проект по определению минимальной клетки, которая могла бы функционировать в свободноживущем режиме, то есть не зависеть от другого живого организма. Однако при этом она должна была иметь богатую питательными веществами среду, обеспечивающую большое количество сложных органических соединений, так что клетке не нужно было синтезировать многие из необходимых ей биохимических веществ. Сегодня известно, что этой минимальной клетке требуется более 400 компонентов белка и РНК,17 и, конечно же, это означает, что ее ДНК должна быть снабжена спецификациями для их производства. То есть в ДНК должно быть более 400 "генов". Мы вернемся к этому позже.
Образование полимеров (полимеризация)
Жизнь состоит не только из аминокислот или сахаров, но и из полимеров, которые представляют собой нити, или цепочки, более простых соединений, соединенных вместе. Полисахарид - это полимер сахаров. Белок - это полимер аминокислот, а ДНК и РНК - полимеры нуклеотидов. Полисахариды - самые простые, где звенья цепи обычно представляют собой одно и то же соединение сахара, например, глюкозу (из которой получают крахмал в растениях или гликоген в животных). Белки гораздо сложнее, они представляют собой цепочки аминокислот, где каждое звено цепи может быть одной из 20 различных аминокислот. А в ДНК и РНК есть четыре разных звена.
Вода является необходимым ингредиентом живых клеток; типичные бактерии примерно на 75% состоят из воды. Будучи "универсальным растворителем", вода является необходимым носителем для различных компонентов клеток; это среда, в которой все происходит.
Происхождение жизни - это вопрос программирования, а не только химии.
Здесь кроется огромная проблема для сценариев происхождения жизни: когда, например, аминокислоты соединяются вместе, высвобождается молекула воды. Это означает, что в присутствии воды реакция идет в неправильном направлении, в обратную сторону; то есть белки будут распадаться, а не строиться, если активно не удалять воду. Клетка преодолевает это, защищая место реакции от воды (внутри рибосом) и предоставляя энергию для приведения в движение этой реакции и образования полимера. Таким образом, образование белков, состоящих более чем из нескольких аминокислот, является огромной проблемой для всех сценариев происхождения жизни (и добавление большего времени не решает проблему; они просто больше разваливаются).
Образование полимеров также требует, чтобы соединяемые ингредиенты (мономеры) были бифункциональными. Это просто означает, что аминокислоты для создания белков (или сахара для создания полисахаридов) имеют по крайней мере два активных участка, которые позволяют присоединить к каждому концу другую аминокислоту (или сахар). Аминокислота, образующая белок, имеет по крайней мере одну аминогруппу (-NH2) и одну карбоксильную группу (-COOH), причем аминогруппа одной аминокислоты присоединяется к карбоксильной группе другой, таким образом наращивая цепь. Соединение, имеющее только один активный участок (монофункциональное), прекращает образование цепи. Проблема для сценариев происхождения жизни заключается в том, что любые предполагаемые химические реакции, в результате которых образуются некоторые аминокислоты, также приводят к образованию монофункциональных соединений, которые прекращают образование белка.
Нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, основаны на сахарно-полимерной основе. Опять же, присутствие некоторых монофункциональных сахаров прекращает их образование, а присутствие воды также направляет эту реакцию в неправильном направлении (к распаду).
Создание жизни в пробирке не доказывает, что жизнь могла возникнуть сама по себе без участия разума.
Приведенной выше информации было бы достаточно, чтобы отбросить представления о натуралистическом происхождении жизни, но мы не рассмотрели самую важную проблему - происхождение программирования. Жизнь основана не просто на полимерах, а на полимерах со специфическим расположением субъединиц; специфическое расположение аминокислот для создания функциональных белков/ферментов и специфическое расположение оснований нуклеиновых кислот для создания функциональных ДНК и РНК.
Как сказал астробиолог Пол Дэвис, ныне директор Центра фундаментальных концепций науки Beyond в Университете штата Аризона,
"Чтобы объяснить, как зародилась жизнь, нам нужно понять, как возникло ее уникальное управление информацией".
"То, как жизнь управляет информацией, включает в себя логическую структуру, которая в корне отличается от простой сложной химии. Поэтому одна лишь химия не объяснит происхождение жизни, так же как изучение кремния, меди и пластика не объяснит, как компьютер может выполнить программу".
Ясность Дэвиса в этом вопросе не должна удивлять его коллег-эволюционистов, учитывая его столь же откровенные публичные высказывания на протяжении более десяти лет до этого. Например, "Именно программное обеспечение живой клетки является настоящей загадкой, а не аппаратное обеспечение". И: "Как глупые атомы спонтанно написали свое собственное программное обеспечение? ... Никто не знает...".
Любая попытка объяснить происхождение жизни без объяснения происхождения системы обработки информации и информации, записанной в ДНК живой клетки, является уклонением от вопроса. Достаточно взглянуть на простейшую свободноживущую клетку, чтобы понять, что происхождение информации является неразрешимой проблемой для сценариев, основанных на физике и химии (то есть, не допускается разумный замысел).
Сэр Карл Поппер, один из самых выдающихся философов науки 20-го века, понял, что,
"Происхождение жизни и генетического кода превращается в тревожную загадку вот почему: генетический код не имеет никакой биологической функции, если он не транслируется; то есть, если он не приводит к синтезу белков, структура которых заложена в коде. Но ... механизм, с помощью которого клетка (по крайней мере, не примитивная клетка, которая является единственной известной нам клеткой) переводит код, состоит по крайней мере из пятидесяти макромолекулярных компонентов, которые сами закодированы в ДНК. Таким образом, код не может быть переведен иначе, как с помощью определенных продуктов его перевода. Это представляет собой запутанный круг, действительно порочный круг, похоже, для любой попытки сформировать модель или теорию генезиса генетического кода.
"Таким образом, мы можем столкнуться с возможностью того, что происхождение жизни (как и происхождение физики) станет непроницаемым барьером для науки и остатком для всех попыток свести биологию к химии и физике".
Происхождение кода ДНК
Кодовая система хранения информации в ДНК, описанная Поппером, не может возникнуть из химии, но требует разумной причины. Если мы вспомним другие системы кодирования, такие как азбука Морзе или письменный алфавитный язык, где символы были придуманы для представления звуков речи, то такие кодированные системы возникают только благодаря интеллекту. То, что буква "a" обычно произносится как "cat" в английском языке, - это произвольное соглашение; ничто в форме буквы не указывает на то, как она должна произноситься. Точно так же не существует никакой мыслимой возможности объяснить систему кодирования ДНК с помощью законов физики и химии, потому что нет никакой физической или химической связи между кодом и тем, что закодировано.
Более того, если бы происхождение любого кода ДНК не было достаточно большой проблемой, оказалось, что код ДНК из многих миллионов возможных "находится в глобальном оптимуме минимизации ошибок или очень близко к нему: лучший из всех возможных кодов ". Такая минимизация ошибок в коде возможна потому, что потенциально существует 64 "кодона" для 20 аминокислот, так что почти все аминокислоты имеют более одного кодона (некоторые распространенные аминокислоты, такие как лейцин, имеют шесть). Эти многочисленные кодоны иногда называют "избыточными", что часто понимается как "лишние по сравнению с необходимыми" или "лишние". Однако дополнительные кодоны оптимизированы таким образом, что наиболее вероятные однобуквенные ошибки (мутации) в кодировке, скорее всего, не изменят аминокислоту или, по крайней мере, изменят ее на химически схожую (таким образом, менее нарушая структуру производимого белка).
Дополнительные кодоны также участвуют в сложном контроле количества синтезируемого белка посредством "контроля уровня трансляции". Эта система контроля действует у бактерий и высших организмов.
Невозможно, чтобы система кодирования развивалась последовательно и оптимизировалась. Если бы какая-либо работоспособная система кодирования и появилась по какой-то невероятной случайности, то в дальнейшем не могло бы произойти никаких существенных изменений в базовом коде, потому что код и система декодирования (механизм считывания) должны были бы измениться одновременно (в базовом коде некоторых бактерий есть очень незначительные вариации, например, когда один из трех обычных "стоп" кодонов кодирует дополнительную аминокислоту к обычным 20). Таким образом, оптимизированный код не может быть объяснен иначе, как еще одна невероятная случайность "природы" в самом начале зарождения жизни.
Не просто система кодирования, а информация
Необходимо объяснить не только происхождение системы хранения кодированной информации, но и информацию или спецификации для белков и т.д., хранящиеся в ДНК. Если обратиться к простейшей клетке, полученной путем выбивания генов из жизнеспособного свободноживущего микроба, чтобы выяснить, какие из них "необходимы", то эта минимальная клетка нуждается в более чем 400 белковых и РНК-компонентах. Спецификации всех этих компонентов должны быть закодированы в ДНК, иначе эта гипотетическая клетка не сможет производить их или воспроизводить себя для создания другой клетки. Чтобы напечатать эту информацию, закодированную в четырех "буквах" ДНК, понадобилась бы большая книга.
По аналогии с Полом Дэвисом, проблема похожа на компьютерную программу. Как мы можем объяснить существование программы? Сначала есть язык программирования (Python, Fortran, C++, Basic, Java и т.д.), а затем - фактический набор инструкций, написанных на этом языке. Проблема ДНК также имеет два аспекта: происхождение языка программирования и происхождение программы.
Предложения о чем-то более простом, что "эволюционировало" в эту простейшую клетку, должны продемонстрировать путь от их гипотетического более простого начала до первой живой клетки. Энтузиасты абиогенеза часто апеллируют к "миллиардам лет" как к мановению руки для решения проблем, но это не дает никакого механизма. Реакции, идущие в неправильном направлении, не могут пойти вспять и пойти в правильном направлении, если добавить больше времени.
Жизнь также нуждается в системах коррекции ошибок
Молекулярная биология показала, что клетки, даже самые простые, феноменально сложны и изощренны. Информация, как уже говорилось, хранится в ДНК. Однако ДНК - очень нестабильная молекула. В одном из отчетов говорится:
Существует общее мнение, что ДНК "тверда как скала" - чрезвычайно стабильна, - говорит Брандт Эйхман, доцент биологических наук в Вандербильте, который руководил проектом. "На самом деле ДНК очень реактивна. В хороший день в ДНК человеческой клетки повреждается около миллиона оснований.
Поэтому все клетки должны иметь системы для исправления ошибок, возникающих в структуре ДНК или в закодированной информации. Без этих систем исправления ошибок количество ошибок в последовательности ДНК накапливается и приводит к гибели клетки ("катастрофа ошибок"). Эта особенность всех живых клеток добавляет еще одно "невозможно" к сценариям происхождения жизни.
Любая информация, случайно возникшая на теоретической молекуле ДНК в первобытном супе, должна быть точно воспроизведена, иначе информация будет потеряна из-за ошибок копирования и химических повреждений. Без уже функционирующего механизма восстановления информация была бы быстро деградирована. Однако инструкции по созданию этого ремонтного механизма закодированы на той самой молекуле, которую он ремонтирует, - еще один порочный круг для сценариев зарождения жизни.
Когда ученые обнаружили бактерии, живущие в экстремальных условиях, например, вокруг гидротермальных источников в море, их назвали "примитивной жизнью", поскольку некоторые исследователи происхождения жизни предположили, что жизнь могла зародиться в таких местах. Однако эти "экстремофилы", как их назвали ("любящие крайности"), имеют довольно сложные системы коррекции ошибок в своей ДНК. Например, Deinococcus radiodurans - бактерия, способная выдерживать экстремальные дозы ионизирующего излучения, которые могли бы убить вас или меня, или другие бактерии. Она выдерживает повреждение ДНК, при котором ДНК разрывается на множество фрагментов. Однако в течение нескольких часов после повреждения активируется около 60 генов, которые восстанавливают разрывы и реконструируют геном.
Гидротермальные источники - это горячие, негостеприимные места, и ДНК микробов, живущих там, постоянно повреждается, поэтому для выживания микробы должны иметь сложные системы защиты и исправления ошибок. Они совсем не просты и не представляют собой какую-либо жизнеспособную модель для объяснения происхождения жизни.
Более того, все бактерии, а не только "экстремофилы", должны иметь сложные системы коррекции ошибок, включающие множество генов, и когда коррекция ошибок инактивируется мутациями, бактерии становятся нежизнеспособными. Это создает еще одну проблему для происхождения жизни.
Имеет ли создание искусственной жизни моральное значение?
В 2010 году сотрудники Института Дж. Крейга Вентера (J. Craig Venter Institute, JCVI) сообщили о создании первой бактерии с полностью синтетическим геномом. Вариант генома Mycoplasma mycoides был сшит из простых химических строительных блоков, а затем вставлен в бактерию другого вида Mycoplasma species, генетическое содержимое которой было удалено. В результате была получена новая бактерия, способная размножаться и выполнять другие нормальные бактериальные функции (Gibson et al., 2010).
Создание JCVI широко освещалось как первый пример искусственной жизни. Сомнительно, что его можно назвать таковым, учитывая, что ученые синтезировали только геном и ни одну из цитоплазматических структур (Bedau et al., 2010). Однако в данной статье мы не занимаем определенную позицию в отношении того, является ли бактерия JCVI искусственной жизнью. Вместо этого мы рассмотрим, имело ли бы моральное значение, если бы это было так. Даже если ученые JCVI не создавали искусственную жизнь, это важный вопрос, так как будущие ученые вполне могут это сделать.
В ходе споров, развернувшихся вокруг создания JCVI, которые привели к проведению заседания Президентской комиссии США по изучению биоэтических проблем и последующему этическому отчету (2010), было широко распространено мнение, что создание искусственной жизни само по себе является морально значимым. В данной статье мы стремимся поставить под сомнение это предположение. Сначала мы предложим описание того, что такое создание искусственной жизни, и уточним, что мы имеем в виду, задавая вопрос о том, имеет ли создание искусственной жизни моральное значение. Затем мы сформулируем и оценим три попытки доказать, что создание искусственной жизни имеет моральное значение: одна основана на опасении, что создание искусственной жизни подразумевает игру в Бога, другая утверждает, что это будет способствовать редукционистскому отношению к жизни, а третья утверждает, что искусственные организмы будут иметь неопределенный моральный статус. Мы покажем, что все три попытки провалились.
СТАВЬТЕ ЛАЙК И ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ КАНАЛ.
И ПУСТЬ У ВАС ВСЁ БУДЕТ ХОРОШО!!!