1) Самые главные молекулы жизни одинаковы у всех организмов, живущих сегодня на Земле;
2) По меньшей мере некоторые из этих молекул могли образоваться в условиях, характерных для ранних стадий истории Земли?
Я думаю, что эти утверждения уводят нас в сторону, а то, что их два, еще больше ухудшает дело.
Неправомерность первого из них выявляется при анализе единства биохимии, когда мы вспоминаем, что для всех организмов общим является нечто большее, чем конструктор из малых молекул. Имеется система — общий план организации, который всегда одинаков. Взаимодействие механизмов в такой системе чрезвычайно сложное. Даже единичная молекула белка — это сложное образование, в котором специфически соединены тысячи атомов, а ведь для жизнедеятельности нужны сотни таких должным образом организованных молекул. Одно из звеньев, где потребность в белках выражена наиболее ярко (и где они должны быть наиболее «noдогнаны»), — механизм биосинтеза белка. Этот типичный пример клубка проблем представляет другой аспект единства биохимии — тесную взаимосвязь всех компонентов жизнедеятельности. Наконец, существует и произвольность в наших представлениях относительно некоторых свойств самого комплекса основных механизмов. Так, код для «перевода» текста РНК в последовательность белка, всюду практически одинаков, а набор аминокислот везде один и тот же. Трудно поверить, что был возможен только один работоспособный код или один набор аминокислот или что они были наилучшими для всех организмов при всех обстоятельствах.
Вне сомнения, наиболее правильно заключить из этого детального рассмотрения единства биохимии следующее:
1) Все живое на Земле происходит от общего предка,
2) На эволюционном древе этот предок располагается достаточно высоко и
3) Главная биохимическая система к этому времени уже сложилась.
Тот факт, что она оставалась без изменений столь долго, определялся, без сомнения, взаимосвязанностью ее компонентов и сложностью. Это сложность того же типа, что и в инженерных разработках высшего уровня, когда многие тщательно отобранные компоненты настолько тесно взаимосвязаны, что ни один из них не может быть изменен. Такая «умная машина» могла быть лишь продуктом эволюции. В то же время далеко не ясно, сложился ли в результате эволюции и набор вошедших в ее состав компонентов. Итак, можно заключить, что единство биохимической организации сложилось не на начальных этапах эволюции, а гораздо позже.
ГЛИНА КРИСТАЛЛИЗУЕТСЯ из слабых растворов, которые образуются при просачивании воды сквозь выветренные породы. Слева кристаллы галойзитовой глины, которые растут в воде, просачивающейся сквозь трещины в граните (электронная микрофотография: увеличение х 3750). Справа кристаллы иллита, растущие в порах песчаника (увеличение х 16 000). Процессы такого рода могли играть главенствующую роль при возникновении жизни.
Второй постулат из вышеприведенной пары можно перефразировать так: «некоторые из важнейших биохимических компонентов живого получить очень легко — и точка». На доказательство и дополнение его новыми данными были нацелены эксперименты, выполненные вслед за экспериментами Миллера. Действительно, оказалось, что ряд веществ, к числу которых принадлежат некоторые простейшие аминокислоты, легко получить в самых разнообразных условиях, а не только сходных с существовавшими на ранних этапах эволюции Земли. Это «и точка» в постулате смазывает историческую перспективу, поскольку, приняв постулат, мы должны будем предполагать, что суть длительного эволюционного процесса заключалась в объединении компонентов, иные из которых было не слишком сложно соединить вместе и которые обладали достаточной стабильностью. Как и в случае первого постулата, все это мало говорит нам о событиях, происходивших у основания эволюционного древа.
Конечно, мы можем продолжать считать, что первые организмы были образованы из молекул тех же типов, что и современные, но такую точку зрения нужно рассматривать лишь как гипотезу, не имеющую подтверждений.
На самом деле имеется много оснований для сомнений. Прежде всего вспомним об исключительной сложности и взаимосвязанности основных биохимических процессов. Первые организмы не могли быть устроены таким образом. В них должны были действовать относительно простые «молекулярные машины», которые могли без особого труда вступать во взаимодействие и которые «работали» проще (выражаясь фигурально, это были копья, а не пулеметы). Здесь мы имеем дело с иным подходом к проблеме: он должен привести к мысли, что первые организмы имели другое строение, чем современные, и состояли из других веществ. Это справедливо и для вещей, сделанных человеком: для создания сложных и простых устройств нужны и разные материалы, и разные составные части. Не пытайтесь отыскать хоть одну костяшку от деревянных счетов в карманном компьютере (да и дерево вообще).
ГИПОТЕТИЧЕСКОЕ ЭВОЛЮЦИОННОЕ ДРЕВО: таким оно получилось в результате использования метода, согласно которому разветвление и вымирание отдельных ветвей происходят случайным образом. Оно очень схоже с другими древами такого рода тем, что все ныне существующие виды (показаны наверху стрелками) происходят из предковой точки ветвления, находящейся на некотором расстоянии от корня древа. (По мере роста древа такие точки ветвления могут переходить лишь на более высокий уровень.) Реально эволюция также идет путем ветвления и вымирания, поэтому неудивительно, что все организмы, существующие сегодня на Земле, вероятно, имеют относительно высоко развитого общего предка. Во всех ныне живущих организмах работает сложная молекулярная «машина», но из этого вовсе не следует, что такая же «машина» была характерна и для самых первых организмов.
Можно усомниться поэтому, что аминокислоты, которые замечательно подходят для построения катализаторов, нужных для определенных процессв, были столь же хороши для образования их в самом начале. Зададимся вопросом, действительно ли аминокислоты или другие важнейшие компоненты современного нам живого вещества вообще участвовали в «старте» жизни.
ОЧЕВИДНО, что современные живыe существа на всех уровнях их организации устроены очень сложно. Классическим примером сложного многокомпонентного устройства может служить глаз, который, для того чтобы вообше иметь практическую ценность, должен быть устроен именно так, как он устроен. «Как может такой орган возникнуть за счет малых эволюционных изменений?» - спрашивают антидарвинисты, думая, что попали в цель. Пусть они успокоятся: здесь нет ничего парадоксального. Высокий уровень организации может возникать за счет постепенных эволюционных изменений.
Представьте себе простои аналог «парадоксальной» структуры - каменную арку. Как можно построить арку постепенно, камень за камнем? Ответ: ее нужно собирать на опоре. А для начала нужно собрать эту опору, в которой нет ничего парадоксального, причем собрать по кусочкам - элемент за элементом.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ СИСТЕМЫ, использующей принцип кооперативное™ (например, арки из камней), можно представить себе как результат случайных маловероятных событий (слева). Гораздо разумнее ожидать, однако, что система возникла на некой «опоре», которая исчезла в прошлом и не доступна нашим наблюдениям (справа). Неорганические глины могли служить такого рода опорой - каркасом, на котором эволюция построила ныне существующую молекулярную машину.
Я думаю, что именно таким путем и возникла известная нам, еще более удивительная, чем арка, биохимическая организация живого. Части ее, столь тесно пригнанные друг к другу сегодня, на первых порах опирались на что-то другое, устроенное более просто. Быть может, какие-то фрагменты древней опоры существуют и теперь, сама же опора разрушилась.
Что же дальше? Что мы можем сказать о том, чего уже нет?
Зададим иной вопрос: как узнать, каким оружием пользовались люди в древности, если не сохранилось никаких следов их деятельности? Вряд ли первым на ум придет пулемет, сделанный из камней и палок. Скорее вы попытаетесь представить наиболее простой путь, по которому могли пойти древние люди в создании оружия. При этом вы будете руководствоваться тем, что вы знаете о их потребностях, о технологии и доступных им материалах.
Рассуждая подобным образом, мы можем сказать о первых организмах следующее.