Апр 18, 2017 Загадка механизмов эволюции

Описав осознание учеными устройств эволюции, пора поведать о том, как она, по теперешним представлениям, шла. Как мы лицезрели, само осознание задач эволюционизма в ругательные полста лет поменялось: мы не согласны сейчас осматривать эволюцию
легко как смену таксонов, а лицезреем ее сначала как преображенье экосистем, каковое теснее влечет смену таксонов.Описав осознание учеными устройств эволюции, пора поведать
о том, как она, по теперешним представлениям, шла. Как мы
лицезрели, само осознание задач эволюционизма в бранные полста лет
поменялось: мы не согласны сейчас разглядывать эволюцию
легко как смену таксонов, а лицезреем ее сначала как
преображенье экосистем, каковое теснее влечет смену таксонов.<!—more—>
Это, как я постараюсь изобразить, конструктивно меняет
представления о ходе самой эволюции таксонов, а неподражаемо — о
ее начале.

1. С чего же начинать отсчет эволюции?

Почти все эволюционисты (начиная с основного, знакомого нам по
имени — Анаксимандра) заплетали родные уразумения о эволюции
живого в совместную схему развития мира, и Дарвин, не сооружавший
этого, был быстрее исключением. Новейший учебник (*) тоже начал
свойскую необъятную (50 страничек) главу «Происхождение жизни на
Миру» с космической эволюции. Для чего это, не например, но резон
здесь глодать. Испытаем его объяснить.

(*) В.Б. Захаров, С.Грам. Мамонтов, В.И. Сивоглазов. 0 Биология.
Совместные закономерности. Учебник для 10-11 классов
общеобразовательных учебных заведений. Мтр., Школа-Пресс, 1996.
623 с. (Дальше: Учебник.)

У космологов ведом «антропный принцип», утверждающий, что с
самого начала эволюция мира шла так, чтоб в определенный
причина в ней мог показаться думающий наблюдающий. Без этого
принципа космология не умеет разъяснить дивное
соответствие значений глобальных констант (скорость света, масса
протона, заряд электрона и т.д.) — быть достойным бы хоть какой-то из них
обладать чуток другое значение, и во Вселенной не водилось бы не то что
жителей нашей планеты, не водилось бы даже атомов. Принцип можнож осознавать и как
первоначальное согласование глобальных констант (это, в сути,
креационизм, религиозная точка зрения, симпатичная для
верующих), и как типичный отбор — из целых мыслимых
вселенных мы живем в той единственной, в тот или иной мы могли, в
принципе, произойти. Бранное чем-то недалеко с дарвинизмом,
где тоже принято разговаривать: предоставленное свойство организмов
есть поэтому, что не владевшие им не смогли жить.

Южноамериканский физик Пол Девис, пропагандист «антропного
принципа», не запрятывает его идейной близости дарвинизму — по
его суждению, наша Вселенная отобрана из «ансамбля» вселенных, а
всякий счастливо живущий организм — из «ансамбля» наименее удачных
организмов. То, что слово «ансамбль» веет здесь совершенно различные
смыслы (ведь вселенные, в отличие от организмов, мыслятся как
неразмножающиеся и невзаимодействующие), обойдено безмолвием,
зато правосудно отмечено, что антропный принцип «сродни
традиционному религиозному изъясненью мира: Бог сотворил мир,
чтоб люди населяли его». Девис допустил, что «в водящемся будут
разысканы изъяснения неких из осмотренных численных
совпадений в рамках теоретической физики», по этому
«антропный принцип утратит всякое значение для изъяснения
мира» (Девис П. Случайная Вселенная. Мтр., 1985). Он оказался
прав: теснее возникли космологические занятия, пытающиеся увязать
мировые константы методом решения их из новейшей совместной теории. К
огорчению, большая часть приверженцев принципа считают его
нескончаемым.

Девис привел и критику в адресок принципа, в частности, этакую:
«Географ, убежденный в предопределенности в итоге сущего», мог
бы счесть реку Мисисипи с намерением сотворенной, так как она
«чрезвычайно комфортно подступает ко целым пристаням и проходит под целыми
мостами» (Девис П. Суперсила. Мтр., 1989, с. 260). Иными
словами, к географии прилагать антропный принцип водилось бы
вздорно — мы-то знаем, что река появилась сначала и по близким
законам, а сооружения на ней — позднее и по остальным законам. Не
так ли идет подступать и к космосу? Пока не водилось частей, не
водилось и их констант, а иной раз (по мере остывания Вселенной)
частички замерзли возникать, у их обнаружились те характеристики
(выражаемые константами), тот или иной вписывались в теснее возникшний
мир. А как тяжба в биологии?

При изъяснении абиогенеза (происхождения жизни из неживого)
встают метко те же трудности: в самой азбучный клеточке все
дивно подогнано товарищ к приятелю, одинаково как подогнаны товарищ к
приятелю и различные клеточки (организмы и числа многоклеточного
организма). Более дивна взаимоподогнанность долей
биосферы. И о том, что все это предназначено для жителя нашей планеты, тоже, как
мы знаем из числа 1, длинно сказали — в рамках «природного
богословия». Все-таки практически все биологи вот теснее 140 лет
предпочитают отыскивать разъяснение в рамках идеи эволюции. Кому у
кого в эком случае надлежит обучаться — биологам у космологов
либо навыворот?

Самый простой вариант руководиться традиции космологов, т.е. уверять, что
земная жизнь глодать совпадение редких случайностей. Конкретно так и
заявляли почти все, к примеру, ленинградский эколог Мтр.И. Будыко в
собственной книжке «Эволюция биосферы» (Литр.., 1984): биосфера
показалась ему малоустойчивой и до этого времени будущей едва
поэтому, что в периоды кризисов ее выручало что-то наружнее,
успешная случайность. Так, иной раз биосфера имелась готова
замерзнуть, «как разов» повышалась активность вулканов,
увеличивавшая парниковый эффект. На самом деле это тоже —
«антропная» точка зрения.

Антропный принцип почти все признают поэтому, что не лицезреют ему
кандидатуры; вернее, кандидатурой у их служит только лишь мысль
«случайной Вселенной», где совпали исходные обстановки, товарищ от
приятеля самостоятельные. Метко та же начальная посылка главенствовала
в 1970-е гг. в службах по абиогенезу. Вот ее самая явная
формулировка: «Эволюция обязана начинаться со случайных
событий. «В начале» — каковой бы ни был исполнительный смысл этого
понятия — по-видимому водился молекулярный хаос, и в огромном
обилии хим соединений не водилось никакой
многофункциональной организации» (Эйген Мтр. Самоорганизация материи
и эволюция био макромолекул. Мтр., 1973, с. 13).
Забегая вперед, например, что эта конструкция завела делему в
тупик, и я буду объяснять иную схему, исходящую из точной
упорядоченности хим действий на юный Миру.

Опыту космологов идет и Учебник: «чем наиболее функциональна
оказывалась молекула белка как катализатор, тем главным образом полезности
приносила она близкому владельцу. По-видимому, в это пора
происходило становление генетического кода» (с. 69). С облика
это будто дарвинизмом, на самом деле же это — антропный принцип в
его религиозной форме: ведь успешный белок еще не мог
размножиться и вытеснить соперников, так что его сопряжение с
«генетическим кодом», ранее причины не жившим,
смотрится как предустановленное. А нельзя ли как-то по другому,
понаучнее?

Нет, я не собираюсь спорить с верующими — то божество, в
тот или другой они веруют, полностью реально для их, владеет теми
атрибутами, в какие они веруют, и спорить о этом нет смысла.
Но обращу интерес: антропный принцип забран космологами (и то
не целыми) на веру, чтоб разъяснить соотношение констант, и
только лишь. Они никак не дают обращаться к нему всякий разов,
как что-то мрачно, а биологи на самом деле мастерят конкретно это. Вот
как, к примеру, Учебник изъясняет происхождение фотосинтеза: «В
наиболее удачном положении оказались организмы, завоевавшие
способность применять энергию света для синтеза
органических веществ из неорганических. Таковым образом появился
фотосинтез» (с. 70). Снова, как в антропном принципе, ссылка
на выгодность дана заместо опыта либо рассуждения о вероятном
механизме заслуги. Пусть читатель не поленится сопоставить эту
пару фраз о фотосинтезе с думами Анаксимандра о возникновении
жителей нашей планеты (п. 1-5) и Эмпедокла о отборе (п. 1-7), а потом сам
решит, крупен ли здесь за 2500 лет прогресс в методе мыслить о
эволюции.

Наиболее научной мне видится линия рассуждений, отклоняющая
антропный принцип во целых его формах как лишний, пока не
исчерпаны все другие доводы. Трудности, заставившие
вводить его, схожи во целых науках и вызваны тем, что
процесса эволюции мы не лицезреем, а ее результаты поражают нас
собственной самосогласованностью. Все-таки в большинстве наук ничего
схожего на антропный принцип никто не дает, так как
это просто неинтересно — куда занимательнее отыскивать механизмы
явлений и их более совместные взаимоотношения, а не считать всякую
неясную касательство священной либо, что практически то же,
«антропной».

И все же одна специализированная трудность у космологов вправду
глодать: совпадение констант смотрится удивительным сначала
поэтому, что Вселенную не во что «опустить», ее нельзя
разглядеть как количество чего же-то, чтоб вывести ее законы из
параметров этого «чего же-то». Но к нашей объекту принесенная трудность как
разов не иметь отношение: жизнь — порождение Света, как Мир —
порождение космоса. Приняв космическую эволюцию как нечто
предоставленное, мы можем вывести из данной для нас данности эволюцию Света и
узнать тем обстановки той поры, иной раз возникла жизнь. А
зная эти обстановки, можнож начать распутывать клубок загадок
рождения жизни.

Одно слово, делему абиогенеза нужно вправду начинать
издалека, с эволюции неживой природы, по другому мы в нем ничего не
усвоим. Чрезвычайно успешно, что Учебник давать имя ученых XIX-ХХ
веков, пытавшихся осознать абиогенез как девственно хим
делему, и приводит результат их 120-летних усилий — приобретено
множество органических веществ, понята значимость мембран и
иных граничных структур, да и только лишь. По-моему, результат
безрадостен: куда двигаться далее, непонятно.

И все-таки Учебник обретает полностью мудрое направление —
дает отыскивать корешки живого в неживой природе как целом. К
огорчению, сам он отчего-то его не держится — сообщив массу
разрозненных сведений о космосе, он никак ними не пользуется и
ничего не разговаривает нам о геологии и физике юный Света. А
там-то и скрывается разгадка — в той мере, в какой она на
настоящее отыскана. И поведать о этом для старшеклассников,
по-моему, можнож, хоть и не до боли просто.

2. Юная Мир

В баста 1997 грам. журнальчики пестрели прекрасными цветными
фото поверхности Марса, добытыми южноамериканским
аппаратом «Марс-Пасфайндер». Оказалось, что марсианская
пустыня веет несомненные следы минувшего движения по ней бурных
вод (рис. 1). Куда же они делись? На данный момент у Марса практически нет
атмосферы, и рассчитывается, что она имелась млрд годов назад
сорвана с него космической катастрофой — падением большущего
астероида. Этакие катастрофы видимо приключались и с Миром, но
наша планетка увеличивала для себя и новейшую атмосферу, и новейший океан
(ибо изрядная количество его выплескивалась в космос), а Марс так и
остался нагим. Ведь газы и вода происходят из недр, а недра
Марса издавна мертвы (чем младше планетка, тем скорее она
«вымерзает»).

Наш Мировой океан, мнимый чрезвычайно ветхим, в один-одинешенек смысле
постоянно молод: у него постоянно новое дно. Подсчитано, что размыв
суши (волнами, реками, дождиками) веет в океан столько жестких
частей, сколько довольно, чтоб полностью заполнить его
осадочными породами в итоге за 50 млн. лет, а он есть в
60-70 разов подольше. Оказывается, океанское дно повсевременно
обновляется в ходе спрединга (растекания): новейшие толщи
постоянно поступают из недр в срединноокеанические горные
хребты, тот или иной расходятся, а ветхая океаническая кожура все
пора испытывает субдукцию (задвигается под кожуру континентов).
Возраст самой давнишней ведомой сейчас океанической кожуры (на
западе Тихого океана, под километровым покровом осадков) не
превосходит 200 млн лет, тогда как самые древнейшие ведомые
породы континентальной кожуры (на юго-западе Гренландии) в 19
разов ветше — им 3 миллиардов 800 млн лет (Клиге Р.К., Данилов И.Д.,
Конищев В.Н. История гидросферы. Мтр., 1998, с. 13, 66).

Если б не этот круговорот донных толщ, у нас тоже издавна не
водилось бы океана, а следственно и дождиков, т.е. точнее в итоге не водилось
бы и жизни. На Миру захоронено около 60% целых вод (там же, с.
14), а на Марсе вся.

Целым ведом «круговорот воды в природе», нужный для
поддержания жизни, и настолько же необходимы круговороты целых главных
для нее частей — к примеру, фосфора. Все-таки у нас на очах
фосфор мигрирует в одну сторонку — вымывается (а сейчас и
добывается) из горных пород в внешности солей, подсоединяется в
жизненные процессы, потом сносится в моря и океаны, где
оседает на дно с телами отмерших организмов и в океанах
задвигается под континенты. Обратно поступает около 1% фосфора
— в главном его доставляют морские птицы в внешности гуано.
Круговорот фосфора замыкается только лишь сквозь тихие глубинные
процессы (иной раз захороненные осадочные породы ворачиваются на
поверхность), и без горообразования на континентах жизнь длинно
не протянет. Ну и куда наименее дефицитный углерод — и тот
повсевременно поступает из вулканов в форме углекислого газа. Все
это привело ученых к формулировке «геохимического принципа
сохранения жизни»: планетка быть может обитаема, пока конструктивны
ее недра.

Активность недр главна нам не младше, чем активность Солнца.
Чтоб на Миру длилась жизнь, Мир сама обязана водиться в
указанном смысле живая. Это следственно, что Лавлок (сантим.. п. 6-1) и
остальные ученые, серьезно считающие Мир организмом, заслуживают
полного заинтересованности. Для их парадокс организованности биосферы —
не набор случайностей (как у Будыко), а итог ее
своей активности.

В частности, Лавлок и его единомышленники уделяют свое внимание на
изумительную земную атмосферу: по законам химии азот, главной
ее газ, соответствен бы окислиться (за счет грозовых разрядов и
квантов света) и перейти в нитраты океана, а кислород,
сильнейший окислитель, вообщем не был должен в приметных
численностях показаться. Наиболее того, концентрация кислорода в
атмосфере (20%) недалека к предельной: при 25% все, что может
пламенеть, сгорело бы. Эких образцов можнож привести множество, и
совпадениями ничего не объяснишь, так как они очень
регулярны.

Ежели же признать Мир конструктивной (живой), то абиогенез
выступает как самый приметный акт взросления нашей планетки, а
неименье его в наше пора — как выход Света из фертильного
возраста. Скептик, разумеется, увидит, что Мир — не организм,
ибо не плодится, что она породила не иную планетку, а
свою количество (биосферу). Отвечу: не многие живое
плодится. К примеру, пчелиный улей не плодится, пока
матка порождает только лишь рабочих пчел и трутней. А трутень не
плодится никогда. В мифе у старых греков Гея, богиня
света, тоже порождала не иной мир, а числа того мира,
тот или другой благодаря этому стал подходящ для проживания жителей нашей планеты (сантим.. п.
1-3). Недаром Лавлок свойскую концепцию живой Света именовал
«догадкой Геи».

Совершенно по-новенькому «догадка Геи» ставит делему абиогенеза:
нужно осознать не столько возникновение основной клеточки, сколько —
основной биосферы. (Меж иным, один-одинешенек из главных актов жизни
появилось возникновение микробов, регулирующих состав атмосферы —
Заварзин Грам.А. Бактерии и состав атмосферы. Мтр., 1984.) Это
чрезвычайно кстати, так как осознать абиогенез как рождение основной
клеточки не удается. Учеными разыскано самое большее методов получения в
критериях, схожих на тогдашние, генеральных «кирпичиков» живого —
аминокислот, сахаров (в том числе и рибозы, подходящей для конструкции
РНК), нуклеотидных оснований (пиримидинов и пуринов). Почти все
нужные для всякой жизни молекулы разысканы даже в вулканах
и метеорах. Неорганические составляющие (сначала,
фосфаты) тоже водились на юный Миру в наличии. Но что водилось на
ней далее?

Пионер исследований абиогенеза биохимик А.И. Опарин лицезрел
задачку в учении чего же-то вроде первичной клеточки, плававшей
в «первичном бульоне», хранившем органические молекулы. Он
был уверен, что конкретно в ней природой водились разысканы все
механизмы первичной жизни. Еще в 1920-х гг. его интерес
завлекли коацерваты (микроскопические коллоидные капли,
держащие полимеры и плавающие в воде), тот или иной он потом
изучал наиболее полвека. Коацерваты оказались способными
окружать себя азбучными оболочками. Опарину удалось заработать в
их некие главные для проживания реакции (к примеру, синтез
крахмала) и изобразить, что достигнув предельного масштаба, капля
распадается на немного дочерних, тот или иной тоже растут. Все-таки
для этого в коацерват вводились один-одинехонек-два фермента (это теснее
никак не преджизнь), а дочерние капли росли медлительнее начальной
и едва до того времени, пока каждой доставались ферменты.

Немного далее продвинулся в 1950-е годы южноамериканский
биохимик Сидней Фокс, изобразивший, что заместо сегодняшних белков
можнож брать протеиноиды — цепочки аминокислот, тот или иной он
приобретал, нагревая консистенция бездушных аминокислот. Растворяя их потом
в воде и нагревая сильный раствор в автоклаве до громадной
температуры, выше 130 градусов (запомним это!), он тоже
приобретал микрокапли. Там некие ферментативные характеристики
наблюдались, все-таки, без прибавленья ферментов, при этом у этих
капель тоже появлялись оболочки и шло «дробленье клеток» (рис.
2). Оно, ввиду неименья потребности во внесенных извне
ферментах, могло идти достаточно длинно, но все таки прекращалось
по исчерпании запаса протеиноидов. Эта трудность очень
существенна — ведь их полимеризация шла у Фокса в критериях
перегретой воды, несопоставимых ни с договорами возникновения
самих аминокислот (искра во увлажненной консистенции метана, аммиака и
углекислого газа — так имитировали грозу в атмосфере юный
Света), ни с договорами «разделения клеток» (средний аква
раствор). Как их скооперировать?

О успехах предбиологического синтеза (в отличие от его
неудач) пространно не тайна наиболее 20 лет, и они излагаются в
учебниках как сегоднящая теория абиогенеза. На данную тему в 1978
грам. явился превосходный обзор, скоро переведенный на российский язык
(Р. Дикерсон. Хим эволюция и происхождение жизни. //
Эволюция. Мтр., 1981), тот или другой светло и корректно выложил ту
концепцию абиогенеза, тот или иной сейчас держится Учебник.
Потому коснемся этого обзора.

Начат он так: «Приблизительно сквозь млрд лет потом образования
Света (действия, тот или другой вышло около 4,6 миллиардов годов назад)
появились одноклеточные организмы». Создатель именовал самый старый
эталон породы (из Южной Африки), хранящий нечто вроде
остатков микробов — ему около 3,3 миллиардов лет, и резонно
опешил, как стремительно родилась жизнь — ведь позднее, на
происхождение клеток, обладающих ядро, оставило практически 2 миллиардов лет.

С того времени выяснилось, что просвет абиогенеза был еще
кратче: сообразно упомянутой «Истории гидросферы» (с. 34, 120),
земная кожура охладилась басистее сто градусов около 4 миллиардов лет
назад, и океан длинно (800 млн лет) был теплее 90 градусов,
все-таки самая старая осадочная порода (3,8 миллиардов лет) теснее веет
следы жизни. Размышляю, Дикерсон опешил бы еще более, если б
знал это — выходит, что жизнь родилась в итоге за 200 млн лет и
притом в кипяточке. Дикерсон напомнил давнишнее воззрение, что
жизнь занесена на Мир извне, и увидел, что оно ничего не
изъясняет, ибо остается вопросец — как жизнь появилась где-то.
Все-таки одну трудность оно все таки обойти дозволяет —
изумительную скорость земного абиогенеза: может быть, где-то
абиогенез шел млрд лет, а на Миру этого не пригодилось.
Самый простой вариант поступают те, кто дозволяет, что жизнь имелась
привнесена на Мир немедля в форме примитивной биосферы,
занесена сознательно цивилизацией, на 4 миллиардов лет нас
обогнавшей. Все-таки вероятность этого очень сомнительна: ведь
самой Вселенной, как сейчас считают, в итоге 15 миллиардов лет, а жизнь
не может показаться около звезды основного либо второго поколения
— из-за неименья тяжких хим частей. Солнце
принедлежит к третьему роду звезд, и спецы по жизни
в космосе строчат: «Возникновение земных форм жизни нельзя считать
задержавшимся, так как не исключено, что они касаются к
числу самых главных во Вселенной. Тяжба в том, что…
происхождение и развитие многоклеточных форм жизни вероятно
едва в налаженности звезд со средней массой, иметь отношение к
третьему и следующим поколениям» (Аллен Дж., Нельсон Мтр.
Космические биосферы. Мтр., 1991, с. 60).

Здесь можнож последовать мудрому совету Дикерсона: «ежели эта
жизнь развилась не на Миру, то она непременно появилась на
какой-то иной планетке, не очень выделяющейся от Света по
температуре и по составу. В реальности вопросец соответствен
формулироваться так: каким образом могла показаться и
эволюционировать жизнь на планетке, сходной с нашей Миром?»
Добавлю: пока нет действующей теории абиогенеза, нечего
дивиться его скорости. Быть может, абиогенез и соответствен идти
стремительно?

3. Отбор до размножения. Разве так посещает?

Задачку обзора Дикерсон формулировал в внешности 5 тем: «1)
образование планетки с атмосферой, держащей газы, тот или иной
могли бы служить сырьем для происхожденья жизни; 2) синтез
био мономеров…; 3) полимеризация этих
мономеров…; 4) вычленение отдельных капель… их перевоплощение
в пробионты с своим химизмом и и своей
«особенностью»; 5) происхождение некоего репродуктивного
аппарата, гарантирующего передачу дочерним клеточкам… потенций
родительских клеток. Коротко все это можнож сконструировать как
препядствия сырья, мономеров, полимеров, изоляции и
репродукции».

Изоляцией Дикерсон именовал делему переноса веществ из одних
договоров в остальные. Она очень непроста — теснее опыты Фокса
представили, что синтез мономеров и их полимеризация идут в
совершенно разнообразных критериях. Дальше читаем: «В опытах
Опарина и Фокса мы обретаем, разумеется, едва аналогию живого, но
эти опыты будят мысль. Они демонстрируют, в какой мере
поведение, подсказывающее жизненные процессы, коренится в
физико-хим необыкновенностях, и иллюстрируют идею выживания
в итоге хим отбора. Светло, что это единый
вид природного отбора в эволюции, тот или другой мог жить
до возникновения молекул, играющих роль носителей инфы».

Насчет «будят мысль» спорить не приходится, но что же это все-таки за
отбор без наследственности? Как говорится, «мы экого не
проходили». Он описан у Дикерсона должно образом:

«Можнож представить для себя, что до возникновения живых клеток
первобытный океан практически кишел таковыми «каплями»… Те из
их, в тот или иной нечаянно оказывались катализаторы, способные
провоцировать «полезные» процессы полимеризации, обязаны водились
жить подольше… В протяжении длительных геологических эр
действовал, по-видимому, могучий хим отбор, берегший
те виды капель, тот или иной водились способны…» и т.д.

Испытаем осознать. «Хим отбор» — термин, означающий
совсем не природный отбор, а факт из химии обнаруженных порядков
(т.е. порядков, обменивающихся веществом и энергией со средой).
Факт этот состоит в том, что в раскрытой порядку генеральную количество
субстрата перерабатывает та реакция, тот или иной течет скорее
в итоге. (В отличие от обыкновенной химии, где реакции текут в
сторонку хим равновесия, в химии обнаруженных порядков
реакции текут туда, куда им указывают потоки веществ.) Факт
занимателен и главен, мы им еще воспользуемся, но для чего разговаривать
о капле, постоянно бывшей миллионы лет? Смысла для
эволюции от нее нет: хоть она и «была подольше», ее
превосходство гибло совместно с нею, так как она не располагала
наследственностью.

Зато хим отбор осмыслен, ежели идет речь не о определенной
капле, а о массовом (геохимическом) процессе — о возникновении
наиболее действенной реакции, тот или другой сооружало новейший вариант
процесса доминирующим. Сколько в нем жила та либо другая «капля»,
индифферентно.

Здесь полезно вспомнить «ретроградную концепцию», тот или иной
предложил в 1945 грам. южноамериканский биохимик Норман Горовиц
(Horowitz). Ах так резюмировал ее Дикерсон: «Горовиц…
представил, что метаболические налаженности эволюционировали, так
проговорить, задом наперед. Ежели в наше пора какая-нибудь
метаболическая последовательность ведет, к примеру, от вещества
А к веществу Б и дальше к веществам В, Грам и Д, то можнож мыслить,
что в самом начале появилась потребность в веществе Д и самой
старой реакцией имелась реакция получения Д из Грам, а Грам водилось
сырьем, запас тот или иной водился в окружающей среде. Едва потом
того, как этот запас начал иссякать, появлялось давление отбора
в прок возможности зарабатывать Д из второго сырья, т.е. из В.
Потом недостача В породил породил конкурентнсть» и т.д. Так
«неторопливо и равномерно эволюционировала в конце концов — в обратном
порядке — вся метаболическая цепь».

Жалко, что ни Горовиц, ни Дикерсон не пробовали поставить этакий
опыт, чтоб узнать, как по сути действует «давление
отбора». Сходственные опыты, совершенно не мысля про абиогенез,
часто ставили все, кто изучил генетический поиск (о
нем шла речь в числа 5), и итог был плачевный, хоть и
природный — пока ресурс был, выживал тот, кто умел, а не
тот, кто обучался применять что-то другое; иной раз же ресурса не
делалось, гибли все, не считая того умельца, тот или другой мог стремительно
разыскать (вот он, генетический поиск!) это новое. Но
генетического поиска до возникновения генетической налаженности водиться не
могло, так что взывать к обыкновенному отбору смысла нет. Зато глодать
смысл вспомнить сущность хим отбора — ресурсом завладевает
тот процесс, тот или другой его скорее применяет, вроде бы самое большее
ресурса ни водилось. Ежели «органический» процесс оказывался таковым,
он занимал участок «неорганического».

Не будем упрекать Горовица: он высказал увлекательную мысль, к
тот или иной мы еще вернемся, тогда как подходящая для него теория
(хим отбора) возникла позднее. В 1960-е гг. шведские
ученые — химик Литр.. Силлен и геолог Мтр. Руттен — сделали к ней
главный шаг: отвергли концепцию «первичного бульона» как
химически невозможную. Тяжба в том, что желанные для абиогенеза
реакции — те, тот или иной обязаны идти против хим
равновесия, а следственно продукты их в «бульоне» не могут
скапливаться, и для синтеза в «бульоне» чего же-то путного не
хватило бы и триллиона лет.

Вот Силлен и Руттен и предложили основное: поменять
познавательную агрегат — не уповать на последовательность
исчезающе редких удач, а узнать, при каких критериях нужные
реакции могут протекать и водились ли этакие обстановки на юный
Миру. Необходимым договорам удовлетворил не «бульон», а поток. В
нем может идти хоть какой синтез, ежели его продукт уносится (либо
еще как-то предохраняется) от распада (Руттен Мтр. Происхождение
жизни (природным методом). Мтр., 1973, с. 297).

Но как это могло достигаться? Главный шаг к ответу обретаем в
книжке столичного химика А.П. Руденко «Теория развития
обнаруженных каталитических порядков» (Мтр., 1969), где представлено: в
потоке веществ и энергии вероятно саморазвитие, при этом сам
собою развивается не продукт, а катализатор. Оказывается,
активность катализаторов может повышаться в ходе их занятия, и
поток веществ в большей степени перерабатывается этими,
усовершенствованными катализаторами. Наиболее конструктивные катализаторы
образуются полностью понятным методом — за счет их «избирательного
отравления», т.е. сужения диапазона ускоряемых реакций. Сейчас
катализатор останавливается вроде бы ограниченным, но ценным спецом, и
минувшие катализаторы вроде бы вытесняются новенькими из действий
переработки веществ потока.

Это явление Руденко именовал природным отбором, но мы
предпочтем устоявшийся термин «хим отбор». Реакцию, в
тот или иной следует эволюция катализатора, Руденко именовал базовой.
Тем, в анализе абиогенеза упор был перенесен с
обыкновенного вопросца «что синтезировано?» на вопросец «как
синтезировано?», и процесс рождения жизни стал как
эволюция катализаторов неорганических «базовых реакций».

К огорчению, сам Руденко не например, какие из реакций
абиогенеза идет считать базовыми, и, тем паче, не направил
интерес ни на какие процессы, не считая катализа. Навыворот, он с
завидной прямотой заявил (с. 229), что «никакая вторая
эволюционирующая модель не может отдать исчерпающего воссоздания
добиологической хим эволюции и вскрыть ее предпосылки». А
это просто ошибочно — в абиогенезе глодать самое большее других тем.
Потому на фоне взявшей скоро новейшей термодинамики (о ней
шла речь в числа 5), давшей наиболее совместную теорию обнаруженных
порядков, приватное достижение Руденко осталось практически без
заинтересованности. Малюсенько кто увидел, что без его теории далее
двигаться непереносимо — конкретно он обрисовал один-одинехонек из определенных
устройств самоорганизации, механизм порождения затравок,
нужных для формирования хоть какой термодинамической
структуры.

Что дотрагивается теории хим отбора, то лавры достались
германскому химику Манфреду Эйгену, выступившему с схожей идеей
в 1971 грам. (его книжку я упоминал в п. 1). Но Эйген ввел отбор
как истину, забранную из дарвинизма, а у Руденко отбор —
реальное явление в реакции с модифицирующимся катализатором. В
частности, Руденко пользовался (с. 21 его книжки)
«аггравационным эффектом в катализе» — тем опытным фактом, что
наиболее мощные молекулы катализаторов наиболее конструктивны.

Ни на что это у Дикерсона нет даже намека. Но ужаснее в итоге у
него с «длинными эпохами»: сначала он опешил, что их не
потребовалось, а потом, как лицезреем, на их-то и возложил
менее понятное. Так сооружали все, начиная с Эразма Дарвина
(вспомним его «миллионы веков»), но в наше пора это теснее
несерьезно. Неясным фразам пора водилось противопоставить нечто
наиболее определенное, что в следующие 20 лет и водилось изготовлено.
Подлинно увлекательную, на мой взор, теорию абиогенеза начали
строить те, кто лицезрел делему не в рамках коацервата, а в
рамках Геи.

2-мя основными для сегодняшней жизни хим действиями
прибывают расщепление воды с выделением легкого кислорода и,
навыворот, окисление разнообразных субстратов вольным кислородом.
Главную реакцию в неживой природе реализует ультрафиолет, а в
живой — фотосинтез; 2-ая в неживой природе целым ведома
(к примеру, железо заржавевает), а в живой значит дыхание.
Эволюция этих реакций состояла в их расщеплении на множество
стадий (что позволило функционировать с маленькими, пригодными для живых
объектов, квантами энергии) и в возникновении целого диапазона
органических катализаторов (предшественников ферментов). В
1978 грам. столичная исследовательница К.Б. Серебровская (из
школы Опарина) указала, что эти реакции сущность базовые реакции
по Руденко, и тем отдала его теории новейшую жизнь — в рамках
биоценотической концепции абиогенеза.

4. Сначала биоценоз, потом организмы

Биоценотическая концепция абиогенеза (БКА) утверждает, что
жизнь появилась немедля в форме простого биоценоза, едва
позже разделившегося на отдельные особи и облики; сначала на
планетке были только лишь геохимические круговороты веществ,
потом появлялись одна за иной те реакции, тот или иной мы сейчас
именуем метаболическими — немедля в форме звеньев, тот или иной
встраивались в минувшие круговороты, — а позже теснее появились
отдельные особи, наследственность и размножение.

Приятный пример включения органического звена в геохимический
круговорот приносит круговорот серы, изображенный на рис. 3
(арестованном из упомянутой книжки Руттена): ее круговорот есть
и вне жизни, но главной поток серы из морских вод в горные
породы сейчас исполняют организмы (бактерии Desulphovibrio и
др.), тот или иной восстанавливают сульфаты в сульфиды. Отличить
биогенные сульфиды можнож по тому, что в их на немного
процентов повышено содержание томного изотопа серы (того, у
тот или иной атомный вес 34).

Сначала подмена хоть какого неорганического катализатора
геохимической реакции на протеиноид прибывала хим
отбором и шагом в абиогенезе. Пока что аппарата наследования
здесь не требовалось.

Исток БКА традиционно лицезреют в выражении из «Биохимических
набросков» В.И. Вернадского: «Основное возникновение жизни при
твореньи биосферы обязано водилось произойти не в внешности возникновения
1-го какого-нибудь внешности, а внешности их совокупы, отвечающей
геохимическим функциям жизни. Обязаны водились немедля показаться
биоценозы». Но вопросец о том, как это сумело практически
получиться, Вернадского не заинтриговал.

Основным шагом в сторонку определенной БКА мне представляется
«ретроградная концепция» Горовица. Конкретно она в первый раз
представила, как в принципе органический процесс мог встраиваться
в геохимический круговорот, а конкретно — в порядке, обратном
порядку хим реакций.

Должно шаг к БКА сделал в 1957 грам. британский физик,
натурфилософ и историк науки Джон Бернал — в Москве, на
Международном симпозиуме по происхождению жизни. В докладе
«Препядствия стадий в биопоэзе» (биопоэз — порождение жизни) он
обобщил разрозненные выражения предшественников и
определил последующие тезисы.

1) Ежели «первичный бульон» и жил, то встает неувязка —
как в нем обеспечивались нужные концентрации подходящих комплектов
веществ (то, что Дикерсон именовал позднее вопросом
изоляции).

2) Точнее, что «бульона» никогда не водилось, а образование
мономеров шло впараллель с их полимеризацией.

3) Для этого водились комфортны небольшие водоемы на грани высыхания и
глины в качестве катализаторов, сменявших ферменты
(явившиеся позднее).

4) В эту эру «ничего схожего на обособленный организм
показаться не могло, а могли жить едва беспорядочные
образования достаточно неизменного состава, в тот или иной метаболизм
поддерживался некое пора и тот или иной наиболее подсказывали
прохладное пламя, чем организмы».

5) Этакие «субвитальные единицы» могли обладать меняющиеся границы
и соединяться вместе, при этом несопоставимые разрушались, а
у пригодных друг дружке «спектр их биохимической активности
расширялся».

6) Сначала это водились «зоны» (позднее Бернал даже ввел термин
«субвитальные местности»), занимавшие целые равнины, компенсированные
мокроватым субстратом (Бернал давать имя его илом и почвой, что
ошибочно — ничего экого до происхожденья жизни не
было).

7) Возникновение различных полимеров привело к происхожденью
мембран, а это позволило субвитальным единицам локализоваться
в коацерватных каплях и остальных микрообъектах. Так как они не
располагали аппарата наследственности, их превосходнее называть не
протоклетками, а «эобионтами» (термин предложил в 1953 грам. Н.
Пири).

8) Возникновение потомственного аппарата непонятно, но здесь главны
два экспериментальных факта: во-главных, «два доп
синтетических полирибонуклеотида (один-одинехонек с группой пурина, а
иной с группой пиримидина), каждый в отдельности некорректно
скрученные, соединились in vitro… в частую двойную спираль,
подобную спирали естественной ДНК». Во-вторых, нуклеиновая
кислота может служить матрицей только лишь для метко ей
подходящей, тогда как один-одинехонек «фермент может может
содействовать синтезу почти всех, ежели не целых, нуклеиновых
кислот».

Заключительный пункт нуждается в объяснении. Бернал с удивительной
проницательностью указал тут на три происшествия: (1) РНК
может самопроизвольно скручиваться в двойную спираль, (2) РНК
может копировать только лишь саму себя, (3) белок ничего сам не
копирует, зато может один-одинехонек катализировать копирование самых
различных полимеров. Не пытаясь решать делему «обоюдной взаимоотношения
меж синтезом нуклеиновой кислоты и белка» (она не решена и
доныне), Бернал практически указал самое основное в теме
возникновения наследственности: основным потомственным веществом
комфортно считать РНК (а не ДНК), тот или иной могла зачислять
природную форму сама, без белков, а основной функцией белка
потомственной налаженности обязана имелась служить РНК-полимеразная
активность. Причина возникновения данной для нас «обоюдной взаимоотношения» Бернал и
считал мгновенно рождения жизни.

Итак, рождению жизни предшествовало, по Берналу, возникновение
широких субвитальных областей (зон) и обособление снутри
каждой из их множества маленьких эобионтов, а едва потом
возникла наследственность. До ее происхожденья процессы шли
сами собой, так как не водились неповторимы (как идут обыденные
хим процессы). Дивиться высочайшей скорости данной для нас стадии
абиогенеза не приходится — неторопливо следует едва то, что вызывает
многократного ожидания маловероятных актов.

К огорчению, ни Бернал, ни кто-или иной на Западе, не стал
(как знаю) развивать биоценотический нюанс абиогенеза
далее. В этом плане центр идеи остался в Рф, чему
содействовал колоссальный для нас авторитет Вернадского.

В 1970 грам. к БКА еще на шаг приблизился биолог Мтр.Мтр. Камшилов,
функционировавший, по выходе из сталинской ссылки, в Институте аква
тем (пос. Борок Ярославской обл.). Основная его мысль: ежели
сначала появился метаболизм, а потом клеточки и их размножение, то
немедля обязано водилось появляться крупное число самых различных внешностей
— иной раз расчленялся на отдельные организмы какой-то первичный
биоценоз. В подтверждение Камшилов приводил факт внезапного
возникновения целых видов беспозвоночных в кембрийском периоде.
Аргумент несостоятелен (организмы возникли, как мы сейчас
знаем, на 2 миллиардов лет ранее), но это не умаляет пионерской
роли книги Камшилова «Биотический круговорот» (Мтр., 1970).

Тогда для БКА не водилось никаких определенных принесенных, и ее немногих
сторонников соединяло едва нежелание зачислять царившую
идеологию (что ведет к нам, то, мол, и появлялось), на самом деле
антропную. Камшилова еще грела симпатия к тому
натурфилософскому суждению Вернадского, что жизнь постоянно
была в форме биосферы. Но столичный бактериолог Грам.А.
Заварзин, настолько же ревностный почитатель Вернадского, тем не
наименее протестовал против первичности биоценозов. По его суждению, о
их нет никаких сведений до тех пор, пока в
геологической летописи не возникли цианеи (синезеленые
водные растения), тогда как бактерии возникли заранее ранее.
(Заварзин Грам.А. Литотрофные мельчайшие организмы. Мтр., 1972, с. 318).
Следами жизнедеятельности микробов рассчитывается изменение
соотношения изотопов и состава атмосферы, определяемое по
изменению состава осадочных пород подходящей эры.

Там же (с. 319) Заварзин направил интерес на главный факт: в
кратерах сегодняшних вулканов найдено множество разнообразных
литотрофных (кормящихся неорганикой) микробов — и высказал
предположение о вероятной их первичности. По Заварзину, все,
чего же не мог синтезировать главный организм, он приобретал из
геосферы (это, напомню, мысль Горовица), и в этом, но только лишь в
этом, смысле жизнь появилась в форме ценоза. Никаких
организмов, поставлявших еду остальным организмам, безызвестно
вплоть до возникновения цианей. Само же возникновение главных микробов
Заварзин и тогда позднее связывал только с космосом. Был
ли он здесь прав?

Скоро возникло косвенное доказательство БКА: изотопный анализ
представил, что самые древнейшие осадочные породы (те самые, из
юго-западной Гренландии, тот или иной 3,8 миллиардов лет) дышат следы
жизни — их изотопный состав таков, какой нормален у остатков
жизнедеятельности, жаждая никаких свидетельств наличия отдельных
организмов (клеток) нет. А ведь эти породы на полмиллиарда лет
ветше тех южноафриканских образчиков, в тот или иной найдено
нечто вроде главных клеток. Быть может, жизнь и впрямь появилась
до клеток, в форме налаженности биохимических реакций? Ежели да, то
о жизни из космоса разговаривать лишне, но встает вопросец, где это
водилось.

В 1970-х гг. участок для абиогенеза водилось разыскано, и оно
дивным образом есть доныне — горячие и
сверхгорячие источники. Конкретно в их жизнь наблюдается в форме
незначительных (по числу внешностей и по совместной биомассе) сообществ, в
тот или иной сравнимо просто просматриваются биоценозы периодов
рождения жизни. О этом пойдет речь в п. 7.

5. Биосфера как организм

Итак, жизнь, точнее в итоге, появилась в форме биоценоза. Но
биоценоз — не биосфера: биоценозы зависят товарищ от приятеля, а
биосфера одна. Может быть, и она родилась ранее, чем
организмы?

Биосферу не поделенную на организмы, изобразил нам Станислав
Лем в фантастическом романе «Солярис». Там биосфера неизвестной
планетки Солярис стает громадным умом, пристально
исследующим прибывшх землян. Не так ли смотрелась и первичная
биосфера Света? Сначало Лавлок лицезрел свойскую Гею чем-то
схожим, но в этакий форме принять идею биосферы-организма
ученые отказались. И все таки, при цельной ее экстравагантности,
мысль совсем не абсурдна: пусть биосфера состоит из остальных
организмов, но это не мешает разглядывать ее как организм,
так как существование составных организмов отлично не тайна —
таковы и пчелиный улей, и лишайник, и начиненный зеленоватыми
водными растениями моллюск. Да что там! Наш с вами организм тоже в
некоем смысле составной: он состоит из органов, они — из
тканей, тот или иной, в свойскую очередь, состоят из клеток; а ведь
сами клеточки могут водиться организмами — при пригодных критериях
опыта они длинно живут вне организма (так-называемые культуры
тканей).

Иное тяжба, какими качествами составной организм может
владеть, а какими нет. Сначала Лавлок наделял его мышлением
вроде людского, с даже еще больше мощным подарком
предвидения, ибо в ожидании водящихся бед «Гея» устроила на
собственной поверхности пригодные сферы (атмосферу, гидросферу и
биосферу), сходственно тому, как человек облекает себя одеждой:

«Догадка Геи постулирует, что физические обстановки на
поверхности Света, в атмосфере и океане — как минувшие, так и
сегодняшние, энергично сделаны жизнью самой себе… Это
противоположно средним представлениям, по тот или иной жизнь
приспособилась к договорам планетки и они произошли родными
отдельным маршрутами» (Lovelock J.E. Gaia: A new look of life on
Earth. Oxford, 1979, c. 152).

А в его статье, нацарапанной совместно с Линн Маргелис (той, что
переоткрыла симбиогенез — сантим.. п. 3-13) открыто например, что
«Гея» — наиболее, чем биосфера: «Мы веруем, что Гея — трудное
единство, включающее атмосферу, биосферу, океаны и почву». Но
потом, под действием критики, Лавлок в собственной книжке
«Возрасты Геи» ослабил предполагаемые способности «Геи», сведя
их к возможности поддерживать ее свой гомеостаз. Сейчас
организмом рассчитывается не планетка, а биосфера, и сердитой
порядком этому организму служит королевство животных. Головного
мозга нет — образно разговаривая, из жителя нашей планеты «Гея» обратилась в
животное разновидности улитки.

Выглядело бы, головным мозгом «Геи» можнож счесть население земли
(это водилось бы полностью в духе «ноосферы», как ее разумели Тейяр и
Вернадский), но Лавлок считает по другому — по его суждению,
население земли противоборствует «Гее», и она чуток ли не готова к
ампутации этого больного органа; в любом случае, Лавлок
уверен, что она переживет «ядерную зиму», как нездоровой —
ампутацию (Lovelock J.E. The ages of Gaja. Oxford, 1989,
171-177). Сейчас «Гея» Лавлока лишена подарка предвидения, но в
ней по-бывшему «эволюция организмов и эволюция окружающей их
среды тесновато соединены в единичный процесс. Его природное
свойство — саморегуляция».

Почти все биологи замерзли бурно протестовать, ибо «большинству
биологов все-таки тяжело принять даже идею глобального
гомеостаза. Тяжба в том, что практически непереносимо представить для себя
переходное звено от локальных эффектов к изменениям в масштабе
планетки. Организмы, изменяющие свойскую среду в интересах
потомства, разумеется, зарабатывают из-за этого превосходство: вот
отчего птицы, к образцу, строят гнезда. Но тяжело осознать,
каким образом эта девственно дарвинистская «семейственность» может
действовать в масштабе почти всех поколений и на континентальных
расстояниях» — строчил в редакционной статье журнальчик «Scientific
American» (перевод сантим..: «В мире науки», 1990, N 2, с. 62).

Я бы выразился посильнее — не попросту тяжело, а непереносимо — в
прошлых количествах мы не разов лицезрели, что дарвинизм счастливо
функционирует едва там, где вопросцы целостности вообщем не встают.
Все-таки биосфера 3 миллиардов лет поддерживает, ни с чем же не
соперничая, родные главные характеристики (состав атмосферы, вод и
т.д.) — это ли не свидетельство целостности?

Сообразно БКА, целостность появилась задолго до возникновения
прокариот — тогда, иной раз субвитальные области замерзли
распадаться на отдельные капли, эобионты. Но до того как
разговаривать о свойствах эобионтов, нужно еще мало проговорить о
том, как смотрелась юная Мир.

Бернал бесхитростно помещал эобионты в ил и в почву, но это —
образования органические, организмами изготовленные. А как
смотрелась поверхность суши до возникновения организмов? Ученые за
бранные 30 лет пришли к согласию в том, что она состояла из
ровненьких, практически горизонтальных поверхностей приблизительно на ватерпасе
океана и практически вертикальных скал. Как строчил Руттен в
упомянутой книжке, абиогенез, возможно, проходил в период меж
актами горообразования, а в этакое пора «материки, как
верховодило, стачиваются эрозией до степени моря» (с. 173).

Остается добавить, что выветривание и размыв (эрозия) шли
тогда несоизмеримо скорее, так как в неименье почв ничто
не удерживало буйства ветров и аква потоков. Ровненькая суша
изобиловала небольшими водоемами, то и тяжба высыхавшими либо практически
высыхавшими, а потом опять растекавшимися. Это следственно, что
обстановки для синтеза мономеров и для их полимеризации (как мы
лицезрели в п. 3, противоположные) чередовались. Но основное
видится даже не в этом, а в повсеместном контакте 3-х фаз —
жесткой, водянистой и газовой.

Это очень комфортное соединение 3-х фаз, сохранявшееся
почти все миллионы лет, нарекают эквилибросферой (покровом
равновесия). Напомню, что главный ученый, рассуждавший о
природном происхождении жизни — Томас Бернет в XVII веке, —
сказал конкретно о границе 3-х фаз (сантим.. п. 1- 13). «Бульон»
явился едва в теориях ХХ века, где, полагаюсь, и
остается. (Вообщем, и в «бульоне» Опарин лицезрел границу фаз —
это оболочки коацерватов.) На мой взор, введение понятия
эквилибросферы проясняет почти все вопросцы абиогенеза.

К примеру, Аллен и Нельсон (с. 59) строчат: «Формирование
сравнимо устойчивой эквилибросферы (твердые вещества —
воды — газы) происходит в основные немного сотен миллионов
лет ее существования. Ранее планетка находится в состоянии
неизменных конфигураций». Замечу, что развитие планетки совсем не
непременно приводит к эквилибросфере: так, на Марсе нет
(сейчас) раскрытой воды, а на Юпитере нет суши. На Миру же
эквилибросфера появилась стремительно и никогда с того времени не
пропадала.

Приходится признать, что и в этом Миру или подфартило (снова
антропный принцип), или удалось самой, в множество тогдашних
природных обстоятельств, придти в необходимое состояние (принцип Геи).
Как кому, а мне наиболее научным видится 2-ой принцип. Но ежели
принять его, опять встает вопросец: что все-таки считать организмом —
биосферу либо всю планетку? Точнее в итоге — и то, и иное, в
зависимости от решаемой задачки. Наша основная задачка (в
Учебнике не затронутая) — изобразить, что абиогенез был не
скоплением счастливых случайностей, а термодинамически
оправданным.

6. Новенькая термодинамика: планетка сооружает на для себя жизнь

О новейшей термодинамике мы теснее не разов сказали, и я только лишь
повторю, что она, в отличие от былой термодинамики (точнее —
термостатики), утверждает неизбежность образования структур и
их усложнения в хоть какой порядку, где налицо чрезвычайно неравновесный
поток вещества и энергии. Названные структуры прибывают
диссипативными, т.е. будущими только лишь в потоке, где следует
диссипация (рассеяние) веществ и энергии. Диссипативной
структурой (ДС) прибывает и вся биосфера, и хоть какой организм —
вот отчего неотъемлемой отчасти жизни прибывает размен веществ:
организм восоздает и поддерживает свойскую структуру, постоянно
руша нечто наружнее и выкидывая обломки вовне. Так вызывает
термодинамика.

Для Света как целого соглашение образования ДС с излишком
выполнено, и с данной для нас точки зрения логично, что на ней
появились разные трудные структуры — континенты, круговороты
и, в конце концов, биосфера. Тем, абиогенез термодинамически
вероятен, но как он на самом деле шел?

Горовицу, не считая «ретроградной концепции», принадлежит еще
восхитительная реплика, брошенная на том же Столичном
симпозиуме, где зародилась БКА: «Я считаю самовоспроизведение
и размен веществ необходимыми, но недостающими аспектами наличия
жизни; налаженность обязана водиться наделена импульсом к развитию… В
определение малых параметров первичной жизни, либо эобионта,
мы обязаны включить способность к развитию в бесчисленные
формы» (Происхождение жизни на Миру. Мтр., 1959, с. 109).
Горовиц, в духе эры, приравнял этот неясный импульс
прозаической «возможности к случайным изменениям», но позднее
стало светло, что приравнивать их не идет. Быстрее здесь к площади
«жизненный порыв» Бергсона.

Новенькая термодинамика представила, что случайные конфигурации и
конкурентнсть не нужно обожествлять — они не могут отдать ничего,
ежели нет договоров для образования новейшей структуры, а эти
обстановки появляются только лишь в сильно неравновесном потоке веществ
и энергии, о чем ни Дарвин, ни Опарин не подозревали.
Случайные конфигурации главны в факторы непрочного равновесия,
в эти факторы от их зависит, чтоб всякий вероятный путь был
в какой-то момент опробован, но набор вероятных путей зависит не
от их, а от потоков и от тех объектов, сквозь тот или иной эти
потоки текут. Вот отчего мы так досконально тормознули на БКА:
в ее рамках «первичный бульон» (где надежда едва на
случайности) уступил участок первичным потокам из недр, где
усложнение следует безизбежно.

С точки зрения термодинамики жизнь — огромная ДС, состоящая
из множества ДС помельче, а те состоят из еще наименьших ДС и
т.д., т.е. жизнь в этом смысле устроена фрактально (о
фракталах сантим.. количество 6). Сама Мир тоже появилась как ДС — за
счет рассеяния в пространстве большущего числа
космического вещества и энергии. В нынешнее время Мир в
целом перевоплотился из ДС в статическую структуру, но в ней
продолжают течь потоки, обеспечивающие ее магнитное поле,
движения земной кожуры и выход веществ из недр (вулканы,
источники вод и т.п.). Эти потоки обеспечивают существование
иерархии разнообразных ДС, более приметны из тот или иной две —
подвижная кожура и биосфера. Мир без остатка обеспечивает
биосферу потоками веществ, тогда как потоки энергии
обеспечивают Мир, Солнце и, в наименьшей мере, излучения
космоса.

Концепция жизни как иерархии ДС арестована мною из наиболее совместной
теории «самоорганизующейся Вселенной» Эриха Янча, системолога
и натурфилософа, переехавшего в США из Австрии (Jantsch E. The
self-organizing universe. Oxford — N.Y., 1980). Янч во многом
определил мировоззрение пространно ведомой школы Пригожина (о
ней шла речь в числа 5), где, к огорчению, изредка его
упоминают. Подробнее о взорах Янча можнож прочитать в книжке:
Чайковский Ю.В. Ингредиенты эволюционной диатропики. Мтр.,
1990.

С изложенной точки зрения, жизнь порождена Миром (вернее, ее
потоками), и в этом смысле Мир можнож признать живой. Наиболее
того, биосфера жива едва постольку, так как жива Мир — в
п. 3 мы наступили теснее к предоставленному решению с позиций геологии.
Сейчас пора проговорить, что жизнь могла родиться только лишь тогда,
иной раз Мир находилась в подходящем возрасте, так что
название книжки Лавлока («Возрасты Геи») оправданно.

Сначала, у юный Света имелась совершенно другая атмосфера,
практически либо совсем без кислорода. Это светло из того, что осадочные
породы, погребенные в то пора, хранят неокисленное железо.
В подземных водах его самое большее и на данный момент, но оно сразу
окисляется на воздухе: почти все из читателей сами видали, как
льющаяся из скважины прозрачная вода стремительно мутнеет — это
растворимые соли двухвалентного железа окисляются воздухом в
малорастворимые соли трехвалентного.

Но ежели кислорода в атмосфере не водилось, то отчего древний
след жизни оказался окисленной породой (коричневым железняком), как
мы лицезрели в п. 4? Ответ ученых элементарен: главный биоценоз был
тесновато сомкнутым, схожим на теперешний лишайник, где тесновато
сомкнуты гриб и водоросль, и окислитель (кислород) в атмосферу
не выходил.

Чтоб окончить с термодинамикой, заметим, что с ее позиции
абиогенез выгоден для планетки: ежели термодинамически выгодно
образование разнообразных ДС, а не их разрушение, то неподражаемо
выгодно накрыть их все совместно единичной оболочкой, замедляющей
корпоративное разрушение. Этакую оболочку и творят общо биосфера
и сделанная ею атмосфера.

7. Жизнь родилась в скороварке?

Как теснее было сказано, в ранешние поры Мир не располагала суши в
сегодняшнем смысле, и ежели не считать вертикальных скал, то
заместо суши мы увидали бы тогда непрерывную эквилибросферу:
во-главных, то и тяжба высыхающие и опять заливаемые отмели (сантим..
п. 4), а во-вторых, колотящие повсюду из света горячие источники,
поставляющие на эти отмели субстанция.

Основные, еще практически неспособные жить структуры (эобионты)
идет отыскивать в милующих критериях, но что считать милующим?
Вспомним, что в эру абиогенеза океан был кислым (а не
соленым) кипяточком, с неба лился губительный поток
ультрафиолета, заместо обыкновенного нам воздуха дули ветрами
непригодные для нас метан и аммиак — и мы усвоим, что для главных
организмов удобные для нас обстановки могли быть гибельны.

Добавим, что для образования ДС необходимы устойчивые потоки
пригодных веществ, и окажется, что наихорошей колыбели жизни, чем
горячие источники, даже отыскивать нечего. О их как о поставщиках
подходящих веществ сказали издавна, но едва четверть века назад
ученые замерзли отыскивать жизнь открыто в их. И отыскали нечто
замечательное.

Горячие источники посещают 3-х видов — вулканы, горячие
источники вод на нечутче и гидротермали на дне океанов. Вулканы
увлекательны нам только лишь как поставщики веществ (газов и пепла),
зато два остальных разновидности показывают свойскую необыкновенную жизнь —
бактериальные общества, неспособные жить при «наших»
температурах. Обнаружив их, ученые сначала обрисовали их как
особенное приспособление к жару, но понемногу выяснилось, что
конкретно эти бактерии ветше целых. Большая часть их (но не многие)
иметь отношение к широкой группе, тот или иной так и нарекают —
архебактерии, т.е. древнейшие бактерии. Раздобывается, что мы-то как
разов и приспособились к морозу.

Гидротермаль — это выброс горячих газов, растворов и взвесей
из разломов океанического дна, гуще в итоге — в
срединноокеанических хребтах, в зонах спрединга (п. 2).
Температура выбросов превосходит 100 градусов, время от времени намного,
но вода в их не бурлит, так как точка кипения при большущих
глубинных давлениях может достигать пятисот градусов. Более
эффектны и поэтому наиболее знамениты «темные курильщики» —
выбросы, в тот или иной преобладает пирит (дисульфид железа),
образующий громадные клубы темной взвеси. Вокруг выброса
формируется труба жестких осадков вышиною до 20 метров, близко
плотно размещается «белоснежный курильщик» из ясных взвесей, не
образующих труб, так что «темный курильщик» смотрится в свете
прожектора как сказочный подводный завод. Живет он в итоге
50-сто лет, пока функционален выброс, и все это пора окружен
биоценозом идеально необыкновенных организмов.

Доподлинно знамениты бактерии, живущие в устьях гидротермалей и
обладающих оптимум роста при 110 градусах — как в скороварке. Они
восстанавливают углекислый газ и серу, окисляя водород и
выделяя наружу метан и сероводород, чем обеспечивают включение
генеральных хим частей в био круговороты. При
этом «у нас нет никаких оснований предполагать, что
бактериальные жители реликтовых сообществ сколько-нибудь
серьезно поменялись со периода свойского происхожденья» (
1Сергеев В.Н, Холл Э.Х., Заварзин Грам.А. 0 Основные три млрд
лет жизни: от прокариот к эвкариотам (*). // Природа, 1996,
N6, с. 55, 57).

(*) Эвкариоты

— организмы, состоящие из клеток, обладающих ядро. Это написание,
повсевременно употребляемое принесенным журнальчиком и почти всеми создателями,
подходит греческой фонетике. Дифтонг (двойной гласный
звук) eu — в греческом и в латыни читался как эв (эвглена,
эвкалипт, эврика, эвтрофия и т.д.) либо как ев (Евангелие,
Евгений, Европа, евнух и т.д.). Систематики, понимающие греческий
источник термина, строчат слово «Eucaryota» по-русски так:
эвкариоты либо евкариоты. Те же, кто принимает это слово как
английское, строчат эукариоты; экому написанию нет российских
аналогов, оно противоречит российской фонетике, и его навряд ли
можнож признать грамотным. Греческая приставка pro- значит
«до-«, а eu- носит нрав усиления; тем, procaryota
практически — «доядерные», а eucaryota — «фактически ядерные»
либо «подлинно ядерные».

Бранное утверждение нужно уточнить: идет речь о сохранении
старых экологических и физиологических функций бактерий,
тогда как о определенных биохимических реакциях ископаемых мы не
знаем решительно ничего. Навыворот, представляется неописуемым,
что основные живые организмы водились настолько же биохимически трудны и
безупречны, как сегодняшние.

Посреди гидротермальных сообществ глодать этакие, тот или иной не
зарабатывают подходящих им веществ ниоткуда, не считая как из недр;
по-видимому, они являют собой биоценозы, способные жить без
остальной биосферы. Так и охото проговорить, что каждый этакий
ценоз — малюсенькая биосфера, но это водилось бы ошибкой: он не
замкнут, не утилизирует близких отклонений, а выкидывает их вовне.
Это чрезвычайно главно: и осознать его происхождение примитивнее, и роль его
в предстоящей эволюции явна — творенье основания для остальной,
наиболее трудной и различной жизни, для биосферы.

Как это происходило, тоже можнож осознать, смотря на гидротермаль,
вернее — на ее окрестности. Глубины океана являют собой
пустыню, в тот или иной гидротермали служат оазисами. Литотрофные
бактерии играют роль первичных продуцентов, т.е. вводят в
био круговорот вещества, как-то принадлежавшие
неорганической природе, и служат едой громадной массе
организмов (время от времени до 50 кг сырого веса на кв. м дна),
посреди тот или иной не только лишь планктон, да и большие беспозвоночные,
к примеру, моллюски, включая даже головоногих.

Самое для нашей объекта занимательное в том, что в этакий экосистеме
поедание большущими организмами небольших играет подчиненную роль:
заместо этого большие животные предпочитают разводить снутри
себя микробов, служащих им едой. Некие даже не обладают
никакой пищеварительной налаженности. Таковы рифтии (касающиеся к
виду погонофор) — громадные, до полутора метров, туловищем
снаружи схожие на кольчатых червяков, но с яркокрасным султаном
щупалец (рис. 4).

Заместо органов пищеварения рифтия обладает трофосому — полость
заполненную автотрофными (т.е. усваивающими углекислый газ)
микробами, тот или иной играют тут роль растений, т.е. вторичных
продуцентов, с той различием, что заместо света источником
энергии им служит, возможно, сероводород, произведенный в
устье гидротермали литотрофами. (Вторичные продуценты
отдают в био круговорот тот углерод, тот или другой
выпал из него, иной раз организмы-деструкторы, т.е. редуценты, а
также животные, руша органику, испустили его в форме
углекислого газа.)

Снова полная противоположность обыкновенной жизни: мы считаем
тесноватый симбиоз (как в лишайнике) чем-то дивным, тогда
как в начале жизни он был нормой, притом неминуемой. Едва
тогда, иной раз жизнь пространно распространилась и заполнила
органикой поверхностные сферы океана, она смогла дозволить для себя
этакую роскошь, как животных, без помощи других разыскивающих свойскую еду.
Ранее отыскивать водилось нечего, и каждое животное, как будто
астронавт на чужой планетке, носило свойскую среду обитания с
собой.

Досконально и интересно поведал о гидротермальной жизни
французский зоолог Люсьен Лобье (Laubier), один-одинехонек из главных ее
исследователей (Лобье Литр.. Оазисы на дне океана. Литр.., 1990).

Внимательный читатель может опешиться: сначала было сказано, что
абиогенез шел в высыхающих лужах, а сейчас вот — на дне
океана. Но противоречия здесь нет — «обстановки скороварки» полностью
уживались тогда с границей фаз (эквилибросферой): атмосфера из
углекислого газа обеспечивала давление во самое большее разов выше
сегодняшнего (как на данный момент на Венере), а гребни
срединноокеанических хребтов торчали из еще неглубокого тогда
горячего океана, полного отмелей, плавненько переходивших в сушу.
Органические вещества просто засасывались в наземные термальные
источники (рис. 5) либо, смытые в океан, — в гидротермали (рис.
6).

Иной пример ранешнего ценоза в эквилибросфере связан с
окислением железа. Сначала этот процесс шел девственно химически, а
потом — за счет железобактерий, тот или другой, по-видимому, и
сделаны главные месторождения стальных руд. В этом смысле
занимательно самое древнее свидетельств

Posted in ЭкоМедицина by admin with comments disabled.