Биологический каталог




Жизнь, ее природа, происхождение и развитие

Автор А.И.Опарин

орийности принес много вреда при своем практическом применении. Его удалось преодолеть лишь ценой больших усилий, только в результате многочисленных работ в области изучения витаминов и незаменимых аминокислот, исследований, показавших, что в противоположность тепловому двигателю в организме происходит не только окисление энергетического материала, но и превращение основных белковых структур живого тела, которые распадаются и синтезируются вновь в общем взаимодействии организма с внешней средой.

Наконец, нужно отметить, что и конкретные пути «преодоления энтропии» организмами и современными механизмами или автоматами принципиально различаются между собой. Как мы видели выше, организмам удается избегать «термодинамического равновесия» именно потому, что они являются поточными, или открытыми системами. Разработанная в последнее время термодинамика этих систем существенно отличается от классической термодинамики, основанной на явлениях, наблюдаемых в замкнутых системах. Она вполне рационально объясняет нам, почему в организмах энтропия может не только нарастать, но и уменьшаться.

Иной принцип, согласно Винеру, лежит в основе способности современных кибернетических автоматов противодействовать тенденции к возрастанию энтропии и создавать вокруг себя зону организованности. Для объяснения этой способности Винер использует те же идеи, которые были выражены Максвеллом в образе его «демонов». Только, согласно современным представлениям, этот «демон Максвелла» должен непрерывно получать «информацию», основываясь на которой, он открывает или закрывает дверцы для молекул, наделенных высокой или низкой скоростью движения.

Стремление во что бы то ни стало отождествить организмы с механизмами заставляло уже в течение ряда лет многих естествоиспытателей вопреки все нарастающему фактическому материалу искать в живых телах какие-то застывшие, неизмененные, статические структуры с тем, чтобы именно эти структуры и признать собственно носителями жизни.

В конце прошлого века очень широкое распространение в биологии имело мнение, согласно которому организация протоплазмы основывается на наличии в ней какой-то машиноподобной конструкции, образованной из твердых и неизменных, переплетающихся между собой «балок и тяжей». Считалось, что мы не можем непосредственно увидеть, этой конструкции только из-за несовершенства оптических методов.

Однако с развитием этих методов поиски статичных «жизнь-определяющих» структур пришлось сперва перенести в область коллоидо-химических образований, а затем и в область интрамолекулярного строения. Так возникла концепция, утверждающая, что материальной носительницей жизни является наделенная статичной неизменной структурой единичная молекула наследственного вещества, входящего в состав ядерных хромосом. Эта концепция связана с учением Т. Моргана и его последователей о генной природе жизни. Согласно Г. Меллеру, «живая генная молекула» может претерпевать изменения только в деталях, но в основном она настолько статична, что она пронесла свое внутреннее жизнь-определяющее строение неизменным через все развитие жизни на Земле.

Эта концепция моргановской школы генетиков нашла свое полное отражение в широко известной книге Э. Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?» Ключ к пониманию жизни Шредингер видел здесь именно в том, что структура, которой собственно только и свойственна жизнь, генная структура, «проявляет такую долговременность и постоянство, какие граничат с чудом». Она является неизменной, как бы застывшей. Поэтому, согласно Шредингеру, организация жизни основана на принципе «часового механизма», конструкция которого остается совершенно постоянной при комнатной температуре так же, как и при абсолютном нуле.

«Теперь,— писал в заключение Шредингер,— я думаю, надо немного слов, чтобы сформулировать сходство между часовым механизмом и организмом. Оно просто и исключительно сводится к тому, что последний так же (как и часы) построен вокруг твердого тела — апериодического кристалла, образующего наследственное вещество, не подверженное в основном воздействию беспорядочного теплового движения» (1947, стр. 119).

За последнее время эта концепция жизни получила широкое распространение среди естествоиспытателей, заняв, можно сказать, господствующее положение. Сторонники этой концепции видят ее подтверждение в тех замечательных достижениях, которые были получены в течение последних лет биохимиками при исследовании строения нуклеиновых кислот и установления их роли в синтезе клеточных белков, в частности ферментов. В дальнейшем изложении мы гораздо подробнее остановимся на этих достижениях, здесь же дадим только краткую схему полученных данных, обратив особое внимание именно на ту ее сторону, которая так увлекает представителей механистического понимания жизни.

Сейчас мы знаем, что сосредоточенное главным образом в клеточном ядре вещество, так называемая дезоксирибонуклеиновая кислота, или сокращенно ДНК, является высокомолекулярным полимером. Ее частицы схематически представляют собой очень длинные спирально закрученные двойные цепи, состоящие из громадного числа отдельных связанных между собою звеньев — мононуклеотидов четырех различных образцов. Последовательность этих звеньев в полинуклеотидной цепочке, их сочетание в так называемые триплеты, может давать бесчисленное количество вариантов, но каждая ДНК обладает своим определенным сочетанием триплетов, составляющим характерный для нее код (согласно принятой в кибернетике терминологии).

В живой клетке молекулы ДНК выполняют две функции: во-первых, при делении клетки они путем репликации воспроизводят свои точные копии, в которых полностью сохраняется прежнее присущее исходной молекуле расположение мономеров в цепи, и, во-вторых, молекулы ДНК обладают способностью строить в соответствии со своей структурой комплементарные цепи так называемой информационной рибонуклеиновой кислоты (тРНК) и через нее определять порядок расположения аминокислотных остатков при синтезе белка, осуществляемом при помощи очень сложного механизма на особых протоплазменных частицах — рибосомах. Это определение порядка в полипептидной цепи белковой молекулы зависит от того, что в схеме каждому аминокислотному остатку соответствует определенный мононуклеотидный триплет в молекуле тРНК. Таким образом, известное пространственное строение, заложенное в молекуле ДНК, определяет структуру вновь синтезируемой белковой частицы, а от этой структуры зависят каталитические свойства данного белка-фермента, действие которого (в совокупности с другими ферментами) определяет порядок клеточного метаболизма.

Конечно, ДНК является хотя и очень важной, но всего лишь частью общей клеточной организации, определяющей порядок лежащего в основе жизненного процесса метаболизма. Однако ее метаболитическая инертность, способность сохранять и передавать информацию так импонируют представителям механистической теории жизни, что они мысленно как бы изолируют ее из общего материального субстрата жизни. С этой точки зрения, только сама молекула ДНК наделена жизнью, все же остальное содержимое клетки — это лишь окружающая среда для этой «живой молекулы». Понятно, что сохранение кода и передача информации нуклеиновыми кислотами играют очень важную роль в жизненном процессе, но не следует возводить это положение в абсолют и видеть в ДНК единственную основу и носительницу жизни. Постараемся пояснить эту мысль следующей аналогией. Представим себе, что на нашу планету прилетело какое-то внеземное разумное существо, какой-то «просвещенный марсианин», который, начав знакомиться с жизнью человеческого общества, пришел к заключению, что жизнью обладают только собранные в наших библиотеках книги. Именно в них увековечена вся накопленная человечеством информация, которая оказывает решающее влияние на весь дальнейший прогресс. Вся же наша жизнь со всеми ее радостями и горестями — это лишь среда для создания книг. Вряд ли мы согласились бы с этим наивным марсианином.

Итак, во всех тех случаях, когда мы не формально сравниваем между собой явления, происходящие в машинах и организмах, а стремимся понять их конкретное содержание, мы находим не только сходство, но и глубокое различие между изучаемыми нами системами.

Конечно, можно представить себе машины будущего очень полно имитирующими живые существа, машины, созданные на принципе поточных систем, со ступенчатым использованием энергии, даже со способностью к самовоспроизведению и т. д. И все же проводимая механицистами аналогия между живыми существами и машинами ни в какой мере не может объяснить именно то, что она и призвана объяснить — «целесообразность» организации живого. Ведь присущая машинам «целесообразность», их приспособленность к осуществлению определенной работы не возникает сама собой, стихийно, в результате действия одних только физических и химических факторов неорганической природы. Она является плодом творческих усилий конструктора, первоначально формируясь лишь как идея в уме своего создателя и только затем находя свое материальное физическое воплощение.

Поэтому указанная аналогия, независимо от желания ее авторов, неизбежно приводит к сугубо идеалистическим выводам. Это мы можем, в частности, видеть на примере уже цитированной нами книги Шредингера. В ней автор поставил своей целью понять жизнь с точки зрения физики, т. е. на чисто материалистических основах. И тем не менее в заключение он вынужден охарактеризовать жизнь как «прекраснейший шедевр, когда-либо достигнутый по линии господней квантовой механики», т. е., говоря попросту, признать божественное происхождение жизни.

Живые существа и искусственно построенные механизмы выявляют некоторое сходство между собой только в том случае, если мы сравниваем их как что-то готовое, в полном отрыве от их происхождения, но как только мы касаемся этого вопроса, так сейчас же с полной определенностью проявляется коренное различие между машиной и организмом, становится совершенно очевидным, что это две принципиально, качественно отличные между собой системы. Это положение понятно даже просто в силу того, что возникновение жизни и возникновение машин исторически осуществлялось на очень отдаленных уровнях эволюционного развития материи.

Мы можем наметить следующие основные этапы этого развития от момента образования Земли и до наших дней. Первые сотни миллионов, а может быть миллиарды лет своего существования наша планета была безжизненна, и все совершавшиеся на ней процессы подчинялись одним лишь физическим и химическим закономерностям. Этот этап в развитии Земли может быть обозначен как неорганический, абиотический. Затем на Земле возникла жизнь, и начался новый, биологический этап эволюции. При этом на прежние физические и химические закономерности наложились новые биологические законы, которые вышли теперь на авансцену, приобрели главенствующее значение в дальнейшем прогрессивном развитии живых существ. Венцом этого развития явилось возникновение человека, которое ознаменовало собою начало третьего, социального этапа эволюции. Теперь уже биологические закономерности отошли на задний план, и преобладающую роль в дальнейшем прогрессе стали играть законы развития человеческого общества.

Очень важным является то, что с началом каждого нового этапа развития, с возникновением новой формы движения материи темпы ее эволюции все убыстрялись. Если абиотический период существования Земли продолжался в течение нескольких миллиардов лет, то решающие сдвиги в биологической эволюции потребовали для своего осуществления лишь сотни или даже только десятки миллионов лет. Развитие человека длилось на протяжении всего лишь одного миллиона лет. Социальные же преобразования совершались в течение тысячелетий и даже веков, а сейчас мы легко подмечаем существенные сдвиги в развитии человеческого общества в периоды, исчисляемые десятилетиями.

Вряд ли человек изменился значительно в биологическом отношении со времен Аристотеля, однако всего лишь за последнюю какую-либо сотню лет он приобрел невиданную доселе власть над окружающей его природой. Он может перемещаться по земле быстрее всякой лани, плавать под водой лучше всякой рыбы и летать в воздухе несравненно скорее и дальше всякой птицы. И это не потому, что за указанное время у него выросли крылья или образовались плавники и жабры. Приобретенное человеком могущество есть результат не биологического, а общественного, социального развития. В частности, и машины, играющие такую исключительную роль в подчинении человеку сил природы, являются плодом этого развития, так как человек мог их создать только путем всестороннего усвоения многовекового опыта предшествующих поколений, только на основе общественной жизни людей.

Таким образом, машины — это не просто действующие на основе одних только физических и химических закономерностей неорганические системы. Они являются порождением даже не биологической, а более высокой, социальной, формы движения материи. Поэтому мы можем понять их истинную природу только на основе изучения их происхождения. Для того чтобы это стало более ясно читателю, мы позволим себе разобрать здесь несколько наглядных примеров.

На берегу больших рек, размывающих глубокие осадочные породы, можно встретить образованные из кальцита камни, которые получили в просторечье название «чертовых пальцев» за свою оригинальную форму, действительно несколько напоминающую форму пальца, только заостренного на одном конце в виде конуса. Древние народы думали, что эти образования возникли в результате удара молнии в песок и даже их научное название — белемниты — связано с этим представлением об их происхождении. Если бы это было так, то по всей своей природе они должны были бы быть отнесены к минеральным образованиям неорганического абиотического мира. Однако на самом деле оказалось, что белемниты являются окаменевшими остатками ростры — части внутренней раковины, характерной для определенной группы головоногих моллюсков, живших в юрский и меловой периоды и совершенно вымерших уже в начале третичного периода. Таким образом, белемниты, взятые сами по себе, вне зависимости от их происхождения, конечно, совершенно лишены жизни. И с точки зрения своего химического состава, и с точки зрения свойственных им физических явлений, они представляют собой объекты неорганического мира. Но в этом мире в результате действия одних только стихийных сил минеральной природы белемниты образоваться не могли. И поэтому мы не сможем понять сущности этих образований, не будучи знакомыми с их биологическим происхождением, с историей развития жизни на Земле. Они в этом случае действительно будут представляться нам какими-то таинственными «чертовыми пальцами».

Теперь я попрошу у читателя разрешения несколько пофантазировать, так как эта фантазия даст мне возможность в более наглядной форме изложить здесь мои мысли.

Представим себе, что людям удалось создать такие автоматические машины — роботы, которые не только осуществляют ряд работ по обслуживанию человека, но могут без дополнительного управления сами строить необходимые им для работы энергетические установки, получать металл, создавать из него детали и из этих деталей монтировать новые такие же роботы. Но вот на Земле произошла какая-то ужасная катастрофа, погибло не только все людское население, но оказались уничтоженными и все живые существа нашей планеты. Однако построенные из металла роботы сохранились. Они продолжали строить сами себя, поэтому хотя старые механизмы постепенно изнашивались, появлялись новые, и «племя» роботов сохранялось и даже может быть в определенных размерах увеличивалось в своем числе.

Представим себе далее, что все это уже произошло на какой-либо из планет нашей солнечной системы, например на Марсе, и мы, прилетев на эту планету, на ее безводных и безжизненных просторах непосредственно встречаемся с ее роботами. Должны ли мы рассматривать их как живое население этой планеты? Конечно нет. Роботы будут представлять собою не яшзнь, а иную, может быть, очень сложную и совершенную, но все же иную, чем жизнь, форму организации и движения материи. В них мы имеем нечто аналогичное приведенным нами выше белемнитам. Различие состоит только в том, что белемниты возникли в процессе биологического развития, а роботы — на основе более высокой социальной формы движения материи.

Существовала жизнь Юрского моря, и в ней ростры головоногих моллюсков играли определенную роль; эта жизнь исчезла, белемниты сохранились, но сейчас они являются уже безжизненными объектами неорганического мира. Подобно этому автоматические машины, и в частности наши воображаемые роботы, могли возникнуть только как порождение человеческого (или иного аналогичного) общества, как плод социальной формы организации и движения материи, и они играли значительную роль в развитии этой формы организации. Но эта форма погибла, исчезла, и роботы сами по себе ею уже не обладают, они всецело подчиняются только общим законам физики и химии.

Тем не менее, как нельзя понять, что такое белемнит без знания жизни, так невозможно постигнуть и природу «марсианского робота» без достаточного знакомства с породившей его социальной формой движения материи. И это даже в том случае, если мы будем в состоянии разобрать этот робот на отдельные детали и вновь правильно смонтировать его обратно. Даже и тогда останутся скрытыми от нашего понимания те черты организации робота, которые целесообразно направлены на решение задач, предусматривавшихся когда-то их конструктором, но совершенно неизвестных и непонятных нам сейчас.

Когда лилипуты нашли в карманах Гуливера часы, они не были в состоянии правильно понять их сущность, хотя, по свидетельству Свифта, лилипуты обладали очень обширными познаниями в области математики и механики. После длительного обсуждения они сочли часы за карманное божество, с которым Гуливер советуется всякий раз, когда он начинает какое-либо дело.

Если бы какой-либо «мыслящий марсианин» обнаружил в мировом пространстве случайно залетевшие туда часы, он, может быть, и сумел бы их разобрать и собрать вновь, но все же многое в них осталось бы для него непонятным. Да и не только «марсианин», а и многие из моих читателей вряд ли смогут объяснить, почему на циферблате наших обычных часов стоят 12 цифр, когда сутки мы делим на 24 часа. Ответить на этот вопрос можно только при хорошем знании истории человеческой культуры, в частности истории создания часов.

Аналогично этому и познание сущности жизни невозможно без знакомства с историей ее происхождения. Но обычно происхождение и сущность жизни рассматривались, да и сейчас часто рассматриваются, как две совершенно независимые проблемы. При этом в конце прошлого и в начале нашего века проблема происхождения жизни была объявлена «проклятым» неразрешимым вопросом, работа над которым недостойна серьезного исследователя, является пустой тратой времени. Познание же сущности жизни, составляющее главное содержание современной биологии, стремились осуществить по-прежнему чисто метафизически, в полном отрыве от ее происхождения. В принципе это сводилось к тому, что живое тело хотели, грубо говоря, разобрать, как часы, на винтики и колесики с тем, чтобы затем попытаться собрать его обратно. Над такого рода подходом издевался еще Мефистофель в своем поучении юного школяра.

Конечно, детальный анализ веществ и явлений, свойственных современным живым существам, чрезвычайно важен и совершенно необходим для познания жизни. Это несомненно, но весь вопрос в том, достаточен ли он сам по себе для достижения этой цели. По-видимому, нет. Ведь мы и сейчас при всей изощренности этого анализа еще очень далеки от того, чтобы наметить реальные пути к синтезу жизни, хотя теоретически и признаем этот синтез вполне осуществимым.

И это отнюдь не только в силу того, что наш анализ еще не доведен до конца, что мы еще не познали всех деталей строения живого тела.

«Целое,— писал М. Планк,— всегда чем-то отличается от суммы отдельных частей». Понять это целое можно только, познавая его в его становлении и развитии, только изучая и воспроизводя процессы постепенного усложнения и совершенствования более примитивных систем, являвшихся исходными для его образования.

В наши дни становится все более и более очевидным, что познание сущности жизни возможно только через познание ее происхождения. Вместе с тем сейчас это происхождение уже не представляется чем-то совершенно загадочным, как это было еще недавно. Перед нами все отчетливее вырисовываются те реальные пути, по которым осуществлялось возникн?>вение жизни на Земле. Оно могло произойти только как неотъемлемая составная часть общего исторического развития нашей планеты. Имеющиеся в нашем распоряжении факты показывают, что возникновение жизни представляло собой длительный и односторонне направленный процесс постепенного усложнения органических веществ и формировавшихся из них целостных систем, находившихся в постоянном взаимодействии с окружавшей их внешней средой.

Идя по этому пути возникновения жизни, мы поймем, как и почему в процессе эволюции определенных реально существовавших исходных систем формировались именно те, а не иные характерные для жизни признаки, как в самом процессе становления жизни возникали новые, отсутствовавшие ранее биологические закономерности и как сложилась та «целесообразность» организации, которая так нас поражает во всех живых существах. Такой путь познания обусловливает действительное понимание сущности организации наиболее примитивных форм жизни, а затем на этой основе легко можно, исходя из данных эволюционного учения, проследить дальнейшее усложнение этих форм, возникновение новых признаков, характерных уже для высокоорганизованных живых существ, в том числе и человека, увенчавшего собой биологический этап развития материи.

Таким образом, мы приходим к той главной мысли, которая лежит в основе этой книги и которая была сформулирована еще Гераклитом Эфесским, а затем вошла в сочинения Аристотеля: «Только тогда можно понять сущность вещей, когда знаешь их происхождение и развитие».

ГЛАВА II

ПРЁДБИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Мы живем в мире, который постоянно и непрерывно развивается, эволюционирует. Это развитие является необратимым, односторонне направленным процессом. Поэтому нередко эволюцию уподобляют летящей в одном направлении «стреле времени». Однако в свете современных данных этот образ, пожалуй, может считаться устаревшим. Ведь стрела летит с убывающей скоростью. Напротив, как мы видели в предыдущей главе, темпы эволюции все время нарастают. Поэтому ее лучше сравнить с космической ракетой, ступенчато увеличивающей свою скорость.

Аналогичным образом, когда в процессе эволюции возникают новые формы организации и движения материи, темпы эволюции резко возрастают, как бы получая новый мощный толчок, но при этом указанное ускорение сосредоточивается на все более ограниченной области эволюционирующей материи. Так, при возникновении жизни стала бурно развиваться биосфера Земли, представляющая собой только лишь небольшую часть всей нашей планеты, а с возникновением людей дальнейшее ускорение темпов развития получило человеческое общество, составляющее лишь малую долю всей совокупности живых существ.

Возникновение жизни являлось неотъемлемой составной частью общего эволюционного развития нашего мира. Поэтому изучение происхождения жизни может быть успешно осуществлено только на фоне указанного общего развития материи. Однако для того, чтобы не очень разбрасываться при дальнейшем изложении, мы будем вынуждены сосредоточивать основное свое внимание лишь на том круге объектов, которые приняли непосредственное участие при переходе от неживого к живому, постепенно сужая этот интересующий нас круг.

Особое место мы должны уделить эволюции углеродистых соединений, так как наша земная (а может быть и не только земная) жизнь является результатом последовательного усложнения этих соединений, приведшего к образованию органических веществ и возникавших из них сложных многомолекулярных систем.

Органические вещества — главнейшие и обязательные составные части материального субстрата жизни. Их простейшими представителями служат соединения углерода и водорода, поэтому в настоящее время всю органическую химию принято определять как химию углеводородов и их производных. Мы в своем изложении также можем рассматривать углеводороды как исходное звено в цепи превращения углеродистых соединений на пути к возникновению жизни.

Однако у

страница 3
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Скачать книгу "Жизнь, ее природа, происхождение и развитие" (3.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(27.05.2017)