Источник: Syntropism // ZEN.YANDEX.RU
Найдена непреодолимая пропасть между живой и неживой материей. Идею Дарвина о самозарождении в маленьком прудике опровергает термодинамика биополимеров.
В истории науки есть немало примеров, когда, пытаясь доказать истинность теории, в итоге, ученые получают свидетельства ее полной нежизнеспособности.
В этой статье я расскажу вам о новых научных данных, свидетельствующих о том, что наша органическая форма жизни не могла появиться в результате случайных химических реакций в неживой среде.
Новым сенсационным доказательством данного утверждения стали, опубликованные в октябре этого года результаты исследований в области химического синтеза биополимеров.
Интересно то, что новые, решающие аргументы против идеи самопроизвольного зарождения жизни и химической эволюции, были найдены в ходе исследований, которые как раз, пытались подтвердить обратное и поддержать теорию абиогенеза — самозарождения жизни.
История о большом обмане в «маленьком прудике»
В середине 19 века Чарльз Дарвин высказал идею о том, что жизнь могла зародиться в мелководном теплом водоеме. С тех пор эта концепция, получившая название «теория абиогенеза», обросла множеством детализирующих предположений и вместе с гипотезой химической эволюции стала главной надеждой ученого сообщества.
Основной проблемой данной теории является отсутствие ископаемых доказательств существования переходных форм между живой и неживой материей. Говоря проще, самый простой организм на Земле, это по факту, сложно организованная биохимическая конструкция способная не только питаться и размножаться, но и реагировать на условия внешней среды и сторонние раздражители.
Вся известная биологическая история планеты — это летопись одной биоконструкции на основе ДНК и аминокислот. Не найдены не только переходные формы, но и более простые живые системы.
Как собрать биологический конструктор?
В последние десятилетия стало очевидно, что не только теоретически в природе, но и в особых экспериментальных условиях научной лаборатории, самопроизвольная сборка живой клетки из разрозненных компонентов — сверхсложная задача.
В 2011 году ученые из Токийского университета в лабораторных условиях пытались повторить самосборку первой живой клетки используя различные компоненты биологического происхождения. Несмотря на исходный оптимизм, фактический результат оказался просто обескураживающим. Все что смогли продемонстрировать биологи это полимеразная цепная реакция (ПЦР) — самопроизвольное деление ДНК под управлением специального фермента ДНК-полимеразы. Ученые тогда признали, что полученные таким способом структуры, по факту не являются живой материей и не поддерживают гипотезу химической эволюции.
Несмотря на то, что опыты по самосборке живой клетки из заранее приготовленных биокомпонентов провели еще в нескольких лабораториях, в итоге стало понятно, что даже если иметь все необходимые компоненты живой системы в одном растворе, самосборка живой клеточной структуры все равно не происходит.
Цель попроще, или надежда на протоклетку
В последнее время, пытаясь вдохнуть в идею самозарождения жизни новую надежду, ученые упростили задачу для экспериментов. Теперь ищут не саму жизнь, а нечто, что могло помочь сформироваться первой живой системе. При этом фокус внимания сместился в область так называемых пребиотических форм или протоклеток (иначе называемых протобионтами). Речь идет о старой гипотезе химической эволюции или о пребиотических структурах не способных к полноценному метаболизму или эволюции, но имеющих оболочку и некоторое количество молекул, несущих наследственную информацию.
Еще более упрощая задачу, ученые сформировали идею так называемых «строительных лесов» для первичной живой структуры.
В этом случае речь должна идти о веществах, не используемых в современных живых клетках, но способных к самопроизвольной полимеризации (объединению). Другими словами, ученые пытаются найти любые структуры небиологической природы, способные создавать небольшие резервуары с жидкостью или коацерваты (сопоставимые по размеру с живой клеткой), внутри которых процесс самозарождения жизни мог бы идти легче чем в открытой водной среде.
Удар в спину атеизма, или неожиданное, но отрезвляющее открытие
В октябре 2020 года были опубликованы результаты специализированного международного исследовательского проекта, который провели ученые из Института наук о Земле при Токийском технологическом университете. В работе, которая должна была показать потенциальные механизмы образования протоклеточных структур без участия биологии, был использован опыт, наработанный по этой теме в Европейских и Американских лабораториях.
В результате ученые установили, что некоторые пребиотические соединения (эфиры, амиды, азиды) действительно полимеризуются (объединяются) легче чем известные биологические компоненты (аминокислоты). Более того, некоторые из упомянутых пребиотиков могут формировать объёмные сферические объекты или коацерваты, внешне напоминающие клеточную оболочку. Но главный вывод оказался совсем не утешительным для сторонников химической эволюции и теории самозарождения жизни.
Оказалось, что основа жизни и биохимии любого живого организма — это не структура, а процесс, или особый способ контроля химических реакций.
Исследование наглядно продемонстрировало что главное не то, как выстроена структура, а то, как идут химические реакции между ее компонентами. Эксперимент показал, что даже если неживая материя по форме напоминает биологическую клетку, химические реакции в ней, идут с преобладанием так называемого термодинамического контроля, в то время как в живой материи преобладают кинетически контролируемые химические процессы.
Суть вопроса простым языком
Очень упрощенно можно сказать, что термодинамический контроль — это бесповоротная и термодинамически максимально выгодная химическая реакция, в то время как кинетический контроль — это, наоборот, обратимая и менее энергетически выгодная химическая реакция с тем же исходным веществом.
Это означает что в природной среде, в условиях реакций, в которых возможны прямые и обратные превращения, всегда будут накапливаться продукты термодинамического контроля (свойственные неживой природе). Энергетическая выгода и второй закон термодинамики всегда и везде будут приводить к доминированию продуктов термодинамически контролируемых химических реакций.
Выходит, кинетически контролируемые реакции изначально обречены на вторые роли в любых природных условиях существования неживой материи.
Приговор для теории абиогенеза и гипотезы химической эволюции
Если попытаться наглядно и простыми словами описать почему все это важно и в чем разница между термодинамическим и кинетическим контролем, можно привести пример такого физиологического процесса как дыхание.
Читая эти строки каждый из нас, дышит. В человеческом организме это возможно по той причине, что мы пользуемся железосодержащим белком гемоглобина, который обратимо связывается с кислородом обеспечивая его перенос в ткани нашего тела. Вот эта повторяемая обратимость позволяющая использовать одну и туже молекулу гемоглобина множество раз и есть суть кинетического контроля. Если бы вместо этого, мы попробовали дышать при помощи термодинамически контролируемой реакции, кислород бы связывался с гемоглобином крепче, но при этом один раз и навсегда. В таком случае, при каждом вздохе нам бы потребовалась новая кровь и новый гемоглобин.
Проще говоря, биологическая жизнь, которую мы знаем и частью которой являемся это симфония обратимых кинетически контролируемых реакций, которые в неживой материи не могут доминировать длительное время и в итоге (вследствие второго закона термодинамики) всегда проигрывают энергетически более выгодным термодинамически контролируемым химическим процессам.
По факту проблема самозарождения жизни и химической эволюции уперлась не в структуру и даже не в особую пространственную или химическую организацию, а во второй закон термодинамики и связанную с ним физику процессов органической химии.
Непреодолимая пропасть и новое определение жизни
Сейчас становится ясно, что биологическая жизнь — это не особая структура или набор химических веществ, а то, как эти вещества взаимодействуют друг с другом.
Выходит, как бы не старались ученые моделировать различные варианты счастливого стечения обстоятельств, вдохнуть жизнь в неживую материю не позволит второй закон термодинамики.
Мы даже можем сказать, что, если в будущем, исследуя нашу Вселенную, мы столкнемся с другими химическими формами жизни, они могут состоять из любых структурных компонентов, возможно не на базе углерода, но их физиология совершенно точно будет построена на основе кинетически контролируемых реакций.
Наша наука, в процессе поиска ответа на вопрос о происхождении жизни, неожиданно нашла непреодолимую пропасть между живой и неживой материей. Бездну, которую охраняет второй закон термодинамики, уничтожая любые теоретические варианты успешной химической эволюции и самопроизвольного зарождения жизни.
О происхождении жизни на Земле
Простая идея о том, что приблизительно четыре миллиарда лет назад, на молодой Земле в маленьком пересыхающем прудике могла самозародиться жизнь, оказалась утопичной фантазией противоречащей термодинамике органической химии.
Очевидно, что для ответа на вопрос о том, как в действительности появилась жизнь на нашей планете, нужно принять мысль о том, что живая структура — это не особая комбинация компонентов, а необычный и даже неестественный способ взаимодействий между ними, который фундаментально отличается от химии доминирующих в неживой природе.
Дальше больше
В следующих статьях мы продолжим говорить о том, что такое жизнь и как она появилась на нашей планете. Для этого мы попытаемся посмотреть на наше трехмерное пространство и материю без стереотипов, навязанных нам опытом нашего восприятия. Ошеломляющая картина неприкрытой физической реальности покажет нам, что мир, в котором мы живем намного больше, чем мы думаем, а жизнь в нем намного сложней чем нам кажется…
Описанные в этой статье идеи, аргументы и выводы являются частью доктрины Синтропизма.
Так было примерно до Нового времени, когда первые ученые стали экспериментировать с самозарождением мух в гниющем мясе, мышей в грязной одежде с зерном и показали, что в наше время самозарождения жизни не происходит если кувшин накрыть марлей, мухи туда попасть не могут, и никакие червячки в мясе не заводятся. Ученым это не понравилось, и они стали искать пути, как бы в этом месте обойтись без бога. Здесь надо отметить достижения уже в начале XX века российского академика Опарина и англичанина Холдейна, которые независимо друг от друга догадались, что самозарождению жизни сейчас мешает кислородная атмосфера. Все живые молекулы в кислородных условиях неустойчивы, и рано или поздно они превратятся в углекислый газ и воду. Но кислородная атмосфера была не всегда. Кислород продукт жизни (конкретно растений и цианобактерий). До появления жизни, скорее всего, в атмосфере Земли кислорода не было. На безжизненных планетах Венере, Марсе мы тоже не видим кислорода в атмосфере, там преобладает углекислый газ и азот. С именами Опарина и Холдейна была связана важная идея, что на древней Земле в бескислородной атмосфере могли самопроизвольно получаться органические вещества, необходимые для клеток, и они не разрушались, пока из них как-то случайно не сложились первые живые организмы. Эти гипотезы опубликовали примерно 90 лет назад, в 20-е годы XX века, но почему-то экспериментально проверять это сразу не стали. Только в 50-е годы был проведен знаменитый опыт Миллера Юри. Они взяли смесь газов, напоминающую древнюю атмосферу Земли (метан, аммиак, водород, сероводород, синильная кислота), запаяли в герметичную стеклянную установку и несколько дней пропускали там электрические разряды, имитируя грозы. Затем они проверяли, что получилось: получались некоторые аминокислоты, некоторые простые сахара, азотистые основания, входящие в состав ДНК, это подтвердило идеи Опарина и Холдейна.
В древности были два основных варианта. Первый что тот или иной бог эту жизнь однажды сотворил и с тех пор живые организмы размножаются и производят себе подобных. Второй идеи, связанные с философией и наблюдением, характерные для древних греков. Например, что жизнь возникает постоянно на наших глазах (Аристотель писал про самозарождение мышей из речного ила при разливах Нила в Египте). Другие философы утверждали, что вопрос о происхождении жизни ставить нельзя, ведь жизнь, Земля и Солнце существуют вечно и начала у них никогда не было. Дальше было открытие структуры ДНК Уотсоном и Криком, и за следующие 10 15 лет ученые узнали об устройстве живой клетки больше, чем за всю предыдущую историю развития биологии. Стало понятно, что самая простенькая клетка очень сложная штука, и возникнуть полностью случайно она, наверное, может, но для этого всего возраста Вселенной не хватит, потому что вероятность слишком маленькая. Если взять клетку средней свободно живущей бактерии, то у нее в геноме несколько мегабайт информации, кодирующей несколько тысяч видов белков. Из этих белков строятся «наномашины», состоящие из нескольких десятков разных белковых молекул например, рибосома, которая собирает новые белки, «наномашина» для копирования ДНК репликативная вилка. Еще у клетки есть мембрана, которая отделяет ее от внешней среды, и, чтобы из внешней среды получать нужные вещества, в мембране есть транспортные белки, которые работают как система насосов. Из этой системы никаких компонентов выкинуть нельзя, чтобы она не потеряла жизнеспособность. Даже самая простая самостоятельная клетка очень сложна. Вирусы проще, но они не могут жить вне клеток, на которых они паразитируют.