0
6403
Газета Наука Интернет-версия

24.09.2008 00:00:00

Призрак жизни из пробирки

Тэги: химики, опыт, жизнь, молекула


химики, опыт, жизнь, молекула Схема знаменитого опыта Миллера и Юри по моделированию условий возникновения органических молекул в атмосфере Земли.
Источник: Scientific American

B l863 году Чарльз Дарвин в письме одному своему знакомому признался: «Пройдет еще немало времени, прежде чем мы сможем сами увидеть, как слизь или протоплазма, или что-либо в этом роде породит живое существо. Я, однако, всегда сожалел, что пошел на поводу у общества и воспользовался заимствованным из Пятикнижия термином «сотворение», в результате которого путем каких-то нам совершенно неизвестных процессов «все и появилось». Рассуждать в настоящее время о возникновении жизни просто нелепо. С таким же успехом можно говорить о возникновении материи».

Понять, прямо скажем, замешательство и растерянность основоположника эволюционной теории несложно. Уже в XX веке эксперты показали, что вероятность случайного возникновения хотя бы одной молекулы полинуклеотида (основы молекулы наследственности – ДНК), способной к репликации, чрезвычайно мала. По оценке Г.Кастлера, эта вероятность меньше, чем 10-200, а по оценке Л.Блюменфельда – даже 10-800. То есть такое событие не может произойти практически никогда!

И вот, как сообщает Nature News, британские химики показали возможный механизм образования жизни. Об этом было рассказано в докладе, сделанном на конференции Американского химического общества. Некоторые подробности этого эксперимента мы еще рассмотрим. Но предварительно надо отметить вот что.

Попытки «сотворения» жизни in vitro (в пробирке), над чем ломали голову придворные алхимики еще задолго до Дарвина, не прекращались и после создания теории естественного отбора. Конечно, речь уже не шла о гомункулусе, человечке из колбы. При всей грандиозности таких попыток это всего лишь частный случай действительно фундаментальной проблемы происхождения жизни как таковой, если угодно – проблемы определения самого понятия жизнь┘ Так, в 1924 году академик Александр Опарин впервые предложил теорию абиогенного происхождения жизни (то есть возникновения жизни из неживой материи). Суть ее заключается в том, что возникновению феномена жизни предшествовала эволюция мертвой материи (химическая эволюция).

В 1955 году эта теория получила блестящее развитие в серии теперь уже классических экспериментов американских ученых Стенли Миллера и Харольда Юри. Они пропускали «тихие» электрические разряды через смеси метана, аммиака, водорода и паров воды. Предполагалось, что таким образом моделируется атмосфера Земли в момент зарождения жизни на нашей планете. В результате «в колбе» действительно возникали некоторые аминокислоты, ряд других органических соединений. Но, увы, это не было тем бульоном, из которого могла бы «свариться» жизнь. Это были всего-навсего так называемые рацемические смеси.

Дело в том, что многие органические соединения могут существовать в двух формах, ничем не отличающихся друг от друга, кроме расположенных зеркально-симметрично одинаковых групп атомов. Образная аналогия, приводимая во всех учебниках по органической химии, – левая и правая перчатки. Так вот, все белковые соединения, входящие в состав живого вещества, имеют левую асимметрию (как бы «левые перчатки»). Говорят: жизнь хирально чиста (от греческого «хирос» – рука). В рацемических смесях – поровну «левых» и «правых» молекул. С тех пор, как еще в 1848 году совсем молодой Луи Пастер открыл это удивительное свойство, не прекращались попытки в условиях лаборатории превратить рацемат в хирально чистую среду. До сих пор не получается.

Все это дало повод нобелевскому лауреату профессору Фрэнсису Крику, одному из первооткрывателей двойной спирали молекулы ДНК, заметить в 1971 году на Бюраканском симпозиуме, специально посвященном различным аспектам проблемы связи между внеземными цивилизациями: «Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни – чудо, но это свидетельствует только о нашем незнании».

Именно поэтому любые сообщения, даже просто о попытках моделирования процессов возникновения жизни (в биологии это явление называют биопоэз), воспринимаются априори как сенсационные.

«Британским химикам удалось поставить опыт, в котором из смеси относительно простых органических соединений возникла сложная молекула, способная к саморепликации (то есть самовоспроизведению)», – поясняет суть проведенного недавно британскими исследователями эксперимента доктор физико-математических наук, заведующий Лабораторией теории нелинейных физико-химических процессов Института химической физики РАН Владик Аветисов.

В опыте ученые использовали смесь из 25 компонентов: различных альдегидов и малеинимида. Составляющие были подобраны таким образом, что все 25 веществ могли переходить друг в друга химическим путем. Перед опытом смесь находилась в равновесии – количественное соотношение ее компонентов было постоянным. Туда добавлялось некоторое количество производного малеинимида немного другого строения. Эту молекулу «использовал» один из компонентов смеси для превращения в самовоспроизводящуюся молекулу.

«Впервые самовоспроизводящиеся молекулы были получены химически в конце 80-х – начале 90-х годов несколькими группами ученых – Джулиус Ребекк (The Scripps Research Institute, USA), Гюнтер Фон-Кедровски (Ruhr Universitдt Bochum, Germany), Лесли Орджел (University of California, San-Diego, USA), Геральд Джойс (The Scripps Research Institute, USA) и Альберт Эшенмозер (Swiss Federal Institurte of Technology), – рассказывает Аветисов. – Такая сборка по шаблону похожа на комплементарную сборку копии ДНК, но в отличие от биосинтеза происходит без всяких ферментов. Естественно, примеры химической саморепликации адресовались прежде всего к предбиологической эволюции. Проблема, однако, заключалась в том, что самореплицирующиеся молекулы возникали в очень специальных, «чистых» химических условиях, которые было трудно оправдать для предбиологической эволюции.

Новый пример, который был впервые продемонстрирован британскими химиками в 2006 году, показал, что самореплицирующиеся молекулы могут возникать и в достаточно «грязных» условиях».

Здесь можно добавить, что некоторые исследователи полагают, что как только случайно образованный в результате химической эволюции полимер смог проявить каталитическую (ферментативную) активность при синтезе своей же матрицы – протогена, возникновение жизни можно считать завершенным. И здесь также до последнего времени представлялось невозможным искусственно воспроизвести данный механизм в лаборатории.

Но вот в опыте британских химиков спустя некоторое время смесь из 25 компонентов на 93% состояла из клонов самовоспроизводящейся молекулы. Как считают ученые, подобные процессы могли лежать в основе появления самых первых молекул ДНК.

Означает ли это, что раскрыт (или по крайней мере повторен в лабораторных условиях) механизм предбиологической эволюции, приводящий к возникновению жизни? Профессор Аветисов высказывается на этот счет осторожно: «Химики еще раз показали, что свойство саморепликации не является исключительным атрибутом живых систем».

Как бы там ни было, но тенденция в современных биологических исследованиях очевидна. Ее очень образно сформулировал в свое время английский физик и молекулярный биолог Джон Бернал. Вот его слова: «Жизнь перестала быть мистической тайной; практически говоря, она становится криптограммой, головоломкой, кодом, который можно расшифровать, рабочей моделью, которую рано или поздно удастся создать».


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


К сдаче нормативов ГТО москвичей готовят на свежем воздухе

К сдаче нормативов ГТО москвичей готовят на свежем воздухе

Елена Крапчатова

Специальные бесплатные занятия позволяют горожанам улучшить физическую форму

0
341
Вице-премьер Новак предупредил о новом запрете экспорта бензина

Вице-премьер Новак предупредил о новом запрете экспорта бензина

Михаил Сергеев

В правительстве уверены, что объемы нефтепереработки скоро восстановятся

0
466
Пекин не даст частный сектор в обиду

Пекин не даст частный сектор в обиду

Владимир Скосырев

Компартия предложит развивающимся странам китайский метод модернизации

0
495
Займы до зарплаты становятся приметой молодости

Займы до зарплаты становятся приметой молодости

Анастасия Башкатова

Центробанк косвенно меняет портрет типичного клиента микрофинансовой организации

0
518

Другие новости