Развивающаяся Вселенная

3.6 От химической эволюции к биохимической эволюции
[Окончание]

"Воссоздать облик исходных клеток очень трудно: они, безусловно, сильно отличались от современных клеток. Должно быть, бактерии представляют собой высокоразвитых потомков этих примитивных клеток" [45].

"Согласно моей гипотезе, - пишет Бернал, - из общей живой макромолекулярной доорганизменной массы почти одновременно возникло большое число различных организмов. Эти примитивные организмы были в какой-то степени отделены от своей биохимической основы. Вместе с тем они никогда не были одни. С самого начала они существовали в среде, содержащей много других организмов, отличающихся от них самих и в какой-то степени комплиментарных им. Они постоянно обменивались метаболическими продуктами".

Свой вклад в решение проблемы происхождения жизни на Земле постарались внести и физики. Они обратили внимание на открытое еще Луи Пастером явление оптической активности органических соединений живого происхождения, не свойственное таким же соединениям абиогенного происхождения. Так, входящие в состав белков аминокислоты поворачивают плоскость поляризации проходящего через их среду света влево, а входящие в состав клеточных аминокислот сахара поворачивают эту плоскость вправо. Соответствующие абиогенные соединения образуют смеси, в которых равновероятно содержание молекул обоих возможных конфигураций, поэтому поворота плоскости поляризации при прохождении света через такие смеси не происходит. Современные данные об оптической активности органических соединений живого происхождения и предположения об отношении такого эффекта к происхождению жизни содержатся в обзорных статьях популярного плана [47,48]. Коротко речь идет о следующем.

Сохранение в процессах, связанных с жизнью, органических молекул только одной из двух возможных пространственных структур, называют хиральностью, а соответствующим образом отобранные молекулы – хиральными. Хаотическая же смесь органических молекул обоих пространственных конфигураций называют рацематом, а процесс образования такой смеси – рацемизацией. Возникающий при абиогенном синтезе органических молекул рацемат – это типичный пример равновесного, симметричного состояния конечного продукта. В преджизненный период существования Земли органические соединения могли образовываться только в состоянии рацемата. При переходе к жизни у соответствующих органических соединений вдруг произошла сортировка молекул, возникла хиральность, которая затем закрепилась в механизме воспроизведения. Как это произошло, и почему появилась именно наблюдаемая оптическая активность - на эти вопросы пока нет ответа. Но качественное объяснение такого хода событий может быть получено, исходя из современного понимания процессов самоорганизации. С этих позиций переход к жизни мог произойти в условиях, когда открытая система, предшественница биосферы, находилась в крайне неравновесном критическом состоянии.
Присущая биосфере хиральность подтверждает неравновесность ее исходного состояния перед скачком в новое качество. Необходимая для образования такого состояния энергия поступала извне. Что же касается той или иной конфигурации отобранных молекул, то она могла возникнуть или случайно, или по пока неизвестным нам, но важным для жизни причинам. По меньшей мере установлено, что хиральная чистота живых организмов принципиально важна: хирально нечистые полимеры менее прочны, медленнее растут и быстрее разрушаются, чем хирально чистые. Анализируя переход от рацемата к хиральности, Л.Л. Морозов [48] пришел к выводу, что появление жизни – это типичный скачок, носящий характерные черты фазового перехода в процессе самоорганизации вещества. Он даже предложил назвать этот скачок Большим Биологическим Взрывом по аналогии с Большим Взрывом, образовавшим Вселенную. В этом предложении заключен определенный смысл, ведь появление и развитие жизни на Земле – событие для нас не менее таинственное, чем происхождение и развитие Вселенной.

Наш обзор показывает, что наука еще далека от того, чтобы объяснить появление жизни на Земле. Пока наметились только контуры сложнейшего процесса, и ни на один кардинальный вопрос, возникающий в этой связи, не получен окончательный ответ.
Главный вывод: особенности Земли как планеты обеспечивали условия для появления на ней жизни; примерно 3 – 4 миллиарда лет назад в результате химической эволюции, перешедшей затем в биохимическую эволюцию, на Земле возникло новое системное образование, биосфера, после чего начался процесс ее биологической эволюции. Процесс, приведший к появлению жизни, предположительно проявлял типичные черты самоорганизации: эволюция имела явно выраженный направленный характер, развитие шло от простого ко все более сложному, от менее ко все более упорядоченному, а в критических точках осуществлялись скачкообразные переходы в качественно новые состояния, с явно выраженными чертами фазовых переходов.