Часто, особенно от людей, не слишком сведущих в биологии, приходится слышать, что, дескать, теория эволюции описывает появление и развитие жизни на Земле. А абиогенез — неотъемлемая часть дарвиновской теории эволюции. А «теория Дарвина не доказана», потому что точно не известно, откуда на Земле взялась жизнь. Попробуем разобраться, действительно ли это так и нужно ли вообще для изучения эволюции что-либо знать о происхождении жизни. Для этого мы совершим небольшой экскурс в историю теорий эволюции и зарождения жизни, а потом попробуем выяснить, можно ли и нужно ли их объединять.
Откуда есть пошла жизнь...
Первой гипотезой «абиогенеза» (пока в кавычках, гипотеза, как теперь понятно, была крайне наивной) было предположение о самозарождении живых организмов прямо в том виде, как они существуют сейчас — мышей из грязного белья, мух из гниющего мяса, а после открытия микробов они принялись «самозарождаться» в тухлом бульоне. Однако в начале XIX века, после опытов Луи Пастера, стало ясно, что даже такие «простые» организмы, как бактерии, сами собой из неживого вещества тоже не появляются.
Открытие Чарльзом Дарвином и Альфредом Уоллесом естественного отбора дало представление о том, что сложные формы жизни развивались из более простых путём эволюции. Стало быть, возникновение жизни из неживой материи всё же не исключено в виде организмов куда более примитивных, чем современные или вообще в виде доорганизменных форм, находящихся на грани живого и неживого, напоминающих современные вирусы.
Понятно, что до зарождения жизни Земля выглядела совершенно не так, как сейчас, да и состав её атмосферы, мягко говоря, отличался от нынешнего. Под воздействием ультрафиолета, который тогда в куда больших, чем сейчас, количествах доходил до поверхности, в ней происходил синтез органических веществ. В 30-х годах XX века академик Опарин и американский биолог Джон Холдейн, заметив внешнее сходство водных взвесей органики (коацерватов) с клетками, предположили, что жизнь зародилась именно так — в виде капелек, взвешенных в воде. Частичное подтверждение коацерватная теория, казалось бы, получила в 1953 году, когда в ходе опыта Стэнли Миллера и Гарольда Юри в условиях, похожих на первичную атмосферу Земли, из воды, метана, аммиака и водорода удалось получить аминокислоты и другие компоненты биомолекул. При дальнейших попытках повторения опыта Миллера — Юри были получены все основные «строительные элементы» жизни — 20 аминокислот, входящих в состав белков, и 5 нуклеотидов, из которых состоят РНК и ДНК.
После открытия структуры ДНК и её роли в передаче наследственной информации стало ясно, что не всё так просто — для возникновения жизни земного типа (а другой в нашем распоряжении пока нет) явно не достаточно просто капелек, ведущих себя подобно живым клеткам, необходима наследственность, основанная на нуклеиновых кислотах. Вопрос происхождения жизни зашёл в тупик — для хранения информации необходима ДНК, которая не умеет воспроизводиться сама, а для воспроизведения — белки, которые не умеют хранить наследственную информацию. Но между ДНК и белками есть посредник — РНК. Долгое время считалось, что её роль исключительно вспомогательная и состоит в передаче информации от ДНК к белкам, а сама РНК не способна ни к активному катализу, ни к хранению наследственной информации. Несмотря на это Карл Вёзе в 1968 году высказал гипотезу «мира РНК», согласно которой изначальными самовоспроизводящимися молекулами были именно РНК и только позже, благодаря большей точности репликации ДНК, роль носителя наследственности перешла к ней. В 80-х годах XX века, когда были открыты рибозимы — молекулы РНК, способные как к самовоспроизводству, так и к катализу, гипотеза «мира РНК» получила первое экспериментальное подтверждение, а позднее была экспериментально продемонстрирована и способность рибозимов к эволюции.
И что с ней было дальше
А дальше, собственно, с ней была эволюция. Первую научную теорию эволюции сформулировал, как известно, Чарльз Дарвин в работе «Происхождение видов». Собственно, ничего особенно нового Дарвин не сказал — эволюционную гипотезу ещё за полвека до Дарвина сформулировал Жан-Батист Ламарк. Но у гипотезы Ламарка был крупный недостаток — в качестве движущей силы эволюции она предполагала «стремление к совершенству», которым, понятное дело, можно было объяснить все, что угодно. Дарвин же заменил абстрактное и никак не определимое «стремление к совершенству» на вполне понятный естественный отбор, который можно было наблюдать воочию. Именно в этом, а вовсе не в открытии эволюции, как иногда ошибочно полагают, и состоит крупнейший вклад Дарвина в биологическую науку.
Но и у теории Дарвина тоже были недостатки, главный из которых — «кошмар Дженкина», возражение, согласно которому при свободном скрещивании должно происходить «размывание» признака — ведь половина наследственного материала потомству достаётся от отца, а половина — от матери. Чтобы как-то справиться с этим возражением, в шестом издании «Происхождения…» Дарвин был вынужден значительно снизить роль случайных изменений в пользу «упражнения органов» и наследования приобретённых признаков.
Конечно, зная то, что знаем сейчас, мы понимаем, что с «кошмаром Дженкина» Дарвин мог бы расправиться сам, если бы прочитал статью австрийского монаха Грегора Менделя о его опытах с горохом. Или хотя бы обратил внимание на тот факт, что при скрещивании самцов и самок гермафродиты отнюдь не получаются, а получаются всё те же самцы и самки. Но… не сложилось, а на работы Менделя биологи обратили внимание только к 20-м годам XX века. После того, как стало ясно, что признаки могут наследоваться дискретно, по принципу «всё или ничего», была сформулирована синтетическая теория эволюции (СТЭ), получившая своё название благодаря тому, что синтезировала положения классического дарвинизма и нарождающейся генетики. В самой краткой формулировке она гласит:
Эволюция происходит благодаря неслучайному отбору случайных наследственных мутаций в клетках зародышевого пути.
Собственно, именно СТЭ и сделала биологию из описательной дисциплины современной бурно развивающейся наукой. Настолько бурно, что сейчас уже раздаются голоса, что и СТЭ устарела и необходим новый эволюционный синтез.
А где же абиогенез?
А абиогенез, как можно из всего этого видеть, нигде. Не занимается ни одна из теорий эволюции вопросом происхождения жизни и не занималась никогда. Дарвин в «Происхождении видов» этому вопросу посвятил всего две строчки, зато самых знаменитых:
Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с её различными проявлениями Творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм…
И на этом, собственно, всё. Как можно видеть из упоминания Творца (в которого сам Дарвин, впрочем, к моменту написания этих слов не верил), жизнь в классическом дарвинизме рассматривается просто как подлежащая изучению данность. СТЭ рассматривает как данность гены, не учитывая того, что они, как мы увидели в обзоре теорий абиогенеза, возникли отнюдь не одномоментно. Подобно тому, как моряки просто ходят в море, не интересуясь, откуда оно, такое солёное, взялось, специалисты по эволюционной биологии просто изучают жизнь, не включая в свои теории её происхождение. Более того, единство генетического кода у всего живого как бы намекает нам, что всю биологическую эволюцию можно рассматривать, как начавшуюся с одного единственного организма.
Разумеется, вопрос происхождения жизни тоже заслуживает интереса и пользуется им, именно гипотеза РНК-мира сейчас развивается не менее бурно, чем биология. Но это уже совсем другая история…
На этом сегодня всё, спасибо, что прочитали, не забываем ставить лайки и подписываться на канал, кто ещё не!
