Молекулярно-генетический уровень

Одно из главных событий в истории биологии XX в. - выход эксперимен­тальной физико-химической биологии на изучение молекулярного уровня живой природы. В результате исследований на молекулярно-генетическом уровне произошло не только слияние отдельных биологических дисциплин в " единый фронт" наук, но и тесное сближение биологии со смежными ей физикой и химией. А это значит, что проблемы, считавшиеся раньше чисто биологичес­кими, теперь стали по-существу проблемами всего естествознания. На страницы научной литературы " хлынул" поток фактического материала, оценить который как принадлежащий какой-либо конкретной науке практически невозможно.

Существует три главные проблемы, которые стали объектом исследования на молекулярном уровне:

1. Происхождение жизни.

2. Молекулярно-генетический подход к изучению эволюции.

3. Изучение молекулярных основ воспроизводства жизни и процессов
жизнедеятельности.

5.1. Происхождение жизни

Целая эпоха в истории изучения проблемы происхождения жизни связана с трудами А.И. Опарина и его учеников. Пик исследований ученого приходится на 1950-70 годы, хотя основополагающий его труд " Происхождение жизни" был опубликован еще в 1924 г. Уже в нем были изложены все те идеи, которые составили основу гипотезы Опарина. Главная из них - зарождение жизни на Земле - длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой.

Опарин предложил новую идею химической эволюции, - когда под воздействием сильнодействующих физико-химических факторов (температуры, ультрафиолетового и рентгеновского излучения, электрических разрядов большой мощности и атмосферного давления) происходит самопроизвольное превращение ряда неорганических соединений в органические " кирпичики жизни" - аминокислоты, нуклеозиды и нуклеотиды, простейшие полисахариды и в молекулы АТФ, способные запасать химическую энергию.

Идея химической эволюции в 1920 годах " носилась в воздухе". Подобного рода эксперименты были распространены во многих лабораториях мира. Это не удивительно, - химия в то время былав зените славы и процветания. Однако, перед учеными, поддержавшими идею химической эволюции сразу же возник риторический вопрос: а что произошло раньше - аминокислоты и белки или же молекулы, ответственные за воспроизводство живого - нуклеотиды и нуклеозиды. Другими словами, еще в те годы был поставлен вопрос о происхождении всем известной " курицы и ее яйца", но только на молекулярном уровне. Гипотезы, утверждавшие первичность структуры, наделенной способностью к обмену веществ при участии ферментов (т.е. белков), объединялись под шапкой голобиоз, а гипотезы, утверждающие первичность молекулярной системы, включающей в себя генетический код, назывались генобиоз.

Одной из сильных сторон гипотезы Опарина является то, что она находится в соответствии с гипотезой эволюции добиологической (неживой) материи и зарождение жизни представлено в ней как закономерный процесс. Вторая сильная сторона - возможность экспериментальной проверки основных положений гипотезы в лабораторных условиях. Однако, есть и слабые стороны рассматриваемой гипотезы. Например, гипотеза Опарина допускала возможность самовоспроизведения доклеточных структур при отсутствии молекулярных систем с функциями генетического кода. Поэтому при синтезе аминокислот в лабораторных условиях дополнительно допускалось введение в " первичный бульон" химически сложных готовых " блоков", например, ферментов, без которых реакция не шла. В последние годы представители научной школы А.И. Опарина, оставаясь, в основном, на позициях его гипотезы, признают нерешенность главного вопроса всей проблемы - что именно является движущей силой саморазвития химических систем и перехода от химической эволюции к биологической? Иными словами, в рамках гипотезы Опарина не удается объяснить главную проблему: причину того таинственного скачка от неживой материи к живой, который и знаменует собой начало жизни в том " земном" виде, в котором она нам известна. Но это главный недостаток всех естественно-научных гипотез о происхождении жизни. И он будет преодолен, когда станет ясно, что такое жизнь, как она возникла, и когда ученые смогут в лаборатории из макромолекул произвести сборку живого организма (разбирать уже научились).

Креационистские (от лат. creatio - создаю) гипотезы, в отличие от естественно-научных гипотез, объясняли происхождение жизни существова­нием Бога - Создателя, основывая свое учение на Библии: " И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так." (Бытие, гл.1, стих 11).

Согласно Библии, вслед за растениями Бог создавал животных из воды: " И сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода по роду их, и всякую птицу пернатую по роду ее. И увидел Бог, что это хорошо. И благословил их Бог, говоря: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте воды в морях и птицы да размножатся на земле" (Бытие, гл. 1, стихи 21 - 22).

Затем, в соответствии со своим замыслом, Создатель производит " зверей земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов земных по роду их." (Бытие, гл.1, стихи 25).

В креационистской модели сотворения мира животный и растительный миры создаются сразу по желанию Бога во всей своей красе и во всем разнообразии. Каждый род и вид флоры и фауны уникальны с самого рождения, потому что являются воплощением Божественного Плана, а не случайной стихии природы. Воля и энергия Творца служат первым толчком для превращения неживой материи (" воды" и " земли") в живую. Эволюционная идея превращения одного рода в другой путем естественного отбора с позиций этой теории представляется ненужной: природа изначально была создана в совершенной гармонии с окружающим миром.

Ну, а гипотеза биологов о том, что у обезьяны и человека был общий предок с точки зрения креациониста, звучит и вовсе кощунственно. Ведь Бог создал людей по своему образу и подобию и поставил их над всей природой: "... И да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле".(Бытие, гл.1, стих 26).

Креационистские гипотезы происхождения жизни не являются научными, так как не выдерживают проверки принципом фальсификации, согласно которому истинно научная теория должна пересматриваться при появлении новых фактов, которые теория не может объяснить.

Заметим, что русский ученый В.И. Вернадский (1863-1945) решал вопрос о происхождении жизни на Земле совершенно иначе. Он " вынес" зарождение жизни за пределы земной поверхности, считая, что жизнь на нашу планету была " занесена" из космоса. Утверждая, что живое на Земле может порождаться только живым, он придерживался " принципа Реди", сформулированного в 1668 г., итальянским ученым - врачом Ф. Реди: " Все живое происходит только из живого". Сегодня идеи В.А. Вернадского актуальны и рассматриваются наряду с другими, но проблема происхождения жизни остается открытой.