Действительно ли Вселенная постоянно создавала огромное количество случайных комбинаций атомов, пока наконец не породила жизнь?
Рабби Эфраим Хоровиц
Идея о том, что жизнь зародилась случайно — это фундаментальный принцип современного общества. Она закладывает основу для естественного отбора и социального гуманизма. Поэтому важно понять основные недостатки в этой концепции. Эта статья является продолжением серии, в которой рассматриваются ключевые проблемы идеи о случайности возникновения жизни на земле.
Основной довод
Ученые полагают, что изначально во Вселенной жизни не было. Благодаря некоторым обстоятельствам жизнь зародилась спонтанно в одном живом организме. Областями науки, изучающими эту тему, являются абиогенез и пребиотическая химия. Очень важно понимать, как произошло образование самого первого живого организма в полностью мертвой Вселенной. Таким образом, абиогенез и пребиотическая химия не рассматривают, например, мутацию рыб в саламандр или трансмутацию дарвиновских вьюрков, когда их короткие клювы постепенно удлинились, но они изучают, как самые первые живые организмы появились на планете, где прежде не было абсолютно никакой жизни.
Некоторые вопросы
Есть много причин, по которым сложно принять утверждение о том, что жизнь появилась случайно. Например, в предыдущей статье я рассказывал о том, насколько невероятна случайная генерация ДНК, важная составляющая любого живого существа. Там я привожу довод, что Вселенная, существовавшая 10 миллиардов световых лет, постоянно мутирующая в течение всего этого времени, имела бы по существу нулевую вероятность создания даже единственной нити ДНК.
Но есть и другие вопросы к сторонникам концепции случайного зарождения жизни. Например, ДНК должна существовать в контексте живой клетки. Таким образом, любой случайный механизм, генерирующий первую нить ДНК, также должен был бы одновременно генерировать и клетку, в которой он существует.
Другая проблема заключается в том, что нити ДНК очень длинные. Биогенез предполагает, что промежуточные части нитей ДНК достаточно устойчивы, чтобы существовать в ожидании объединения между собой в более длинные нити.
Однако тогда возникает философский вопрос. Даже если ученые смогли бы выяснить, как на самом деле зародилась жизнь, это не доказывает отсутствие Творца. Если вы узнаете, как был испечен находящийся перед вами пирог, само наличие рецепта не доказывает, что никто не испек его и он появился сам по себе.
Эти и другие вопросы могут быть интересными темами для будущих статей. Но сейчас мы рассматриваем предположение о том, что Вселенная была лихорадочно занята созданием случайных комбинаций атомов, пока ей не удалось наконец создать единую живую клетку.
Допустим…
Неужели все действительно было именно так? Если бы сложные структуры, необходимые для поддержки жизни, генерировались случайным образом, тогда мы должны были ожидать, чтобы на земле лежали кусочки, из которых их можно было бы собрать. Если Вселенная вообще и Земля в частности настолько плодородны и так уж предрасположены к созданию разных сложных структур (например, ДНК), то они также должны иметь возможность создавать большие ДНК-подобные субструктуры, которые плавали бы вокруг, ожидая столкновения друг с другом для создания еще больших и больших по размеру, и, наконец, образовали бы на Земле саму жизнь.
Однако мы не видим признаков таких промежуточных жизненных структур или чего-то даже близкого к этому. Живые клетки имеют много атомов. Например, в одной клетке кишечной палочки содержится 7 миллиардов атомов углерода; а так же атомов кислорода, азота и водорода и многих других элементов в меньших количествах. И напротив, соединения, из которых состоит неживая материя, обычно содержат не более нескольких атомов. Это довольно ощутимая разница. Проще говоря, для Вселенной не только статистически невозможно случайно создать жизнь — она даже не пытается это сделать!
Давняя проблема
Я, конечно, не первый, кто это заметил. Еще сам Чарльз Дарвин более 130 лет назад рассматривал этот вопрос, но затем все же признал его безосновательным, заявив: «… Но если бы (и ох какое это большое «если бы») мы могли представить себе небольшой теплый пруд со всеми видами аммиака и фосфорной соли — со светом, теплом, электричеством — в котором химически образовалось бы белковое соединение, готовое пройти через еще более сложные изменения, то в наши дни такая материя была бы немедленно поглощена, чего никогда не произошло бы до формирования на Земле живых существ».
Итак, Дарвин говорит, что вокруг так много живых организмов, что они уже давно уничтожили любые доказательства создания жизни из соединения отдельных частей, фактически “съели их”. В самом деле? Неужели окружающие нас живые организмы такие голодные, что тут же уничтожают все, что попадается на их пути? Разве вы никогда не видели яблоки, которые упали с яблони и теперь постепенно гниют на земле? Что ж, были бы у меня яблони, я хотел бы, чтоб именно так все и было. Но наша плодородная планета постоянно производит очень богатый урожай, который столько времени никуда не девается, что нам трудно этого не заметить. Раз мы можем наблюдать опавшие яблоки, значит, нет у природы этой пресловутой прожорливости, которая уничтожила бы все живое.
В поисках подсказки
Ученые долгое время пытались придумать эксперименты, которые показали бы, что жизнь может быть создана случайным образом при правильно сложившихся обстоятельствах. Простейшие известные нам организмы — археи — имеют в последовательности ДНК по меньшей мере 490 000 нуклеотидов. Учитывая, что типичный нуклеотид содержит около 25 атомов, в архаической ДНК-цепочке были бы миллионы атомов, причем это не весь организм, а только его ДНК. На сегодняшний день эти эксперименты имеют не очень впечатляющие результаты. Давайте рассмотрим несколько из них.
Эксперимент Миллера-Юри – 1952
Этот эксперимент заключался в том, что в герметичном устройстве, состоящем из определенным образом скрепленных между собой стеклянных контейнеров и трубок, находилась вода, подвергающаяся нагреву, примитивные газы и электроды, производящие искры. Результатом эксперимента был химический синтез нескольких аминокислот, в основном глицина, самой простой аминокислоты, имеющий 10 атомов. Существует много технических дискуссий о валидности этого эксперимента, но с нашей точки зрения 10 атомов — это далеко не миллионы, необходимые для образования ДНК самого простого в мире живого существа. Получается, все же для неживой природы характерна тенденция к созданию молекул с возможно меньшим числом атомов, и никаких свидетельств образования нуклеотидов, необходимых для появления нынешних форм жизни, в ходе эксперимента не найдено.
Между прочим, если бы условия, в которых находилась Земля до появления живых существ, были похожи на условия проводимого Миллером и Юри эксперимента, повсюду происходили бы массивные извержения вулканов, благодаря которым в атмосферу бы выделялись углекислый газ, азот, сероводород и диоксид серы, а также непрерывно сверкали бы мощные молнии.
Джоан Оро – 1960
Этот испанский ученый синтезировал аденин, ключевой компонент нуклеиновых кислот, из цианистого водорода — HCN. Аденин является важным химическим веществом в живых организмах, но опять же содержит только 15 атомов. Также Оро показал, что аминокислоты могут быть получены из реакций HCN и аммиака. Опять же, несмотря на важность эксперимента, аминокислоты содержат около 20 атомов каждая.
Джонатан Сазерленд – 2009
Этот британский химик обнаружил, какие химические реакции требуются для создания двух из четырех нуклеотидов, которые составляют РНК — рибонуклеиновую кислоту. «Если бы все четыре нуклеотида образовывались естественным образом, они легко могли бы молниеносно образовывать молекулу РНК с основой чередующихся сахарных и фосфатных групп». Ну, может быть. Это не так просто. Эти четыре нуклеотида могут быть модифицированы сотнями способов, поскольку они объединяются для образования РНК. РНК-цепи могут быть довольно большими. Например, РНК археи содержит около 4500 нуклеотидов, а РНК-нуклеотиды — до 16 атомов каждый.
Согласно этой идее Земля до создания живых организмов была бы теплым прудом, нагревающимся ультрафиолетовым светом.
Исследовательский центр Эймса – 2015
«Ученые НАСА, изучающие происхождение жизни, смогли в лабораторных условиях создать три компонента генетического материала – цитозин, тимин и урацил. Они были получены при облучении образца льда, содержащего пиримидин, ультрафиолетовыми лучами в условиях, которые напоминают условия открытого космоса». Итак, если так случайно вышло, что у вас есть куча пиримидина вокруг большой ледяной кометы, вы можете получить некоторые из этих “кирпичиков жизни”. Однако отметим, что размер этих соединений составляет 11 атомов.
Следуя этой модели можно предположить, что на раннюю Землю упали несколько крупнымх ледяных метеоритов, пропитанных пиримидином, запеченным в ультрафиолетовом свете.
Итак, мы подходим к современности. Более 50 лет интенсивных научных исследований привели к нескольким отдельным примерам возможности случайного образования небольших количеств некоторых элементарных “строительных блоков” для создания живого организма, каждый из которых имел не более 20 атомов. Чтобы получить часть ДНК простого существа, нам нужно иметь миллионы атомов. Так где же они или хотя бы части, из которых они могут быть образованы? И почему мы их не видим?
Интересно, что условия зарождения жизни, предлагаемые всеми этими экспериментами, являются взаимоисключающими. Сазерленд сам говорит об этом: химические реакции в каждом из экспериментов даже чисто гипотетически не могли бы произойти в одно время в одном месте, они слишком разные.
Еще один эксперимент
Вы можете быть знакомы с Теоремой о бесконечных обезьянах, формулировка которой такова: «Абстрактная обезьяна, ударяя случайным образом по клавишам пишущей машинки в течение неограниченно долгого времени, рано или поздно напечатает любой наперёд заданный текст, например, драму Шекспира «Гамлет». Что ж, в 2003 году в Плимутском университете в Англии нашлась группа исследователей-энтузиастов, которые и впрямь дали компьютеры нескольким обезьянам и оставили их с ними в замкнутом пространстве на месяц, чтобы посмотреть, что произойдет. Справедливости ради нужно сказать, это не было настоящим научным экспериментом — скорее просто художественной демонстрацией. Увы, ожидаемого текста не выдала ни одна из обезьян. Зачастую животные просто справляли нужду на клавиатуру или пытались разбить компьютер. Однако как только обезьяны поняли, что они могут печатать, они и правда принялись за дело, но… Напечатали лишь несколько страниц, содержащих преимущественно букву S, а также буквы A, J, L и М и не представляющие из себя никакого связного текста.
Итак, если такое сложное и довольно разумное существ, как обезьяна оказалось не заинтересовано в генерации случайных комбинаций, почему мы ожидаем, что песок, глина и вода будут вести себя по-другому?
В заключение
Здесь, на Земле, мы видим простые неорганические соединения всего лишь нескольких атомов. Многочисленные эксперименты, проведенные для моделирования особых условий, в которых могла бы зародиться жизнь, также породили лишь соединения с примерно 20 атомами. Но простейшие живые одноклеточные существа содержат миллиарды атомов. Это действительно огромная разница, и мы не видим между живыми и неживыми организмами какой-то промежуточной стадии. Этот промежуток довольно четко указывает на то, что Земля не является генератором большого количества случайных молекул, что было бы необходимо даже для попытки случайно зародить новую жизнь.
