Friday, 8 May 2015

Что необходимо для организации белковой жизни?

Для организации жизни необходимо наличие, как минимум:

  1. углерода для организации макромолекул;
  2. мембраны с особыми химическими свойствами (полунепроницаемая для воды - гидрофильная снаружи, гидрофобная изнутри) для организации автономной внутренней среды;
  3. обмена веществ, в частности импорта воды и других химических веществ и экспорта отходов в окружающую среду;
  4. отстройки по параметрам от окружающей среды (pH и другие химические градиенты) для обеспечения химического равновесия (гомеостаза) и обмена веществ;
  5. механизма воспроизведения, использующего носители генетической и эпигенетической информации (биополимеры), запись-считывание и интерпретацию инструкций с учетом состояния среды и таких механизмов как сплайсинг (один участок ДНК может быть оттранслирован по-разному и дать разные белки);
  6. механизма синтеза белков (современные простейшие используют порядка 400 различных типов белковых молекул) для построения организма следующего поколения;
  7. множественных механизмов регуляции жизнедеятельности и отказобезопасного дублирования;
  8. энергоносителей;
  9. механизма реагирования на стимулы (типа бактериального хемотаксиса) и др. механизмы принятия решений в процессе жизнедеятельности;
  10. механизма адаптации к изменениям среды обитания;
  11. защиты от ошибок копирования и от зашумления канала передачи информации.
Это навскидку. Может быть, я что-то упустил. Я затрудняюсь здесь отделить более главное от второстепенного. На мой взгляд, все это критически необходимо.

Соврешенно естественным и напрашивающимся самим собою выводом из этого является гипотеза о том, что свести все это воедино для организации живой клетки может лишь интеллект в результате планирования и принятия решений для осуществления разработанного плана.

Мне кажется, что даже свойства неорганики (не говоря уже об органических макромолекулах) должны быть тонко "пригнаны" для того, чтобы жизнь, то есть вот этот вот сложный персистентный самовоспроизводящийся комплекс из 11 пунктов, в основе своей имеющий знак и его обработку, стала потенциально возможной. Были бы иные свойства, бы что-то другое? Да ничего вообще могло не быть, слишком все тонко настроено. Тем не менее, я не настолько владею вопросом, чтобы защитить это предположение о настройке неорганики.

Однако, даже если тонкую настройку неорганики и не учитывать, гипотетическая самоорганизация жизни из уже имеющейся как данность неорганики — это совершенный абсурд. Дело даже не столько в статистике, хотя и здесь зияет большущая дыра, сколько в самом понятии организации сложных систем: совокупности частей, работающих совместно для обеспечения прагматической функциональности (гомеостаз, энергоэффективность, адаптируемость, время отклика на стимулы и пр.). Анализ существующих живых организмов позволяет говорить о них как о результате многокритериальной оптимизации (оптимизации сразу по множеству критериев).

Создание таких систем, на мой взгляд, возможно только как результат принятия решений в рамках планирования. Неинтеллектуальные механизмы без целеполагания не могут быть ответственны за появление систем, имеющих целеполагание (программу) в самой своей основе. Не может система защиты от ошибок копирования возникнуть в результате, по существу, ошибки копирования. Можно говорить много слов о том, что осуществляется отбор и что он происходит "очень быстро", но это ничего принципиально не меняет. Это наукообразие, а не наука. Пока нет однозначной матмодели эволюции (не генетических алгоритмов, а именно эволюции с естественным, а не искусственным отбором), это все остается сказкой. Не может сам собою возникнуть код и его интерпретатор, развертывание которого в следующем поколении, к тому же, закодировано этим же кодом.

Эти соображения касательно необходимой начальной сложности живой материи справедливы даже в отношении таких рудиментарных гипотетических систем, как РНК-мир. Там также молекулы должны были выполнять различные функции. Особенность лишь в том, что одна и та же молекула, по предположению, выполняла роль и фермента, и накопителя информации. А как только мы говорим об использовании памяти, сразу встает проблема записи и считывания, то есть интерпретации символа. Поэтому мне кажется, что гипотеза РНК-мира никаких проблем первоначальной сложности не решает. Скорее наоборот: проще представляется система, где эти функции (обменная и репликаторная) разделены.

Любая натуралистическая гипотеза возникновения жизни сталкивается с проблемой объяснения появления отношения "знак-обозначаемое", имеющего логическую, а не химическую или физическую природу. Все эти гипотезы по необходимости постулируют то, без чего они вообще нежизнеспособны даже в глазах их создателей. А то, что они постулируют, как раз и обеспечивает то самое "легкое движение руки", с помощью которого все якобы и происходит. Никакая жизнь невозможна без мембраны. А автокаталитический цикл - цикл и есть. Не больше и не меньше. Это лишь циклическое ограничение, а не управляющий контур. Необходимо управление автокатализом, прежде чем он должен быть инкорпорирован в живое.

Постепенного развития от простого к сложному не было. Должно было быть целенаправленно обеспечено выполнение сразу множества условий для возникновения и поддержания жизни. Химия - лишь одна из сторон этого биологического комплекса.

Вот интересная эволюционистская сказка о том, как "оно могло бы быть".

О том, как выглядели самовоспроизводящиеся РНК системы, есть разные предположения. Чаще всего постулируется необходимость агрегирующих РНК мембран или размещения РНК на поверхности минералов и в поровом пространстве рыхлых пород. В 1990-е годыА. Б. Четвериным с сотрудниками была показана способность РНК формировать молекулярные колонии на гелях и твёрдых субстратах при создании им условий для репликации. Происходил свободный обмен молекулами, которые при столкновении могли обмениваться участками, что показано экспериментально. Вся совокупность колоний в связи с этим быстро эволюционировала[11].
После возникновения белкового синтеза колонии, умеющие создавать ферменты, развивались успешнее. Ещё более успешными стали колонии, сформировавшие более надёжный механизм хранения информации в ДНК и, наконец, отделившиеся от внешнего мира липидной мембраной, препятствующей рассеиванию своих молекул. 
Интересные моменты, как и полагается эволюционистам, авторы статьи проскакивают:
  • "после возникновения белкового синтеза" (Bingo!)
  • "умеющие создавать ферменты" (научились, надо полагать, в процессе эволюции?),
  • "сформировавшие более надежный механизм хранения информации" (а чего мелочиться-то? это, конечно, происходит само собою, автомагически),
  • "отделившиеся от внешнего мира липидной мембраной" (Дарвин нервно курит в сторонке).
  • Ну а выражение "методом искусственной эволюции были получены" (не вошло в цитату, но есть в этой статье) — вообще шедевр.
При этом на неизбежном управлении экспериментом стараются не акцентировать внимание читателя. Неспециалист, как правило, после таких рассказов поражается мифической творческой силой эволюции. Но на деле это все остается набором неподтвержденных практически ничем и не связанных между собой гипотез. Именно связки в эволюционистском нарративе являются критически важными. И никакого подтверждения этих связок как не было, так и нет. По частям что-то продемонстрировано экспериментально, но в комплексе все это воспроизвести можно лишь интеллектуальным путем. И то не факт, что это когда-то кому-то удастся, но если и удастся, то это будет явным результатом интеллектуальной деятельности экспериментатора. Ведь даже для получения отдельных химических компонентов живого необходимо в существенной степени управлять экспериментом: создавать искусственно благоприятные концентрации реагентов, давление и температуру, выводить продукты реакций из среды и пр.

Когда профессор М. Бихи, автор нашумевшей в свое время книги "Черный ящик Дарвина", будучи непоследним в мире специалистом по биохимии, захотел выяснить для себя, сколь детально проработана эволюционистская интерпретация формирования химического каскада свертывания крови, он был поражен. Из статьи в статью в литературе десятилетиями повторялись одни и те же сказки, подобные приведенной выше.

Более детальное обсуждение гипотезы РНК-мира со ссылками на литературу находится здесь.

No comments:

Post a Comment