Космос биомолекулярной жизни. Часть 1

В настоящее время единственной общепризнанной в науке гипотезой происхождения жизни на Земле является так называемая гипотеза биохимической эволюции. Это своеобразный этап, предшествующий появлению жизни, в ходе которого, как описывается этот процесс в биологии, органические пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов, а также в силу развертывания процессов самоорганизации. На два последних фактора — «селекционный» и «самоорганизацию» — прошу обратить особое внимание. Чуть позже они нам понадобятся. В результате этого в процессе биохимической эволюции появилась биологическая основа жизни — клетка…

СЛОЖНОСТЬ «ПРИМИТИВНОГО»

В настоящее время единственной общепризнанной в науке гипотезой происхождения жизни на Земле является так называемая гипотеза биохимической эволюции. Это своеобразный этап, предшествующий появлению жизни, в ходе которого, как описывается этот процесс в биологии, органические пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов, а также в силу развертывания процессов самоорганизации. На два последних фактора — «селекционный» и «самоорганизацию» — прошу обратить особое внимание. Чуть позже они нам понадобятся. В результате этого в процессе биохимической эволюции появилась биологическая основа жизни — клетка.

Вообще, рассуждая на тему организации жизни, мы обычно не учитываем того, что самая обычная клетка по своей сложности схожа с крупным городом. В ней также существуют центры по выработке энергии — целые «фабрики», изготавливающие необходимые для жизнедеятельности гормоны и ферменты; «информационный центр», где находится информация о производимых продуктах; особая «система транспорта» необходимых продуктов и сырья; «трубопроводы», «лаборатории» и целые «заводы» по переработке и очищению продуктов, поступающих из внешней среды. Все это лишь примерное описание и незначительная часть того, что происходит в клетке.

Известно, что она состоит из органических молекулярных соединений биологического происхождения — белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и т. д. Вместе с тем следует еще раз отметить, что само по себе наличие тех или иных молекул еще не дает возможности возникновения жизни.

Чтобы было понятно то, что имеется в виду, представьте себе, что на взлетной полосе мы сложили в кучу все необходимые части и элементы современного пассажирского самолета, включая электронику и десятки километров кабелей и проводов. Сколько бы мы ни ждали и даже ни ударяли в эту кучу молнией, все это само чудодейственным образом не сложится в самолет и не взлетит. Это для всех нас не просто само собой разумеющееся явление, а аксиома.

А вообще, что там самолет! Даже его отдельные части никогда не произведутся сами. Нас этот факт нисколько не удивляет, поскольку всем понятно, что это просто нереально. Мало того, всем понятно, что чем дольше все это будет лежать под открытым небом, тем больше будет подвергаться коррозии, деградировать и приходить в негодность.

С составляющими клетки примерно так же. Они сами в клетку не складываются, но мы этого факта обычно почему-то не хотим учитывать. А ведь составляющие клетки, например молекулы белка или ДНК, тоже состоят из своеобразных «деталей», только сделаны они непосредственно из первооснов химических веществ — из атомов. Вместе с тем связи между этими составляющими настолько сложны, что образование даже одной молекулы таким «естественным» или, иначе говоря, случайным образом просто невозможно.

Чтобы образовались, например, нуклеотиды (то есть сложные эфиры нуклеозидов и фосфорных кислот, являющихся составными частями нуклеиновых кислот, которые в свою очередь являются кирпичиками ДНК и РНК), должны быть как минимум соответствующие структуры молекул и их определенные количества. Даже «простой», по нашему мнению, белок содержит минимум 20 аминокислот. А ведь есть виды белков, в которых число аминокислот превышает тысячи. Но аминокислоты, которые образуют белок, это не просто определенное их количество. Это еще и определенная упорядоченность молекул.

Весь смысл заключается в том, что недостаток, избыток или же изменение месторасположения хотя бы одной аминокислоты в строении белка превращает белок в бесполезную кучу молекул. Иначе говоря, шасси самолета и его крылья нельзя менять местами. Все детали самолета должны находиться на своем месте. Точно так же и каждая аминокислота в белке должна находиться в строго определенном месте.
К сведению: аминокислота — это органическое соединение, в молекуле которой одновременно содержится карбоксильная и аминная группы.

Общая структура -аминокислот, составляющих белки

Но вся специфика заключается в том, что в каждой клетке в процессе биосинтеза белка используются особые аминокислоты. Вопрос, почему именно те аминокислоты, а не другие становятся «избранными», несмотря на то, что они по своим параметрам нисколько не уступают этим другим, для ученых остается нерешенной загадкой.
Вот, к примеру, структурные формулы основных, так называемых избранных 20-ти протеиногенных аминокислот.

20 «избранных» протеиногенных аминокислот

Даже не будучи биологом или химиком по образованию, с первого взгляда на эти аминокислоты видно, что кроме самих химических компонентов в структурах белка значение имеет и способ связи между этими компонентами.

Следует отметить, что ученые сами признаются в том, что не понимают причин того, почему эти аминокислоты оказались предпочтительней других, похожих на них. Мало того, они сами охарактеризовали их как «живые», тем самым косвенно подтверждая факт того, что их выбор основывался на каких-то достаточно веских (если не сказать, разумных) критериях, а значит, не был случайным.

Вообще, строгая систематичность и упорядоченность строения аминокислот сразу же перечеркивает все спекуляции на тему «случайности». Чтобы подтвердить вышесказанное, представим, например, молекулу белка, состоящую из 288 аминокислот 12-ти видов, которые могут иметь разную последовательность, то есть 10300 разных форм. Но только одна из этих комбинаций может образовать полезный белок. Другие же остаются непригодными, а порою бывают и вредны для живого организма. Осуществление подобной вероятности на практике просто невозможно.

Мало того, белок, содержащий 288 аминокислот, по сравнению с другими гигантскими молекулами, содержащими тысячи аминокислот и образующими живой организм, очень скромен по своей структуре. К примеру, такая маленькая бактерия, как Mycoplasma Hominis H39 содержит 600 видов белков. В этом случае мы должны будем применить теорию вероятности к 600-там видам белков. То есть в данном случае цифры, которые мы получим, по сравнению с невероятными, еще менее реальны.

Более того, для образования молекулы белка живого организма недостаточно лишь правильной комбинации соответствующих аминокислот. Химически одинаковые аминокислоты делятся на два вида: L-аминокислоты и D-аминокислоты. Их разница в противоположном расположении третичных структур подобно правой и левой руке человека. Но загвоздка в том, что каждая аминокислота, содержащаяся в молекуле белка, должна быть только L-конфигурации!

Даже наличие одной D-аминокислоты непригодно, а иногда и недопустимо в белке. Проведенные с некоторыми бактериями опыты показали, что D-амино