Глава 4: Stanley L. Miller
Почему есть жизнь на земле? Как возникла первая клетка на земле?
Stanley L. Miller, известный американский биохимик, говорит: «не за долго до 1858 года, Charles Дарвин и A. R. Wallace опубликовали практически одновременно и независимо друг от друга, теорию развития естественного отбора. Эта теория была в состоянии определить развитие от простого одноклеточного организма к самым сложным растениям и животным, включая человека. Поэтому, проблема начала жизни не заключалась в том, как каждый вид эволюционировал, а в том, как первый организм возник и жил на земле.
«Современное знание биохимии показывает, что даже простые бактерии - весьма сложны, и что вероятность самопроизвольного воспроизведения клетки от неорганических смесей слишком мала».
«Более правдоподобное предположение, что жизнь возникла самопроизвольно в океанах примитивной земли, которые содержали большое количество органических смесей, подобных тем, которые происходят в живых организмах. Эта теория была конспектирована А. И. Опариным в 1938 и формирует основу большей части существующих идей о происхождении жизни. Опарин предположил, что, если большое количество органических смесей реагирует со структурными формами, которые будут всё более и более сложными, то сформируется такая структура, которая была бы жизнеспособной. Другими словами, синтез первого живого организма, включил бы в себя много не биологических шагов.
«Опарин предположил, что органические смеси смогли бы сформироваться на примитивной земле, если бы атмосфера состояла из метана, аммиака, воды, и водорода, вместо окисляющих атмосферу двуокиси углерода, азота, кислорода, и воды. В H. Urey в 1952 году достаточно достоверно доказывает, что основным путём развития, является то, что метан, аммиак и вода стабилизируют соединения углерода, азота и кислорода, если присутствует избыток водорода.
«Поддержка для идей Опарина и Urey пришла благодаря экспериментам S. L. Millerа в 1953 году. Он показал, что смесь метана, аммиака, воды и водорода, после того, как они подвержены электрическому разряду, выделяет просто аминокислоты и другие элементы. Ультрафиолетовый свет дает аналогичные результаты. Основываясь на этих результатах, приходим к выводу, что различные органические смеси присутствовали в океанах примитивной земли.» Miller, S. L. (1978:415).
Aтмосфера первоначально была богата водородом, аммиаком и метаном
Некоторые последователи профессора А. И. Опарина теперь заключают, что блоки здания жизни могли не возникнуть в родоначальной атмосфере, в виду того, что они были бы разрушены сильной ультрафиолетовой радиацией
D. E. Hull
D. E. Hull California Research Corporation в Richmondе, Сalifornia, из его доклада об аминокислотах, которые сформировались в родоначальной атмосфере: «... 97% глицина было бы разложено прежде, чем он смог бы достигнуть поверхности доисторического моря.» (1960:693).
И сколько же времени эти 3% аминокислот, которые достигли бы поверхности родоначального моря, остывали там? Эти аминокислоты смогли бы аккумулировать после этого необходимые условия для зарождения жизни? Для всего этого необходимо, как минимум 1000 лет.
Phillip H. Abelson
Phillip H. Abelson Carnegie Institution в Вашингтоне, геофизическая лаборатория, также переосвидетельствовала предположение химического развития.
Как быстро бы аммиак разрушился?
Phillip H. Abelson: «весь аммиак, соответствующий присутствующему атмосферному азоту был бы разрушен в течении 30.000 лет. Малое количество аммиака было бы реформировано, но этот процесс неважен по сравнению с процессом разрушения.» (1966:1365).
По крайней мере метана было много в родоначальной атмосфере?
Phillip.H.Abelson: «если бы большое количество метана всегда присутствовало в атмосфере земли, то это можно было бы геологически доказать. Лабораторные эксперименты показывают, что в атмосферу производились гидрофобные органические молекулы, которые были поглощены осадочноэффузивными глинами. Самые первичные породы должны были содержать необыкновенно большую пропорцию углерода или органических химикатов. Этого же мы не наблюдаем.» (1966:1365).
A. G. Cairns-Smith
А.G. Cairns-Smith - старший лектор на кафедре химии университета Glasgow в Шотландии. Он также изучает химическое развитие на длительном промежутке времени. Он также знал советского биохимика и эволюциониста А. И. Опарина.
Была ли такая родоначальная атмосфера, насыщенная метаном, в предыдущее докембрийское время, которая смогла бы поставить в океаны необходимые органические молекулы, как доказывали Опарин, Eigen и другие?
Согласно химическим экспериментам Stanley.Millerа и его последователей можно предположить, что родоначальная атмосфера содержала много метана, аммиака и свободного водорода.
Британский биохимик Francis Crick также основывался на этом. Он получил в 1962 году, вместе с James Watsonом и Maurice Wilkinsоном Нобелевскую премию за открытие молекулярной структуры дезорибонуклеионовой (desoxyribonucleic) кислоты (ДНК). С 1977 года Francis Crick - профессор Института биологического исследования в San Diego, Сalifornia. Он пишет предположительно о большом количестве свободного водорода в доисторической атмосфере.
Klaus Dose и Horst Rauchfuss
Была ли родоначальная атмосфера богата аммиаком, метаном в предыдущее докембрийское время, когда первые клетки появились на земле? Могла ли эта первоначальная атмосфера составить блоки зарождения для первых клеток? Каков был химический состав?
Профессора Klaus Dose и Horst Rauchfuss: «по-разному авторы доказывали, что родоначальная или примитивная атмосфера земли содержала главным образом водород, метан, аммиак, водяной пар, и редкие газы (Russell, 1935; Опарин, 1938; Urey, 1952; Miller и Urey, 1959). Действительно, 80% состоит из водорода. Гелий и водород вместе составляют более чем 90%.» (1975:50).
Профессора Dose И Rauchfuss: «если водород и гелий не избежали бы вместе с другими веществами испарения в космическое пространство, в то время, когда земля формировалась, то температура родоначальной земли никогда бы не поднялась выше 25°C. Эта идея - геологохимически нереалистична, т.к. большая часть родоначальных газов (главным образом атмосферы) во время образования земли испарилась во вселенную. Когда молодая земля формировалась, земная кора, вероятно, достигла после этого только 200 к 1000C. (Urey, 1962).» (1975:50, 52).
«Первый период образования земли, это, главным образом испарение свободного водорода и гелия в космическое пространство. Следующий период, атмосфера 'вторичная' формировалась благодаря вулканической деятельности. Из-за чего метан и аммиак, кроме водяного пара, смогли достигнуть более высокой концентрации в атмосфере; но главным образом метан и аммиак во время следующего периода медленно окислились бы через воздействие радиации и фотохимических реакций на CO2 и N2.»
«Abelson (1966) заключает, что родоначальная атмосфера земли не содержала никакого амиака, в виду того, что своим половинным обменом из-за ультрафиолетовой радиации солнца процесс формирования занял бы около 30.000 лет. Согласно Abelsonу, атмосфера родоначальной атмосферы не могла также содержать большое количество метана, в виду того, что эти газы были изменены под влиянием радиации на более высокие углероды.
Родоначальная химическая среда
Lars Gunnar Sillén королевский Институт технологий, отдел неорганической химии, Стокгольм, Швеция, положения о химической среде: «разумное количество органических веществ подразумевало бы термодинамические неустойчивые связи... Легче представить, как они могли быть разрушены, чем, как они смогли сформироваться.» (1965:455).
Профессор Klaus Dose: «такая концентрация слишком мала для образования полимеров и более сложных структур. Её можно сравнить лишь с концентрацией свободных аминокислот в современном северно-атлантическом океане... Поэтому вероятно средняя концентрация свободных аминокислот в родоначальном океане никогда значительно не отличалась от современного уровня.» (1974:74).
Kлетки образовались из протеинов и генетического кода. Протеины состоят из цепей аминокислот и генетического кода цепей нуклеиновых кислот. Смогли ли эти цепи аминонуклеиновой кислоты эволюционировать в химической среде?
«Устойчивое облучение довольно однотипного разрешения приводит к деградации (ухудшению) синтетических реакций. » - Fox, S. W. и K. Dose (1977:37, 38).
J. Brooks и G. Shaw сообщают о мифическом «химическом супе»: «не будет открытием, что суп 'примитивный' всегда существовал на этой планете, и при любом отрезке времени. Если суп` действительно' существовал, то очень вероятно, что в атмосфере содержалось большое количество азота (nitrogen-containing), органических смесей (аминокислот, оснований нуклеиновых кислот, ETC).»
«Результатом этого, было образование более обширных зон содержания органических смесей, согласно химической теории для развития требуется, чтобы со временем образовалось большое количество таких смесей, чтобы появился шанс иметь возможность приложить свое влияние на различные химические процессы, которые, предположительно, могли бы дать повод для возникновения жизни на земле.»
Сколько азота содержалось в докембрийское время?
J. Brooks и G. Shaw: «содержание азота в докембрийское время весьма низко (< 0.2%).» (1978:604).
Профессор H. Follmann: « Содержание и концентрация химической среды в докембрийское время - одна из самых больших и неизвестных вещей. Они обусловливают скорость и направление развития, но не могут быть имитированы в наших лабораториях.» (1981:66).
Cairns-Smith: «важность ультрафиолетовой радиации в разрушении органических молекул необычайно важна. Rein, Nir & Stamadiadou (1971)....»
Paul Lueth
Немецкий врач Paul Lueth пишет: «аминокислоты строят протеины, и протеины являются действующей структурой. Но мы должны отметить, что протеины сами по себе, пока ещё не проявляют признаки жизни. Протеин самостоятельно не может жить. Вирусы не могут выполнять процесс, типичный для проявления жизни, они также не могут воспроизводиться. Клетка принимает протеиновые молекулы вируса, нуклеиновой кислоты, до тех пор, пока протеин вируса остается снаружи. Здесь мы неожиданно сталкиваемся с одной реальной проблемой: Мы не находим проявления существования жизни.» (1981:48, 49).
Биохимические эксперименты по Stanley Millerу доказали, что первая клетка на земле смогла эволюционировать в родоначальном химическом супе.
Paul Lueth: «мы замечали уже, что протеин не может жить сам по себе. Каждый биолог знает это. Но Miller экспериментирует. И мы понимаем связь между химическим и биологическим развитием.»
«Согласно закону, все химические реакции реверзибельны, в зависимости от условий, что присутствовали в начальном положении. Согласно экспериментам по Stanley Millerу, то, что возникло в родоначальном супе, и согласно закону природы, были аминокислоты, которые в свою очередь построили более высокие типы амино кислот (полипептидов). Это и есть реакция, описанная как конденсация, в виду того, что в этом случае всегда одна молекула воды установлена свободно.» Lueth, P. (1981:50).
Paul Lueth: «то, что было проведено в экспериментах по Miller's, было ни жизнью, ни смертью, а первой ступенью жизни; первые молекулы - были безжизненны... » (1981:51, 58).
A. E. Wilder Smith
Профессор A. E. Wilder Smith о «химическом супе» и опытах Millerа: «родоначальная клетка никогда не смогла бы эволюционировать от смеси аминокислот), это произошло случайно благодаря воздействию молнии. Для всех блоков здания жизни, аминокислоты или другие асимметричные (то есть вещества, нужные для жизни), которые появились благодаря молнии, то есть, случайно, состоят из следующих форм - 50% левых и 50% правых.
«Аминокислоты, синтезированные Millerом, совершенно не приспособлены для того, чтобы жить. Конфигурация пространственного рацемата (racemate), о котором мы знаем сегодня, не годится для синтеза жизни. Чтобы сделать протоплазму и другие протеины во время родоначального самозарождения, необходимо иметь аминокислоты.»
Bruno Vollmert
Bruno Vollmert, профессор химии и директор полимерного Института Кarlsruhe, западная Германии, положения о «химическом супе» и опытах Millerа: «родоначальный суп был мертвым океаном, который в своем материальном хаотическом составе можно сравнить с абсолютным хаосом.»
Kогда цепные связи увеличиваются
Протеины состоят из цепей аминокислот и генетического кода цепей нуклеиновой кислоты. Как же эти цепи формируются?
Профессор Bruno Vollmert: «если существуют молекулы, известные, как мономеры, то под воздействием сил, возникающих благодаря движению молекул, они между собой образуют цепь.»