П~А.) от тех состояний, в которых переменные группируются в комплексы, способные к интенсивной самозащите”26.
Я хочу еще и далее пояснить развитую выше точку фения. Есть все основания думать, что эти первично
< габилизовавшиеся системы, которые вначале могли быть
весьма простыми в химическом отношении, в последующем могли бы стать сами своеобразными “воспитателями” сложных полимерных продуктов, которые становятся уже неотъемлемым признаком более высокого уровня предбиологических и биологических организаций.
Изложенная нами выше точка зрения не исключает грандиозной роли белковых тел в развитии жизни, она лишь только предполагает появление белковых тел, как решающего этапа жизни в системе уже сформированных стабильных систем, может быть7 даже и неорганического или элементарного органического характера. Поддерживая устойчивость за счет саморегуляторных соотношений с окружающей средой, эти системы в последующем становятся усовершенствованной основой биологических систем в подлинном смысле этого слова.
С этой точки зрения наиболее близкой к истине гипотезой происхождения жизни является, как нам кажется, гипотеза А.И.Опарина о коацерватных капельных объединениях, где многие компоненты могли бы вступать между собой в самые различные взаимодействия. Этой гипотезе не хватает лишь того, чтобы разнообразные химические ингредиенты, входящие в состав этих капель, составили какую-то саморегуляторную устойчивую систему за счет динамических взаимодействий с внешней средой.
Ясно одно, что как бы ни была мала эта первичная саморегулирующаяся система, она должна иметь стабилизирующий ее конечный результат. Этот результат и должен служить поддержанию ее стабильного состояния. При этих условиях все другие окружающие систему субстраты и факторы среды могут служить или в форме доставки ей исходных материалов или в форме потребления ее конечного продукта.
Таким образом, в целом это должна быть открытая система, которая теоретически может поддерживать устойчивость столь долго, насколько окружающая ее среда будет удовлетворять описанным выше требованиям. Иначе говоря, эта гипотетическая самая первичная устойчивая система в самой своей стабилизации приобретает “полезный результат” и неизбежно должна обладать свойствами настойчиво “защищать” этот результат от посторонних “возмущений”.
Особенно интересно подчеркнуть, что именно в этот момент и должна была родиться “целесообразность” в ее объективном, научном и материалистическом смысле, или, как говорил И.П.Павлов, “в дарвинском смысле”.
Поскольку у этих первичных систем устойчивость, стабильность была первым полезным результатом их деятельности, мы можем сказать, что всякая встреча этих систем со средой, приводившая к укреплению этой устойчивости, была полезной для системы в целом. Наоборот, все то, что нарушало ее устойчивость, становилось для нее отрицательным, неполезным. Иначе говоря, устойчивость первичных предбиологических систем стала решающим критерием самых разнообразных соотношений этих систем с окружающей их средой.
При такой точке зрения неизбежно должен возникнуть вопрос: какие же химические организации в первородном океане могли бы вступить в такого рода стабилизированные взаимодействия, и имеем ли мы что-либо подобное в известных нам в настоящее время химических взаимодействиях? Молекулярная биология дает нам достаточное количество примеров для того, чтобы допущение существования таких первичных систем стало вполне правдоподобным. И здесь прежде всего следует обратить внимание на те узловые пункты химических систем разной степени сложности, которые носят признаки самоорганизации.
Для примера можно взять хотя бы феномен так называемого “ретроингибирования”, или “торможения конечным продуктом”. Этот феномен имеет место у таких дробных частей обширных ценных химических реакций, что эти части по праву могут быть названы узлами стабилизации. Для таких открытых систем вход формируется на основе специфических реакций с окружающей средой, а выход, состоящий в формировании како-го-то результата — продукта, связан с уходом или потреблением этого продукта также во внешнюю среду.
Современная литература полна примерами, когда на очень узком отрезке какого-то обширного метаболического процесса формируется своеобразный стабилизирующий комплекс, регулирующий на основе обратного влияния весь ход метаболизма и данной области. Литература по саморегуляторным приспособлениям протоплазмы на молекулярном уровне в настоящее время обширна. Можно указать, например, работы Жакоба и
Моно27, Диксона и Веба28, Новика и Сциларда^ и многих других, которые показали, что в ряде случаев определенная концентрация конечного продукта в цепи метаболических реакций оказывает тормозящее действие на начальную стадию всей цепи реакции.
Совершенно очевидно, что здесь мы имеем элементарную, но типичную саморегулирующуюся систему, которая может поддерживать совершенно стабильный уровень, например, триптофана или изолейцина в данной среде и обладает определенными чертами устойчивости. Если же все, что окружает узел этой химической реакции, принять за среду по отношению к этой, как ее назвал Жакоб, “аллостерической системе”, то мы будем иметь нечто подобное той предполагаемой первичной устойчивой системе, о которой мы говорили выше. Здесь уже не только устойчивость как таковая является результатом системы, но и сам конкретный продукт сам себя поддерживает в данной среде на определенном уровне его концентрации.
Пожалуй, наиболее демонстративно этот процесс развивается в случае биосинтеза цитидин-5-трифосфата. Здесь исходным продуктом является карбамилфосфат, который с помощью целой серии ферментов через стадии L-дигидроотовая кислота, орото-вая кислота, оротидин-5'-фосфат, уридин-5'-фосфат приходит к образованию цитидин-5'-трифосфата. Мы имеем типичную саморегулирующуюся систему с весьма четким исходным материалом и конечным продуктом.
Само собой разумеется, что вся динамика этой системы будет зависеть от того, в какой степени внешняя среда по отношению к этой системе может непрерывно поставлять карбамилфосфат и аспарагиновую кислоту и в какой степени та же среда сможет потреблять конечный продукт этой саморегулирующейся системы, т.е. цитидин-5'-трифосфат.
Важно отметить одно обстоятельство, что такой универсальный механизм создания и усовершенствования стабильных систем, как ретроингибирование, может эволюционировать, совершенствоваться и, следовательно, вступать в более комплексные отношения с окружающей средой системы. Конечно, следует помнить, что в данном случае мы имеем систему с органическими компонентами, т.е. систему, уже в какой-то степени получившую свое оформление в пределах обширной живой системы. Но едва ли можно сомневаться в том, что в первородном океане, который содержал миллионы различных компонентов и значительно больше этого различных комбинаций взаимодействий, что там не создавались системы подобного типа на примитивном органическом уровне, например, на основе фотосинтеза и с неорганическими катализаторами.
В разобранной выше устойчивой системе первый фермент — аспартат-транскарбамилаза в процессе эволюции может приобрести специфический пункт для ингибиторного воздействия от конечного продукта. Это показывает, что и сам фермент является специфическим продуктом саморегуляционной, устойчивой системы, приспособленным к ее химическим свойствам, т.е. по отношению к вполне определенному конечному продукту.
Этот последний факт лишний раз подтверждает вышеприведенные положения, что начальным этапом в прогрессе предбиологических систем должна была быть первичная устойчивая система с чертами саморегуляции. И только в процессе “защиты” этой устойчивости и в процессе многообразных взаимодействий системы с внешними факторами среды происходит непрерывное “обрастание” ее все новыми и новыми компонентами, вступающими в прогрессивное взаимодействие с уже имевшимися ранее компонентами этой системы.
С этой точки зрения, и первичные белковые тела, и более
< пециализированные белки в виде ферментов явились следствием постепенно совершенствовавшихся стабильных предбиологических систем, послуживших основой для развития жизни на Земле.
В заключение этого раздела статьи отметим три важных обстоятельства.
1. Само появление устойчивых систем с чертами саморегуляции стало возможным только потому, что возник первый результат
• гой саморегуляции в виде самой устойчивости, способной к сопротивлению против внешних воздействий. Следовательно, регуляторная роль результата системы была первым движущим фактором развития систем, который сопровождал все этапы предбиологического, биологического и социального развития материи.
2. Мы не имеем возможности допустить сейчас, что белковые тела, и в частности рибонуклеиновые кислоты, возникли как нечто отдельное и самостоятельное, на основе только чисто субстратных перекомбинаций на нашей планете, как это, например, полагает Эренсверд29. Сама химическая структура белковых образований, и особенно ферментов, настолько точно и очевидно приспособлена к детальным функциям саморегуляторного характера у весьма различных систем, что нет никакой возможности допустить, чтобы они могли возникнуть как бы спонтанно и независимо от этих систем, т.е. вне принципов, удерживающих систему в стабильном состоянии.
3. Эти новые положения, сформулированные нами, как можно было видеть, не снимают той огромной роли белковых тел в жизненном процессе, которая была сформулирована ©.Энгельсом, и, следовательно, диалектико-материалистическое понимание основ жизни остается в силе. Однако приведенные выше рассуждения, основанные на успехах кибернетического, физиологического и биохимических исследований живых систем, дают возможность представить себе развитие жизни на Земле и, следовательно, белковых полимеров в связи с совершенствованием результата как центрального фактора саморегулирующихся систем.