Сейчас, после многих лет полного забвения, проблема изучения наследования приобретенных признаков вновь поднимается. Свидетельства тому ― начавшиеся публикации на эту тему (34).
Было открыто эпигеномное наследование. Оказалось, что факторы внешней среды имеют не меньшее, если не большее, значение, чем генетический код. Сам код оказался неточным и одна и та же запись нуклеотидов может давать вследствие сплайсинга и присутствия интронов и экзонов до 60, а то и больше разных вариаций одного и того же белка. Раз так, то о каком точном кодировании может идти речь? Не больше, чем о вероятностном. Как видим, формальная генетика оказалась во многом неверной.
Итак, хотя современная молекулярная биология и отрицает ламаркистское наследование приспособительных изменений, тем не менее, она не может опровергнуть возможность того, что на наследование приобретенных признаков имеет место. Множество фактов подтверждают это. Как видим, и в вопросе наследования приобретенных признаков правота Лысенко несомненна.
ГЛАВА 11. ФОРМАЛЬНАЯ ГЕНЕТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ
«Невозможно решить проблему на том же уровне, на котором она возникла. Нужно стать выше этой проблемы…».
В данной главе я прослежу, как происходила эволюция взглядов на происхождение жизни на Земле с точки зрения спора между мичуринцами и формальными генетиками и есть ли здесь какие-либо данные, которые могли бы рассматриваться в контексте указанного спора.
Мне кажется, что определенное значение для понимания верны ли догмы формальной генетики (в особенности догмы ген-признак) имеет вопрос о происхождении жизни на Земле. Такое предположение требует разбора современных теорий возникновения жизни на Земле.
Главной задачей эволюции всегда было улучшение точности копирования. Я не буду здесь разбирать теории возникновения Земли и Вселенной ― они пока не могут быть проверены экспериментально, да и не нужны в данной книге. Моя задача проще ― показать, что жизнь могла возникнуть из неорганических веществ и были ли при ее возникновении предпосылки для формирования связки ген-признак. Я также не буду здесь подробно разбирать теорию креатинизма. Я остановлюсь лишь на современных научных теориях происхождения жизни. Для изложения данного вопроса я воспользуюсь блестящими научно-популярными статьями доктора биологических наук А. Маркова (66, 67).
Итак, первым опровергателем теории креатинизма (идеи, что жизнь создана богом) стал итальянец Франческо Реди (1626 ― 1698), заявивший, что, по его мнению, всякий живой организм происходит только от другого живого организма. Но лишь в 1860 г, Луи Пастеру удалось подтвердить идеи Реди. В серии изящных опытов с хитро изогнутыми колбами он показал, что "зарождение" микроорганизмов в стерильном бульоне происходит только в том случае, если их зародыши могут попасть в бульон из воздуха или иным путем. Если преградить путь "зародышам" (оставив при этом доступ воздуху), никакого самозарождения не происходит.
Вначале осознанию идеи самозарождения жизни мешали устоявшиеся взгляды на органические вещества, как на нечто уникальное. Грань между живой и неживой материей казалась непреодолимой. Но затем было доказано, что органические молекулы могут быть синтезированы из неорганических. В 1828 г.
Ф. Вёлер синтезировал мочевину, в 1854 г. П. Э. М. Бертло искусственно получил липиды. Наконец, в 1864 г. А. М. Бутлеров открыл реакцию синтеза углеводов из формальдегида.
Впоследствии химики научились получать и многие другие органические вещества из неорганических.
11.1. ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ
Время появления жизни на Земле точно не известно. Ясно одно: если наша планета когда-то и была безжизненной, то не очень долго. Земля сформировалась 4,5–4,6 млрд. лет назад. Жизнь появилась на Земле не позже, чем 3,8 млрд. лет назад. Эпоху РНК-мира некоторые специалисты помещают где-то между 4,3 и 3,8 млрд. лет назад. Согласно палеонтологическим находкам, первая клетка появилась 3–4 млн. лет назад, а эукариоты появились 1,3–1,8 млрд. лет назад (130).
"Какая из трех молекул появилась первой?" ― спрашивает А.
Марков, а затем отвечает: "Одни ученые говорили: конечно, белки, ведь они выполняют всю работу в живой клетке, без них жизнь невозможна. Им возражали: белки не могут хранить наследственную информацию, а без этого жизнь и подавно невозможна! Значит, первой была ДНК!"
Сейчас общепризнано, что приоритет в вопросе гипотез происхождения жизни принадлежит советскому ученому академику А. И. Опарину, хотя его гипотеза и оказалась неверной. Опарин занимался изучением свойств водно-липидных капель (коацерватов). Он считал, что коацерваты были одним из этапов на пути возникновения жизни. Опарин обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут расти и даже "размножаться" делением. Он предложил, что давным-давно первыми на земле образовались небольшие белки, которые дали начало первичным клеткам, состоящим из белков, так называемым коацерватам. По этой гипотезе, опаринские капли сначала все из себя сформировались, обзавелись мембраной и ферментами, кушать материалистически научились и только потом озаботились вопросом как все это воспроизводить.
В то время, когда гипотеза Опарина была опубликована о роли ДНК и РНК в сохранении информации ещё не знали. Гипотеза была дополнена современными данными уже после возникновения молекулярной генетики и расшифровки строения ДНК. Модифицированная гипотеза Опарина говорит, что первичны белки, а РНК и ДНК, как механизм передачи информации о белках, вторичны. В связи с работами Опарина в биологии возник ажиотаж, но потом наступила депрессия, когда комбинаторика показала невозможность самовозникновения в рамках существующей теории. В дальнейшем по ходу эволюции, клетки сумели найти механизм кодирования информации и ее сохранения в виде ДНК.
Данная гипотеза имеет определенные экспериментальные подтверждения. При нагревании сухих смесей аминокислот возникают разветвленные тепловые белки ― протеиноиды, имеющие неслучайный состав и порядок мономеров. Богатые лизином протеиноиды (аминокислотные цепи) обладают большим разнообразием слабых каталитических свойств, в том числе литических и синтетических (91).
С Опариным не согласились сторонники первичности ДНК. Они считают, что первыми на Земле появились молекулы ДНК и уже затем белки, следовательно, белки есть способ передачи информации, закодированной в ДНК. Обе модели имели существенные проблемы с объяснением известных фактов. Например, если белки потом передоверили процесс сохранения информации дезоксирибонуклеиновым кислотам, то должны бы существовать хоть какие-то эволюционные свидетельства, что это возможно.
Вот как описывает возникновение жизни на основе ДНК-теории Докинс (28): "В какой-то момент случайно образовалась особенно замечательная молекула. Мы назовем ее Репликатором. Это не обязательно была самая большая или самая сложная из всех существовавших тогда молекул, но она обладала необыкновенным свойством — способностью создавать копии самой себя. Может показаться, что такое событие вряд ли могло произойти. И в самом деле, оно было крайне маловероятным. В масштабах времени, отпущенного каждому человеку, события, вероятность которых так мала, следует считать практически невозможными. Именно поэтому вам никогда не удастся получить большой выигрыш в футбольной лотерее. Но мы, люди, в своих оценках вероятного и невероятного не привыкли оперировать сотнями миллионов лет. Если бы вы заполняли карточки спортлото еженедельно на протяжении ста миллионов лет, вы, по всей вероятности, сорвали бы несколько больших кушей. На самом деле вообразить молекулу, которая создает собственные копии, вовсе не так трудно, как это кажется сначала, да и возникнуть она должна всего один раз.
Представьте себе репликатор как форму для отливки или матрицу; как большую молекулу, состоящую из сложной цепи разного рода более мелких молекул, играющих роль строительных блоков. Эти блоки в изобилии содержались в бульоне, окружавшем репликатор. Допустим теперь, что каждый строительный блок обладал сродством к другим блокам одного с ним рода. В таком случае всякий раз, когда какой-нибудь строительный блок, находившийся в бульоне, оказывался подле той части репликатора, к которому у него было сродство, он там и оставался. Прикрепляющиеся таким образом строительные блоки автоматически располагались в той же последовательности, что и блоки репликатора. Поэтому легко представить себе, что они соединялись друг с другом, образуя стабильную цепь, подобно тому, как это происходило при образовании самого репликатора. Этот процесс может продолжаться в форме постепенного наложения одного слоя на другой. Именно так образуются кристаллы. Но две цепи могут также и разойтись, и в таком случае получатся два репликатора, каждый из которых будет продолжать создавать дальнейшие копии.
Более сложная возможность заключается в том, что каждый строительный блок обладает сродством не к таким же, а к другого рода блокам, причем это сродство взаимно. В таком случае репликатор выступает в качестве матрицы для образования не идентичной копии, а некоего «негатива», который в свою очередь вновь создает копию исходного позитива. Для наших целей не имеет значения, относился ли первоначальный процесс репликации к типу «позитив-негатив» или «позитив-позитив», хотя следует отметить, что современные эквиваленты первого репликатора — молекулы ДНК — реплицируются по типу «позитив-негатив». Важно то, что в мир внезапно пришла новая форма «стабильности».
Прежде особого обилия сложных молекул какого-то одного типа в бульоне, по всей вероятности, не было, потому что образование молекул каждого типа зависело от случайного соединения строительных блоков в ту или иную определенную конфигурацию. С возникновением репликатора его копии, вероятно, быстро распространялись по морям, пока запасы молекул, составляющих мелкие строительные блоки, не начали истощаться и образование других крупных молекул не стало происходить все реже и реже. Итак, мы, кажется, получи