-
Як зародилося життя?Походження життя. П’ять важливих запитань
-
-
Як з’ясували дослідники, для функціонування клітини необхідна співпраця принаймні трьох видів складних молекул: ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти), РНК (рибонуклеїнової кислоти) та білків. Сьогодні небагато вчених стверджує, що повноцінна жива клітина несподівано і цілком випадково утворилася з суміші неживих сполук. Але яка ймовірність того, що випадково могли сформуватися РНК чи білки?a
Ідея про самозародження життя великою мірою ґрунтується на експерименті, проведеному в 1953 році. Того року Стенлі Міллер вперше зміг отримати деякі амінокислоти — складові білків. Для цього він пропускав електричні розряди через суміш газів, з яких, на думку вчених, складалася атмосфера первісної Землі. Згодом амінокислоти знайшли також у метеоритах. Чи ці відкриття означають, що всі основні складові живої матерії могли виникнути випадково?
Роберт Шапіро, заслужений професор хімії у відставці з Нью-Йоркського університету, каже: «Деякі дослідники припускають, що всі “будівельні блоки” життя можна легко отримати під час експериментів на кшталт Міллерового або добути з метеоритів. Але все набагато складніше»2b.
Розгляньмо молекулу РНК. Вона побудована з менших складових, які називаються нуклеотидами. Молекули нуклеотидів відрізняються від молекул амінокислот і є тільки трохи складнішими. За словами Шапіро, «нуклеотиди ніколи не утворювалися під час експериментів з пропусканням електричного розряду, і їх також не знаходили, досліджуючи метеорити»3. Як зазначає Шапіро, ймовірність того, що самовідтворна молекула РНК випадково утворилася у водоймі з великою концентрацією хімічних складових, «надзвичайно мізерна. Якби це сталося десь у видимому Всесвіті хоча б раз, це було б небувалою удачею»4.
Що ж сказати про молекули білків? Вони можуть складатися з різної кількості амінокислот — від п’ятдесяти до кількох тисяч,— які поєднані між собою в чітко визначеній послідовності. Звичайний білок будь-якої «простої» клітини містить у середньому 200 амінокислот. Навіть у таких клітинах існують тисячі видів білків. Ймовірність того, що одна молекула білка, яка складається лише зі 100 амінокислот, могла випадково утворитися на Землі, становить приблизно 1 до 1 квадрильйона.
Якщо для створення складних молекул у лабораторії були потрібні досвідчені науковці, то як могли значно складніші молекули клітини утворитися самі по собі?
Вчений Губерт Йокі, прихильник теорії еволюції, каже: «Неможливо, щоб при зародженні життя на Землі першими були білки»5. Для утворення білків необхідні молекули РНК, а для РНК — білки. А що, коли попри такі мізерні шанси молекули білків та РНК все-таки з’явилися самі собою, та ще й у тому ж місці і в той же час? Який існує шанс, що вони стали б співпрацювати і дали початок життю, котре б самостійно відтворювало і підтримувало себе? «Можливість того, що це сталося саме собою (при довільній суміші білків і РНК), є вкрай малою»,— каже д-р Керол Клілендc з Інституту астробіології НАСА. «Все ж,— продовжує вона,— більшість дослідників, здається, вважає, що якби їм вдалося пояснити самовільне виникнення білків і РНК у первісних природних умовах, то можна було б твердити, що співпраця між цими молекулами також могла початися самовільно». А ось що Керол Кліленд говорить стосовно сучасних теорій про самозародження цих «будівельних блоків» усього живого: «Жодна з них не в змозі обґрунтовано пояснити, як це сталося»6.
Чому ці факти важливі? Подумайте, з якою трудністю стикаються вчені, що вірять у самозародження життя. Це правда, вони змогли одержати деякі амінокислоти, що є в живих клітинах. У лабораторіях під час добре продуманих експериментів, якими керували дослідники, вдалося створити навіть складніші молекули. У майбутньому науковці сподіваються отримати всі складові, необхідні для створення «простої» клітини. Але що цим вони доведуть? Таких науковців можна прирівняти до вченого, який з природних хімічних елементів виготовляє сталь, пластик, силікон та дріт, конструює з них робота і програмує його так, щоб він створював копії самого себе. Однак погодьтесь: своїм досягненням вчений лише доведе, що розумна істота здатна придумати вражаючу машину.
Те саме можна сказати і про науковців-еволюціоністів. Якби їм колись вдалося створити клітину, це було б справжнім досягненням. Але чи вони довели б, що клітина з’явилася сама собою? Чи, може, щось зовсім протилежне?
Що думаєте ви? Як свідчать відомі на сьогодні наукові факти, життя може повстати лише з життя, яке вже існує. Тому потрібно мати надзвичайно сильну віру, аби твердити, що жива клітина, навіть дуже «проста», виникла випадково з неживих сполук.
-
-
Чи якась форма життя дійсно проста?Походження життя. П’ять важливих запитань
-
-
Що каже багато вчених? Клітини всіх живих організмів можна поділити на дві великі групи — з ядром і без ядра. Клітини людей, тварин та рослин мають чітко виражене ядро і називаються еукаріотичними. А клітини бактерій ядра не мають, тому називаються прокаріотичними. Оскільки еукаріотичні клітини складніші за прокаріотичні, чимало науковців вважає, що клітини тварин і рослин еволюціонували з клітин бактерій.
На думку багатьох вчених, протягом мільйонів років деякі «прості» прокаріотичні клітини ковтали інші клітини, не перетравлюючи їх. Згідно з цією теорією, ненаділена розумом «природа» не лише винайшла спосіб, як докорінно змінити функції проковтнутих клітин, але й здогадалась, як клітина-господар може під час поділу утримувати їх у собі9a.
-
-
Чи якась форма життя дійсно проста?Походження життя. П’ять важливих запитань
-
-
Що виявляють факти? З розвитком мікробіології люди змогли зазирнути всередину найпростіших з відомих сьогодні прокаріотичних клітин. Еволюціоністи припускають, що перші живі клітини нагадували сучасні бактерії10.
Якщо теорія еволюції правдива, вона мусить дати достовірне пояснення того, як могла перша «проста» клітина виникнути сама по собі. Проте якщо життя кимось створене, то дивовижний задум має бути очевидним навіть у найкрихітніших істотах. Запрошуємо вас на екскурсію в дивовижний світ прокаріотичної клітини. Протягом екскурсії час від часу запитуйте себе, чи могла така клітина повстати випадково.
ЗАХИСНИЙ МУР КЛІТИНИ
Для того щоб здійснити мандрівку у світ прокаріотичної клітини, треба стати в сотні разів меншим за крапку наприкінці речення. Однак і тоді потрапити в клітину нелегко, адже її оточує міцна гнучка мембрана. Хоча ця мембрана в 10 000 разів тонша за листок паперу, вона захищає клітину, немов цегляний мур фабрику. Але мембрана клітини значно складніша, ніж мур із цегли та цементу. Чому?
Мембрана, наче мур, оберігає клітину від шкідливого зовнішнього впливу. Все ж вона не є суцільною, і завдяки цьому клітина «дихає»: маленькі молекули, наприклад кисню, вільно проникають всередину і виходять назовні. Крім того, мембрана не пропускає в клітину більш складних та небезпечних молекул і не випускає з неї потрібних. Як їй все це вдається?
Повернімося знову до прикладу з фабрикою. Зазвичай на фабриці є охорона, яка перевіряє, що заносять і виносять через ворота. Подібно і в мембрані є спеціальні білкові молекули — свого роду ворота й охорона клітини.
Деякі з цих білків (1) мають посередині наскрізний отвір, через який входять і виходять лише певні молекули. Інші білки відкриті з одного боку мембрани (2) і закриті з другого. Вони мають всередині «шлюз» (3), форма якого відповідає певній речовині. Коли ця речовина входить у «шлюз», відкривається інший кінець білка, щоб речовина через мембрану потрапила в клітину (4). Усі ці процеси відбуваються на поверхні навіть найпростіших клітин.
ВСЕРЕДИНІ ФАБРИКИ
Уявіть собі, що «охорона» пропустила вас всередину клітини. Прокаріотична клітина наповнена водянистою рідиною, багатою на мінеральні солі, поживні речовини та інші субстанції. З цих сирих інгредієнтів вона виробляє необхідні речовини. У клітині немає хаосу і, наче на добре організованій фабриці, все відбувається дуже злагоджено. Тисячі хімічних реакцій проходять у точній послідовності та за визначеним графіком.
Багато часу клітина витрачає на виготовлення білків. Як виглядає цей процес? Спершу ви бачите, як клітина виробляє приблизно 20 різних «будівельних блоків» — амінокислот. Ці «будівельні блоки» надходять до рибосом (5), які, немов машини, збирають потрібні білки, поєднуючи амінокислоти в точному порядку. Численними функціями в клітині, подібно як різними операціями на фабриці, керує спеціальна «комп’ютерна програма», тобто код, записаний у ДНК (6). Саме від ДНК рибосоми отримують копію детальних вказівок про те, як і який білок потрібно зібрати (7).
Ще більше захоплює те, що відбувається далі. Кожен утворений білок скручується і згортається, набуваючи унікальної об’ємної форми (8). Власне від форми білка залежить його функціяb. Уявіть собі конвеєр, на якому збирають двигуни. Для того щоб двигун працював, усі деталі мають бути точно виготовлені. Те саме можна сказати і про білок. Якщо він не буде правильно побудований і згорнений, то не виконуватиме належно своєї функції, а, можливо, навіть пошкодить клітину.
Як білок потрапляє до місця свого призначення? На кожному білку є «ярличок з адресою». Саме цей «ярличок» допомагає білку дістатися туди, де він потрібен. Хоча щохвилини в клітині будуються тисячі білків, жоден з них не блукає, а безпомилково потрапляє у відповідне місце.
Чому ці факти важливі? Складні молекули найпростіших організмів не утворюються самі по собі і розпадаються за межами клітини. Але навіть у самій клітині вони не можуть утворюватися без допомоги інших складних молекул. Наприклад, для утворення АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти) — особливої молекули, яка акумулює енергію,— потрібні ферменти, а для вироблення ферментів потрібна енергія АТФ. Також для утворення ферментів необхідна ДНК (про цю молекулу піде мова в 3-й частині), а для ДНК необхідні ферменти. До того ж інші білки будуються лише в клітині, а клітина утворюється тільки білкамиc.
Мікробіолог Раду Поупе, який не вірить у біблійну розповідь про творення, 2004 року в одній своїй праці поставив запитання: «Як могла природа дати початок життю, якщо ми не можемо досягти цього навіть під час експериментів у спеціально створених умовах?»13 Далі цей мікробіолог написав: «Механізми, необхідні для функціонування живої клітини, настільки складні, що просто неможливо, аби всі вони виникли випадково і одночасно»14.
Що думаєте ви? Прихильники теорії еволюції стверджують, що життя на Землі повстало без втручання Бога. Однак чим більше вчені дізнаються про життя, тим меншою стає ймовірність того, що воно зародилося випадково. Щоб уникнути цієї дилеми, деякі науковці намагаються відмежувати питання про походження життя від теорії еволюції. Але чи це розсудливо?
Теорія еволюції ґрунтується на ідеї про виникнення життя завдяки ряду сприятливих випадковостей. Далі, згідно з цією теорією, відбувались інші збіги обставин, внаслідок яких повстало розмаїття усіх живих організмів. Проте якщо ця теорія не має міцного фундаменту, що станеться з іншими теоріями, які побудовані на ній? Теорія еволюції, що не може пояснити походження життя, розвалиться, наче хмарочос без фундаменту.
-
-
Звідки походять інструкції?Походження життя. П’ять важливих запитань
-
-
Що каже багато вчених? Чимало біологів та інших науковців вважає, що ДНК і закодовані в ній інструкції з’явилися внаслідок ряду випадкових подій, які відбувалися протягом мільйонів років. На думку цих вчених, ні будова молекул, ні інформація, яка в них зберігається чи передається, ні те, як вони функціонують,— ніщо не свідчить про задум17.
-
-
Звідки походять інструкції?Походження життя. П’ять важливих запитань
-
-
Що виявляють факти? Якщо теорія еволюції правдива, тоді має існувати принаймні якась можливість того, що ДНК виникла внаслідок ряду випадкових подій.
-
-
Звідки походять інструкції?Походження життя. П’ять важливих запитань
-
-
БУДОВА ДИВОВИЖНОЇ МОЛЕКУЛИ
Цей шнур, складова макета хромосоми, завтовшки близько 2,5 сантиметра. Він туго намотаний на котушки (4), завдяки чому утворюються спіралі в спіралях. Ці спіралі мають своєрідне риштування, яке надає їм стабільності. З підпису під експонатом ми дізнаємося, що цей шнур упакований дуже компактно. Якщо розкрутити шнур кожної хромосоми, то загальна довжина усіх шнурів дорівнюватиме приблизно половині окружності Земліa.
В одній науковій книжці це компактне пакування названо «неповторним шедевром інженерії»18. Чи розсудливо вірити, що такий шедевр виник без інженера? Або уявіть, що в нашому музеї є величезний магазин, в якому мільйони різних товарів розставлені настільки впорядковано, що можна відразу знайти потрібну річ. Хіба можна припустити, що ніхто не приклав до цього рук? Звичайно, ні. Адже вражає вже сама впорядкованість товарів у магазині.
Підпис під експонатом заохочує взяти в руки шнур і уважно розглянути його (5). Ви бачите, що він складається з двох скручених по спіралі шнурів, між якими на однаковій відстані розміщені крихітні щаблі. Цей подвійний шнур нагадує гвинтову драбину (6). Врешті ви розумієте, що тримаєте в руках модель молекули ДНК. Це одна з найбільших таємниць усього живого!
Одна компактно спакована молекула ДНК з її котушками та риштуванням і є хромосомою. Щаблі цієї драбини називаються парами основ чи парами нуклеотидів (7). Яку роль вони виконують? Для чого вони? На одному з підписів міститься спрощене пояснення.
ДОСКОНАЛА СИСТЕМА ЗБЕРІГАННЯ ІНФОРМАЦІЇ
Ключ до розуміння ДНК криється в щаблях гвинтової драбини. Припустіть, що ця драбина розкололася і з кожного боку лишилися частинки щаблів. Вони бувають лише чотирьох видів, і науковці позначають їх літерами А, Г, Ц і Т. Вчені були вражені, зрозумівши, що за допомогою комбінацій цих літер кодується інформація, яку містить ДНК.
Ви, мабуть знаєте, що в XIX столітті було винайдено азбуку Морзе, завдяки якій люди могли передавати інформацію по телеграфу. Хоча ця азбука має тільки дві «літери» — крапку і тире, ними можна записати безліч слів та речень. Азбука ДНК складається з чотирьох літер. З комбінації цих літер — А, Г, Ц і Т — пишуться «слова», які називаються кодонами, а з кодонів — цілі «історії», тобто гени. Кожен ген в середньому містить 27 000 літер. Ці гени і довгі проміжки між ними укладені в своєрідні розділи — хромосоми. Ціла «книга» — геном, тобто повна генетична інформація про конкретну людину, складається з 23 хромосомb.
Якби геном записати на папері, то вийшла б величезна книга. Загалом людський геном складається приблизно із трьох мільярдів пар нуклеотидів, або щаблів драбини ДНК19. Уявіть собі багатотомну енциклопедію, кожен том якої має понад тисячу сторінок. Геном людини зайняв би 428 таких томів. Але кожна клітина містить дві копії геному, тобто 856 томів уявної енциклопедії. Щоб власноруч надрукувати свій геном, треба було б працювати приблизно 80 років по вісім годин у день і без відпустки.
Навіть якби вам вдалося надрукувати всю цю інформацію, то вона б виявилася непотрібною. Адже вам просто не під силу запакувати сотні громіздких томів у кожну зі 100 трильйонів мікроскопічних клітин свого тіла.
Професор молекулярної біології та інформатики зазначає: «В одному грамі молекули ДНК, об’єм якої у висушеному вигляді становив би близько одного кубічного сантиметра, зберігається стільки інформації, скільки в одному трильйоні компакт-дисків»20. Що це означає? Як уже згадувалося, ДНК містить гени з інструкціями для побудови людського організму, і всі клітини мають повний набір таких інструкцій. В одній лише чайній ложці ДНК міститься інформація, на основі якої можна створити в 350 разів більше людей, ніж живе сьогодні! А для створення семи мільярдів людей, які нині населяють нашу планету, достатньо, щоб ДНК вкрила цю ложку тоненькою плівкою21.
КНИГА БЕЗ АВТОРА?
Незважаючи на чудеса сучасних технологій, жоден людський пристрій не може вмістити такої кількості інформації, як ДНК. Все ж порівняймо цю молекулу з компакт-диском. Уже сам вигляд круглого блискучого диска свідчить про те, що його виготовили розумні люди. А тепер припустіть, що на ньому записано не просто набір незрозумілих випадкових даних, а чіткі детальні інструкції для побудови, обслуговування і ремонту складних механізмів. Ця інформація не впливає ні на розмір, ні на вагу диска, але власне вона є найважливішою. Чи записані інструкції не переконують вас, що над цим диском попрацював хтось надзвичайно розумний? Хіба інформація могла з’явитися на диску сама по собі?
Погодьтесь, що досить доречно порівняти ДНК з диском або книжкою. В одній праці про геном сказано: «Порівняння генома з книжкою не назвеш навіть метафорою. Адже книжка — це інформація, записана символами... Те саме можна сказати і про геном». Автор продовжує: «Геном є дуже розумною книжкою, оскільки у відповідних умовах він може копіювати і зчитувати себе»22. Це ще одна важлива особливість ДНК.
«МАШИНИ» В ДІЇ
Повернімося знову в наш музей. Довкола панує тиша. Ви стоїте коло ядра клітини і, розглядаючи його, запитуєте себе: «Чи дійсно все тут таке нерухоме?» Тоді ви помічаєте під склом інший експонат — макет частини ДНК, а також напис над ним: «Для перегляду натисніть кнопку». Ви натискаєте і чуєте, як екскурсовод пояснює: «ДНК виконує принаймні два важливих завдання. Перше називається реплікацією. Під час реплікації робиться копія ДНК, завдяки чому кожна нова клітина отримує повний набір тої самої генетичної інформації. Подивіться, як це відбувається».
З одного боку нашого експоната видно отвір. У ньому з’являється дивовижна машина, а точніше сукупність поєднаних між собою пристроїв. Ця машина наближається до ДНК і, прикріпившись, починає рухатись по ній, як поїзд по колії. Оскільки швидкість машини доволі велика, важко зрозуміти, що саме вона робить. Але там, де машина проїхала, ви бачите не один шнур ДНК, а два.
Екскурсовод продовжує: «Процес реплікації ДНК показано дуже спрощено. Група молекулярних машин, які називаються ферментами, рухаються по ДНК і, розділяючи її на два окремі шнури, використовують кожен шнур як шаблон для створення нового комплементарного шнура. Ми не можемо показати вам усіх механізмів, що беруть участь у процесі реплікації. Тут не видно крихітного механізму, який рухається попереду реплікаційної машини і перерізає один з ланцюгів ДНК. Завдяки цьому ДНК вільно обертається і не скручується надто туго. Неможливо також показати і того, як по кілька разів перевіряється точність реплікації ДНК. Спеціальні пристрої дуже ретельно вишукують і виправляють усі помилки». (Дивіться малюнок у супровідній інформації).
Далі екскурсовод розповідає: «Але ми можемо показати, з якою швидкістю усе відбувається. Ви, мабуть, помітили, що ця машина рухається по драбині ДНК доволі швидко — 100 щаблів, або пар нуклеотидів, за секунду23. Якби ДНК мала розміри залізничної колії, то ця машина мчала б зі швидкістю понад 80 кілометрів за годину. А в бактеріях ці крихітні реплікаційні машини рухаються в десять разів швидше! В людській клітині працюють сотні реплікаційних машин, прикріплених у різних ділянках ДНК. Лише за вісім годин вони здатні зробити повну копію геному людини»24. (Дивіться супровідну інформацію «Молекула, яку можна зчитувати і копіювати»).
ЗЧИТУВАННЯ ДНК
Реплікаційна машина ДНК зникає з поля зору, і з’являється нова машина, яка теж рухається по ДНК, але значно повільніше. Ви бачите, як шнур ДНК входить у цю машину з одного боку і без жодних змін виходить з другого. Але ще з іншого отвору машини виростає, наче хвіст, новий одинарний шнур. Що ж відбувається?
Екскурсовод пояснює: «Друге важливе завдання ДНК — це транскрипція. ДНК ніколи не покидає безпечного ядра клітини. Тож як можна прочитати і застосувати інформацію, що міститься в генах і є необхідною для побудови усіх білків нашого організму? Ззовні ядра клітини надходять хімічні сигнали й активують ділянку ДНК з потрібним геном. Ферментна машина знаходить цю ділянку і робить копію гена. Для цього вона послуговується молекулою РНК. Ця РНК схожа на одинарний шнур ДНК, але не до кінця. Її завдання — переносити закодовану в генах інформацію. РНК отримує цю інформацію у ферментній машині, а тоді, покинувши ядро, прямує до однієї з рибосом. У рибосомі на основі цієї інформації будується білок».
Те, що ви побачили, напевно, справило на вас сильне враження. Ви в захопленні від музею і від винахідливості тих, хто придумав і сконструював ці машини. А що, якби всі експонати музею стали рухатися, демонструючи тисячі процесів, які відбуваються в людській клітині водночас? Це було б справжнє видовище!
Але власне зараз усі ці процеси, які виконують крихітні складні машини, проходять у 100 трильйонах клітин вашого тіла. Ваша ДНК зчитується, і так постачаються вказівки для побудови сотень тисяч різних білків вашого організму — його ферментів, тканин, органів тощо. В цю мить робляться копії вашої ДНК та виправляються помилки, щоб кожна нова клітина отримала повний набір інструкцій.
ЧОМУ ЦІ ФАКТИ ВАЖЛИВІ?
Ще раз запитаймо себе: «Звідки походять ці інструкції?» З Біблії видно, що автором цієї символічної книги є Вищий Розум. Чи такий висновок застарілий або суперечить науці?
Подумайте: чи під силу людям принаймні збудувати вищеописаний музей? Зробити це надзвичайно складно. Сьогодні ще не все відомо про геном і його функції. Вчені й досі намагаються з’ясувати, де розміщуються всі гени і яку роль вони виконують. А гени становлять лише маленьку частину ланцюга ДНК. Що тоді сказати про довгі ділянки, які не містять генів? Науковці назвали ці ділянки «смітниковою» ДНК, однак останнім часом виявилось, що така назва не дуже влучна. Ці ділянки можуть відповідати за те, як зчитуються гени. Тож навіть якби вчені змогли створити абсолютно точну модель ДНК і машин, які копіюють і перевіряють її, чи вона функціонувала б, як справжня?
Відомий вчений Річард Фейнман перед смертю написав: «Я не розумію того, чого сам не можу створити»25. Таке смирення заслуговує похвали. І його слова дуже правдиві у випадку ДНК. Вчені не можуть створити ДНК з усіма її реплікаційними і транскрипційними машинами і не можуть розгадати всіх її таємниць. Однак дехто з них на сто відсотків впевнений, що все повстало внаслідок збігу обставин та різних збоїв. Чи факти, які ми щойно розглянули, підтверджують це?
Деякі вчені на основі фактів дійшли іншого висновку. Наприклад, Френсіс Крік, який брав участь у розшифруванні структури ДНК, сказав, що ця молекула надто складна, аби виникнути внаслідок збігу обставин. За його припущеннями, розумні позаземні істоти послали ДНК на Землю, аби тут зародилося життя26.
Не так давно відомий філософ Ентоні Флу, який протягом 50 років був прихильником атеїзму, кардинально змінив свої погляди. У віці 81 року він почав вважати, що життя мусив створити якийсь розум. Чому Флу змінив свої погляди? Внаслідок дослідження ДНК. Коли йому сказали, що його нові переконання можуть бути непопулярними у наукових колах, він відповів: «Це дуже погано. Усе життя я дотримувався принципу... треба визнавати факти, хоч би до якого висновку вони вели»27.
Що думаєте ви? До якого висновку ведуть вищезгадані факти? Уявіть, що ви опинилися в комп’ютеризованій диспетчерській великої фабрики. Усією роботою на фабриці керує складна комп’ютерна програма. Крім того, ця програма постійно дає вказівки, як будувати і обслуговувати все устаткування, та ще й копіює себе і перевіряє ці копії. Чи можна дійти висновку, що комп’ютер і його основна програма виникли самі по собі? Чи швидше їх створив хтось дуже розумний? Факти говорять самі за себе.
-