Кто вы? - Петрович Николай Тимофеевич (книги онлайн полностью .TXT) 📗
Представим наследственную информацию, передаваемую от «родителей к детям», в виде длинной последовательности двоичных чисел: 1001110100101100… Переносчиками этой информации в биологических системах связи являются в основном нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. В их молекулярной структуре записана эта информация. При ее считывании и запоминании в нарождающемся организме время от времени возникают случайные ошибки: некоторые единицы записанной выше последовательности превращаются в нули, а некоторые нули — в единицы. Картина очень похожая на действие шумов в начале связи.
Но в канале связи шумы всегда вредны (кроме особых специальных случаев), а здесь они могут быть и полезны. Искажение наследственной информации приводит, как правило, к мутации, к нарушению точного сходства организмов потомков и родителей. Крупные ошибки приводят к уродству, мелкие — к изменениям, внешне даже незаметным.
Ошибки могут улучшать вид — делать его более приспособленным к среде, более совершенным, и тогда мутации полезны. Однако с такой же вероятностью может быть и обратная картина.
В чем же польза от этой хитрости Природы? На помощь приходит закон естественного отбора, или закон борьбы за существование. Он был открыт Дарвином только в прошлом столетии, но не ждал, пока его откроют люди, и действует уже миллиарды лет — с самого зарождения жизни. По этому суровому закону в длительном процессе борьбы за существование, грубо говоря, выживают сильные, а слабые погибают. Но нам нужна более точная формула этого закона, во власти которого все живое. И ученые сформулировали его так: в процессе естественного отбора сохраняются и передаются по наследству признаки, способствующие максимальному приспособлению живых существ к окружающей среде и их выживанию как вида.
Вот это стремление всякой живой материи сохранить себя как вид и нейтрализует или подавляет вредные мутации и закрепляет полезные.
Случайно захлопнулся сейф. Вам обязательно его нужно открыть. Делается это элементарно. На дверце имеется наборное цифровое устройство. Достаточно набрать присвоенный данному сейфу код — и он сам гостеприимно откроется. Но о ужас! Вы забыли этот проклятый код. Он где-то лежит в памяти и, конечно, всплывет. Но когда? Остается единственный выход — перебор всех возможных комбинаций наборного устройства. Если там, например, четыре диска и на каждом нанесено по десять цифр (0, 1, 2… 9), то общее число комбинаций составляет 104 = 10 000. Минимальное время на установку одной комбинации будем считать 2 секунды. Тогда на «проигрывание» всех кодов потребуется 6 часов очень напряженной работы. (В подобную ситуацию можно попасть на вокзале в автоматических камерах хранения багажа.) Перебор комбинаций может идти в любом случайном порядке. Негодные комбинации вы отбрасываете. Но вот наконец та единственная, нужная, и сейф открылся.
Приблизительно по этой же случайной методике идет поиск новых, более совершенных форм путем мутации в Природе. Мутация плюс естественный отбор и двигают эволюцию: от примитивного к сложному, от сложного к более совершенному и т. д. Только благодаря этим двум процессам жизнь смогла достигнуть столь удивительного расцвета на нашей планете.
С чего все началось?
Наверное, началом можно считать появление молекулы, способной к удвоению. При этом она должна была быть настолько устойчивой, что время процесса удвоения было меньше времени ее разрушения под воздействием среды.
В «теплом, густом, соленом бульоне» имелись к этому времени основные компоненты для образования живой материи — аминокислоты, сахар, полифосфаты и т. д. Как же произошло объединение атомов в гигантскую молекулу, обладающую свойствами живого вещества?
Тайна сия велика есть! Проникнуть в нее пока не удалось. Одна из гипотез приписывает все Его Величеству Случаю.
Органические молекулы, или «строительные блоки» живой материи, в невероятно большом количестве и невероятно долго совершали свое хаотическое плавание в «питательном бульоне». Сталкиваясь, они образовывали различные, более сложные объединения. В некий момент, прекрасный для всех поколений людей, прошедших и еще пройдущих по планете, образовалась конфигурация молекулы, способной к жизни. Она и породила в длинной цепи эволюции все разнообразие жизни. Вероятность такого одиночного «акта созидания» равняется исключительно малой величине. Но ведь и опытов в бульоне было несметное число. Известный советский биофизик профессор Л. Блюменфельд считает, что возникновение живой материи из хаоса «строительных блоков» не более удивительно, чем возникновение планетной системы из газового облака.
Такова одна из гипотез. Таковы догадки ученых. А как было на самом деле? Пока неизвестно. Опыты по искусственному созданию живой молекулы идут широким фронтом. Нам остается надеяться, что они увенчаются успехом. Тогда яркий свет озарит загадку.
Однако нам пора вернуться к нашей скромной, но очень емкой табличке. Что же случилось дальше?
Сотни миллионов лет, а может, и тысячи ушли на то, чтобы эволюция превратила живые молекулы в простейшие организмы. Следы их найдены в слоях Земли, возраст которых не менее 3 миллиардов лет. И самое удивительное — это наши «хорошие» знакомые: сине-зеленые водоросли. Создания эти одноклеточные, микроскопические и ведут растительный образ жизни. Считают, что горные породы известняки есть результат длительного напластования этих погибших мельчайших организмов.
Следовательно, архей есть период зарождения простейших форм жизни.
Опуская детали, переходим к протерозою, или к эре ранней жизни.
Здесь мы видим новое чудо — древо жизни раздваивается, или, говоря высоким ученым стилем, бифуркирует.
Отныне все живое образует два мира — растительный и животный, мир флоры и мир фауны.
Сообщество растений становится все более разнообразным и состоит из бактерий, водорослей, грибов. Мир животных пока примитивнее и представлен только одноклеточными; позже появляются простейшие многоклеточные — моллюски, губки, кишечнополостные.
Возникновение животного мира легко понять из следующего примера. Обратимся к существующим еще и в настоящее время одноклеточным организмам из группы жгутиковых. Они, как животные, обладают способностью к передвижению, но питаются, как растения, используя фотосинтез. Если некоторые их виды поместить в темноту, то они теряют зеленую окраску и начинают питаться аналогично животным — путем обволакивания и всасывания частиц пищи. Группу жгутиковых ботаники относят к растениям, а зоологи — к животным.
Жизнь по-прежнему находилась только в воде. Бульон не только питал, но и хорошо защищал от сильной радиации. Суша была безжизненной пустыней. Огненный дьявол под коркой земли не унимался. То он воздвигал новые горные хребты и разрушал старые, то развлекался гигантскими фейерверками, изливая из жерл вулканов на поверхность потоки лавы и магмы.
Вторая строчка нашей таблицы тянулась очень долго — более миллиарда лет. Но всему приходит конец.
Наступила палеозойская эра, или эра древней жизни. Она длилась более 300 миллионов лет.
Что же нового произошло на Земле за это время?
Очень многое. Живая материя начала свое победоносное наступление на сушу.
В бульоне становилось тесно. К тому же зеркало морей и океанов под действием ряда факторов уменьшилось в этот период. Образовалось много изолированных лагун — отмирающих участков моря. Вода в них становилась пресной. Питательность бульона катастрофически падала. Великий закон естественного отбора подсказал выход.
