Мировые загадки сегодня - Адабашев Игорь Иванович (книги онлайн полностью TXT) 📗
Но если даже стать на точку зрения тех, кто считает вирус «мельчайшей крупицей живой материи», надо признать, что мы имеем дело не с «крупицей», а с конструкцией из больших молекул. Каждый вирус состоит из молекулы нуклеиновой кислоты, хранящей наследственные свойства, и белковой оболочки. Таким образом, вирус напоминает конструкцию хромосомы, а мы видели на примере «лестницы» ДНК и белка лизоцима, как все это необычайно сложно устроено.
Вирус — паразит, он, при содействии молекулы нуклеиновой кислоты, пытается (к сожалению, вполне успешно) перебить своей информацией команды хромосом клетки, в которой он паразитирует: заставляет клетку выполнять его команды и работать на завоевателя.
В конце 70-х годов значительно прояснилась «служба наследственности» вирусов. Так, было экспериментально установлено, что, например, бактериальный вирус X174 представляет собой хромосому, покрытую тонкой, но многогранной оболочкой. Эта хромосома оказалась необычной — у нее только девять генов, и она настолько проста и компактна, что даже не содержит обычной двойной спирали ДНК, а только одну нить. Попав в бактерию, гены вируса воздействуют на ферменты бактерии, заставляя их создавать вторую нить.
Американский ученый Клэр Фолсом в своей книге «Происхождение жизни», вышедшей в 1979 году в Сан-Франциско и переведенной в 1982 году в Москве, пишет: «Вирус — это нефункционирующая биологическая система: согласно нашему определению, его нельзя назвать живым, он представляет собой покрытый белками „шприц для подкожных инъекций“, заполненный нуклеиновой кислотой. Скорее, он — продукт клетки».
Логично предположить, что вирусы — «грабители и нахлебники» — появились много позже клеток. А клетка, безусловно, не могла появиться в первичном скоплении органических веществ сразу в своем современном состоянии. Простейшим одноклеточным организмам предшествовал чрезвычайно длинный путь эволюционного развития более простых биологических систем.
Ученые сумели мысленно заглянуть в давным-давно прошедшие времена. Они идут двумя путями. Во-первых, более глубоко познают самые сокровенные тайны современных живых организмов. Поняв биохимическую сущность обмена веществ этих организмов, можно выделить некоторые химические превращения, лежащие в основе обмена у всего живого. Такие единые реакции должны являться исходными системами обмена веществ, возникшими еще в древнем архее у воссоздаваемых нами невидимок.
Второй путь (во многом опирающийся на достижения первого) заключается в теоретическом, а затем опытном восстановлении условий первичной земной коры, воды, атмосферы и радиации. Поместив в такие условия искусственно воссозданный и, конечно, весьма далекий от реальности первичный «бульон», нужно найти закономерности, обусловливающие необходимость возникновения у групп сложных углеродистых соединений дальнейших объединений и усложнений, ведущих к примитивному, а затем ко все более сложному обмену веществ. Ибо случай только помогал создать «хитрейшие» спиральные химические соединения нуклеиновых кислот и белков в первобытном океане.
Американский научный популяризатор и писатель Айзек Азимов так поясняет этот процесс. Если предположить, что вы смогли бы случайно смешать атомы кислорода и водорода в трехатомные молекулы, то образовались бы разные комбинации. Скажем, три атома водорода, три атома кислорода, атом водорода и два атома кислорода и т. д. Теперь из этой случайной смеси возьмите наудачу десять молекул. Каковы шансы на то, что все десять молекул будут представлять комбинацию из двух атомов водорода и одного атома кислорода, то есть окажутся молекулами воды? По расчетам Азимова получается один шанс на 60 миллионов!
Однако мы хорошо знаем, что в реальной жизни это не так, ибо атомы соединяются не случайно, а точнее говоря — не всегда случайно. В нашем сосуде все атомы образовали бы молекулы воды, поскольку это единственная химически возможная трехатомная комбинация из водорода и кислорода. «Атомы, — пишет А. Азимов, — не липкие шарики, которые, если их потрясти в сосуде, могут соединяться как попало. Они образуют только такие комбинации, которые допускают физические законы». И затем, говоря об условиях первичной среды и «бульоне», А. Азимов приходит к такому выводу: «Насколько мы знаем, условия в те доисторические времена могли быть таковы, что молекулам аминокислоты трудно было не образоваться, а образовавшись, трудно не соединиться в сложные цепи».
Разгадка возникновения жизни возможна на пути изучения процессов объективной необходимости, заставляющих в конкретных условиях большие группы атомов и молекул образовывать определенные, подчиненные конкретным целям, структурные образования (вспомните «кулак» простой белковой молекулы), которые, все усложняясь, приобретают способность сочетать многие реакции в строго определенной последовательности, свойственной биологическому обмену веществ. И хотя мы пока что не знаем ни лица ребенка, ни устройства колыбели, в которой он родился, ученые поняли, и куда идти и что искать.
По всем правилам литературного творчества, здесь надо поставить точку и перейти к развитию следующего положения. Но мы немного утомим вас рассмотрением одной из групп природных явлений, которые наглядно подтверждают великий принцип объективной необходимости процессов жизни, возникающих на определенном уровне развития материи.
Речь идет о свойствах симметрии (и определенных нарушениях ее — диссимметрии), присущих материальному миру. По всей вероятности, вы сейчас пальцем правой руки перевернете страницу книги. Именно правой, ибо в Советском Союзе в среднем на 20 человек приходится один левша. Нигде в мире не обнаружено племени левшей, но, кажется, их процентное количество возрастает, чем ближе к земному экватору живут люди. Большинство животных, по крайней мере в нашем полушарии, предпочитают действовать правой лапой. (Впрочем, косолапый мишка больше полагается на левую.)
Царство растений также делится на «правшей» и «левшей». Например, хмель и все бобовые вьются влево (против часовой стрелки), а вьюнки предпочитают противоположное направление. В отличие от животных, большинство растений — «левши».
Еще в первой половине XIX века крупный французский физик и химик Жан Батист Био, изучая поляризацию света кристаллами кварца, установил наличие «правых» и «левых» молекул.
Луи Пастер правильно подметил определенные отклонения, диссимметричность живого, отличающегося от холодного порядка симметрии неживого мира. Он писал: «Я на пороге тайны, и покров, ее скрывающий, становится все тоньше и тоньше…» А чуть позже, в 1874 году, независимо друг от друга, француз Жозеф Ле Бель и голландец Якоб Вант-Гофф установили, что «родоначальник» органического мира — атом углерода во всех своих соединениях располагается в центре тетраэдральной структуры и соединяется химическими связями с четырьмя другими атомами, находящимися на вершинах тетраэдра. (Между прочим, всем знакомые бумажные пакеты для молока имеют тетраэдральную форму.)
Но ведь неспроста углерод так активен; здесь проявляется строгая объективная необходимость установления определенных химических связей. Его атом имеет всего четыре электрона на внешней оболочке, хотя там достаточно места для восьми. Поэтому у него есть «четыре пустых места», которые могут быть заполнены электронами с внешних оболочек четырех других атомов. Получается диссимметричная, то есть несовместимая со своим зеркальным изображением, структура.
Много позже было установлено, что именно несколько углеродистых диссимметричных химических соединений, словно мощный штамп с определенной формой, сумели «отпечатать» в стадии первичного «бульона» определенную асимметрию почти всем молекулам ныне известных живых существ. «Бурный» заполнитель клетки — цитоплазма тоже диссимметрична. И это, конечно, не игра случая. Расчеты показывают, что при полной симметрии левых и правых соединений обмен веществ протекает в 4 раза медленнее.
А вот еще характерное проявление природных закономерностей в данном случае колебательных химических реакций, изучение которых, видимо, также приближает нас к познанию процессов самоорганизации материи. Внимание к ним мировой науки вызвано работами советских ученых в последнее десятилетие.
