Страница:
Несмотря на эти проблемы, Ричард Доукинс в своей книге «Слепой часовщик» берется утверждать, что случайность и естественный отбор (представленный в виде простого вычислительного алгоритма) могут привести к возникновению сложных биологических структур (Dawkins. 1986. Pp. 47–49). Чтобы наглядно продемонстрировать возможность этого, он ввел в компьютер программу, которая выдает произвольные сочетания букв и сравнивает их с заданной буквенной последовательностью, образующей грамматически правильное и внятное предложение. Те комбинации букв, которые ближе всего к желаемой комбинации, сохраняются в памяти компьютера, тогда как другие стираются. Через определенное количество циклов компьютер выдает желаемое предложение. Доукинс рассматривает это как доказательство того, что случайная комбинация химических элементов может при помощи естественного отбора произвести на свет биологически функциональные белки. Однако это доказательство в корне неверно. Во-первых, эксперимент Доукинса предполагает наличие в природе сложного компьютера, чего мы не встречаем. Во-вторых, этот эксперимент предполагает наличие желаемой последовательности молекул. В природе не могло существовать заранее известной последовательности аминокислот, с которой сравнивались бы случайно образовавшиеся аминокислотные цепочки. В-третьих, предварительные буквенные сочетания, отбираемые компьютером, сами по себе не имеют никакого превосходства над другими сочетаниями с точки зрения лингвистического значения, за исключением того, что они на одну букву ближе к желаемой последовательности. Для того чтобы аналогия между компьютерным алгоритмом и реальной жизнью была правомерна, каждое сочетание букв, отобранное компьютером, должно обладать значением. В реальных условиях сочетание аминокислот, служащее материалом для образования сложного белка с определенной функцией, должно само по себе нести какую-нибудь функцию. Если такой функции нет, то естественному отбору не из чего выбирать. Мейер отмечает, что «в опыте Доукинса вплоть до десятого цикла не появляется ни одного значимого английского слова… Отбор сочетаний на основании их функциональности среди сочетаний, не обладающих никакими функциями, представляется невозможным. Такой отбор возможен только в том случае, если он происходит осознанно, путем рассмотрения близости полученных результатов к желаемому результату, что не под силу молекулам» (Meyer. 1998. P. 128). Иными словами, результаты, полученные Доукинсом, возможны только в том случае, если происходит осмысленный отбор.
Самоорганизация
Мир РНК
Биология развития
Самоорганизация
Некоторые ученые выдвинули предположение, что на формирование белков из аминокислот влияет нечто большее, чем случайность и естественный отбор. Они полагают, что некоторые химические системы обладают способностью или тенденцией к самоорганизации. Штейнман и Коул предположили, что аминокислоты могу притягивать друг друга, причем аминокислоты разных типов притягиваются друг к другу с разной силой (Steinman, Cole. 1967). Тому есть экспериментальное подтверждение. Между аминокислотами действительно существует разное по силе притяжение. Штейнман и Коул утверждают, что порядок расположения аминокислот, который они наблюдали в процессе экспериментов, соответствовал их порядку в 10 реально существующих белковых молекулах. Но, когда Брэдли и его коллеги (Kok et al. 1988) сравнили последовательности, полученные Штейнманом и Коулом, с последовательностями в 250 реально существующих белковых молекулах, то обнаружили, что им «гораздо точнее соответствуют случайные статистические варианты, чем полученные Штейнманом и Коулом последовательности в дипептидных соединениях» (Bradley. 1998. P. 43). Верно и то, что если бы свойства 20 биологических аминокислот строго определяли структуру белковых молекул, то в результате мы имели бы лишь небольшое количество разновидностей молекул белка, тогда как на самом деле их тысячи (Bradley. 1998. P. 43).
Другая форма самоорганизации наблюдается, когда разобщенные молекулы вещества формируют кристаллы. В научной литературе это называется «спонтанное упорядочивание при изменениях в фазе равновесия». Формирование кристаллов имеет довольно простое объяснение. К примеру, когда температура воды опускается ниже точки замерзания, прекращается беспорядочное взаимодействие молекул воды, и они образуют упорядоченные соединения. В этом фазовом переходе молекулы воды тяготеют к состоянию равновесия, стремясь к наименьшему уровню потенциальной энергии и отдавая при этом свою энергию. Представьте, что посередине бильярдного стола образовалось широкое углубление. Если двигать стол из стороны в сторону, то бильярдные шары окажутся в этом углублении вплотную один к другому и в неподвижном состоянии. Это сопровождается потерей энергии, то есть процесс является экзотермическим. Но формирование сложных биологических молекул (биополимеров) проходит несколько иначе. Это эндотермический процесс, то есть тепло не выделяется, а поглощается, и происходит это вне всякого термического равновесия. Полимеры обладают более высоким энергетическим потенциалом, чем их отдельные компоненты. Это все равно как если бы посреди бильярдного стола находилось возвышение, а не углубление. Гораздо сложнее представить себе, как в результате произвольного движения стола бильярдные шары оказываются на этом возвышении, чем как они попадают в углубление в состоянии термального равновесия. Для того чтобы они оказались на возвышении и не скатились вниз, потребуется дополнительная энергия. Брэдли утверждает: «Все живые системы обладают энергией, которая выше точки равновесия, и нуждаются в постоянном притоке энергии, чтобы поддерживать это положение… В биосфере равновесие ассоциируется со смертью, что сводит на нет любое объяснение происхождения жизни, основанное на термодинамике в состоянии равновесия… фазовые изменения, такие как превращение воды в лед или снег, не могут служить примером для объяснения биологических процессов».
Порядок, который существует в кристаллах, представляет собой повторение несложных элементов, тогда как живые существа обладают гораздо более сложной структурой, в которой повторение элементов не играет большой роли. Упорядоченная структура биохимических компонентов тел живых существ не только невероятно сложна, но и очень специфична. Эта специфичная сложность несет в себе большой объем информации, которая позволяет биохимическим компонентам выполнять специфические функции, поддерживающие жизнедеятельность организма. Сравните буквенные последовательности АВАВАВАВАВАВАВ, РЧЗБМЬБПРМЖГМЬ и БОЛЬШОЙ КРАСНЫЙ ДОМ. Первая последовательность упорядочена, но не сложна и поэтому не информативна. Вторая последовательность сложна, но тоже неинформативна. Что же касается третьей последовательности букв, то она и сложна, и информативна. Последовательность букв содержит информацию, которая позволяет этому предложению выполнять специфическую коммуникативную функцию. Это свойство можно назвать «специфичной сложностью». Биологическая сложность белковых и других молекул, о которой идет речь, определяет их функцию (подобно белковому коду ДНК). Такие образцы сложных структур в корне отличаются от простых повторяющихся элементов, возникающих в процессе кристаллизации (Meyer. 1998. P. 134).
Илья Пригожин выдвинул теорию, согласно которой самовоспроизводящиеся организмы могли возникнуть вследствие реакций химических соединений, собранных воедино конвекционными потоками термальных источников, которые далеки от термального равновесия. Это несколько отличается от процесса кристаллизации, который подразумевает фазовые переходы в точке термического равновесия или близкой к ней. Брэдли, тем не менее, приходит к выводу, что, хотя упорядоченное поведение химических веществ в системах Пригожина имеет более сложную природу, чем в системах, находящихся в термальном равновесии, их порядок все же «более напоминает порядок в кристаллах и лишь в незначительной степени – порядок, который наблюдается в биополимерах» (Bradley. 1998. P. 42). К тому же, наблюдаемый в процессе экспериментов порядок можно отнести на счет сложного технического оснащения данных экспериментов. Цитируя Уолтона (Walton. 1977), Мейер утверждает: «даже самоорганизация, которую Пригожин наблюдал в конвекционных потоках, не превосходит по сложности организацию или информацию, заданную техническими средствами, которые используются для создания этих потоков при проведении данных экспериментов» (Meyer. 1998. P. 136).
Манфред Эйген полагает, что этапом на пути к возникновению самовоспроизводящихся живых организмов было появление групп взаимодействующих химических веществ, которые он именует «гиперциклами» (Eigen, Schuster. 1977; Eigen, Schuster. 1978a; Eigen, Schuster. 1978b). Однако Джон Майнард-Смит и Фриман Дайсон выявили недостатки в этом предположении (Maynard-Smith. 1979; Dyson. 1985). Мейер пишет: «Прежде всего, они показывают, что гиперциклы Эйгена предполагают наличие длинной молекулы РНК и около 40 специфичных белков. И, что более важно, они показывают, что, поскольку гиперциклам недостает безошибочного механизма самовоспроизведения, они подвержены разного рода катастрофическим ошибкам, а это в конечном итоге приводит к сокращению, а не к увеличению информационного содержания системы с течением времени».
Стюарт Кауфман из института Санта Фе применил другой подход к исследованиям сложноорганизованных молекул и проблемы самоорганизации. Он определил жизнь как сеть катализированных химических реакций, которые репродуцируют каждую молекулу в сети. Сами по себе молекулы не участвуют в воспроизведении себе подобных. Но, по его утверждению, в системе, состоящей по крайней мере из миллиона белковообразных молекул, велика вероятность того, что каждая из них катализирует формирование другой молекулы в системе. Поэтому в целом система способна воспроизводить саму себя. Достигнув определенной стадии, она, предположительно, претерпевает фазовое превращение, давая начало новому уровню сложности в организации всей системы. Однако концепция Кауфмана целиком основана на компьютерных моделях, имеющих мало общего с реально существующими живыми системами вступающих в реакцию химических веществ (Bradley. 1998. P. 44).
Прежде всего, следует отметить, что названная Кауфманом цифра в один миллион молекул слишком мала для создания условий, при которых каждая из них смогла бы катализировать формирование в системе молекулы другого вида. Но даже если бы миллиона видов молекул было достаточно, вероятность того, что определенная катализирующая молекула вызовет появление химических компонентов, нужных для возникновения другой молекулы, ничтожно мала (Bradley. 1998. P. 45).
Кроме того, компьютерные модели Кауфмана должным образом не учитывают экзотермическую природу формирования биополимеров – реакции берут энергию у системы и быстро истощают ее, приводя систему к «смерти». Кауфман предполагает, что энергообразующие реакции в системе компенсируют энергию, затраченную на формирование биополимеров. Однако Брэдли указывает, что эти реакции тоже требуют нахождения определенных молекул в нужном месте в нужное время для участия в реакциях (Bradley. 1998. P. 45). Модели Кауфмана не дают удовлетворительного объяснения, как это должно происходить. Брэдли добавляет: «Дегидрация и конденсация с преобразованием в субстраты – два возможных решения термодинамических проблем – только усложняют картину того, как 1 000 000 молекул могут организоваться в систему, в которой все катализаторы находятся на своих местах относительно реагентов, что позволило бы осуществиться их каталитическим функциям» (Bradley. 1998. P. 45). Иными словами, система Кауфмана не дает реалистичного объяснения того, как все молекулярные элементы могут оказаться на своих местах для осуществления всех необходимых каталитических и энергообразующих реакций. Это может не представлять важности в компьютерной программе, но только не в реальной жизни.
Другая форма самоорганизации наблюдается, когда разобщенные молекулы вещества формируют кристаллы. В научной литературе это называется «спонтанное упорядочивание при изменениях в фазе равновесия». Формирование кристаллов имеет довольно простое объяснение. К примеру, когда температура воды опускается ниже точки замерзания, прекращается беспорядочное взаимодействие молекул воды, и они образуют упорядоченные соединения. В этом фазовом переходе молекулы воды тяготеют к состоянию равновесия, стремясь к наименьшему уровню потенциальной энергии и отдавая при этом свою энергию. Представьте, что посередине бильярдного стола образовалось широкое углубление. Если двигать стол из стороны в сторону, то бильярдные шары окажутся в этом углублении вплотную один к другому и в неподвижном состоянии. Это сопровождается потерей энергии, то есть процесс является экзотермическим. Но формирование сложных биологических молекул (биополимеров) проходит несколько иначе. Это эндотермический процесс, то есть тепло не выделяется, а поглощается, и происходит это вне всякого термического равновесия. Полимеры обладают более высоким энергетическим потенциалом, чем их отдельные компоненты. Это все равно как если бы посреди бильярдного стола находилось возвышение, а не углубление. Гораздо сложнее представить себе, как в результате произвольного движения стола бильярдные шары оказываются на этом возвышении, чем как они попадают в углубление в состоянии термального равновесия. Для того чтобы они оказались на возвышении и не скатились вниз, потребуется дополнительная энергия. Брэдли утверждает: «Все живые системы обладают энергией, которая выше точки равновесия, и нуждаются в постоянном притоке энергии, чтобы поддерживать это положение… В биосфере равновесие ассоциируется со смертью, что сводит на нет любое объяснение происхождения жизни, основанное на термодинамике в состоянии равновесия… фазовые изменения, такие как превращение воды в лед или снег, не могут служить примером для объяснения биологических процессов».
Порядок, который существует в кристаллах, представляет собой повторение несложных элементов, тогда как живые существа обладают гораздо более сложной структурой, в которой повторение элементов не играет большой роли. Упорядоченная структура биохимических компонентов тел живых существ не только невероятно сложна, но и очень специфична. Эта специфичная сложность несет в себе большой объем информации, которая позволяет биохимическим компонентам выполнять специфические функции, поддерживающие жизнедеятельность организма. Сравните буквенные последовательности АВАВАВАВАВАВАВ, РЧЗБМЬБПРМЖГМЬ и БОЛЬШОЙ КРАСНЫЙ ДОМ. Первая последовательность упорядочена, но не сложна и поэтому не информативна. Вторая последовательность сложна, но тоже неинформативна. Что же касается третьей последовательности букв, то она и сложна, и информативна. Последовательность букв содержит информацию, которая позволяет этому предложению выполнять специфическую коммуникативную функцию. Это свойство можно назвать «специфичной сложностью». Биологическая сложность белковых и других молекул, о которой идет речь, определяет их функцию (подобно белковому коду ДНК). Такие образцы сложных структур в корне отличаются от простых повторяющихся элементов, возникающих в процессе кристаллизации (Meyer. 1998. P. 134).
Илья Пригожин выдвинул теорию, согласно которой самовоспроизводящиеся организмы могли возникнуть вследствие реакций химических соединений, собранных воедино конвекционными потоками термальных источников, которые далеки от термального равновесия. Это несколько отличается от процесса кристаллизации, который подразумевает фазовые переходы в точке термического равновесия или близкой к ней. Брэдли, тем не менее, приходит к выводу, что, хотя упорядоченное поведение химических веществ в системах Пригожина имеет более сложную природу, чем в системах, находящихся в термальном равновесии, их порядок все же «более напоминает порядок в кристаллах и лишь в незначительной степени – порядок, который наблюдается в биополимерах» (Bradley. 1998. P. 42). К тому же, наблюдаемый в процессе экспериментов порядок можно отнести на счет сложного технического оснащения данных экспериментов. Цитируя Уолтона (Walton. 1977), Мейер утверждает: «даже самоорганизация, которую Пригожин наблюдал в конвекционных потоках, не превосходит по сложности организацию или информацию, заданную техническими средствами, которые используются для создания этих потоков при проведении данных экспериментов» (Meyer. 1998. P. 136).
Манфред Эйген полагает, что этапом на пути к возникновению самовоспроизводящихся живых организмов было появление групп взаимодействующих химических веществ, которые он именует «гиперциклами» (Eigen, Schuster. 1977; Eigen, Schuster. 1978a; Eigen, Schuster. 1978b). Однако Джон Майнард-Смит и Фриман Дайсон выявили недостатки в этом предположении (Maynard-Smith. 1979; Dyson. 1985). Мейер пишет: «Прежде всего, они показывают, что гиперциклы Эйгена предполагают наличие длинной молекулы РНК и около 40 специфичных белков. И, что более важно, они показывают, что, поскольку гиперциклам недостает безошибочного механизма самовоспроизведения, они подвержены разного рода катастрофическим ошибкам, а это в конечном итоге приводит к сокращению, а не к увеличению информационного содержания системы с течением времени».
Стюарт Кауфман из института Санта Фе применил другой подход к исследованиям сложноорганизованных молекул и проблемы самоорганизации. Он определил жизнь как сеть катализированных химических реакций, которые репродуцируют каждую молекулу в сети. Сами по себе молекулы не участвуют в воспроизведении себе подобных. Но, по его утверждению, в системе, состоящей по крайней мере из миллиона белковообразных молекул, велика вероятность того, что каждая из них катализирует формирование другой молекулы в системе. Поэтому в целом система способна воспроизводить саму себя. Достигнув определенной стадии, она, предположительно, претерпевает фазовое превращение, давая начало новому уровню сложности в организации всей системы. Однако концепция Кауфмана целиком основана на компьютерных моделях, имеющих мало общего с реально существующими живыми системами вступающих в реакцию химических веществ (Bradley. 1998. P. 44).
Прежде всего, следует отметить, что названная Кауфманом цифра в один миллион молекул слишком мала для создания условий, при которых каждая из них смогла бы катализировать формирование в системе молекулы другого вида. Но даже если бы миллиона видов молекул было достаточно, вероятность того, что определенная катализирующая молекула вызовет появление химических компонентов, нужных для возникновения другой молекулы, ничтожно мала (Bradley. 1998. P. 45).
Кроме того, компьютерные модели Кауфмана должным образом не учитывают экзотермическую природу формирования биополимеров – реакции берут энергию у системы и быстро истощают ее, приводя систему к «смерти». Кауфман предполагает, что энергообразующие реакции в системе компенсируют энергию, затраченную на формирование биополимеров. Однако Брэдли указывает, что эти реакции тоже требуют нахождения определенных молекул в нужном месте в нужное время для участия в реакциях (Bradley. 1998. P. 45). Модели Кауфмана не дают удовлетворительного объяснения, как это должно происходить. Брэдли добавляет: «Дегидрация и конденсация с преобразованием в субстраты – два возможных решения термодинамических проблем – только усложняют картину того, как 1 000 000 молекул могут организоваться в систему, в которой все катализаторы находятся на своих местах относительно реагентов, что позволило бы осуществиться их каталитическим функциям» (Bradley. 1998. P. 45). Иными словами, система Кауфмана не дает реалистичного объяснения того, как все молекулярные элементы могут оказаться на своих местах для осуществления всех необходимых каталитических и энергообразующих реакций. Это может не представлять важности в компьютерной программе, но только не в реальной жизни.
Мир РНК
Величайшая проблема, с которой сталкиваются все сценарии возникновения жизни – это подробное объяснение происхождения первой репродуктивной системы ДНК, присутствующей в современных клетках. Попытки объяснить, как репродуктивная система ДНК могла возникнуть непосредственно из молекулярных блоков, оказались связаны с такими трудностями, что ученые были вынуждены от них отказаться. В наше время многие исследователи сосредоточивают свои усилия на объяснении возникновения основанной на РНК репродуктивной системы, которая играет вспомогательную роль в процессах воспроизведения современных клеток. Согласно их представлениям, в ранние периоды истории жизни на Земле существовал так называемый «мир РНК», который предшествовал нынешнему миру ДНК. РНК – это нуклеиновая кислота, обладающая способностью к самовоспроизведению при определенных условиях. Белки не могут репродуцировать себя без помощи энзимов, которые катализируют процесс самовоспроизведения. Решить эту проблему и позволяет молекула РНК. Остается предположить, что система репродуцирования, заложенная в молекулах РНК, на определенном этапе начала воспроизводить белки, строительные блоки организма.
Основная проблема, связанная с миром РНК, заключается в том, что ученые не могут дать удовлетворительного объяснения спонтанного возникновения РНК. Джералд Джойс и Лесли Орджел, два выдающихся исследователя РНК, признали тот факт, что трудно представить себе, как РНК могла самоорганизоваться на ранних этапах существования Земли. Две главные составляющие РНК – нуклеиновые кислоты и сахара – обладают свойством взаимооталкивания. Джойс и Орджел называют идею самоорганизации РНК «маловероятной в свете современного понимания добиологической химии» и говорят о «мифе возникновения самовоспроизводящейся молекулы РНК из первичного бульона, состоящего из хаотичного набора полинуклеотидов» (Joyce, Orgel. 1993. P. 13). Они также обращают внимание на главный парадокс теории происхождения жизни: «Трудно представить себе, как могла возникнуть самовоспроизводящаяся рибосома [РНК]; между тем, без изначального присутствия в первых примитивных рибосомах системы самовоспроизведения никакая эволюция невозможна». Следует также учитывать, что РНК способна самовоспроизводиться только в строго определенных лабораторных условиях, в существование которых на ранней стадии истории Земли поверить трудно. Другая проблема заключается в том, что есть много видов молекул РНК и не все они способны катализировать собственное самовоспроизведение. Бехе отмечает: «Одного чуда возникновения химически целостной РНК недостаточно. Потребовалось бы второе чудесное совпадение, чтобы получилась вторая дееспособная молекула РНК, поскольку большинство РНК не обладают способностью к самовоспроизведению» (Behe. 1996. P. 172).
Некоторые исследователи расширили свой поиск, предположив, что первая нуклеотидная молекула обладала способностью к репродуцированию без помощи энзимов, относящихся к РНК. Но пока все их усилия не дали результата, и такая молекула не была обнаружена. Например, Стэнли Миллер и другие предложили пептидонуклеиновую кислоту (ПНК) как альтернативу РНК в качестве первой самовоспроизводящейся молекулы. Согласно Миллеру, ПНК – более стабильная молекула, чем РНК. Но в ходе экспериментов Миллер смог произвести лишь некоторые компоненты ПНК, а не саму молекулу (Travis. 2000b). В результатах исследования, опубликованных в журнале «Science», Эшенмозер утверждает: «…опытным путем не было продемонстрировано, что какая-либо олигонуклеотидная система обладает способностью к эффективному и надежному неэнзимному воспроизведению в естественных условиях» (Eschenmoser. 1999. P. 2118). Говоря о РНК и других олигонуклеотидных молекулах, Эшенмозер утверждает, что «шансы их формирования в абиотических естественных условиях остаются под вопросом». Он признает, что, хотя большинство ученых считают формирование некоего подобного РНК олигонуклеотида ключевым шагом в появлении жизни, «убедительные экспериментальные доказательства возможности такого процесса в потенциально естественных условиях до сих пор отсутствуют».
Основная проблема, связанная с миром РНК, заключается в том, что ученые не могут дать удовлетворительного объяснения спонтанного возникновения РНК. Джералд Джойс и Лесли Орджел, два выдающихся исследователя РНК, признали тот факт, что трудно представить себе, как РНК могла самоорганизоваться на ранних этапах существования Земли. Две главные составляющие РНК – нуклеиновые кислоты и сахара – обладают свойством взаимооталкивания. Джойс и Орджел называют идею самоорганизации РНК «маловероятной в свете современного понимания добиологической химии» и говорят о «мифе возникновения самовоспроизводящейся молекулы РНК из первичного бульона, состоящего из хаотичного набора полинуклеотидов» (Joyce, Orgel. 1993. P. 13). Они также обращают внимание на главный парадокс теории происхождения жизни: «Трудно представить себе, как могла возникнуть самовоспроизводящаяся рибосома [РНК]; между тем, без изначального присутствия в первых примитивных рибосомах системы самовоспроизведения никакая эволюция невозможна». Следует также учитывать, что РНК способна самовоспроизводиться только в строго определенных лабораторных условиях, в существование которых на ранней стадии истории Земли поверить трудно. Другая проблема заключается в том, что есть много видов молекул РНК и не все они способны катализировать собственное самовоспроизведение. Бехе отмечает: «Одного чуда возникновения химически целостной РНК недостаточно. Потребовалось бы второе чудесное совпадение, чтобы получилась вторая дееспособная молекула РНК, поскольку большинство РНК не обладают способностью к самовоспроизведению» (Behe. 1996. P. 172).
Некоторые исследователи расширили свой поиск, предположив, что первая нуклеотидная молекула обладала способностью к репродуцированию без помощи энзимов, относящихся к РНК. Но пока все их усилия не дали результата, и такая молекула не была обнаружена. Например, Стэнли Миллер и другие предложили пептидонуклеиновую кислоту (ПНК) как альтернативу РНК в качестве первой самовоспроизводящейся молекулы. Согласно Миллеру, ПНК – более стабильная молекула, чем РНК. Но в ходе экспериментов Миллер смог произвести лишь некоторые компоненты ПНК, а не саму молекулу (Travis. 2000b). В результатах исследования, опубликованных в журнале «Science», Эшенмозер утверждает: «…опытным путем не было продемонстрировано, что какая-либо олигонуклеотидная система обладает способностью к эффективному и надежному неэнзимному воспроизведению в естественных условиях» (Eschenmoser. 1999. P. 2118). Говоря о РНК и других олигонуклеотидных молекулах, Эшенмозер утверждает, что «шансы их формирования в абиотических естественных условиях остаются под вопросом». Он признает, что, хотя большинство ученых считают формирование некоего подобного РНК олигонуклеотида ключевым шагом в появлении жизни, «убедительные экспериментальные доказательства возможности такого процесса в потенциально естественных условиях до сих пор отсутствуют».
Биология развития
Даже если мы согласимся с приверженцами теории эволюции и допустим возникновение первых простейших организмов, мы столкнемся с вопросом, как эти организмы постепенно превратились в различных живых существ, включая человека. Одним из исторических свидетельств такого постепенного развития являются ископаемые. Но исследовав историю ископаемых останков человека, мы обнаружим, что люди существовали с самого возникновения жизни на Земле. Другой тип свидетельств предоставляет биология развития. Большинство животных начинает свое существование с оплодотворенной яйцеклетки, которая затем превращается в зародыш, а тот, в свою очередь, – в новорожденный организм и взрослую особь. Исследованием того, как это происходит, и занимается биология развития. Дарвинисты утверждают, что биология развития предоставляет неопровержимые доказательства существования эволюции.
Дарвинисты часто ссылаются на тот факт, что на определенной стадии развития человеческий зародыш напоминает эмбрион рыбы, и это, по их мнению, доказывает существование эволюции. В действительности, на определенной стадии все эмбрионы позвоночных напоминают рыб, а следовательно, сходны друг с другом. Сам Дарвин утверждал: «эмбрионы млекопитающих, птиц, рыб и рептилий… обладают близким сходством». Он видел в этом указание на то, что взрослые особи этих видов являются «видоизменившимися потомками единого древнего предка». Он также предположил, что «на стадии зародыша организм имеет сходство с единым взрослым предком данной группы организмов» (Darwin. 1859. Pp. 338, 345). Иными словами, рыбообразный зародыш позвоночных сходен с взрослой особью позвоночного, от которого мы все произошли – то есть рыбы. Но это предположение основано на ошибочной предпосылке, что все эмбрионы сходны между собой.
Процесс развития взрослого организма из зародыша именуется онтогенезом, а процесс эволюции, в ходе которого единый предок, предположительно, развивается в различных по виду потомков, называется филогенезом. Многие дарвинисты в большей или меньшей степени полагали и полагают, что развитие эмбриона позвоночных отражает эволюционный процесс, который привел к их появлению. По выражению немецкого дарвиниста Эрнста Хекеля, «онтогенез повторяет филогенез». В качестве иллюстрации Хекель опубликовал серию изображений эмбрионального развития нескольких позвоночных, на которых видно, что сначала все они напоминают рыбу, а потом постепенно приобретают свойственные им особенности. Позже выяснилось, что Хекель подкорректировал изображения ранних стадий развития эмбрионов таким образом, чтобы увеличить их сходство с рыбой. Хекель был официально обвинен в этом подлоге академическим судом Иенского университета. Тем не менее, его иллюстрации эмбрионов позвоночных и по сей день широко используются в учебниках по эволюции.
С упомянутыми иллюстрациями связан еще один обман. Первые иллюстрации, на которых изображены сходные по форме эмбрионы, в действительности соотносятся со средней стадией развития зародыша. Если бы присутствовали изображения более ранних стадий, включая стадию яйцеклетки, то создалось бы совсем другое впечатление.
Яйцеклетки, представляющие собой одноклеточные образования, с которых начинается развитие эмбриона, существенно отличаются у разных видов. Яйца птиц и рептилий имеют большой размер. Икра рыб, как правило, меньше, но все еще различима невооруженным глазом. Человеческая же яйцеклетка имеет микроскопический размер.
Первая стадия эмбрионального развития – деление яйцеклетки. У каждого вида этот процесс протекает по-своему. На стадии деления происходит дифференциация задней и передней части тела. Затем на стадии гаструляции намечается общее расположение частей тела. На этом этапе клетки начинают образовывать разные по назначению ткани тела. Как и на стадии деления, формы гаструляции отличаются большим разнообразием среди различных видов позвоночных. Поэтому на этой стадии развития эмбрионы имеют большое количество различий между собой (Nelson. 1998. P. 154; Wells. 1998. P. 59; Elinson. 1987).
Только на следующем этапе эмбрионального развития – на стадии фарингулы – эмбрионы рыб, рептилий, птиц и млекопитающих временно обладают некоторым сходством, напоминая маленьких рыбок. На этой стадии все эмбрионы имеют небольшие складки ткани в горловой области, напоминающие жабры. У рыб они действительно становятся жабрами, тогда как у других позвоночных из них формируются внутреннее ухо и щитовидная железа. Таким образом, эмбрионы человека и других млекопитающих ни на какой стадии не имеют жабр, так же как и эмбрионы птиц и рептилий (Wells. 1998. P. 59). После стадии фарингулы эмбрионы утрачивают сходство.
Всеобъемлющий обзор эмбрионального развития позвоночных отнюдь не свидетельствует в пользу теории эволюции. Скорее, он дает серьезные основания усомниться в ней. Согласно этой теории, все многоклеточные организмы происходят от одного предка. Этот организм обладал телом определенного вида и, чтобы изменилась форма его тела, потребовались изменения в генах, которые управляют ранними стадиями развития эмбриона. Но согласно теории эволюции, гены, контролирующие ранние стадии эмбрионального развития, не должны были претерпевать значительных изменений. Любые подобные изменения привели бы к значительным сдвигам в развитии организма, приводя к его смерти или существенным уродствам. Именно это мы и видим сегодня. По словам Нельсона, «все полученные экспериментальным путем свидетельства указывают на то, что при возникновении помех развитие организма либо приостанавливается, либо возвращается альтернативными или короткими путями к своей прежней траектории» (Nelson. 1998. P. 159). Поэтому, по мнению большинства биологов-эволюционистов, позитивные мутации могут происходить только в тех генах, которые отвечают за поздние фазы развития организма.
Согласно теории эволюции, можно было бы ожидать, что самые ранние стадии развития организмов схожи друг с другом. Но, как мы уже видели, ранние стадии развития эмбрионов значительно различаются (Nelson. 1998. P. 154). Например, после того как яйцеклетка начинает делиться, она может развиваться несколькими путями до достижения ею стадии гаструлы, и у разных животных эти пути разные. Эрик Дэвидсон, занимающийся вопросами биологии развития, назвал эти пути деления яйцеклетки «неподдающимися объяснению» (Davidson. 1991. P. 1). Остается загадкой, как виды с совершенно разными путями раннего развития эмбриона могли произойти от одного предка. Ричард Элинсон спрашивает: «Если исключать возможность мутаций на стадии эмбриогенеза, то как объяснить такие значительные вариации на ранних стадиях развития эмбриона?» (Elinson. 1987. P. 3). Он называет это «головоломкой».
Некоторые ученые (Thomson. 1988. Pp. 121–122) предположили, что изменения на ранних стадиях развития вполне возможны, ибо они очевидно имели место. Это типичный пример слепой веры в эволюционную теорию. Нельсон утверждает: «Заметьте, такая позиция основывается целиком на предположении о существовании единого предка всех позвоночных. Не существует никаких весомых доказательств того, что „изменения на ранних стадиях развития вполне возможны“. Мне известен только один пример наследуемого генетического изменения такого рода у многоклеточного организма» (Nelson. 1998. P. 158). Иными словами, существует один-единственный экспериментально доказанный пример генетического изменения на ранних стадиях развития организма, которое перешло к его потомкам. Оно сводится к мутации у улитки Limenaea peregra, которая выражается только в изменении направления закручивания ее раковины справа налево (Gilbert. 1991. P. 86. Цитируется по: Nelson. 1998. P. 170). Это изменение нельзя назвать значительным. Оно не содержит никаких новых биологических особенностей.
Дарвинисты часто ссылаются на тот факт, что на определенной стадии развития человеческий зародыш напоминает эмбрион рыбы, и это, по их мнению, доказывает существование эволюции. В действительности, на определенной стадии все эмбрионы позвоночных напоминают рыб, а следовательно, сходны друг с другом. Сам Дарвин утверждал: «эмбрионы млекопитающих, птиц, рыб и рептилий… обладают близким сходством». Он видел в этом указание на то, что взрослые особи этих видов являются «видоизменившимися потомками единого древнего предка». Он также предположил, что «на стадии зародыша организм имеет сходство с единым взрослым предком данной группы организмов» (Darwin. 1859. Pp. 338, 345). Иными словами, рыбообразный зародыш позвоночных сходен с взрослой особью позвоночного, от которого мы все произошли – то есть рыбы. Но это предположение основано на ошибочной предпосылке, что все эмбрионы сходны между собой.
Процесс развития взрослого организма из зародыша именуется онтогенезом, а процесс эволюции, в ходе которого единый предок, предположительно, развивается в различных по виду потомков, называется филогенезом. Многие дарвинисты в большей или меньшей степени полагали и полагают, что развитие эмбриона позвоночных отражает эволюционный процесс, который привел к их появлению. По выражению немецкого дарвиниста Эрнста Хекеля, «онтогенез повторяет филогенез». В качестве иллюстрации Хекель опубликовал серию изображений эмбрионального развития нескольких позвоночных, на которых видно, что сначала все они напоминают рыбу, а потом постепенно приобретают свойственные им особенности. Позже выяснилось, что Хекель подкорректировал изображения ранних стадий развития эмбрионов таким образом, чтобы увеличить их сходство с рыбой. Хекель был официально обвинен в этом подлоге академическим судом Иенского университета. Тем не менее, его иллюстрации эмбрионов позвоночных и по сей день широко используются в учебниках по эволюции.
С упомянутыми иллюстрациями связан еще один обман. Первые иллюстрации, на которых изображены сходные по форме эмбрионы, в действительности соотносятся со средней стадией развития зародыша. Если бы присутствовали изображения более ранних стадий, включая стадию яйцеклетки, то создалось бы совсем другое впечатление.
Яйцеклетки, представляющие собой одноклеточные образования, с которых начинается развитие эмбриона, существенно отличаются у разных видов. Яйца птиц и рептилий имеют большой размер. Икра рыб, как правило, меньше, но все еще различима невооруженным глазом. Человеческая же яйцеклетка имеет микроскопический размер.
Первая стадия эмбрионального развития – деление яйцеклетки. У каждого вида этот процесс протекает по-своему. На стадии деления происходит дифференциация задней и передней части тела. Затем на стадии гаструляции намечается общее расположение частей тела. На этом этапе клетки начинают образовывать разные по назначению ткани тела. Как и на стадии деления, формы гаструляции отличаются большим разнообразием среди различных видов позвоночных. Поэтому на этой стадии развития эмбрионы имеют большое количество различий между собой (Nelson. 1998. P. 154; Wells. 1998. P. 59; Elinson. 1987).
Только на следующем этапе эмбрионального развития – на стадии фарингулы – эмбрионы рыб, рептилий, птиц и млекопитающих временно обладают некоторым сходством, напоминая маленьких рыбок. На этой стадии все эмбрионы имеют небольшие складки ткани в горловой области, напоминающие жабры. У рыб они действительно становятся жабрами, тогда как у других позвоночных из них формируются внутреннее ухо и щитовидная железа. Таким образом, эмбрионы человека и других млекопитающих ни на какой стадии не имеют жабр, так же как и эмбрионы птиц и рептилий (Wells. 1998. P. 59). После стадии фарингулы эмбрионы утрачивают сходство.
Всеобъемлющий обзор эмбрионального развития позвоночных отнюдь не свидетельствует в пользу теории эволюции. Скорее, он дает серьезные основания усомниться в ней. Согласно этой теории, все многоклеточные организмы происходят от одного предка. Этот организм обладал телом определенного вида и, чтобы изменилась форма его тела, потребовались изменения в генах, которые управляют ранними стадиями развития эмбриона. Но согласно теории эволюции, гены, контролирующие ранние стадии эмбрионального развития, не должны были претерпевать значительных изменений. Любые подобные изменения привели бы к значительным сдвигам в развитии организма, приводя к его смерти или существенным уродствам. Именно это мы и видим сегодня. По словам Нельсона, «все полученные экспериментальным путем свидетельства указывают на то, что при возникновении помех развитие организма либо приостанавливается, либо возвращается альтернативными или короткими путями к своей прежней траектории» (Nelson. 1998. P. 159). Поэтому, по мнению большинства биологов-эволюционистов, позитивные мутации могут происходить только в тех генах, которые отвечают за поздние фазы развития организма.
Согласно теории эволюции, можно было бы ожидать, что самые ранние стадии развития организмов схожи друг с другом. Но, как мы уже видели, ранние стадии развития эмбрионов значительно различаются (Nelson. 1998. P. 154). Например, после того как яйцеклетка начинает делиться, она может развиваться несколькими путями до достижения ею стадии гаструлы, и у разных животных эти пути разные. Эрик Дэвидсон, занимающийся вопросами биологии развития, назвал эти пути деления яйцеклетки «неподдающимися объяснению» (Davidson. 1991. P. 1). Остается загадкой, как виды с совершенно разными путями раннего развития эмбриона могли произойти от одного предка. Ричард Элинсон спрашивает: «Если исключать возможность мутаций на стадии эмбриогенеза, то как объяснить такие значительные вариации на ранних стадиях развития эмбриона?» (Elinson. 1987. P. 3). Он называет это «головоломкой».
Некоторые ученые (Thomson. 1988. Pp. 121–122) предположили, что изменения на ранних стадиях развития вполне возможны, ибо они очевидно имели место. Это типичный пример слепой веры в эволюционную теорию. Нельсон утверждает: «Заметьте, такая позиция основывается целиком на предположении о существовании единого предка всех позвоночных. Не существует никаких весомых доказательств того, что „изменения на ранних стадиях развития вполне возможны“. Мне известен только один пример наследуемого генетического изменения такого рода у многоклеточного организма» (Nelson. 1998. P. 158). Иными словами, существует один-единственный экспериментально доказанный пример генетического изменения на ранних стадиях развития организма, которое перешло к его потомкам. Оно сводится к мутации у улитки Limenaea peregra, которая выражается только в изменении направления закручивания ее раковины справа налево (Gilbert. 1991. P. 86. Цитируется по: Nelson. 1998. P. 170). Это изменение нельзя назвать значительным. Оно не содержит никаких новых биологических особенностей.