Слов’янська Євангельська Місія
Директор –Ярослав Дмитрович Пінчук
Київ-112, вул. Олени Теліги, 8, тел. 440-24-33
Володимир МАЛЮК
Доктор медичних наук, професор
НАУКА І
БІБЛІЯ
Київ --
2000
Головний редактор Я.Д.Пінчук
Рецензенти:
Доктор медичних наук, професор В.П.Замостян
Доктор фізико-математичних наук, професор О.А.Панченко
ЗМІСТ
ПЕРЕДМОВА.......................................................................................................................................................... 1
1. ВСТУП.................................................................................................................................................................. 2
2. НАУКА ТА ХРИСТИЯНСТВО..................................................................................................................... 5
3.ТЕОРІЯ ЕВОЛЮЦІЇ......................................................................................................................................... 9
4.КОСМОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ....................................................................................................................... 13
5. АНТРОПНИЙ ПРИНЦИП............................................................................................................................... 17
6. ЗАКОНИ ТЕРМОДИНАМІКИ.................................................................................................................... 20
7. ЖИВЕ ІЗ НЕЖИВОГО, ЧИ ЖИВЕ ІЗ ЖИВОГО?.................................................................................... 27
8. КЛІТИНА ЯК ОДИНИЦЯ ЖИТТЯ.............................................................................................................. 31
9. ЙМОВІРНІСТЬ БІЛКІВ................................................................................................................................. 37
10. ДНК................................................................................................................................................................... 43
11. ДНК (продовження)...................................................................................................................................... 48
12. ІНФОРМАЦІЯ В ДНК................................................................................................................................. 50
13. ЙМОВІРНІСТЬ ДНК.................................................................................................................................... 54
14. ХІМІЧНА СПОРІДНЕНІСТЬ...................................................................................................................... 57
15. ЗАКОН ДІЮЧИХ МАС.............................................................................................................................. 60
16. ПЕРВІСНЕ СЕРЕДОВИЩЕ....................................................................................................................... 64
17. НЕЗМІННІСТЬ ГЕНЕТИЧНОГО
КОДУ ТА
ОСНОВНИХ БІОЛОГІЧНИХ ВИДІВ................... 70
18. МЕТА................................................................................................................................................................ 76
19. БІБЛІЯ І ЗАКОНИ
ТЕРМОДИНАМІКИ............................................................................................... 80
20. СТВОРЕННЯ ЛЮДИНИ ТА ЇЇ ГРІХОПАДІННЯ................................................................................... 84
(ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ В ДІЇ).............................................................................................. 84
21. ЯК БОГ ВИКОРИСТОВУЄ ЗАКОНИ ПРИРОДИ.................................................................................. 89
(РЕПРОДУКЦІЯ У ЛЮДЕЙ).......................................................................................................................... 90
22. ЯК БОГ ВИКОРИСТОВУЄ ЗАКОНИ ПРИРОДИ.................................................................................. 95
(ІСТОРІЯ НАРОДЖЕННЯ ІВАНА-ХРЕСТИТЕЛЯ)................................................................................... 95
23. ВОСКРЕСІННЯ З МЕРТВИХ................................................................................................................... 98
24. ЧУДО.............................................................................................................................................................. 105
25. НОЄВ ПОТОП............................................................................................................................................. 109
26. ДОСТОВІРНІСТЬ БІБЛІЇ.......................................................................................................................... 115
27. КРЕАЦІЙНА МОДЕЛЬ В НАУЦІ ТА СУСПІЛЬСТВІ....................................................................... 122
ПІСЛЯМОВА...................................................................................................................................................... 135
Наука і Біблія – чи є між ними щось спільне? До недавнього часу відповідь
могла бути лише негативною. Але із здобуттям Україною незалежності та початком
національно-духовного відродження відкрилися нові канали інформації, і почали
налагоджуватися ширші зв’язки із зовнішнім світом. Одним із наслідків цього
стало усвідомлення, що матеріалістичне тлумачення природи і життя на землі не є
єдино можливим. Стали доступними наукові
факти, що обгрунтовують альтернативну позицію про спеціальне створення всесвіту
надприродною силою. З іншого боку, з припиненням утисків Християнства та інших
релігій, широкий загал суспільства зміг познайомитись із Біблією, найбільш
читаною книгою у світі.
Ці наукові факти є основою для відносно нового напрямку в науці, що має
різноманітні назви – “науковий креаціонізм”, “наука про створення”, “наука про
початки” тощо. Викладу деяких із значного масиву таких фактів присв’ячена ця
книжка. На даний час нагромаджені значні матеріали такого роду із різних
галузей природничих наук – загальної біології, біохімії, молекулярної біології,
палеонтології, фізики, астрономії, космології тощо. Зрозуміло, що викласти всіх
їх в одній книжці неможливо.
Завдання автора більш скромне --
познайомити читача лише з деякими
матеріалами з креаціонізму, переважно з тих галузей науки, що ближче до його
фахових інтересів. Книжка адресована широкому загалу читачів і має
науково-популярний характер.
Уважний читач зверне увагу на те, що переважна кількість використаних
літературних джерел – закордонні. Звичайно, таке положення вимушене і
тимчасове. Автор не має сумніву, що українські вчені також володіють
матеріалами на цю тему. Але з відомих причин опублікувати такі матеріали до
недавнього часу було неможливо.
Книжка написана на основі курсу лекцій, прочитаних автором студентам
Міжнародного Біблійного Коледжу Св. Якова взимку 1996 року. Матеріал був в
значній мірі перероблений та доповнений
в процесі підготовки книжки до друку.
Всі посилання на Біблію взяті із таких джерел: 1) БІБЛІЯ або КНИГИ
СВЯТОГО ПИСЬМА СТАРОГО І НОВОГО ЗАПОВІТУ. Із мови давньоєврейської й
грецької на українську наново перекладена. 988-1988. Ювілейне видання з нагоди
тисячоліття християнства в Україні. Видання місійного товариства “Нове життя,
Кемпус Крусейд фор Крайст”. Київ, Україна, 1992, та 2) Новий Заповіт.
Сучасною мовою. Київ, 1996.
Автор щиро вдячний директору Слов’янської Євангельської Місії та пастору
Шевченківської Євангельської Церкви Господньої у Києві п. Ярославу Дмитровичу
Пінчуку за братерську підтримку та цінні поради, декану природничого факультету
Національного Університету “Києво-Могилянська Академія”, доктору медичних наук,
професору Замостяну Віталію Павловичу, керівнику лабораторії Інституту фізики
Національної Академії Наук України, та доктору фізико-математичних наук,
професору Панченку Олегу Антоновичу, що взяли на себе клопіт уважно прочитати
рукопис. Дружнє обговорення з ними та конструктивні зауваження сприяли його
поліпшенню.
Як всяка нова справа, ця книжка не вільна від недоліків, відповідальність
за які несе лише автор. Тому критичні зауваження та побажання читачів будуть
прийняті з вдячністю.
Науковий креаціонізм - це система наукових знань, котрі не суперечать, або свідчать на користь Божественного створення Всесвіту та життя на Землі, як це описано в Біблії (Буття 1,2).
Науковий креаціонізм не є замінником Біблійного креаціонізму. Останній був, є і буде основою духовного Християнського вчення та виховання. Науковий креаціонізм покликаний допомогти сучасним освіченим людям, що призвичаєні до наукового стилю мислення, прийти до розуміння невипадковості всесвіту і його створення Вищим Розумом, що стоїть над природою. Виникнення наукового креаціонізму є закономірним результатом зрілості та високого ступеню розвитку сучасної науки, що наблизилась до усвідомлення істинності Святого Письма.
Наука може бути поділена на декілька категорій. Є формальні науки
(математика, логіка), природничі науки (фізика, хімія, біологія, медицина,
астрономія тощо), суспільні науки (історія, соціологія, політологія тощо).
Звичайно, цей поділ є умовним. Наприклад, квантова механіка є нерозривним
поєднанням фізики та математики. Суспільні науки користуються математичними
методами, а також досягненнями природничих наук. В подальшому викладі основну увагу буде приділено переважно
природничим наукам, проте і інші науки не будуть поза увагою.
Науковий метод включає кілька етапів:
1. Спостереження.
2.
Формулювання проблеми.
3.
Висунення гіпотези. Гіпотеза повинна бути такою, щоб її
можна було перевірити дослідами.
4.
Передбачення на основі гіпотези
природного явища або результату досліду.
5.
Досліди для перевірки передбачення та
гіпотези. При повторенні дослід повинен давати однакові результати (в межах
точності методу).
6.
Формулювання закону.
7.
Перевірка закону багатьма дослідами в
різних умовах.
8.
Формулювання теорії.
9. Перевірка
теорії дослідами і спостереженнями. Якщо декілька або навіть один дослід дає
достовірні результати, що суперечать теорії, це ставить її під сумнів і
спонукає вчених шукати кращу теорію.
Таким є типовий розвиток наукового дослідження, хоча іноді порядок етапів
може бути інакший.
Людина двадцятого сторіччя звикла до могутності науки. Розщеплення атомного
ядра, подолання багатьох інфекційних хвороб (чума, чорна віспа, малярія тощо), створення нових матеріалів
(сплавів металів, пластиків, штучних волокон тощо), досягнення біотехнології та
генної інженерії - це тільки окремі приклади досягнень сучасної
науки та технології. Наука дійсно могутня, проте треба усвідомлювати, що вона
не є всемогутньою. Науковий метод має свої обмеження, що їх корисно знати.
Науковий метод обмежений тим, що людина може сприймати за допомогою своїх
органів чуття. Зір дає людині приблизно 80% інформації про навколишній світ.
Зір -
це основний канал інформації, включно з науковою інформацією. Слух є
також важливим засобом наукового пізнання. Як приклади можна навести
радіотехніку та радіозв’язок, розшифрування “мови” дельфінів, вивчення
іноземних мов. Вистукуючи тіло хворого (метод перкусії), зондуючи його за
допомогою надзвукових коливань (метод ультразвукового сканування), лікарі
одержують важливу інформацію про стан внутрішніх органів. Нюхом користується
хімік, щоб виявити наявність деяких речовин (ароматичні сполуки, сірководень,
що має запах зіпсованих яєць, гострий запах аміаку). Досвідчений лікар вловлює
характерний кислуватий запах хворого гострим ревматизмом, запах яблук (ацетону)
у хворого на цукровий діабет, запах кленового сиропу , що має сеча хворого на
тяжку спадкову хворобу (валінолейцинурію). На смак хімік може розрізнити
кислоти, луги, солі, цукри та багато інших речовин. У давні часи лікарі,
обмежені у своїх діагностичних можливостях, розпізнавали цукровий діабет
завдяки солодкому смаку сечі. Чуття дотику має важливе значення в медичному
дослідженні хворого, на ньому базується метод пальпації, що є одним із основних
методів у клінічній медицині.
А як же наукові прилади, може спитати читач. Так, основну масу інформації
вчені одержують за допомогою приладів. Проте неважко зрозуміти, що прилади є
лише подовженням органів чуття, в основному, зору і слуху. Те, що не може бути
сприйнято органами чуття, не є предметом науки.
Науковий метод дає відповідь на питання “як”, але не дає відповіді на
питання “для чого”. Наприклад, наука накопичила великий обсяг знань про те, як
функціонує людський організм, або які процеси відбуваються на сонці. Проте
питання про сенс життя людини або сенс існування сонця лежить за межами науки.
Науковий метод не має відношення до моралі. Хлор можна використати і для
очистки питної води у водогоні, і як бойову отруйну речовину. Знання про атомну
енергію можна використати як для побудови атомної електростанції, так і для
створення атомної бомби. Це, звичайно, не означає, що вчені не мають моральних
принципів. Вони мають їх, як і інші люди.
Але наука як така не може вирішувати питання моралі.
Науковий метод обмежений тим, що він не може бути використаний для вивчення
унікальних явищ. Тільки ті явища, що повторюються в природі, або можуть бути за
бажанням відтворені в лабораторії, можуть бути предметом науки. Прикладами
таких явищ може бути обертання Землі навколо своєї осі, або розвиток рослини з
насіння. З іншого боку, таке явище, як
“Тунгуський метеорит” вже давно є предметом дискусій та гіпотез. Проте ні
підтвердити, ні спростувати їх неможливо. До цієї категорії відноситься і поява
всесвіту і життя на землі. Як ми побачимо далі, учені одностайні у тому, що це
події унікальні, які відбулись у минулому і більше не повторювались.
Наведені особливості і обмеження характерні для природничо-наукового
методу. Має свої особливості і історичний метод, що притаманний суспільним
наукам. Він базується на достовірних свідченнях про події, що відбувались в
минулому. Об’єктами історичних досліджень є усні, письмові та друковані
документи, а також матеріальні пам’ятки культури та мистецтва. Звичайно,
історичний метод обмежений тим часом, відколи існують культура і мистецтво.
Деякі спільні риси з історичним методом має судовий метод, або “метод
журі”, що його вже давно використовують у судочинстві. Суть його в тому, що
сторони (обвинувачення і захист) викладають свої аргументи перед судом
присяжних (журі) за певними правилами, що їх додержання забезпечує суддя. Журі
зважує доводи сторін, визначає ступінь їх переконливості і приймає рішення на
користь одної з сторін. Цей метод має свої недоліки і не гарантований від
помилок, проте багаторічна практика довела його корисність.
Чимало людей вважає, що наука та християнство несумісні, ба навіть ворожі.
Треба визнати, що для цього в минулому були певні підстави. В період
середньовіччя нетолерантність католицької церкви породила такі потворні явища,
як хрестові походи, інквізицію та полювання на відьом (особливо в Іспанії).
Внаслідок цього постраждало немало невинних людей, включно з ученими, серед
яких найбільш відомі Джордано Бруно,
Копернік та Галілео Галілей. Під постійною підозрою були алхіміки, а пізніше
вчені-хіміки, що їх діяльність була пов’язана з незрозумілими і загадковими
(для непосвячених) перетвореннями речовин. У російській мові аж до Х1Х сторіччя
слова “химик” та “жулик” були синонімами, як про це свідчить словник Даля.
Проте якщо звернутись до Біблії, то там немає ніяких виявів ворожості до
науки і вчених. Навіть у розпал дискусії з фарисеями та вчителями закону Ісус
Христос звинувачував їх не в ученості, а в лицемірстві та інших моральних вадах
(Мт.23:1-39). Сам Христос у свому земному житті був високоосвіченою людиною. Аж
ніяк не можна назвати малоосвіченими апостола Луку, що був лікарем, та апостола
Павла, вченість якого викликала навіть безсиле роздратування у його опонентів
(Дії 26:24). Зміст Біблії не суперечить сучасній науці. Більш того, чимало
тверджень можна розглядати як передбачення, що були потім підтверджені
науковими дослідженнями. До таких, наприклад, належать досліди вегетаріанства
(Дан.1:11-16), вказівки на положення в космосі та кулястість Землі (Йов 26:7,
Іс. 40:22, Лк. 17:31-34), про природу блискавки (Єр.10:13), про принцип
надлишковості (Мт.22:14), про карантин та профілактику інфекційних захворювань
(Левит 13-15, Числа 19:5-22) . Звичайно, Біблія не є науковим трактатом. І все
ж вражає наукова достовірність багатьох описів. Такими є, наприклад, народження
Івана Хрестителя (Лк.1:5-66), спокушення
Ісуса дияволом в пустелі (Мт.4:1-11), смерть царя Ірода (Дії
12:1-4,19-23) та інші. Ці повідомлення є у повній відповідності з сучасними
уявленнями біології, медицини та інших природничих наук. Вони підтверджують
достовірність Біблії. В подальшому викладі ці та інші приклади будуть
розглянуті детальніше.
Чимало видатних учених, що зробили великий внесок у розвиток науки, були
віруючими християнами. Таким був всесвітньо відомий італійський фізик та
астроном Галілео Галілей (1564-1642), що відкрив ряд законів механіки і своїми спостереженнями обгрунтував положення
про те, що Земля і інші планети обертаються навколо Сонця. Захищаючись від
католицьких догматиків, Галілей нагадував, що “книга природи і Біблія мають
того самого автора”. Таким був Ісак Ньютон (1642-1727), великий англійський
фізик, математик, астроном, що відкрив закони всесвітнього тяжіння і створив
основи диференційного обчислення. Англійський священик та вчений-хімік Джозеф
Прістлі вперше відкрив дихання рослин, елемент кисень та вивчив його
властивості. Англійський хімік Хемфрі Деві у 1807-1808 р.р. вперше відкрив
зразу чотири нових елементів (натрій, калій, кальцій та магній) і створив
вибухобезпечну лампу для шахтарів.
Французький зоолог Жан Кюв’є (1769-1832) запропонував теорію катастроф,
що тепер
набуває нового значення для пояснення
природної історії Землі. Християнський священик Грегор Мендель (1822-1884)
заклав основи науки про спадковість живих організмів (генетики). Його
справедливо називають “батьком генетики”. Луі Пастер (1822-1895), видатний
французький мікробіолог і біохімік, довів неможливість самозародження життя,
розробив профілактичні щеплення проти сказу та інших інфекційних захворювань.
Метод пастеризації, тобто знезараження продуктів, широко використовується і в
наш час. Великий фізик Альберт Ейнштейн (1879-1955) створив теорії спеціальної
та загальної відносності, котрі справили глибокий вплив на сучасні уявлення про
зв’язок матерії, енергії, простору та часу. Він помер атеїстом, але його
наукова творчість впритул підвела його до думки про реальність Вищої Сили, що
стоїть над природою (1).
Ейнштейнові належить глибока думка про те, що “релігія без науки кульгава,
а наука без релігії сліпа”. Видатний російський фізіолог І.П.Павлов
(1849-1936), що створив вчення про умовні рефлекси, був глибоко віруючою
людиною. Християнами були усесвітньо
відомі фізики Майкл Фарадей (1791-1867), що заклав основи електростатики, та
Джеймс Максвел (1831-1879), що розробив електромагнітну теорію світла. Видатний
німецький медик і патолог Рудольф Вірхов (1821-1902) на основі своїх
фундаментальних досліджень сформулював
положення “кожна клітина походить тільки з клітини”, що є одною з основ
сучасної біології та медицини. Християнами
були видатний хірург Джозеф Лістер (1827-1912) – засновник антисептики в
хірургії, відомий акушер-гінеколог Джозеф Сімпсон (1811-1870), що запровадив
хлороформний наркоз. Лікар-академік Ф.Г.Яновський (1860-1928), котрому належать
капітальні дослідження туберкульозу легень,
хвороб серця та нирок, був істинним християнином та гуманістом. Широко відома
його філантропічна діяльність. Він часто залишав гроші під подушкою у бідних
пацієнтів. З його ім’ям пов’язана побудова сучасного київського водогону і
поліпшення санітарно-гігієнічних умов в Києві, що до того страждав від
епідемій. Ф.Г.Яновського дуже любили хворі і всі кияни. В останню путь його
проводжала багатотисячна процесія, а заупокійні служби одночасно служили
православні, католицькі та іудейські священики. Нині ім’я Ф.Г.Яновського носить
Київський науково-дослідний інститут туберкульозу та пульмонології. Цей перелік
можна продовжувати далі. Американський дослідник Х’юз наводить перелік 47
учених зі світовим ім’ям, що були віруючими християнами (2). Відомий
креаціоніст Дуейн Гіш наводить перелік (на півтори сторінки) визначних сучасних
учених із різних країн і різних галузей науки, що поділяють креаційні погляди
(3). Проте і
так ясно, що поширена думка, ніби всі, або майже всі видатні учені були атеїстами, є лише хибним стереотипом.
Цікаві розповіді про вчених-християн, наших сучасників, можна знайти в книжці
Е.Барретта та Д.Фішера Ученые рассказывают о вере.SGP. Чикаго, 1992.
В Україні ніколи не було протистояння між
християнством та наукою. Навпаки, християнська церква на
багатьох відтинках історії України сприяла розвитку освіти та науки. Після
хрищення киян в 988 р. князем Володимиром Великим почалось поширення
письменності у Київській Русі. Це сприяло створенню важливих історичних
документів та мистецьких творів, таких, як літопис ”Повість врем’яних літ”,
збірка законів “Руська правда” Ярослава Мудрого, “Слово про закон і благодать”,
“Слово о полку Ігоревім” тощо. Вже в ХІ ст. в Києві було близько 400
християнських храмів, що стали осередками письменності та освіти. Татаро-монгольська навала ХІІ-ХІV ст.
загальмувала, але не знищила поширення
християнства та освіти в Україні. В ХV-ХVІ ст. письменність та освіта розповсюджувались через
семінарії та братські школи при церквах та монастирях. Важливим етапом було
запровадження друкарства. Вигнаний із Москви, друкар Іван Федоров після блукань
осів, нарешті у Львові. Почати справу було нелегко, згадує Федоров,
“... аж знайшлися незначні люди з священичого стану та інші неславні у цьому світі й подали поміч”(4).
Він зміг відкрити друкарню і в 1574р. випустив першу надруковану в Україні
книжку -- “Апостола”. Під опікою Ставропігійського
братства ця друкарня забезпечувала церковними книгами та шкільними підручниками
не тільки Україну, а й Молдавію та балканські землі. З’явились і інші друкарні.
В 1580р. в друкарні князя Костянтина Острозького в Острозі було випущено першу повну Біблію (4). В
1632р. київський митрополит Петро Могила на базі двох братських шкіл створив
Києво-Могилянську колегію – перший вищий учбовий заклад університетського типу
в Східній Європі (нині Національний Університет “Києво-Могилянська Академія”).
Поряд з грецькою, церковнослов’янською, латинською мовами, риторикою, поетикою,
філософією, теологією тут викладали природничі предмети: астрономію, географію,
математику. В Києво-Могилянській Академії та інших учбових закладах України
формувалась культурна еліта -- священики, вчителі, письменники. На протязі
наступних майже двох століть Академія готувала освічених молодих людей не тільки для України, але й,
як тепер кажуть, для “близького зарубіжжя”.
Не можна не згадати про українську архітектуру та будівництво ХVІІ -ХVІІІ ст. В цей час сформувався і розквітнув неповторний
архітектурний стиль – “українське бароко”. .Багато храмів та світських споруд
збереглось донині. Найбільше церков в Україні було побудовано гетьманом Іваном
Мазепою. За його ініціативою і під його опікою в Києві було зведено
Богоявленську церкву на Подолі, Миколаївський собор на Печерську, церкву Всіх
Святих на “економічній” брамі Печерської Лаври, добудовано та оновлено Троїцьку
церкву над головними ворітьми Печерської Лаври, Велику Лаврську церкву, Софію
Київську, Кирилівську церкву, Спаську церкву Мгарського монастиря, старий
домініканський костьол у Києві було перебудовано на Петропавлівську церкву.
Всього в різних містах України гетьман Мазепа побудував 12 храмів.
В час незалежної Української держави 1918-1920р.р. міністром віровизнань
був відомий історик, культуролог та духовний провідник Іван Огієнко. Пізніше
він прийняв сан митрополита (Іларіон). Йому належить перший переклад Біблії на
сучасну українську мову.
Нині в Україні створились сприятливі умови для духовного відродження. З
одного боку, живі багатовікові традиції. З іншого боку, у відновленій
незалежній Україні оздоровився морально-духовний клімат в суспільстві,
розвалилися ідеологічні догми і стереотипи минулого. Якщо говорити про наукову
громадськість і інтелігенцію, то серед неї , як і раніше, багато невіруючих.
Але це, переважно, не є активне несприйняття християнства, а наслідок
малодоступності сучасної наукової інформації, що узгоджується з
креаціоністською концепцією.
Водночас за останні десятиріччя в
усьому світі спостерігається консолідація креаціоністського руху. Науковці
різних країн об’єднуються в товариства,
групи і асоціації і нарощують свої зусилля. Згідно з неповними підрахунками (2
- с.130-139), в США налічується 56 таких організацій і 2 науково-дослідних
інститути, в Англії – 8 асоціацій, в
Канаді – 7, в Австралії -- 4, в
Швеції -- 2 і по
одній в Бразилії, Німеччині, Індії, Південній Кореї, Мексиці, Голландії, Новій
Зеландії, Південній Африці, Іспанії. В ці асоціації входять науковці різних
галузей -- біологи, медики, астрономи, фізики,
спеціалісти з інформатики та комп’ютерного моделювання, геологи тощо.
Проводяться семінари, читаються лекції, проводяться публічні дискусії,
видаються книжки і журнали. Лише в США виходять 9 періодичних видань з
наукового креаціонізму (5). Одне із
завдань, що ставлять перед собою науковці-креаціоністи – добитися можливості
викладання наукового креаціонізму в учбових закладах поряд з еволюційним
вченням.
1.Ross, Нugh. The Fingerprint of God. Promise Publishing
2.Huse,
Scott M. The Collapse of Evolution.
Baker Book House. 1993, p.140-141.
3.Gish, D.T. Evolution: the Fossils Still Say NO!, Institute for
Creation Research,
Еволюційне вчення глибоко проникло в
свідомість сучасних людей. Вважається, що кожна культурна людина повинна знати
і вірити в це вчення.
З часу публікації основної праці
Чарльза Дарвіна “Походження видів шляхом
природного добору” в 1859 році еволюційне вчення широко розповсюдилось і
зайняло домінуюче місце в біологічній науці. Воно викладається в школах і вищих
учбових закладах. Воно найшло систематичне відображення в безлічі наукових
праць, підручників та науково-популярних видань. Тому ми коротко нагадаємо лише
основні положення цієї теорії в її сучасному варіанті (1, 2).
Сучасна теорія еволюції зображує
походження всесвіту, виникнення і розвиток життя на Землі. Ця теорія грунтується на уявленні, що всесвіт вічний і
нескінчений, життя виникло внаслідок випадкових природних процесів.
Вважається, що сонце, земля та інші
планети сонячної системи виникли приблизно 4,5
- 5 млрд. років тому внаслідок згущення первинної газоподібної хмари матерії. В результаті
згущення матерія розігрівалась до високої температури. Потім Земля почала
поступово остигати. При цьому важкі
метали (залізо та інші) збирались у центрі (ядрі), а легші елементи (силіцій,
кальцій, азот, кисень, водень тощо) та їх сполуки утворили земну кору і
атмосферу. Первинна атмосфера, на відміну від сучасної, була безкиснева, вона
містила водяні пари, водень, метан, вуглекислий газ та аміак. В міру остигання
водяні пари сконденсувались, і утворився первинний океан, де в розчиненому
стані містились атмосферні гази, а також мінеральні солі, вимиті з кори. Під
впливом тепла, радіоактивності земної кори, сонячного світла і грозових
розрядів ці речовини взаємодіяли між собою і утворювали більш складні неорганічні,
а далі органічні сполуки, такі як амінокислоти (складові білків) і нуклеотиди
(складові нуклеїнових кислот).
Амінокислоти, з’єднуючись між собою, утворювали великі молекули білків,
а нуклеотиди, подібним способом, -- нуклеїнові кислоти (ДНК та РНК). За одним із
варіантів теорії, перші білковоподібні речовини (протеїноїди) утворювались на
суходолі, на гарячих схилах вулканів, а далі з дощовою водою потрапляли в
океан. У воді ці великі молекули утворювали мікроскопічні краплинки (коацервати
та протосфери), котрі відокремились від навколишнього середовища завдяки
мембранам з жироподібних речовин. Все це становить етап хімічної еволюції.
Згідно з цією теорією, далі починається
органічна еволюція. Краплинки з
часом набули властивості обмінюватись
речовинами із навколишнім середовищем, збільшуватись (рости) і ділитись
(розмножуватись). Далі почав діяти природний відбір. Одні
краплинки (протоклітини) мали більш ефективний обмін речовин і розмножувались
швидше, ніж інші. Більш досконалі первинні клітини ускладнювались і витісняли
гірше пристосованих до умов середовища. Ці клітини стали предками одноклітинних
організмів (бактерій та вірусів). Таким чином, згідно з теорією, життя
зародилось в океані. З часом первинні організми набули властивості
використовувати енергію не тільки поживних речовин, але й сонячного світла. Це
стало можливим завдяки появі спеціальних пігментів, що вловлювали сонячну
енергію і перетворювали її в біологічно доступну форму, зокрема
бактеріородопсин і хлорофіл. Так з’явились предки зелених (фотосинтезуючих) рослин. Гадають, що
це були перші організми, що переселились з океану на суходіл. В процесі
життєдіяльності вони засвоювали
вуглекислий газ і виділяли кисень. Завдяки цьому первинна безкиснева атмосфера
поступово перетворювалась в сучасну з великим вмістом кисню. Організми, що
поступово ускладнювались, пристосовувались до цих нових умов і дали початок
тваринному світу. Спочатку це були багатоклітинні морські організми (губки,
медузи тощо), потім з’явились риби, потім амфібії (жаби тощо), що могли уже
користуватись як розчиненим у воді, так і атмосферним киснем. Еволюційне
“дерево” , основою якого були одноклітинні організми, поступово, знизу догори
ніби “обростало” гілками. Наступним удосконаленням були плазуни, що були вже
цілком сухопутними тваринами. Далі з’явились птахи, ссавці і, нарешті, людина.
Таким чином, в процесі еволюції одні види живих організмів походили з інших видів, і всі вони мають
загального предка.
Всі ці події відбувались поступово,
повільно, на протязі багатьох мільйонів років. Між основними класами живих
істот знаходилась незлічена кількість проміжних форм, що, в основному, вимерли.
Основний напрямок змін -- удосконалення і ускладнення організмів.
Рушійною силою цих змін вважається два
основних фактори -- мутації та природній добір. Мутації -- це
випадкові зміни спадковості організму. Вони можуть бути наслідком дії зовнішніх чинників (ультрафіолетове
світло, радіоактивне випромінювання, деякі хімічні речовини) або спонтанними
(коли причина невідома). Внаслідок мутацій виникають змінені організми з новими
ознаками. Тут вступає в дію природній добір. Якщо мутація корисні, то організми
з новими ознаками більш життєздатні, краще пристосовані до середовища і
залишають більше потомства. Якщо мутації шкідливі, то організми гірше
пристосовуються до середовища і програють в боротьбі за існування. Згідно з
теорією, акумуляція корисних мутацій в поколіннях і є основною причиною
удосконалення організмів і виникнення нових видів в процесі еволюції.
Вищеописані процеси називаються макроеволюцією, тобто “великою
еволюцією”. Основні риси макроеволюції можна схарактеризувати таким чином.
· всі процеси відбувались за законами природи і
не потребували втручання надприродних
сил.
· живі організми виникли з неживої матерії внаслідок
випадкових природних процесів.
· всі живі організми мають одного історичного
предка; з простих організмів виникли більш складні внаслідок природних процесів
самоускладнення і самоудосконалення (“еволюційне дерево”, або еволюція “від
амеби до людини”).
· в процесі еволюції одні види
перетворювались в інші. Цей процес продовжується і тепер.
· рушійними силами еволюції є мутації та
природний добір.
Крім макроеволюції є ще мікроеволюція,
тобто зміни організмів в межах одного виду.
Прикладом може бути перцева моль,
метелик, що живе в Англії. Цього метелика часто знаходять на корі беріз. В
минулому столітті майже всі метелики
були білого кольору, що майже непомітний на фоні кори. Тепер у містах
переважають метелики темного кольору. З наступом промислової революції через
дим та кіптяву кора беріз потемніла, і білі метелики стали легкою здобиччю
птахів, що харчуються ними. Навпаки, темні метелики малопомітні на темній корі.
Водночас, у сільській місцевості, де промислових викидів менше, як і раніше,
переважають білі метелики. Отже, зміни в середовищі спричинили зміни кольору
перцевої молі. Але всі інші ознаки цього виду залишились незмінними.
Застосування у медицині антибіотиків
призвело до появи мікробів, стійких до них (наприклад, до пеніциліну).
Застосування у сільському господарстві пестицидів призвело до появи
комах-шкідників, резистентних, наприклад, до ДДТ. Але ці резистентні форми – це
варіанти в межах тих самих видів мікробів та комах. Чому так важко створити
вакцини проти грипу, СНІД у та інших вірусних хвороб? Тому що у вірусів мутації
відбуваються з великою швидкістю, і виникають все нові варіанти, проти яких
раніше створені вакцини неефективні. Наприклад, за час перебування в організмі
одного хворого (це, як правило, декілька років) вірус СНІДу піддається більш як
100 мутаціям. Проте вірус грипу
залишається вірусом грипу, вірус, що викликає СНІД (вірус імунодефіциту людини
– ВІЛ) --- тим самим ВІЛ тощо. Мутанти – це різні форми в межах одного виду.
Тому основні біологічні властивості цих вірусів залишаються тими самими, що
полегшує їх виявлення (діагностику).
Наочним свідченням мікроеволюції є
селекційна робота, коли людина для своїх потреб створює нові сорти рослин та
породи тварин. З різноманіття існуючих варіантів відбираються найбільш корисні
з господарської точки зору для подальшого розмноження. Крім того, для
збільшення можливостей вибору штучно збільшується частота мутацій за допомогою
іонізуючої радіації та мутагенних речовин. Виведені таким чином породи та сорти
є варіантами в межах певних видів, а не нові види. Наприклад, виведені багато
сортів пшениці, що відрізняються врожайністю, стійкістю до хвороб, формою та
величиною насіння, але все це -- той
самий вид, пшениця. Виведені різні породи корів, що відрізняються молочністю, розмірами
тіла, кольором шерсті, але все це той самий вид. Поодинокі штучно одержані міжвидові гібриди
або стерильні (як мул – гібрид коня та віслюка), або можуть бути розмножені
лише за допомогою людини (як рафанобрасіка – гібрид редьки й капусти). В природі
міжвидові гібриди не зустрічаються.
Реальність мікроеволюційних змін, або варіацій
не підлягає сумніву. Цього не можна сказати про макроеволюцію, щодо якої думки
вчених -- еволюціоністів та
креаціоністів – діаметрально протилежні. Про це піде мова в наступних розділах.
Література
1. Біологічний словник, ред. І.Г.Підоплічко, К.М.Ситник, Р.В.Чаговець, Київ,
1974, с.161-162. 2.Milner, R. The
Encyclopedia of Evolution: Humanity Search for its Origins, Facts on File,
Теорія макроеволюції в наш час є досить
популярною як серед наукової громадськості, так і серед широкого загалу. Проте
з самого початку її виникнення були учені, що сумнівались в її правильності. Ці
сумніви посилились в останні десятиліття в зв’язку з новими досягненнями в
різних галузях науки.
Розглянемо послідовно основні положення теорії
макроеволюції в світлі останніх досягнень науки. Почнемо із твердження, що
“всесвіт вічний і безкінечний”. Зразу ж може виникнути питання. Оскільки
Дарвінівська теорія еволюції відноситься до органічного світу, то до чого тут
космологія? Проте сучасна
еволюційна теорія містить в собі
всі етапи, включно з космологічним. Відомий американський еволюціоніст Т.
Добжанський стверджує:
“Еволюція включає всі стадії розвитку
всесвіту: космічний, біологічний та
людський або культурний розвиток. Спроби обмежити концепцію еволюції
тільки до біології є безпідставними. Життя є продуктом еволюції неорганічної
матерії, а людина є продуктом еволюції життя.”(1).
Сучасні астрономічні спостереження та
космологічні розрахунки свідчать, що всесвіт не є вічним і безкінечним.
Встановлено, що всесвіт має розмір – приблизно 10 мільярдів світлових років у
діаметрі (світловий рік – це відстань, що проходить світловий промінь за один
рік). Має всесвіт і вік – 10-20 мільярдів років. Ці величини колосальні, проте
не безкінечні. Вони свідчать про те, що у всесвіту був початок. Наведені
параметри всесвіту не викликають сумніву і стали настільки загальноприйнятними,
що увійшли у енциклопедії (2, 3). Підраховано і загальну кількість речовини у
всесвіті. Вона становить 1080 таких субатомних часток, як протони, нейтрони
та електрони (4, 5).). Ця кількість є
дуже велика (одиниця з 80 нулями), проте не нескінченна.
Візьмемо наступне твердження еволюційної
теорії про те, що сонячна система утворилась з одної первинної хмари матерії.
Тоді слід було б очікувати, що хімічний склад планет і сонця був би приблизно
однаковим. Проте це зовсім не так. На землі самі поширені елементи – кисень
(49,2%) та кремній (25,7%), в той час , як на сонці і у всесвіті в цілому –
водень (76%) та гелій (23%). Є відмінності землі і від інших небесних тіл. Так,
порох метеоритів дуже відрізняється від земної кори за вмістом нікелю та
заліза. Наприклад, вміст нікелю у метеоритному поросі, в середньому, у 300
разів більший , ніж у земній корі (6). Все це показує, що земля посідає не
звичайне місце у космосі.
Еволюційна теорія стверджує, що життя на землі
виникло спонтанно, завдяки збігові випадкових подій. Сучасна наука в змозі
оцінити ймовірність такого збігу. Для цього корисно дещо детальніше
познайомитись з місцем, що займає земля у космосі. У всесвіті існує величезна
кількість сузір’їв (галактик). Загалом їх налічують близько одного трильйона, а
кожна з них містить, в середньому, сто мільярдів зірок. У більшості з них умови
такі, що життя неможливе. Це занадто високі або занадто низькі температури,
дуже сильні гравітаційні та магнітні поля. Наша галактика, що називається
Чумацький шлях, відноситься до порівняно рідкого виду Галактик (спіральні
галактики) – одна на сто інших галактик (1:100). Але і в межах Чумацького шляху
умови, сприятливі для життя, є далеко не скрізь, а лише в певних місцях, об’єм
яких становить одну на сто п’ятдесят частин повного об’єму Чумацького шляху
(1:150). Саме в одному з таких місць знаходиться наша сонячна система. Наше сонце відноситься до рідкого виду зірок,
що зустрічаються у всесвіті лише як одна на 1000 інших зірок (1:1000). Деякі
вчені вважають, що ця оцінка завищена, і такі зірки зустрічаються ще рідше –
одна на 100 000 (7).
Поблизу інших зірок, що складають переважну
більшість, життя неможливе. Наприклад, голубі зірки відомі своїм потужним
радіоактивним випромінюванням, згубним для всього живого, а температура їх
досягає 50 млн градусів. Червоні гіганти, такі, як зірка Беттельгейзе, мають
діаметр більший, ніж діаметр земної орбіти навколо сонця. Багато зірок є
подвійними і потрійними зірками, що обертаються навколо одна одної. Життя поруч
з ними немислиме.
Але і в межах сонячної системи життя можливе
далеко не скрізь, а лише на певній відстані від нашої зірки. Згадаймо, що живі
організми складені великою мірою з води
(80-90%), і вона знаходиться в рідкому стані. Замерзання цієї води або
її перехід в газоподібний стан несумісні з життям. Якби земля була трохи
ближче, або трохи дальше від сонця, то життя на землі не було б тільки з цієї
причини. В сонячній системі, окрім землі, є ще 9 планет, але на жодній з них
виявити життя не вдалось. Лише земля, одна планета з десяти, є в правильному
положенні, що дозволяє існування життя.
Вісь обертання землі має нахил у 23,5 градусів
до площини земної орбіти навколо сонця. Якби цей нахил був більший, або менший,
то зміни поверхневої температури були б занадто великими.
Швидкість обертання землі навколо своєї осі є
також оптимальною. Якби вона була менша, то вдень все живе гинуло б від спеки,
а вночі – від холоду. Якби обертання було б швидше, то швидкість вітрів була б
занадто великою.
Маса землі така, що вона утримує атмосферу
певного складу (21% кисню та 78% азоту), необхідну для переважної більшості
живих істот. У верхніх шарах атмосфери існує захисний шар озону (сполуки, що
містить три атоми кисню), що вберігає земні організми від згубних
ультрафіолетових променів сонця. (Та мізерна їх частина, що досягає поверхні
землі, потрібна для синтезу вітаміну Д в шкірі людини, проте вже невелике
перевищення опромінення може викликати ракові пухлини шкіри. Ті, що це знають,
уникають звичного для багатьох загоряння на пляжі). Якби вміст кисню у повітрі
був вищий, то це впливало б негативно на легені та загальний обмін речовин
(прискорене старіння), якби він був менший, то це сповільнювало б обмін речовин
і знижувало б працездатність. Останнє спостерігається у людей в Арктиці, де
через відсутність рослин вміст кисню у повітрі знижений. Магнітне поле землі має саме таку силу, щоб
відвести заряджені частки згубного космічного випромінювання від землі. Якби
воно було сильнішим, то магнітні бурі були б занадто сильними.
Оптимальною є і відстань від землі до місяця.
Якби вона була меншою, то морські припливи мали б катастрофічний характер, якби
більшою – то це спричинило б нестабільність клімату.
Це лише невелика частина особливостей землі та
її положення в космосі, що уможливлюють життя на ній. Цей перелік можна було б
продовжити. Американський астроном Х’ю Росс
нарахував біля 30 таких особливостей(8). За його розрахунками, значно менше, ніж одна трильйонна трильйонної
відсотка всіх зірок (1:1026)
могла б мати планету з розвиненими формами життя. Зважаючи на те, що всесвіт містить лише
близько трильйона галактик (1012) , а кожна з них, в середньому, сто
мільярдів зірок (1011) , неважко підрахувати, що загальна кількість
зірок становить 1023. Отже, за умов випадкових природних процесів,
у всесвіті не знайшлося б ні одної планети, придатної для життя. Для цього
просто не вистачило б наявної кількості зірок і планет.
Декілька слів про те, як робляться такі
розрахунки. Згідно з теорією ймовірності, ймовірність випадкового збігу незалежних
подій дорівнює добутку їх окремих ймовірностей. Так, якщо ймовірність однієї події становить 1:10, а іншої – 1:100,
то ймовірність їх збігу дорівнює
0,1х0,01=0,001. Чим більше подій, тим
менше ймовірність їх збігу.
Розглянемо такий приклад з
повсякденного життя. Під час футбольного матчу, розглядаючи трибуни, ви серед
1000 болільників побачили одного знайомого (ймовірність 1:1000). Далі. Ви
випадково узнали, що хтось з ваших 100 знайомих готує цінний подарунок на день
вашого народження (ймовірність 1:100). І нарешті, припадком розглядаючи вітрину
магазина, ви вподобали один з десяти виставлених годинників (ймовірність 1:10).
Всі ці окремі події цілком ймовірні, і особливого подиву не викликають. Але
уявіть собі, що в день народження ви дійсно одержали цінний подарунок, і це був
той самий годинник, а подарував його той самий знайомий, що ви його бачили на
футболі. Здоровий глузд підказує, що такий збіг значно менш ймовірний. А
розрахунок показує, що ймовірність такого збігу, (1:1000)х(1:100)х(1:10) =
1:1 000 000 або 1:106, значно менша, ніж ймовірність кожної
окремої події. Тепер нам легше уявити собі, якою мізерною є ймовірність випадкового
поєднання умов, необхідних для життя
на планеті, що її вирахував Росс (1:1026). З іншого боку, якщо ймовірність
випадкового збігу цих умов близька до
нуля, то ймовірність невипадкового їх поєднання близька до одиниці,
тобто є достовірністю. Вона дорівнює величині
1 – (1:1026) = 0,99999999999999999999999999 , тобто число,
де кількість дев’яток після коми дорівнює 26. Що означає ця цифра? Багато це чи
мало? Знову звернімося до повсякденного досвіду.
Статистика свідчить, що ймовірність на
протязі року потрапити в автомобільну аварію з тяжкими наслідками становить
1:200. Це означає, що, в середньому, на 200 поїздок припадає одна серйозна
аварія. Більшість людей, однак, нехтують цією ймовірністю і спокійно
користуються автомобілем. Тому що ймовірність безпечних поїздок
досить висока. Вона становить 1 –
(1:200) = 199:200 або 1 – 0,005 =
0,995. Така ймовірність сприймається як
упевненість у практичній безпеці автомобіля. Ймовірність авіакатастрофи становить 1: 3 000 000, тобто, в середньому,
одна катастрофа припадає на три мільйони
польотів (9). Тут ймовірність безпечних польотів ще вища. Вона становить
1 – (1 : 3 000 000) = 2 999 999: 3 000
000 = 0,9999996. Така висока ймовірність сприймається як впевненість у
практичній безпечності авіаційних польотів, хоча всі знають, що катастрофи таки
трапляються. Звичайно, більшість людей не проводять таких розрахунків. Вони
інтуїтивно оцінюють ступінь ризику і приймають відповідні рішення.
Якщо порівняти ці цифри, то видно, що
ймовірність невипадкової комбінації космологічних параметрів значно ближче до одиниці, ніж ймовірність
безпечних поїздок і польотів. Для порівняння зазначимо, що в наукових
дослідженнях рівень ймовірності 0,95
прийнято вважати достовірністю, рівень 0,99
-- високою достовірністю і лише
для особливо точних і відповідальних досліджень вимагається рівень
0,999.
Отже, комбінація умов, що уможливлюють життя на землі є невипадковою з дуже високим
рівнем достовірності. Інакше кажучи, ця комбінація є унікальною, і пояснити її
випадковими природними процесами неможливо.
Якщо це так, то логічно припустити, що
виникнення життя на землі – це наслідок
подій, що відбувались згідно з певним планом. Порядок і гармонія в
природі завжди вражала людей, особливо діячів мистецтва і науки.
В наступному розділі ми познайомимося з
деякими науковими даними, котрі
свідчать, що порядок, гармонія і план існують не тільки в космосі, але вони
притаманні також матерії на мікроскопічному рівні.
Література
1.Dobzhansky, Theodosius , “Changing Man”, Science, 1987, v.55, p.409. 2.The Columbia
Encyclopedia, 5th
ed., 1993, pp. 663. 2839. 3.Webster’s Interactive Encyclopedia,
CD-ROM for Windows, 1995 ATTICA Cybernetics Ltd., 1995 Helicon Publishing
Ltd.). 4.Morris, H.M., ed. Scientific
Creationism, Master Books, El Cajon, Co. Orange, California 92667, 1991,
California, 1985, p. 60; 5.Ross, Hugh, The Fingerprint of God. 2nd
ed., Promise Publishing Со, 1991, p.137. 6.Huse,
Scott M. The Collapse of Evolution. Baker Book House, Grand Rapids,
Michigan 49506, 8th pr., 1993, p.23. 7.Shklovskii, I.S. and Sagan, Carl. Intelligent Life in the
Universe. San Francisco: Holden-Day, 1966, pp. 413. 8..Ross, Hugh, The Fingerprint of God. 2nd ed., Promise
Publishing, 1991, pp.129-132. 9.NBC News, 25.12.1995.
В кожному підручнику або довіднику з
природничих наук (фізики, хімії, біології тощо) можна знайти перелік постійних
числових величин, або констант. Наприклад, в фізиці такими є гравітаційна
константа, що визначає силу тяжіння; електрична константа, що визначає силу
взаємодії електричних зарядів; абсолютний нуль температури, швидкість світла в
вакуумі, заряд та маса електрона, протона та нейтрона і багато інших. В хімії
відомі такі константи, як число Авогадро (кількість атомів або молекул в
грам-молекулі речовини), кількість протонів в атомі кожного елемента, константи
іонізації атомів, константи розчинності речовин тощо. В біології постійними є
кількість хромосом в ядрі клітин (у людини 46, у собаки 78, у жаби 38 тощо),
кислотність крові (рН), послідовність структурних блоків в молекулах ДНК та білків і багато інших.
Фізичні константи вважаються фундаментальними, або первинними, а всі інші –
вторинними, або похідними.
Константи визначають кількісну сторону
природних процесів. Константи --- це результат копіткої праці багатьох поколінь
учених. Можна без перебільшення сказати, що константи – це кількісний фундамент
науки. Тому їх перевірка і уточнення проводиться постійно.
Вивчаючи кількісні співвідношення
природних явищ, виражені у константах, учені вже давно замислювались над
питанням: чому кожна константа має певну, саме ту , а не іншу, величину? Це питання
дуже не просте. Лише в останні роки з’явилась надія на те, що наука підійшла до
вірогідної відповіді на нього.
Одним із позитивних підходів є
моделювання ситуацій, коли та чи інша константа змінює свою величину. Які зміни
відбулись би в цьому разі з матерією і всесвітом в цілому? На це питання тепер
вже є відповіді (1). Наприклад, що сталося б, якщо гравітаційна константа (сила
тяжіння) трохи збільшилась би? В такому разі формування зірок прискорилось
би, вони були б більш масивними, ніж
наше сонце, вони горіли б швидше і менш
стабільно, що виключило б можливість життя на планетах. З іншого боку, якщо б
сила тяжіння була трохи менша, маса зірок була б менше, ніж сонця, в них не
могли б утворитись важкі елементи, з яких побудовані планети і живі організми.
За підрахунками Brandon Carter (цит. за 2),
якби гравітаційна константа змінилась би лише на 1/1040 cвоєї величини в
той чи інший бік, то всі зірки були б або голубими гігантами, або червоними
карликами. Зірок, подібних сонцю, не
існувало б, а, отже і життя, що забезпечується енергією зірки такого типу.
Важкі частинки (протони, нейтрони), з
яких складаються атомні ядра, утримуються разом завдяки так званій сильній
ядерній взаємодії. Якби ця взаємодія була трохи слабша (тобто, відповідна
константа кількісно менша), то такі необхідні для живих організмів елементи, як
вуглець, кисень та азот, не могли б існувати, а водень був би єдиним елементом
у всесвіті. З іншого боку, якщо б вона була трохи сильніша, то утворювались би
переважно важкі елементи, а водень і інші вищезгадані біогенні елементи були б
рідкісними у всесвіті.
Легкі частинки (електрони, фотони,
нейтріно) підкоряються так званим силам слабкої ядерної взаємодії. Якби ці сили
були трохи слабші, то в зірках утворювались би в основному важкі елементи, якби
вони були трохи сильніші, то гелій і
біогенні елементи утворювались би в недостатній кількості.
Електромагнітна взаємодія визначає в атомах
силу притягання електронів до протонів. Якби ця сила була трохи слабша, то ядра
могли б утримувати лише декілька електронів. Якщо б вона була сильніша, то
атоми не могли б ділитися електронами з іншими атомами. Іншими словами, сполуки
атомів, необхідні для життя, не могли б утворитись.
Одна із основних субатомних частинок, протон, є
дуже стійкою. Тривалість “життя” протона становить, за одними підрахунками,
більш, ніж 1028 років (3), за іншими – щонайменше 1032
років (4).Якби протон був менш стійким, то рівень радіоактивного випромінювання
при його розпаді був би надто високим для існування вищих тварин і людини. З
іншого боку, якщо б він був більш стійким, то кількість матерії у всесвіті була
б недостатньою.
Швидкість світла становить
Ядерні енергетичні рівні атомів вуглецю
та кисню та їх співвідношення не можуть бути змінені більше, ніж на 4%, інакше
кількість цих біогенних елементів у всесвіті була б недостатня для існування
життя. Фред Хойл, що вперше відкрив ці співвідношення, зробив висновок, у такій
дещо екстравагантній формі:
“Вищий розум пожартував з фізикою, а
також з хімією та біологією” (5).
Перелік чутливих фізичних констант на
цьому не закінчується. Їх набагато більше. Але і наведених досить, щоб
усвідомити основний висновок, що його роблять все більше число фізиків та
астрономів. Він полягає у тому, що всесвіт побудовано таким чином, щоб
уможливити існування живих організмів включно з людиною. Це є основна ідея так
званого антропного принципу, від грецького слова “антропос”, що означає
“людина”. Перший популяризатор цього принципу американський фізик Джон Уілер
сформулював його так:
“Життєдайний фактор лежить в центрі
всієї системи і плану побудови всесвіту” (6).
Х’ю Росс підкреслив:
“… все у всесвіті тяжіє до людини, все
спрямовано на те, щоб уможливити і підтримати життя” (7).
Американський астроном Джордж Грінстайн висловив це таким чином:
“Коли ми розглядаємо всі докази,
постійно виникає думка, що тут діє якийсь надприродний фактор – або, радше,
Фактор з великої літери. Чи можливо таке, щоб ми раптово, не бажаючи того,
натрапили на наукове підтвердження існування Вищої Істоти? Чи це дійсно
втрутився Бог і так передбачливо створив космос на нашу користь?” (8).
Принагідно зауважимо, що Грінстайн не є
віруючим в християнському розумінні цього слова.
Література
1.Ross, Hugh, The Fingerprint of God. 2nd
ed., Promise Publishing Co.
3.“Proton,” in The
Software Toolworks Multimedia Encyclopedia, 1992, Copyright - 1992 Grolier
Electronic Publishing, Inc. 4.“Proton,”
in Webster’s Interactive Encyclopedia, CD-ROM for Windows, 1995 ATTICA
Cybernetics Ltd., 1995 Helicon Publishing Ltd. 5.Hoyle, Fred. “The Universe: Past and
Present Reflections,” in Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 20,
1982, p. 16. 6.Wheeler, John A.
“Foreword,” in The Anthropic Cosmological Principle by John D. Barrow
and Frank J. Tipler.
Слово “термодинаміка” походить від двох
грецьких слів – “терме”, що значить “тепло”, та “динаміс”, що значить “сила”.
Отже термодинаміка є дослідження сили тепла. Історично, термодинаміка
виникла в процесі вивчення теплових машин. В наш час предмет термодинаміки
значно розширився, він включає рух енергії та перетворення одного виду енергії
в інші види. Термодинаміка важлива з багатьох причин, перш за все тому, що вона
об’єднує всі точні науки, оскільки зміни і перетворення енергії спостерігаються
при всіх природних явищах (напр., 1). Перший закон термодинаміки всім відомий з
курсу середньої школи, як закон збереження матерії та енергії. Нагадаймо його
зміст – в природі матерія та енергія не може бути ні створена, ні знищена, вона
може лише перетворюватись з однієї форми в іншу. Загальна кількість енергії у
всесвіті залишається постійною. Цей закон справедливий для фізичних процесів,
хімічних перетворень, ядерних реакцій, біологічних процесів, інакше кажучи, для
всіх природних явищ. Наприклад, тепло при виверженні вулкану розсіюється в
атмосфері, але не зникає. Хімічна енергія моторного палива перетворюється на
механічну енергію руху автомобіля, а при гальмуванні в свою чергу переходить в
тепло, що нагріває гальмівні колодки і шини. В хімічних реакціях маса речовин,
що вступають у реакцію, дорівнює масі продуктів реакції. Чому цей закон
стосується матерії і енергії? Тому що матерія може перетворюватись у енергію.
Наочний приклад – вибух атомної бомби або робота атомного енергетичного
реактора, коли частина маси радіоактивного матеріялу перетворюється в енергію
вибуху або теплову енергію для виробництва електричного струму. Енергія палива
космічної ракети частково перетворюється у енергію руху цієї ракети, а частково
розсіюється в космосі, але не зникає. Якщо ракета не повернеться на землю, то
її маса відніметься від маси землі, але не зникне, а буде додана до маси
якогось іншого космічного тіла. Людина
одержує матеріал і енергію для побудови свого тіла і всіх життєвих процесів в
формі їжі. Точні вимірювання показали, що кількість матерії та енергії, що
надходить, дорівнює кількості новоутворених речовин, продуктів обміну і енергії, що
виділяється.
Закон збереження матерії та енергії
вважається одним із найбільш важливих і фундаментальних законів природи,
відомих науці. Незліченна кількість досліджень і експериментів в різних умовах
знову і знову підтверджує справедливість цього закону. Один із провідних
вчених-креаціоністів Генрі Морріс констатує:
“ Закон збереження енергії… є найважливішим
і найкраще доведеним науковим законом” (2).
Звернімо тепер увагу на ту частину
формулювання цього закону, де говориться, що матерія та енергія “не може бути
створена”. Але ж всесвіт і природа існують, вони, як мовиться, вже тут. Чи
немає тут суперечності? Як вказують Берт Томпсон і Тревор Мейджер:
“Вчені мають лише три можливості, щоб
пояснити початок всесвіту і наявність
всієї матерії та енергії в цьому всесвіті. Або: а)матерія та енергія вічні:
б)вони не вічні, а самі себе створили з нічого, або в) вони були створені” (3).
Сучасні наукові дані, що ми їх
розглянули раніше, свідчать, що всесвіт і матерія/енергія в ньому не є вічні.
Друге припущення не може бути прийняте, тому що воно суперечить закону
збереження. Отже, залишається лише третя можливість – вони були створені
надприродною силою. Якщо стояти на твердому грунті сучасної науки і логіки, то
треба зробити такий висновок. Звичайно, не можна дати детального опису процесу
надприродного створення всесвіту, перш за все тому, що це лежить за межами
наукового методу. Деякі вчені висловлюють надію, що подальший розвиток науки
дозволить знайти інше пояснення, що не вимагатиме участі надприродного фактора.
Але це тільки віра, що, по суті, нічим не відрізняється від релігійної віри.
Розглянемо тепер інший фундаментальний
закон природи. Краще почати з прикладів. Зірки поступово згоряють. Наприклад,
кожну секунду маса нашого сонця зменшується на 4 мільйона тон. Підраховано, що
за весь час існування сонця вже вигоріло близько 2% його маси. За розрахунками
вчених, сонце буде світити ще біля 30 мільярдів років. Скелі під впливом вітру
і води поступово перетворюються на пісок. Природні ресурси вичерпуються.
Будівлі старіють і руйнуються. Залізо іржавіє і перетворюється на порох.
Пластмаса і гума з часом стають ламкими і руйнуються. Живі організми старіють і
помирають.
Ці і багато інших прикладів ілюструють
другий закон термодинаміки. Його сенс в тому, що в природі все має схильність
змінюватись від ладу до безладдя, від складного до простого, від менш
вірогідного до більш вірогідного стану. Це один із фундаментальних законів
природи, що не має винятків. Він справджується для всесвіту в цілому. Разом з
першим законом (законом збереження) другий закон термодинаміки є основою
сучасної науки.
В термодинаміці розрізняють відкриті
системи, що обмінюються енергією з навколишнім середовищем, і закриті системи,
що не обмінюються матерією і енергією з навколишнім середовищем. Прикладами
відкритих систем є земля та інші небесні тіла, живі істоти і людина, різні створені
людиною машини. Фактично всі реальні системи є відкритими. Єдиною закритою
системою можна вважати всесвіт в цілому
(4). Всі ж інші системи є в тій чи іншій мірі відкритими. Другий закон
термодинаміки вперше був сформульований для закритих систем, але таких в
природі і в техніці просто не існує. Це просто зручна для вчених ідеалізація,
що полегшує розрахунки і передбачення. Усесвітньо відомий французький
учений-математик Еміль Борель дійшов такого висновку багато років тому. Високо
оцінюючи досягнення д-ра Бореля, гарвардський астроном Д. Лейзер зауважив:
“Борель показав, що ні одна конечна
фізична система не може вважатися закритою”(5).
Наприклад, в геометрії прийнято
вважати, що точка є настільки малою, що не має розмірів. Ми знаємо, що таких
точок в природі не існує, проте поняття безрозмірної точки використовується,
тому що воно зручне для логічних міркувань.
Важливим поняттям в термодинаміці є
ентропія. Ентропія – це міра безладдя. Збільшення ентропії вказує на збільшення
безладдя, або зменшення ладу. Згідно з другим законом термодинаміки, ентропія у
всесвіті безперервно збільшується. Якщо всі природні явища ведуть до
збільшення ентропії, то всесвіт мусить
змінюватись необоротно. На перший погляд, є чимало прикладів, що суперечать
цьому законові. Споруджуються нові будівлі. Утворюються нові структури.
“Чи не є кожна новонароджена дитина
прикладом ладу, що повстає з безладдя?” (6).
У всіх цих випадках треба брати до
уваги всю систему, а не тільки окреме явище. Збільшення ладу в одному місці
всесвіту завжди “оплачується” збільшенням безладдя в іншому місці. Візьмемо
будівництво нового будинку. Використання будівельних матеріалів означає
зменшення природних ресурсів, а також необхідної енергії. Якщо підвести повний
баланс, то зменшення ладу завжди переважає.
Якщо система повністю ізольована від
свого оточення, то будь-які зміни у ній призводять до збільшення ентропії, аж
поки вона не досягне максимальної величини. Після цього подальші зміни не
відбуваються – система досягла стану термодинамічної рівноваги. Добрим
прикладом є герметичний контейнер з хімічними речовинами, скажімо, кислотою і лугом в окремих відділеннях. Якщо
змішати їх перевертанням контейнеру, то хімікалії будуть реагувати з утворенням
нових речовин (солі та води) і виділенням тепла. Всі ці зміни збільшать
ентропію всередині контейнера. Кінець кінцем вміст контейнера набуде остаточної
хімічної форми, температура
вирівняється, і подальших змін не буде. В принципі не є неможливим повернути
вміст контейнера до його первісного стану. Для цього треба його відкрити, і,
використовуючи матеріали і енергію, тим чи іншим способом одержати вихідні речовини. Ці маніпуляції будуть супроводжуватись
збільшенням ентропії, що більш ніж компенсують її зменшення всередині
контейнера. Проте повторимо, повністю ізольованих або закритих систем у природі
не існує.
Важливим висновком з другого закону
термодинаміки є те, що при перетвореннях енергії її доступність зменшується.
Наприклад, при згорянні бензину у автомобільному двигуні частина хімічної енергії
бензину перетворюється в механічну
енергію руху автомобіля, а інша частина – у тепло відпрацьованих газів, що є
малодоступною для використання. Зелені рослини використовують менше 2% енергії
сонячного світла для своєї життєдіяльності. Організм тварин і людини
використовує приблизно 40% хімічної енергії харчових речовин для синтезу АТФ,
що в подальшому є джерелом енергії для різних видів життєдіяльності (скорочення
м’язів, діяльність нервової системи, робота різних залоз тощо). Решта 60%
перетворюються на тепло. В техніці частина енергії, що може бути перетворена
в роботу, називається коефіцієнтом
корисної дії. Для автомобільного двигуна він дорівнює 20-30%, для електромотора
– до 80%. Другий закон стверджує, що коефіцієнт корисної дії не може дорівнювати
100%, і це постійно підтверджується наукою і практикою. Кожне перетворення
енергії супроводжується переходом значної її частини у тепло, що вже не може
бути трансформовано у роботу. Такі процеси постійно відбуваються у всесвіті,
наприклад, при горінні зірок. Згідно з другим законом, в кінцевому підсумку вся
енергія у всесвіті перетвориться у рівномірно розподілене тепло, недоступне для
використання. Іншими словами, буде досягнутий стан термодинамічної рівноваги,
або так звана “теплова смерть”.
Чи дійсний другий закон для живих
організмів? На перший погляд, відповідь може бути негативна. Адже насінина
розвивається у доросле дерево, а зародок – у дорослу тварину. Наявний, отже,
перехід від меншого ладу до більшого ладу, від простішої до складнішої організації.
Звичайно, ці зміни, що суперечать загальній тенденції до занепаду, лише місцеві
і тимчасові, оскільки живі організми з часом старіють і помирають. Таким чином,
другий закон дійсний і для живих істот. Геронтологи вважають, що “старіння
людини починається з моменту її народження”, а, можливо, ще раніше. Наукові
дослідження виявляють наявність процесів зношування і відмирання клітин у всі
вікові періоди життя. Що ж допомагає живим організмам компенсувати цю тенденцію до занепаду, що її
відображає другий закон?
Це непросте запитання, яке довгий час
викликало дискусії, що продовжуються і донині. Але, на щастя, основна відповідь
на нього тепер відома. Живі організми є відкритими системами. Вони постійно
одержують енергію з навколишнього середовища. Рослини одержують її у формі
сонячного світла, тварини – у формі харчових речовин. Постачання енергії є
необхідною умовою життя. Але простого припливу енергії ззовні не досить. Як
влучно висловився відомий сучасний біолог Джордж Гейлорд Сімпсон:
“Простого витрачання енергії не досить,
щоб створити і підтримувати лад. Бугай у порцеляновій лавці учиняє роботу, але
він не створює і не підтримує ладу. Потрібна особлива робота, вона повинна бути
спрямованою; потрібна інформація, як її виконувати” (7).
Один із провідних вчених-креаціоністів
Генрі Морріс чітко формулює, що це за особлива робота, і яка інформація для
цього необхідна (8). Потрібні особливі
механізми, що перетворюють зовнішню енергію у специфічну біологічну форму, що може бути використана живими організмами
для побудови свого тіла, і потрібна програма, що керує ростом і
розвитком.
Для зеленої рослини таким
механізмом-перетворювачем є система фотосинтезу, що трансформує енергію
сонячного світла в енергію, що використовується для синтезу складних органічних
речовин з вуглекислого газу, води та деяких простих мінеральних сполук. Без
системи фотосинтезу сонячна енергія була б некорисна для рослин. Для тварини
таким перетворювачем є системи травлення, дихання, кровообігу, та клітинного
метаболізму, завдяки яким енергія харчових речовин трансформується у енергію
росту клітин і тканин. Академік В.О.Беліцер, що більшу частину свого життя
працював в Україні, в 1937-39 роках
відкрив процес оксидативного фосфорилювання, завдяки якому енергія
окислення харчових речовин перетворюється
в специфічно біологічну форму фосфорних сполук. Ці сполуки, передусім
АТФ, далі використовуються для різних видів біологічної роботи (м’язеве
скорочення, нервова діяльність, побудова тканин організму тощо). Подальші
дослідження американських учених Ленінджера, Чанса та інших показали, що
окислення і фосфорилювання гнучко пов’язані (спряжені) між собою і тонко
регулюються в залежності від потреб організму у енергії. Ці процеси
відбуваються у спеціальних внутріклітинних структурах (мітохондріях), що їх
називають “силовими станціями клітини”. Вони забезпечують близько 90%
необхідної для організму енергії у біологічно доступній формі. При вивченні
обміну енергії в організму широко і успішно застосовуються закони і методи
термодинаміки, хоча організм є відкритою системою.
І, нарешті, необхідна програма, що
керує розвитком і ростом. Така програма міститься в ДНК живих клітин. ДНК
містить основну інформацію, необхідну для використання енергії та матерії з
навколишнього середовища, для створення систем-перетворювачів, та для керування
усіма життєвими функціями, починаючи із запліднення і закінчуючи смертю. ДНК є
складною і великою молекулою. Далі ми познайомимося з нею більш детально. А
поки що лише зазначимо, що випадкове і спонтанне виникнення такої складної
структури з неорганічних компонентів є
вкрай малоймовірним.
Таким чином, другий закон термодинаміки
є фундаментальним законом, що справедливий і для неживої, і для живої природи.
Якщо перший закон говорить про можливість перетворення матерії/енергії з
однієї форми в іншу, то другий закон вказує напрямок цих перетворень – в
сторону збільшення безладдя, або ентропії. Тому цей закон ще називають законом
ентропії.
Оскільки у всесвіті всі процеси йдуть
від більшого ладу до меншого, то можна припустити, який стан був у минулому, і
передбачити, який він буде у майбутньому. Якщо вчора ладу було більше, ніж
сьогодні, а рік тому більше, ніж вчора, то подумки рухаючись все далі у минуле,
можна дійти до початкового моменту, коли лад був найбільший. Цей вихідний
пункт, вірогідно, і був початком всесвіту. З цього моменту, як підказує логіка,
і почав працювати другий закон термодинаміки.
Але не тільки логіка свідчить про
початок всесвіту. Це підтверджують і спостереження астрономів та астрофізиків.
Галактики, зірки та планети віддалюються від уявного центру всесвіту, причому
чим далі від нього, тим з більшою швидкістю. Коли ми дивимося на зоряне небо,
то воно нам здається таким самим, як і героям повісті Миколи Гоголя “Майская
ночь” півтора ста років тому. Ми не помічаємо руху зірок тому, що вони
віддалені від нас на колосальну відстань. З тієї самої причини ми майже не
вловлюємо переміщення океанського лайнера, коли він йде далеко від берега.
Однак спостереження і точні астрономічні виміри показали, що світло зірок, що
віддаляються, доходить до нас з меншою частотою, тому що швидкість їх руху віднімається від швидкості світла. Це так
зване “червоне зміщення”, що було відкрите американським астрономом Едвіном
Хабблом (E. Hubble) у 1929
році. Воно стало основним науковим підтвердженням розширення всесвіту. Якщо
всесвіт розширюється, то в минулому галактики були ближче одна до одної, і,
ймовірно, колись був такий момент, коли матерія була в одній точці простору.
Так астрономічні спостереження приводять до висновку про початок всесвіту.
Отже, класична термодинаміка, астрономія та загальна теорія відносності А.
Ейнштейна (що її ми тут не розглядаємо) незалежно дійшли одного і того ж
висновку .
З іншого боку, другий закон передбачає,
що з часом лад у всесвіті буде продовжувати зменшуватись, енергія буде все менш
доступною (хоча її загальна кількість не зміниться). В якийсь віддалений момент
часу безладдя досягне максимуму, а вся енергія перетвориться в недоступну для
використання теплову форму (“теплова смерть”). Це буде кінець всесвіту у тому
вигляді, що ми його знаємо. Отже, другий закон термодинаміки передбачає
обмеженість всесвіту у часі та просторі.
Література
1.Crawford, F.H. Heat, Thermodynamics and
Statistical Physics, Harcourt, Brace and World,
3.Thompson, Bert and Major, T.J. Evolution and the
Laws of Thermodynamics. Part 1. Reason and Revelation. 1988, vol. V111,
No. 2, p.7. 4.Thompson, Bert and Major, T.J. Evolution and the
Laws of Thermodynamics. Part 111. Reason and Revelation. 1988, vol. V111 No.
4, p.16. 5.Layzer, David. “The Arrow of Time,” IN: Scientific
American, Vol.223, December, 1975, p 56. 6.Davies, Paul. God and the New Physics.
Simon and
7. ЖИВЕ ІЗ НЕЖИВОГО, ЧИ ЖИВЕ ІЗ ЖИВОГО?
Центральним у проблемі походження життя є питання про
можливість виникнення живих істот з неживої матерії. Еволюціоністи вважають, що
перші живі організми утворились з неорганічних речовин природним шляхом. Креаціоністи
вважають, що самозародження неможливе, і перші живі істоти є результатом
спеціального створення надприродною силою.
Чи можливе спонтанне самозародження?
Повсякденний досвід підказує, що це нібито можливо. У гної заявляються
черви, на фруктах, що псуються, нібито нізвідки з’являються плодові
мушки (дрозофіли). В середні віки люди думали, що миші зароджуються у брудній
білизні, воші виникають із поту, жаби – з мокрого мулу тощо. Але ми вже знаємо
(на прикладі зоряного неба), що просте спостереження не завжди приводить до
правильних висновків. Це тільки перший етап пізнання.
Першу наукову перевірку можливості
самозародження здійснив італійський лікар Франческо Реді в 1688 році. Він
поставив два ряди скляних судин зі шматочками гнилого м’яса. В одному ряду
судини були закриті марлею, щоб
перешкодити доступ мухам, в іншому – ні. В незакритих судинах через деякий час
з’явились личинки, а в закритих їх не було. Реді зробив висновок, що личинки
виникли із яєць мух, а не само зародились у м’ясі.
Інший італійський вчений Спалланцані в
1767 році приготував бульйон з м’яса та овочів, розлив його у чисті скляні
колби, прокип’ятив, запаяв вихідні отвори колб і ще раз прогрів у окропі для
повної певності у знищенні всього живого. Для контролю він проробив те саме,
але не запаював отвори колб. Через два дні бульйон у цих колбах покаламутнів і
зіпсувався, а в запаяних колбах він залишився прозорим. Але віра в
самозародження не була зруйнована цими дослідами. Її прибічники говорили, що,
запаявши колби, Спалланцані перекрив доступ із повітря “життєвого
елементу”, необхідного для
самозародження. Коли в 1774 році англійський вчений Джозеф Прістлі відкрив
кисень, його ототожнили з цим “життєвим елементом”.
Ці обставини були враховані великим
французьким хіміком і мікробіологом Луї Пастером. В 1861 році він поставив
дослід, що дав остаточний результат. Пастер помістив суміш розчину цукру та
дріжджів у колбу з вигнутою у формі літери S відвідною скляною трубкою. Трубка не запаювалась,
що забезпечувало доступ повітря в середину
колби. Колба і її вміст піддавались тривалому кип’ятінню, щоб убити все живе.
Контрольна колба оброблялась так само, але вигнута трубка була відломлена.
Через два дні вміст контрольної колби забродив, а в колбі з трубкою він
залишався незмінним. В контрольну колбу попадали мікроби з навколишнього
повітря, а в дослідну колбу вони не могли проникнути, затримуючись в нижньому
коліні трубки. Дослід Пастера остаточно переконав учених у неможливості
самозародження. Пастер сформулював принцип: “все живе тільки з живого”.
В цей же період працював видатний
німецький лікар-учений Рудольф Вірхов. Він вивчав мікроскопічну будову органів
хворих людей. На основі величезного особистого досвіду і досліджень інших
учених Вірхов дійшов висновку, що клітини організму виникають шляхом ділення
тільки з клітин-попередників. Він ніколи не бачив, щоб клітини виникали якось
інакше, наприклад, з рідин організму. На основі своїх спостережень Вірхов у
1858 році сформулював принцип: “всі клітини тільки з клітин”. Наступні багаточисленні
дослідження біологів і лікарів підтвердили вірність цього принципу.
Здавалося б, неможливість
самозародження була остаточно доведена. Однак приблизно через п’ятдесят років
після робіт Пастера і Вірхова, уже в ХХ сторіччі, відновились спроби переглянути
це положення. На той час вже було встановлено, що живі організми містять білки,
великі молекули з особливими властивостями, яких немає у неживій природі.
Філософ-матеріаліст Фрідріх Енгельс навіть запропонував формулу: “життя є
спосіб існування білкових тіл”. (Хоча в наступному було виявлено недосконалість
цієї формули, вона з ідеологічних міркувань надовго увійшла у всі радянські
підручники біології та хімії, так само, як і еволюційне вчення Дарвіна).
Аналізуючи великі молекули білків, учені встановили, що вони складаються з
великої кількості дрібніших молекул, що називаються амінокислотами. Видатний
німецький біохімік Еміль Абдергальден в
1916 році здійснив лабораторний синтез молекули, що складалась з 19 амінокислот.
Хоча це було велике досягнення свого часу, пептид Абдергальдена за своїм
складом і властивостями був далекий від справжнього білка. Це була речовина, що
нагадувала продукти розкладу білка. Крім того, метод і умови хімічного синтезу
не мали нічого спільного з синтезом білка в організмі.
Прибічники самозародження переконались у неможливості не тільки
спонтанного виникнення живих організмів, але й утворення білків. Але тепер вони
припускали, що, хоча самозародження в наш час неможливе, воно могло мати місце в далекому минулому. В
двадцятих-тридцятих роках радянський
біохімік А.І.Опарін запропонував гіпотезу утворення білків з простих
неорганічних речовин у ранній період історії землі. Ця гіпотеза, незважаючи на
свій умоглядний характер, була зустрінута схвально, оскільки вона вписувалась в
рамки еволюційного вчення. Проте вона залишається недоведеною і дотепер.
Радянський біолог О.Б.Лепешинська в
30-50 роки ставила досліди з гідрами, прісноводними багатоклітинними
організмами. Гідр розтирали з піском у ступці, щоб зруйнувати клітини, а потім
спостерігали появу структур, подібних до клітин. Лепешинська вважала, що це
доказ утворення клітин з безклітинної “живої речовини”. Пізніше результати цих
дослідів було спростовано, як методично хибні.
В 1953 році американський учений Стенлі
Міллер на пропозицію свого вчителя Нобелівського лауреата з хімії Гарольда Юрі
поставив дослід, що викликав великий резонанс в науковому світі. В спеціальному
апараті Міллер пропускав електричні розряди через суміш газів (водень, метан,
аміак, водяні пари). Суміш газів мала імітувати гадану атмосферу ранньої землі,
а електричні розряди – блискавки. Після закінчення досліду було виявлено, що
утворились різноманітні речовини, серед яких були амінокислоти. Проте утворення
“молекул життя” – білків і нуклеїнових кислот – не відбувалось.
Ще одну спробу зробив американський вчений Сідней Фокс у 1960 році. Він
виходив з припущення, що утворені в первинній атмосфері амінокислоти могли
разом з дощем попадати на гарячі схили вулканів, де вода б випаровувалась, а
амінокислоти з’єднувались би між собою, утворюючи білки. Останні повинні були б
негайно змиватися дощем у океан (інакше вони тут же розпалися б). Виходячи з
цих досить довільних припущень, він нагрівав суміші сухих амінокислот при
температурі близько 1800 С і
одержав ланцюги амінокислот, що він їх назвав “протеїноїдами” (тобто,
“білковоподібними”). Ці речовини у
воді утворювали мікроскопічні кульки
(мікросфери), що проявляли деякі властивості, подібні до живих клітин.
Наприклад, вони могли набрякати або скорочуватись в залежності від змін
кількості солі у розчині, ділитися, вони мали зовнішню оболонку, могли
поглинати деякі речовини і збільшуватись у розмірі (подібність до росту),
проявляли деяку ферментативну активність. Проте це була лише зовнішня схожість,
що пояснювалась фізико-хімічними властивостями мікросфер. Структура
протеїноїдів не була впорядкована, як у справжніх білків, а це, як ми побачимо
далі, має вирішальне значення. Деяка ферментативна активність залежала просто
від наявності окремих амінокислот. Фокс сам визнавав: “Проте протеїноїд не є
ідентичним сучасному білку”. Досліди,
подібні експериментам Юрі-Міллера і Фокса проводили і інші дослідники з
подібними результатами.
Загальною рисою цих досліджень є те, що
немає ніякої певності, що їх умови відповідають тим, що нібито були на ранній
землі. Відомий еволюціоніст Кеосян констатував:
“Немає загальної думки щодо того, які
умови були на первинній землі…” (1).
Академік А.І.Опарін, що майже все життя
займався проблемою виникнення життя, визнавав:
“Дуже часто питання про відповідність
експериментальних умов тому, що було на первинній землі, викликає значні
суперечності серед дослідників у цій галузі” (2).
Відомий учений-креаціоніст Р.Л.Уайсонг
слушно зауважив:
“Навіть якби експериментатори змогли
створити умови для спонтанного виникнення життя, все таки питання про первинне виникнення життя
залишилось би не роз’ясненим.
Чому? Тому що залишається невідомим, чи мають застосовані матеріали та умови
щось спільного з тими, що були у час початку життя” (3).
Тому, навіть якби ці досліди дали
бажані результати, то вони були б свідоцтвом високої кваліфікації їх авторів,
як фахівців в галузі хімічного синтезу, але аж ніяк не доказом спонтанного, випадкового виникнення “живих
молекул”. Про випадковість тут не може бути й мови. Бо ж ці досліди здійснені
за певним планом, створеним розумом експериментаторів, а зовсім не випадково. Наприклад, типовий дослід Фокса
тривав п’ять днів і включав десять таких операцій, як нагрівання, випарювання,
фільтрація, подрібнення у воді (одержання суспензії), промивання спиртом,
діаліз, ліофільне висушування за допомогою вакууму. Потрібно було точно підтримувати певну температуру і
тривалість окремих операцій. Без додержання цих умов дослід не виходив. Тому
для його здійснення було використано хімічно чисті реактиви та точна наукова апаратура: термостати, таймери,
діалізатори, ліофілізатори тощо. Ясно, що умови сучасної хімічної лабораторії і
природні умови сучасної (а тим більш, первісної) землі трудно порівнювати.
Грунтовно проаналізувавши всі наявні
дані, відомий вчений в галузі інформатики та молекулярної біології Х’юберт Йокі
зробив висновок:
“Аргументи Фокса є рядом
необгрунтованих і непов’язаних
між собою тверджень, де основним є прагнення досягнути сподіваних речей” (4).
Саме головне, що досліди Юрі-Міллера, Фокса та їх
послідовників здійснено за детально розробленим планом, в ретельно
контрольованих умовах, що весь час коректувались у перебігу експериментів.
Інакше кажучи, в цих дослідах, як і в
наукових дослідженнях взагалі, приймав участь розум дослідників, і їх
результати великою мірою залежали саме від цього, а не від сліпого випадку.
Йокі писав:
“Велична мета прийти до інтелектуально
задовільної теорії про те, як живі організми могли крок за кроком виникнути з
неорганічної матерії на первісній Землі (Dickerson, 1978)
залишається недосяжною, на противагу до оптимістичного твердження
Дікерсона. У останні десятиріччя проведена велика робота з проблеми походження
життя, що дала багато фактів, більшість з яких невтішні. . . Хоча на початку ця
робота була виправдана, тепер ясно, що хімічна еволюція, ця сучасна алхімія, є
мертвородженою” (5).
Таким чином, дотепер всі спроби довести
самозародження життя, як на рівні цілих організмів, так і на рівні “молекул
життя”, не увінчались успіхом. В подальшому ми постараємося з’ясувати, чому
ці спроби не дали бажаних результатів.
1.Keosian, J. The Origin of Life. N.Y.:
Reinhold, 1968. p. 27. 2.Oparin, A.I. Life:
its Nature, Origin and Development. Edinburgh, Oliver and Boyd, 1961,
p.33. 3.Wysong, R.L. The Creation -
Evolution Controversy. Inquiry Press, 9th ed., 1993, p.230. 4.Yockey, H.P. Information theory and
molecular biology.
Отже, ми бачимо, що всі спроби науково
довести перетворення неживої матерії у живу виявились безуспішними. Спробуємо
розібратися, чому так сталося.
Але перед цим доречно обговорити одне
питання. Еволюція життя з неживої матерії і створення життя Вищою силою – це
дві альтернативи, з яких лише одна є вірною. З цим згідна переважна більшість
учених – як еволюціоністів, так і креаціоністів. Наведемо лише два характерних
висловлювання. Відомий американський еволюціоніст і антикреаціоніст Д.Футуїма
стверджує:
“Створення та еволюція вичерпують
можливі пояснення виникнення живих істот. Або організми з’явились на землі
вповні розвинутими, або ні. Якщо ні, то вони повинні були розвинутися з
попередніх видів завдяки якомусь процесу змін. Якщо ж вони з’явились вповні
розвинутими, то вони дійсно повинні бути створеними якимсь всесильним розумом”
(1).
Відомий креаціоніст Р. Уайсонг робить
висновок:
“Еволюційні авторитети, в основному,
згідні, що є тільки дві можливості. Креаціоністи думають так само. Отже, ми
будемо продовжувати, виходячи з того, що є тільки дві можливі позиції: 1 –
надприродне створення, 2 – природна еволюція” (2).
Деякі вчені висувають третю можливість,
а саме, що життя могло бути занесено на землю з космосу. По-перше, нема
переконливих наукових доказів такої точки зору. Нічого не говориться про це і в
Біблії. По-друге, навіть якщо припустити таку можливість, одразу повстає
питання: а як т а м виникло життя, шляхом еволюції, чи шляхом
створення? Тобто проблема просто переноситься з землі в інше місце в космосі.
Тому необхідно вибирати одну з двох
можливостей. Життя виникло у далекому минулому. Ця подія була одноразовою, вона більше не
повторювалась і не повторюється у наш час. З цим згідні і еволюціоністи, і
креаціоністи. Згадаймо обмеження природничо-наукового методу. Він може бути
застосований лише для вивчення тих явищ, що повторюються у природі, або можуть
бути відтворені в лабораторії. Чи є вихід з цього становища?
Так, він є. Пригадаймо метод журі, описаний
у “Вступі”. В науці він також має назву
метода експертних оцінок. Чи можна застосувати цей метод для вирішення питання про виникнення життя на
землі? Так, це цілком можливо. Більше того, як побачимо далі, це один з
найважливіших методів для раціонального вирішення даного питання. Для цього
треба прийняти правила розгляду проблеми.
Позиція еволюції та позиція створення розглядаються, як дві рівноправні
моделі. Сторони наводять факти на підтримку своїх моделей. Журі (тобто
експерти, а також ми з вами) безсторонньо розглядає ці факти і оцінює їх
переконливість. Після цього приймається рішення – яка модель краще відповідає
наявним науковим фактам. При цьому приймаються до уваги як стверджувальні, так
і заперечні докази. Р. Уайсонг слушно пропонує:
“Буде виправданим у нашому розсліді
вказувати на помилки в тій чи іншій позиції і розглядати їх як доказ вірності
протилежної позиції. Інакше кажучи, поряд з прямими доказами будуть
враховуватись помилки іншої сторони. Оскільки є тільки дві можливі позиції, то
спростування одної обгрунтовує другу. Якщо ми доведемо, що створення помилкове,
тобто, не узгоджується з фактами, то ми тим самим доведем, що еволюція вірна, і
навпаки” (3).
Це буде найбільш об’єктивний підхід
до вирішення проблеми.
Враховуючи вищесказане, приступимо до
розгляду доказів (наукових фактів) і оцінки того, на користь якої позиції вони
свідчать.
Найменшою одиницею живого є клітина. Є
організми, що складаються з однієї клітини (бактерії, амеби тощо), є й
багатоклітинні організми. Форма і розміри клітин дуже різноманітні, проте
переважна більшість клітин – це крихітні тільця розміром в декілька мікрометрів
(мільйонних часток метру), що їх можна побачити лише в мікроскоп. Функції
клітин дуже різноманітні, проте усім їм властиві дві основні функції:
1)обмін речовин і 2)розмноження.1
Розглянемо спочатку обмін речовин.
Клітина поглинає ззовні речовини та енергію, переробляє їх, будує власне тіло
та речовини, необхідні для інших клітин або організмів, а також виділяє назовні
непотрібні продукти своєї життєдіяльності (відходи). Клітину можна порівняти з
фабрикою.
Фабрика оточена парканом, що захищає її
від проникнення ззовні. Клітина оточена мембраною, що відділяє її від
зовнішнього середовища. Фабрика має ворота, через які надходить сировина, та
вивозиться готова продукція. В клітинній мембрані є найдрібніші пори, через які
надходять поживні речовини та виділяються відходи. Важливою властивістю
мембрани є вибіркова проникність, себто, вона пропускає одні речовини і
затримує інші. Крім того, клітинна мембрана має структури, що, як вартові,
розрізняють “свого” та “чужого”. На фабриці є енергетичне господарство, що
забезпечує основне виробництво енергією. В клітині є дрібні палочковидні
структури (мітохондрії), де біологічне паливо (вуглеводи, жири та, іноді,
білки) окислюється, а енергія, що вивільняється, перетворюється в біологічно
доступну форму (переважно, АТФ). Остання використовується для всіх видів
життєдіяльності. На фабриці є основне виробництво, де
виробляється продукція. В клітині є мембранні структури (рібосоми), де
здійснюється синтез білків та інших речовин. На фабриці є відділення, де
пакується продукція. У клітині йому відповідає спеціальна структура (апарат
Гольджі). На
[1]В 1992
році дослідники з Каліфорнійського університету (США) вперше змогли стимулювати
розмноження клітин мозку миші, що вирощувались в лабораторних умовах (культура
клітин). Раніше вважалось, що нервові клітини ссавців після народження
розмножуватись не можуть(4).
фабриці є склад для зберігання готової
продукції. У клітині є структури (секреторні гранули), що виконують аналогічну
функцію. На фабриці є служба, що займається відходами виробництва. В клітині є
структури (лізосоми), що переробляють зношені частини та уламки інших структур
клітини. На фабриці є дирекція, що планує і керує виробництвом. У клітині є
ядро, що містить інформаційну молекулу (ДНК). Ядро здійснює керівництво і
координацію всіх функцій клітини. В ДНК ядра зберігається спадкова інформація.
Звичайно, це неповний перелік. Клітина
– набагато складніша система, ніж фабрика. Вона виконує багато інших функцій,
що не мають аналогів у простіших системах. Наприклад, нервова клітина
виробляє нервові імпульси. М’язева клітина скорочується і рухається. Клітини імунної
системи захищають організм від зовнішньої агресії (мікрооганізмів тощо).
Клітини внутрішньої слизової оболонки шлунка та кишок виробляють ферменти, що
перетравлюють харчові речовини. Статеві клітини передають спадкову інформацію
від батьків до нащадків. Цей перелік можна було б продовжити. Але для нас зараз
важливо зупинитися на небагатьох функціях, що притаманні усім клітинам,
незалежно від їх спеціалізації. У цьому зв’язку потрібно коротко нагадати будову та
утворення білків – речовин, притаманних
лише живим організмам.
Одні білки виконують функції біологічних
каталізаторів (ферментів). Вони значно прискорюють, а фактично уможливлюють
різні хімічні перетворення в організмі. Інші білки мають структурну функцію,
вони утворюють механічну основу кісток, зв’язок, сухожилків.
Білки – це великі молекули (макромолекули),
що мають вигляд довгих ланцюгів, ланками яких є відносно прості органічні
молекули – амінокислоти. Але на відміну від ланок звичайного ланцюга,
амінокислоти не однакові. Є 20 різних видів амінокислот, що входять до складу
білків. Структура амінокислот виглядає так:
H
H
ê ê
H – N – C – C = O або NH2 – CH -- COOH
ê
ê ê
R O – H R
Група атомів -- NH2 називається аміногрупою, вона має
властивості основи (слабкого лугу). Група --
СООН називається карбоксильною групою,
вона має кислотні властивості. Звідси назва – аміно-кислота. Різні амінокислоти
мають різні R-групи.
В процесі синтезу білку у клітині
аміногрупа одної амінокислоти взаємодіє з карбоксильною групою іншої
амінокислоти. При цьому виділяється молекула води, і дві амінокислоти стають
з’єднаними. Далі вільна карбоксильна група (або аміногрупа) новоутвореної
сполуки подібним способом реагує з аміногрупою (або карбоксильною групою) іншої
амінокислоти, і утворюється сполука, що складається вже з трьох амінокислот.
Процес продовжується, і в результаті утворюється довгий ланцюг, що складений з
великої кількості амінокислот. Процес цей
запускається і контролюється ДНК клітини. Тому послідовність різних
амінокислот у ланцюгу є не випадковою, а точно визначеною. З’єднання
амінокислот у ланцюг відбувається не самостійно, а здійснюється багатьма ферментами, і вимагає затрати
енергії.
Порядок чергування різних амінокислот у
ланцюгу для різних білків різний. Він називається п е р в и н н о ю структурою білку, і від нього залежать всі
інші його властивості.
Для переважної більшості білків
новоутворений амінокислотний ланцюг
негайно перетворюється на спіраль. Це
пояснюється взаємодією (притяганням) R-груп сусідніх
амінокислот. Це так звана в т о р и н н
а структура білка. У багатьох білків
амінокислотна спіраль згортається у трьохмірний клубок, що називається т р е т и н н о ю структурою. Це пояснюється притяганням
R-груп
більш віддалених амінокислот у ланцюгу. Важливо підкреслити, що розміри і форма
спіралі і клубка не випадкові, а повністю залежать від розміщення амінокислот у
ланцюгу і властивостей їх R-груп, тобто від первинної структури білку.
Про важливість суворого порядку в
послідовності амінокислот говорить такий приклад. Гемоглобін, білок крові, що
переносить кисень з легень до всіх клітин організму, містить у своїй молекулі
574 амінокислот, що об’єднані у 4 амінокислотних ланцюги – два альфа-ланцюга та
два бета-ланцюги. Послідовність амінокислот у цих ланцюгах вже відома. Початок бета-ланцюга має
такий вигляд:
валін-гістидин-лейцин-треонін-пролін-глутамінова кислота-глутамінова
кислота-лізин-…
Іноді з не зовсім ясної причини цей
порядок виявляється зміненим: в позиції 6 замість глутамінової кислоти
з’являється амінокислота валін.
валін-гістидин-лейцин-треонін-пролін-валін-глутамінова
кислота-лізин-…
Здавалось би, зміна невелика – всього
дві амінокислоти на 574. Це лише 0,35 відсотка від загальної кількості амінокислот у цьому білку. Але ця зміна є
причиною тяжкого спадкового захворювання – серповидноклітинного недокрів’я, поширеного в
Африці, Середземноморському та Карибському басейнах. Змінений гемоглобін гірше
переносить кисень, хвороба проявляється загальною кволістю, мозковими
симптомами, малорухомістю і болями у суглобах, порушенням функції нирок і іноді
приводить до смерті (5).
Іноді в альфа-ланцюгу гемоглобіна
гістидин в позиції 58 заміщений на тирозин. Такий гемоглобін легко окислюється,
але дуже важко відновлюється і стає нездатним
переносити кисень. Це є підгрунтям важкої спадкової хвороби (спадкова
метгемоглобінемія), що проявляється задишкою, заціпенінням та синім кольором
шкіри (6).
Є велика група вроджених хвороб крові, при яких гемоглобін стає
нестійким і легко руйнується в організмі. Наслідком цього є хронічне
недокрів’я, людина страждає від задишки,
кволості, шкіра стає жовтою, печінка і селезінка збільшені (7). Це захворювання
залежить від заміни одної амінокислоти на іншу в молекулі гемоглобіну. Так, при
одній різновидності хвороби в альфа-ланцюгу фенілаланін в позиції 43 замінений
на валін, при другій – в бета-ланцюгу лейцин в позиції 88 замінений на аргінін (8). Є
багато інших білків, незначні зміни яких є причиною серйозних хвороб. Більші ж зміни, як правило, несумісні із життям.
Вищенаведені порушення є прикладами так званих
м о л е к у л я р н и х хвороб,
що пояснюються невеликими змінами в “молекулах життя”. Перелік їх досить
довгий, і з прогресом науки постійно поповнюється.
Але й наведених прикладів досить, щоб зробити висновок: лише точний
порядок у послідовності амінокислот
забезпечує біологічну повноцінність того чи іншого білка.
Іноді можна почути думку, що
існування м н о ж и н н и х форм окремих білків заперечує значення
унікальності цих “сполук життя”. Але ця суперечність лише зовнішня. Дійсно,
майже всі відомі білки існують у кількох структурних формах, що мають подібну
функцію. Наприклад, є п’ять структурних форм (ізоферментів) білка-фермента
лактатдегідрогенази, є гемоглобін плоду і гемоглобін дорослої людини, є білок-фермент малатдегідрогеназа, що міститься
в мітохондріях, і подібний фермент в
цитоплазмі клітини. Проте глибше вивчення показало, що множинні форми
білків не є просто функціональнами
дублерами; вони мають не тільки спільні
риси, але й суттєві відмінності. Різні органи мають різний склад
ізоферментів. Наприклад, в органах, що рясно постачаються киснем (серце,
нирки), переважає 1-й ізофермент лактатдегідрогенази, а в органах з нижчим рівнем кисню (печінка) переважає 5-й
ізофермент. Мітохондріальна малатдегідрогеназа прискорює окислення яблучної
кислоти, тоді як цитоплазматичний фермент прискорює зворотню реакцію утворення
цієї речовини (9). Гемоглобін плоду (фетальний гемоглобін) переносить кисень в
особливих умовах внутріутробного розвитку, а після народження дитини, коли
починають функціонувати легені, замінюється на гемоглобін дорослого. Ці і
багато інших прикладів свідчать про те,
що множинні форми білків потрібні для тонкої настройки обміну речовин та
функції на оптимальний рівень в різних органах, в різних відділах клітини, в
різні періоди розвитку тощо. Отже, множинні форми білків так само унікальні в
структурному і незамінні в функціональному відношенні, як і окремі білки.
Література
1.Futuyma, D.J. Science on Trial.
Важлива властивість амінокислот, що ми
її досить не обговорювали – це їх оптична активність. Звичайне світло – це
електромагнітні коливання, що відбуваються у всіх можливих площинах уздовж
напрямку їх розповсюдження. Якщо на шляху пучка світла поставити поляризатор
(призму Ніколя або світлозахисні окуляри фірми Поляроїд), то світло
ослаблюється. Це пояснюється тим, що поляризатор пропускає не всі світлові
коливання, а лише ті, що відбуваються в певній площині. Якщо на шляху
плоскополяризованого світла поставити розчин оптично активної речовини, то
площина поляризації буде повернута на певний кут, що залежить від виду речовини
і її концентрації. Оптичну активність
проявляють багато органічних сполук, що містять так званий асиметричний атом
вуглецю, інакше кажучи, з’єднаний з чотирма різними атомами, або групами
атомів. До таких сполук належать цукри, зокрема глюкоза (на використанні оптичної активності глюкози заснований один
із методів швидкого визначення глюкози в сечі хворих цукровим діабетом.)
До оптично активних речовин належать і
амінокислоти. Кожна амінокислота (окрім найпростішої – гліцину) існує в двох
різних формах. Одна обертає площину поляризації за годинниковою стрілкою, інша – проти годинникової стрілки. Їх
називають оптичними ізомерами, енантіомерами, або просто D- та L-форми. Їх
просторова будова відрізняється, як права і ліва рука, або як предмет та його
відображення у дзеркалі. Хімічні властивості D- та L-амінокислот
практично однакові. Але їх біологічні властивості відрізняються
кардинально.
За рідкісними винятками, у білках
знаходять тільки L-амінокислоти,
в той час як D-амінокислоти
біологічно неактивні. В умовах хімічного синтезу і в дослідах Юрі-Міллера по
абіогенному одержанню амінокислот утворюється суміш із 50% L-форм і 50% D-форм. Така
суміш не проявляє оптичної активності, тому що ліво- і правоспрямоване
обертання взаємно компенсуються. Згідно з еволюційною гіпотезою, треба вважати,
що при спонтанному утворенню амінокислот з неорганічних молекул в умовах
первісної землі виникала рівна кількість обох видів амінокислот. Отже, і в первинному
океані (чи будь-якому іншому місці спонтанного утворення білків) повинна була б
знаходитись суміш оптичних ізомерів амінокислот. Слід було б очікувати, що
первісні білки і їх нащадки сучасні білки будуть складатися з 50% D-амінокислот і
50% L-амінокислот.
Але ж вони на 100% складаються з L-форм. Цей факт серйозно суперечить еволюційній
гіпотезі. Незважаючи на неодноразові спроби, донині не запропоновано
задовільного пояснення цій суперечності.
В лабораторії, застосовуючи витончені
методи синтезу та розділення D- і L-форм,
можна одержати L-амінокислоти.
Проте самі хіміки, враховуючи складність цих методів, рекомендують одержання їх
мікробіологічним методом, або гідролізом природних білків. Саме так і одержують
практично важливі для сільського господарства і медицини L-амінокислоти лізин, триптофан, треонін, пролін, цистін,
аргінін, гістидин (1). Виробництво цих продуктів вимагає точного додержання
технологічних умов і значних затрат енергії. Ні про яку спонтанність тут не
може бути й мови.
В неживій природі не знайдено процесів,
що могли б вибірково вести до утворення L-амінокислот. Оцінюючи переконливість різних
гіпотетичних механізмів такого утворення,
еволюціоніст К. Саган підсумував
ситуацію в такий спосіб:
“Проте ні один з цих механізмів не може
пояснити виникнення оптичної активності в біохімії, тому що, в основному,
кожний стереоізомер (енантіомер) з пари можливих повинен утворюватись в рівній
кількості. Кількість лівополяризованого сонячного світла, що падає на землю,
дорівнює кількості правополяризованого світла; кількість лівоасиметричного
кварцу дорівнює кількості правоасиметричного кварцу; швидкість спонтанного
утворення лівообертаючих сполук повинна
була б точно врівноважуватись швидкістю синтезу правообертаючих сполук. Найбільш
ймовірно, що органічні молекули, синтезовані на первісній Землі на початку
виникнення життя, були, в середньому, оптично неактивні” (2).
Водночас добре відомий спонтанний
процес перетворення оптичного ізомера у
суміш право- і лівообертаючих форм (рацемізація). Будь-який ізомер з часом сам
по собі перетворюється у суміш 50% D- та 50% L-форм. Цей процес прискорюється з підвищенням
температури і в лужному середовищі (гадані умови на первісній землі (3).
Креаціоніст Р. Уайсонг вказує:
“Навіть якби якимсь дивом на початковій
стадії утворились лише L-амінокислоти,
ця чиста суміш різних амінокислот
швидко дегенерувала б, оскільки
50% L-форм спонтанно перетворилась би у D-форми завдяки
відомому процесу рацемізації… Отже, навіть якщо б ми почали з 100% L-амінокислот,
ми скоро мали б суміш D- та L-форм
(рацемічна суміш) і зустрілись би з тою самою початковою проблемою утворення
повністю L-амінокислотних
білків із суміші D- і L-форм” (4).
Сам Гарольд Юрі, відомий учений-хімік і
переконаний атеїст і еволюціоніст, у відповідь на запитання, як життя могло
базуватись повністю на L-амінокислотах,
тоді як спонтанні процеси завжди дають рацемічні суміші, визнав:
“Так, це дуже сильно мене турбує, і це
дуже важливе питання … і я не знаю на нього відповіді” (5).
Відомий біохімік Моровіц підрахував, що
найпростіший живий організм мав би містити не менш, як 124 білки по 400
амінокислот в кожному білку Для
порівняння, найпростіший відомий мікроорганізм, мікоплазма штаму Н39, містить
625 білків такої величини. Бактерії мають приблизно по 2000 (кишкова паличка,
що живе в нашому травному тракті, має 2800), а людина, щонайменше, -- 100000 різних білків (6).
Ряд учених провели розрахунки
ймовірності спонтанного утворення білку з амінокислот. Наводимо обчислення,
зроблені Р. Уайсонгом для оцінки
ймовірності спонтанного утворення одного білку, що складається з 400 L-амінокислот
(7). Оскільки одна із 20 амінокислот (гліцин) не має оптичних ізомерів, то ми
виключимо її з розгляду і будемо рахувати тільки 380 амінокислот [400 – (400 x 1/20) = 380].
Оскільки цей білок утворюється із суміші D- і L-амінокислот, то L-форма кожної амінокислоти має 50% (або
1/2) ймовірність увійти в його молекулу. Яка ймовірність того, що білок буде
складатися з 380 L-амінокислот?
Не забудьмо, що цей процес має бути спонтанним, некерованим, випадковим. Ми вже
знаємо, що ймовірність випадкового збігу кількох незалежних подій дорівнює
добутку ймовірностей цих подій. Тому ймовірність, що нас цікавить, буде
дорівнювати:
½ x ½ x ½ x … 380 разів, або (1/2)380 , або, після
нескладного перетворення, (1/10)114 .
Тобто, ймовірність випадкового
утворення такого білка дорівнюватиме одиниці, поділеній на одиницю з 114
нулями! З іншого боку, ймовірність того, що цей білок випадково не утвориться,
буде дорівнювати:
1 – (1/10)114 , тобто
величині, дуже близької до 1.
Але ж ми розрахували ймовірність лише
одного білка, а їх повинно бути не менше 124. Яка ймовірність їх випадкового
утворення? Для цього ймовірність утворення одного білка треба перемножити на
себе 124 рази. Результат становитиме (1/10)14136 . Це дуже мала величина, що її трудно собі
уявити. Для
того, щоб вирішити, чи може така мала ймовірність здійснитися, треба знати, в
якій множині подій вона діє.
В зв’язку з цим, корисну інформацію
подає М.Іден. Згідно з його оцінкою, всього існувало 1052 білків,
тобто це всі білки, що були у всіх живих організмах від початку життя на землі
і дотепер (8). Порівняння цієї цифри з вищенаведеними показує, наскільки
далекою є можливість випадкового утворення одного білку, побудованого з одних L-амінокислот -- (1/10)114 , не говорячи вже про 124 таких
білка -- (1/10)14136 .
Інакше кажучи, всіх білків, що коли-будь існували за всю історію життя на
землі, не вистачило б, щоб реалізувалась можливість в и п а д к о в о г о утворення лише о д н о г о
з них. Тут може виникнути сумнів. Може в процесі утворення білку L-амінокислоти
проявляють спорідненість саме до L-амінокислот? Може L-форми “притягують” до себе L-форми і
“відштовхують” D-форми?
В такому разі закон ймовірності не можна було б застосувати. Але насправді
такої вибіркової спорідненості нема. Про це свідчить відомий учений,
Нобелівський лауреат Лайнус Полінг (9).
Звичайно, плануючи і проводячи свої
досліди, Сідней Фокс добре знав про це. Тому він використав суміш т і л ь к и
L-амінокислот,
хоча це вже є довільним припущенням. Але одержані ним амінокислотні ланцюги
(протеїноїди) все ж таки не були білками. Ми вже знаємо, що н е б
у д ь - я к а, а л и ш е
п е в н а п о с л і д о в н і
с т ь амінокислот надає білку його
біологічні властивості. А в протеїноїдах
Фокса послідовність амінокислот була випадковою. Яка ж ймовірність утворення
однієї певної послідовності амінокислот в білку, що складається з 400 амінокислот?
Ймовірність будь-якої одної амінокислоти
бути включеною в молекулу білка становить 1/20 (тому що є 20 різних видів амінокислот). Отже,
ймовірність для 400 амінокислот бути включеними в молекулу білка в єдино
правильному порядку буде:
1/20 x 1/20 x 1/20 x …
400 разів
= (1/20)400 =
(1/10)520 =
1/10520
При тому всі 400 амінокислот повинні
бути L-амінокислотами.
А яка ймовірність, що 124 білка будуть
в и п а д к о в о побудовані з
амінокислот в єдино правильному для кожного білка порядку? Користуючись тим
самим методом перемноження ймовірностей, одержимо:
(1/10520)124
=
1/1064480
Ми не знаємо, скільки амінокислот могло
бути в первинному океані, згідно з еволюційною гіпотезою. Проте відома
приблизна загальна кількість всіх молекул (води і всіх інших речовин) у всіх
сучасних океанах -- 1047.
Очевидно, не буде великою помилкою припустити, що кількість молекул у
первісному океані була величиною такого самого порядку. Р.Уайсонг робить для
наочності нереальне припущення, а саме, що
в с і молекули в первісному океані
були L-амінокислотами!
Але й у цьому неймовірному випадку їх не вистачило б для реалізації
можливості випадкового утворення лише
одної молекули білка з єдино правильною послідовністю амінокислот , не говорячи
про 124 різних білка.
Але ми ще не врахували фактор часу.
Може, те що не може відбутися одномоментно, відбудеться шляхом багаторазових “спроб і помилок”.
Власне, еволюційна гіпотеза і базується на величезних проміжках часу,
необхідних для спонтанного виникнення і розвитку життя. Відомий еволюціоніст
Уолд писав:
“Фактично, час є героєм плану. Час, з
яким ми маємо справу, є порядку двох мільярдів років. Те, що ми вважаємо
неможливим на основі людського досвіду, тут не має сенсу. За такий великий час
“неможливе” стає можливим, можливе – вірогідним, а вірогідне – фактично певним.
Треба тільки почекати: час сам по собі творить чудеса” (10).
Біолог Лео Кох вважав, що при наявності
достатнього часу,
“… високо неймовірне відбувається
регулярно і фактично є неминучим” (11).
Еволюціоніст Кеосян підсумував це таким
чином:
“Механісти (тобто еволюціоністи – В.М.)
не збентежені величезним проміжком часу, потрібним для цієї випадкової події,
Вони вказують, що при наявності достатнього часу, найбільш неймовірна подія
стає статистичною достовірністю” (12).
Враховуючи це, Р.Уайсонг зробив
розрахунки, виходячи з припущень, що всі
молекули в океані є амінокислотами(!), що кожну секунду з них утворюється 124
різних 400-амінокислотних білка, і що цей процес триває 10 мільярдів років
(гаданий вік всесвіту, хоча, згідно з еволюційною гіпотезою, життя на землі
зародилось близько 4 мільярдів років тому). Результати цих розрахунків
виглядають так.
1.Кількість комплектів з 124 білків, що
утворюються за одну секунду, становить:
1047(кількість молекул в
океані):105(середня кількість амінокислот в 124 білках) = 1042
.
2. Кількість
білків, утворених за один рік:
107 (кількість секунд в
одному році) х 1042 = 1049.
3.Кількість білків, утворених за 10
мільярдів років:
1010 x 1049
= 1059.
4. Ймовірність
утворення 124 білків становить:
1059(загальна кількість
утворених білків) : 1064480(загальна кількість можливих комбінацій)
= 1/1064421(13).
Фактично ця ймовірність набагато менша,
враховуючи щедрі (на користь еволюції) припущення щодо часу, кількості доступних
амінокислот та їх оптичних форм (всі L-форми). Подібні розрахунки проводили і інші учені,
і одержали подібні результати. Наводимо лише найвідоміших з них (14-17) .
Раніше було підкреслено, що ймовірність
має дві сторони. Одна вказує на те, який шанс відбутись має якась подія, інша –
який шанс вона має н е відбутись. Відносно початку життя, як уже
було сказано, є тільки дві можливості. Якщо ми показали практичну неможливість випадкового утворення L-білків, тоді,
згідно з логікою, протилежна позиція, кероване створення стає певністю.
Креаціоніст може підійти до питання про
початок L-білків
з трохи іншого боку і дійти до того ж висновку. Відомо, що для утворення таких
білків потрібна наперед існуюча складна біохімічна машина живої клітини.
Подібним же чином, потрібен досконалий план, контроль та непересічний інтелект
дослідників, щоб в лабораторних умовах створити L-амінокислоти і амінокислотні сполуки,
подібні до протеїноїдів Фокса. Якщо потрібен інтелект, щоб відтворити (хоча й
не у повній мірі) процеси у живій клітині, а саме, утворення L-білків, то чи
не потрібен він для створення клітин на початку?
Література
1.Химическая энциклопедия. Т.1. “Советская
энциклопедия”, М., 1988, с.253. 2.Shklovskii, I.S.
and Sagan, Carl. Intelligent Life in the Universe. N.Y.: Dell, 1966, pp.
244, 245. 3.Oparin, A.I. Life: its
Nature, Origin and Development. Edinburgh, Oliver and Boyd, 1961, p. 215. 4.Wysong, R.L. The Creation - Evolution
Controversy. Inquiry Press, 9th ed., 1993, p. 75. 5.Creation-Evolution Seminar,
11.Koch, Leo. “Vitalistic-Mechanistic Controversy,” in Scientific
Monthly, 1957, 85, p.250.
12.Keosian, J. The Origin of Life. N.Y.: Reinhold, 1968, p.10.
13.Wysong, R.L. The Creation - Evolution Controversy. Inquiry
Press, 9th ed., 1993, p.91.
14.Huxley, J. Evolution in Action. N.Y.: New American Library,
1953, p.41. 15.
Білки виконують в організмі багато
різноманітних функцій. Одна із найважливіших --
прискорювати хімічні перетворення в організмі. Багато хімічних реакцій,
що здійснюються в живих істотах, можуть в принципі відбуватися і самостійно.
Але в цьому випадку швидкість їх була б настільки низькою, що не мала б
практичного значення.
Наприклад, перекис водню – це речовина,
що складається з двох атомів кисню і двох атомів водню (Н2О2).
Воно використовується як ліки. Якщо поставити на полицю куплену в аптеці
пляшечку з розчином перекису водню, то через кілька місяців там цієї речовини
вже не буде, тому що в звичайних умовах вона повільно розкладається на кисень і
воду. Якщо ж капнути розчином перекису водню на ранку або поріз, то розклад
відбувається майже миттєво, і капля розчину буквально “закипає” від кисню, що
бурхливо виділюється. Кисень у великій концентрації вбиває мікроби і очищує
ранку, чим користуються лікарі-хірурги. Розклад перекису водню різко
прискорюється завдяки наявності в крові і тканинах білка-фермента каталази. В
організмі перекис водню утворюється в незначних кількостях, як побічний продукт
обміну речовин. Оскільки ця речовина є токсичною, вона швидко знешкоджується
каталазою. При деяких хворобах, а також при радіаційному ураженні утворення
перекису водню збільшується. Відповідно збільшується кількість і активність
каталази, що виконує захисну функцію. Це може бути використано для виявлення
опромінення організму, особливо, як показали наші дослідження, при подовженій
дії низьких рівнів радіації, а також для вивчення ефективності протирадіаційних
фармакологічних засобів (1).
Травлення відбувається тому, що у
шлунковому та кишковому соках є білки-ферменти, що прискорюють хімічне
розщеплення харчових білків, жирів та вуглеводів. Скисання молока, бродіння
сусла, розклад м’яса – всі ці процеси здійснюються завдяки ферментам
різноманітних мікробів. Проте не треба думати, що ферменти прискорюють тільки
процеси розкладу.
Процеси синтезу в організмі, тобто
утворення складних речовин з простих,
також відбуваються за участю ферментів (звичайно, інших). Так відбувається
утворення властивих організму білків, жирів, вуглеводів, гормонів та безлічі
інших речовин.
Кожен фермент прискорює якусь певну
хімічну реакцію або групу споріднених реакцій,
як говорять біохіміки, він є специфічним. Оскільки в організмі
відбувається безліч різних хімічних перетворень, часто багатоступеневих, то й
кількість різних ферментів величезна, і кожен виконує свою певну функцію.
Наприклад, окислення цукру глюкози в
організмі відбувається, щонайменше, в 26 етапів, і кожне перетворення
здійснюється своїм власним ферментом. Проходячи через ці етапи, 6-вуглецева
молекула глюкози поступово розщеплюється на дрібніші фрагменти, аж поки не
перетвориться в 6 молекул вуглекислого газу і 6 молекул води. Ферменти, що
здійснюють ці перетворення, організовані у вигляді “молекулярного конвеєру”, по
якому проходить молекула-“заготовка”, кінець кінцем перетворюючись у кінцеві
продукти. Перші 11 стадій цього процесу здійснюються в цитоплазмі ланцюгом
ферментів (“гліколітичний ланцюг”), наступні 9 стадій каталізуються у
мітохондріях ферментами, що організовані у формі кола або циклу (“цикл
Кребса”), де утворюється переважна кількість вуглекислого газу, а завершальні 6
стадій проходять у мітохондріях, де
послідовність ферментів знов утворює ланцюг (“дихальний ланцюг”). В дихальному
ланцюгу водень реагує з киснем, що постачається ззовні, утворюючи воду.
Енергія, що вивільняється при окисленні глюкози, частково (40%) використовується
для синтезу АТФ, а решта перетворюється на тепло, необхідне для підтримання
температури тіла. Подібним способом окислюються і інші види “біологічного
палива”. Ця складна молекулярна машина дуже точно відрегульована, і її
продуктивність залежить від потреб організму у енергії – при потребі вона може
посилити свою роботу більше, ніж у 100
разів! Ця складна і досконала система є вражаючим прикладом плану і доцільності
у природі. Дуже трудно собі уявити, щоб вона могла виникнути випадково, шляхом
“проб і помилок”.
Тепер час розглянути, як відбувається
синтез білків у організмі. Побудова їх здійснюється шляхом з’єднання амінокислот в суворо визначеному порядку,
різному для різних білків. Що визначає цей порядок і спрямовує синтез у певному
напрямку? Таким чинником є дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), що міститься у
ядрі клітини. Знайомство з її молекулярною структурою допоможе зрозуміти, як
вона функціонує.
ДНК – велика молекула (макромолекула),
у будові якої є риси подібності до молекули білка, але є і суттєві відмінності.
Як і білок, ДНК являє собою довгий ланцюг, складений з дрібніших
молекул-одиниць. Вона також має вигляд спіралі, згорнутої в клубок. Проте на
цьому подібність закінчується, і починаються відмінності. Молекулами-одиницями
у ДНК є не амінокислоти, а нуклеотиди, що в свою чергу складені з цукру
дезоксирибози, фосфату(залишку фосфорної кислоти) та азотистої основи.
Дезоксирибоза і фосфат у всіх нуклеотидах однакові, вони потрібні для з’єднання
нуклеотидів між собою. А от азотисті основи різні, і вони виконують
інформаційну функцію. В ДНК є чотири різних азотистих основи – аденін, тимін,
гуанін та цитозин. Спіраль ДНК, на відміну від білка, не одинарна, а подвійна.
Ця подвійна спіраль нагадує гвинтові сходи, а
сходинки утворені парами азотистих основ. При цьому аденін однієї
спіралі завжди поєднується з тиміном другої, і навпаки. А гуанін однієї спіралі
завжди сполучається з цитозином другої, і навпаки. Це пояснюється вибірковим
хімічним спорідненням аденіна з тиміном, а гуаніна з цитозином. В цих парах
азотисті основи ніби доповнюють одне одного. Тому біохіміки називають це
комплементарним паруванням основ (від латинського слова “комплемент”, що
означає “доповнення”). Довга подвійна спіраль ДНК в згорнутому стані міститься
у ядрі клітини у вигляді майже однорідної маси (хроматину). Під час ділення
клітини ДНК набирає виразну форму Х-подібних тілець, що називаються
хромосомами. В клітинах людини є по 46 хромосом різного вигляду і розміру.
В ДНК ядра кожної клітини організму
зберігається інформація про всі білки і, в основному, про всі риси і ознаки
цього організму. Ця інформація існує у вигляді послідовності азотистих основ у
молекулі ДНК. Коли виникає потреба у синтезі якогось білка, ділянка подвійної спіралі ДНК, де
зберігається інформація про цей білок, розгортається. Нитки ДНК відходять одна
від другої, і на одній з них, як на шаблоні або матриці, створюється її
комплементарний відбиток (копія). Це нуклеїнова кислота-посередник, що далі
відділяється від ядра і переходить в цитоплазму, переносячи інформацію про цей
білок на рибосоми, де й здійснюється його синтез. (Ця кислота-посередник
відрізняється від ДНК тим, що вона значно коротша, що вона однониткова, місце
тиміну в ній займає інша азотиста основа, урацил, а місце дезоксирибози - цукор
рибоза; вона має назву “інформаційна РНК”, або і-РНК). Для синтезу
використовується запас вільних амінокислот, що є у клітині.
На рибосомах відбувається почергове
з’єднання амінокислот у білковий ланцюг. При цьому різні амінокислоти приєднуються до ланцюга
відповідно до послідовності азотистих основ у молекулі і-РНК. Але
стривайте, скажете ви, таж амінокислот 20, а азотистих основ усього чотири. Як
же чотири основи можуть кодувати 20 амінокислот? Справа в тому, що кожній
амінокислоті відповідає не одна азотиста основа, а послідовність із трьох
основ. Наприклад, послідовність ГуанінЦитозинЦитозин кодує амінокислоту
аланін, послідовність АденінАденінАденін кодує амінокислоту лізин,
послідовність ГуанінГуанінАденін кодує
амінокислоту гліцин тощо. Вчені М. Ніренберг та Г. Маттен в 1961 році відкрили
послідовності азотистих основ для кількох амінокислот. В подальші кілька років
М.Ніренберг та інші вчені встановили послідовності для всіх відомих
амінокислот. Послідовності основ, що кодують окремі амінокислоти, називають
триплетами (за кількістю основ), або кодонами (за їх функцією). Це і є так
званий генетичний код. Відкриття генетичного коду стало найбільшим
науковим досягненням 60-х років.
Простий розрахунок показує, що з
чотирьох основ, поєднуючи їх по три, можна одержати 64 комбінації. Цієї
кількості триплетів досить, щоб закодувати 20 амінокислот. Більше того,
залишається надлишок триплетів. Проте ні один триплет не залишається
“безробітним”. Справа в тому, що більшість амінокислот кодується не одним триплетом,
а двома, трьома, чотирма і навіть
шістьма різними триплетами. Таким чином, код має надлишковий характер, кількості
кодуючих елементів більше, ніж достатньо. (Мимоволі згадуються слова Ісуса
Христа: “Я прийшов, щоб ви мали життя, і подостатком щоб мали” -- Ів. 10:10).
Разом з
тим, ні один триплет не кодує більше, ніж одну амінокислоту. Отже,
надлишковість коду не знижує його точність.
Це має велике значення, тому що
підвищує надійність генетичного коду та його стійкість до пошкоджень. Як
побачимо далі, такими перешкодами можуть бути мутації – випадкові зміни в
послідовності основ у молекулі ДНК.
Як відомо, у техніці для підвищення надійності використовується
дублювання відповідальних вузлів та механізмів. Наприклад, у штучних супутниках
землі деякі відповідальні вузли встановлювались у потрійній кількості. Один
вузол працював, а два інші були у режимі очікування на випадок непередбаченої
відмови першого. В генетичному коді живої клітини ступінь надійності набагато
вище за рахунок, зокрема, багаторазового дублювання (аж до шестиразового), а
також того, що дублюючі триплети не однакові. Наприклад, амінокислота тирозин
кодується двома триплетами – УрацилАденінУрацил та УрацилАденінЦитозин, або по
першим літерам – УАУ та УАЦ. Амінокислота ізолейцин кодується трьома триплетами
– АУУ, АУЦ, АУА, амінокислота валін – чотирма триплетами ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ,
амінокислота лейцин – шістьма УУА,УУГ,
ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ. При змінах складу
триплету внаслідок мутацій (хоч вони бувають рідко) наявність багаторазового
дублювання допомагає зберегти
стабільність коду і постійність амінокислотної послідовності в молекулі
відповідного білку. Якщо, наприклад, внаслідок пошкодження якась основа в
триплеті буде замінена на іншу, залишається ще немало шансів, що відповідна амінокислота
все ж займе своє місце і не буде замінена на іншу амінокислоту. Це ще одне
яскраве свідоцтво наявності плану в живій природі.
Зчитування інформації в молекулі ДНК
йде в певному напрямку. (Це можна порівняти з читанням тексту у книжці.
Змістовну інформацію можна одержати лише при читанні зліва направо, а не
навпаки). Тому є спеціальні триплети для початку зчитування і його закінчення.
Сукупність основ в молекулі ДНК, що містить інформацію про один білок,
називається ген. Звичайно в складі одного гена міститься біля 1000
азотистих основ. Послідовність основ в різних генах, природно, різна.
Сукупність генів в ДНК клітини містить інформацію про весь організм і
називається геном.
На всіх етапах синтезу білка –
розгортання подвійної спіралі ДНК, зчитування інформації і переклад її в
послідовність основ у і-РНК, з’єднання амінокислот у білковий ланцюг на
рибосомах – приймають участь спеціальні білки-ферменти, різні на різних етапах
синтезу.
Якщо порівняти синтез білку з побудовою
будинку, то ДНК – це креслення, проект, і-РНК – виконроб, керуючий будівництвом
на основі проекту, білки-ферменти – робітники, рибосоми – комплекс будівельних
механізмів, а вільні амінокислоти – будівельні блоки (різної форми цегла,
панелі та інші будівельні деталі). Це порівняння, як і будь-яке інше, неточне,
тому що синтез білку – процес набагато складніший, ніж будівництво будинку.
Разом з тим білковий синтез незрівнянно ефективніший, ніж промислове
будівництво. Встановлено, що кожну секунду біля 1000 амінокислот з’єднуються на
рибосомі у білковий ланцюг. Водночас треба мати на увазі, що в клітині є кілька тисяч рибосом, і багато рибосом
працюють одночасно під “управлінням” одної молекули і-РНК.
1.Малюк, В.И.
“Радиопротекторы”. “Модификаторы лучевого поражения”, в кн. Чернобыльская
катастрофа. Гл. ред. В.Г.Барьяхтар.
Киев, “Наукова думка”, 1995, с.546, 547, 550-552.
Незвичайною особливістю ДНК є здатність
цієї молекули робити копії з самої себе. Ця властивість лежить в основі розмноження,
другої фундаментальної риси живих істот. Під час копіювання (реплікації)
подвійна нитка ДНК розходиться, і на кожній з одиноких ниток, як на матриці,
створюється копія. Кожна із новоутворених ниток формується шляхом
комплементарного парування азотистих основ, яке нам знайоме з попереднього
розділу. Але різниця полягає в тому, що тут копіюється не одна ділянка ДНК, а вся молекула. Як матеріал для копіювання
використовуються вільні нуклеотиди із запасу, що є в клітині.
Внаслідок копіювання (реплікації) із
одної молекули-попередниці утворюються дві однакові і тотожні їй
молекули-“нащадки”. В цих нових молекулах одна нитка успадкована від
“батьківської”молекули, а інша є новоутвореною.
Як тільки процес реплікації закінчено,
молекули-нащадки набирають звичайну форму подвійної спіралі. Реплікація
відбувається у ядрі клітини, внаслідок чого ядро подвоюється, а потім ділиться
на дві рівні частини. Після цього ділиться решта клітини. Клітинне ділення –
основний процес відтворення живих клітин. Процеси реплікації і ділення
здійснюють численні білки-ферменти. Без
них ці процеси неможливі.
Реплікація ДНК відбувається з великою
точністю. Підраховано, що при реплікації трапляється, в середньому, одна
помилка на 2 мільярда пар азотистих основ. В організмі людини кожна клітина
містить 46 хромосом, в яких є біля 5 мільярдів пар нуклеотидів. Таким чином, в
середньому на одну клітину припадає 2-3 помилки (1). Це дуже мало. В розрахунку
на кількість пар нуклеотидів, помилки трапляються у 0,00000005% випадків. Тому
процес реплікації вважається практично безпомилковим.
Помилки
бувають різні. В одних випадках замість одного нуклеотиду (азотистої
основи) виявляється інший (заміна). В інших випадках якийсь нуклеотид просто
відсутній в ланцюгу ДНК (випадіння). В третіх – в ланцюгу з”являється новий
нуклеотид (додавання). Ці помилки називаються
генними мутаціями.
Для організму мутації мають велике і,
як правило, негативне значення. Правда, при мутаціях типу заміни передача
інформації може не постраждати завдяки надлишковості генетичного коду. Але в
багатьох випадках виникають порушення (приклад – серповидноклітинне недокрів’я, що його
розглянуто раніше). Мутації типу випадінь або додавань часто несумісні з
життям, або лежать в основі важких захворювань (вроджені вади, рак, спадкові
хвороби). Що є причиною мутацій?
У частині випадків причину встановити
не вдається, тоді говорять про спонтанні мутації. У багатьох інших випадків
причиною мутацій є випромінювання радіоактивних ізотопів та промені Рентгена,
багато хімічних речовин (зокрема ті, що містяться у відпрацьованих газах
автомобільних двигунів, асфальті, кам’яновугільній смолі, тютюновому димі,
деякі харчові додатки) та ультрафіолетове світло. Це так звані мутагенні
чинники, що їх бажано уникати.
Кожного разу, коли людина виходить з
громадського транспорту, в її тілі менше на декілька десятків тисяч клітин, що
загинули внаслідок тиску та тертя. Клітини слизової оболонки травного тракту
швидко зношуються через напружену роботу і тертя харчової маси. Клітини крові
також потребують постійної заміни. Наприклад, тривалість життя еритроциту – 3-4
місяця, лейкоциту – 5-7 днів. Всі ці втрати компенсуються шляхом ділення клітин. Відновлення після
пошкоджень (поранень, переломів кісток тощо) також відбувається шляхом розмноження
клітин пошкоджених органів і тканин. Ріст і розвиток організму був би
неможливий без ділення клітин. Маса дорослої людини (
Після запліднення (злиття сперматозоїда
та яйцеклітини) утворюється нова клітина, з якої в процесі внутріутробного
розвитку формується новий організм. У клітині-“родоначальниці” об’єднується ДНК
батька і ДНК матері, внаслідок чого дитина успадковує ознаки своїх батьків.
Але оскільки одна з ниток ДНК при реплікації
при діленні клітин передається в незмінному вигляді (“стара” нитка), то дитина
може успадкувати ознаки і попередніх поколінь (дідів, прадідів тощо).
Література
1.Enger, E.D. et al. Concepts in Biology. WCB, 1994, p.104.
В ДНК заплідненої яйцеклітини
міститься, в основному, вся інформація про майбутній організм. Там закладено
відомості про те, як будуть формуватися всі органи та системи організму,
які білки будуть синтезуватися, які
ознаки буде мати організм, аж до кольору очей і форми вух. ДНК можна порівняти
із кресленням або планом майбутнього організму. В розвинутому, дорослому
організмі ця інформація є у кожній клітині, тому що при клітинному діленні в
клітинах-нащадках створюються точні копії клітин-попередників.
Кількість інформації в ДНК клітини колосальна.
Підраховано, що в клітині бактерії кишкової палички, що живе в травному тракті
людини і тварин, міститься інформація, що можна порівняти з інформаційним
змістом 100 мільйонів сторінок Британської
Енциклопедії. Декілька слів про одиниці інформації. В науці прийнято подавати
кількість інформації у бітах. Біт – це найменша одиниця інформації,
рівнозначна відповіді на питання “так” або “ні”. Наприклад, у магазині ви
запитуєте: “Хліб є?” Вам відповідають: “Так”. Ви одержали один біт інформації.
Ви запитуєте: “Свіжий?” У відповідь чуєте:”Ні”. Ви одержали ще один біт
інформації. В принципі будь-яку інформацію можна подати як серію відповідей на
такі прості запитання.
В клітині кишкової палички є 1012
бітів інформації (1). Для порівняння: найбільші бібліотеки світу Британський Музей, Оксфордська бібліотека,
Нью Йоркська Публічна бібліотека, Гарвардська бібліотека та Московська (колишня
Ленінська) бібліотека вкупі мають близько десять мільйонів томів, або 1013
бітів.
Але кишкова паличка – пігмей в
порівнянні до людини. В людському організмі є 1000 різних видів клітин, а
загальна кількість клітин становить 1014. Окрім обміну речовин і
здатності розмножуватись, людина має п’ять органів чуття і здатність думати і
говорити. Підраховано, що організм людини містить 1020 бітів
інформації (2).
Тепер подивимося на простих прикладах,
як створюється інформація. Фахівці з інформатики стверджують, що інформація
ніколи спонтанно не виникає, що для її створення необхідні три речі – матерія, енергія і розум
(інтелект) (3). Наприклад, щоб написати листа, потрібен матеріал (папір,
ручка), потрібна енергія, щоб написати літери, і потрібен інтелект, щоб
з’єднати їх у певному порядку в слова і речення. Коли створюється комп’ютерна
програма, потрібен матеріал (комп’ютер), потрібні затрати енергії і потрібен
інтелект, щоб розмістити комп’ютерні команди в певній послідовності. Якщо хоч би один з цих
компонентів відсутній, то створення інформації неможливе.
Про це ж свідчить повсякденний досвід.
Наприклад, у вас є літери дитячого алфавіту (матеріал). Ви перемішуєте літери і
висипаєте їх на стіл (витрачаєте енергію). Чи можливо, щоб літери випадково
лягли так, щоб вийшло щось змістовне, наприклад, фраза “З Новим Роком!”? Здоровий
глузд підказує, що це неможливо, скільки б не повторювати цю операцію. Але
приклавши інтелект, це завдання можна виконати за секунди. Інший приклад. У вас
є всі деталі кулькової ручки (корпус, стрижень, пружина тощо), і ви бажаєте
зібрати з них ручку. Чи можна очікувати, що помістивши їх у мішечок і
струшуюючи (витрачаючи енергію) , вони випадково з’єднаються так, щоб вийшла
ручка? Можна з певністю сказати, що, поки ви не використаєте свої знання про
конструкцію ручки, нічого не вийде. Навіть ці найпростіші приклади показують,
як може і як не може бути створена інформація.
Р.Уайсонг формулює це таким чином:
Матеріал + енергія + інтелект
----------------------®
інформація.
НІКОЛИ: матеріал + енергія
-------------------------® інформація.
(4).
ДНК – незрівнянно складніша
інформаційна система, ніж розглянуті у наших прикладах. Трудно собі уявити, щоб
ця молекула могла виникнути внаслідок випадкового сполучення молекул-компонентів (азотистих основ,
дезоксирибози і фосфорної кислоти, або навіть нуклеотидів).
Глянемо на цю проблему з іншого боку.
Згідно з еволюційною гіпотезою, випадково утворена молекула ДНК в
подальшому підлягала випадковим змінам
(мутаціям) і, завдяки природному добору, ускладнювалась і удосконалювалась,
завдяки чому організми, що її містили, розвивались і еволюціонували. Чи можливо
це? Знову звернімося до наочного прикладу. Припустімо, що ми склали з літер
дитячого алфавіту якусь фразу, скажімо: “Біохімія вивчає хімічний склад і обмін
речовин живих організмів”. Тепер, закривши очі, будемо навмання забирати окремі
літери, або заміняти одні літери іншими, або уставляти в текст додаткові
літери. Тим самим ми будемо імітувати мутації різного типу (випадіння,
додавання або заміни). Результат неважко передбачити. Фраза буде зіпсована, або
взагалі нічого не можна буде зрозуміти. Фахівець з комп’ютерної
інформатики М.Шульценбергер, торкаючись можливості випадкового поліпшення
генетичної інформації шляхом мутацій та природного добору, сказав:
“Ми вважаємо, що це немислимо.
Фактично, якщо ми пробуємо відтворити таку ситуацію на прикладі комп’ютерної
програми, змінюючи в ній літери або слова випадковим чином (розмір одиниці не
має значення), то ми виявляємо, що така змінена програма не має шансів (тобто, менш ніж 1/101000)
зберегти свою працездатність; це просто нісенітниця”.
“Далі, немає шансів (менш ніж 1/101000)
для цього механізму з’явитись спонтанно, а якщо він таки з’явився, ще менше
шансів, щоб зберегтись”.
І як висновок: “…ми вважаємо, що є
значна прогалина в неодарвінівській теорії еволюції, і природа цієї прогалини така, що вона не може
бути перекрита в рамках існуючої біологічної концепції” (5).
Інший учасник того ж симпозіума М.
Іден, порівнюючи ДНК до формальної комп’ютерної мови, підтвердив той факт, що код ДНК не
міг еволюціонувати шляхом випадкових
переставлянь:
“Ні одна існуюча формальна мова не може
витримати випадкових змін у
послідовності символів, що виражають її речення. Смислове значення незмінно
втрачається” (6).
Окрім того, в організмі існує
спеціальна система ферментів, що усуває шкідливі наслідки мутацій. Ці ферменти
виправляють зміни ДНК, що виникають внаслідок дії мутагенних чинників
(ультрафіолетового та радіоактивного опромінення). Наприклад, якщо внаслідок
мутації послідовність азотистих основ в якійсь ділянці ДНК змінилась з АТГЦ в
ААГТ, то ці ферменти “виріжуть” змінену послідовність основ і відновлять
попередню. Наприклад, було встановлено, що при ультрафіолетовому опроміненні в
шкірі людини ( як в незагорілій, так і в загорілій) в помітній кількості
утворюються продукти пошкодження ДНК (7). Подальші дослідження показали, що ці
пошкодження виправляються на протязі кількох годин, і відновлення проходить
швидше на видимому світлі (8). Вважають, що завдяки цій системі при реплікації
ДНК виникає так мало помилок (9). Фактично, при
діленні клітини сотні тисяч разів відтворюють точні копії самих себе без змін і
помилок. Біологічну систему відновлення ДНК можна порівняти з системою контролю
якості на промисловому виробництві. Відомі американські учені-біохіміки П.
Хейнуолт і Р. Хейнс вважають:
“Таким чином, існування механізмів
контролю якості може у великій мірі спричинювати те, що “подібне породжує
подібне” на протязі багатьох поколінь”.
І далі вони роблять слушний висновок:
“Якби механізм відновлення був би
занадто ефективний, це могло б зменшити частоту природних мутацій до такого
низького рівня, що популяція потрапила б у еволюційний глухий кут” (10).
Встановлено залежність між тривалістю
життя і ефективністю системи відновлення ДНК. Так, наприклад, у людини, що живе
приблизно 70 років, ця система більш досконала, ніж у миші, що живе біля одного
року (11). Крім
того, старіння та виникнення деяких хвороб пов’язується з порушеннями в системі
відновлення ДНК (12). До таких хвороб належать такі важкі захворювання, як Xeroderma pigmentosum (шкірна
хвороба, що раніше чи пізніше призводить до раку шкіри та інших органів), Ataxia teleangiectasia (розлади нервової системи і
розширення судин), хвороба Ходжкіна (лімфогрануломатоз, або хронічне збільшення
лімфовузлів, що супроводжується пропасницею та слабкістю), лейкоз (рак
кісткового мозку, що спричинює безконтрольне розмноження лейкоцитів), деякі
види раку мозку (13).
Існування системи відновлення ДНК
трудно узгодити з теорією еволюції. Ця ж бо система перешкоджає виникненню мутацій
- єдиного джерела еволюційних змін. Згідно з еволюційними поглядами, ця система
повинна удосконалюватись в процесі еволюції, тобто все більш ефективно усувати
наслідки мутацій. Виникає парадокс. В процесі еволюції виникає і
вдосконалюється система, що мусить зупинити самий процес еволюції. Цей парадокс
зникає, якщо встати на позицію креаціонізму. Логіка підказує, що система
репарації ДНК мусила бути досконалою в момент створення, а в подальшому вона
погіршилась внаслідок мутацій. “Журі” має можливість вирішити, яка позиція
більш логічна і краще узгоджується з фактами.
Література
1.Bremermann, H. “Quantitative Aspects of Goal-seeking
Self-organizing Systems,” in Progress in Theoretical Biology, ed.
F.M.Snell, 1, 1967, p.63. 2.Wysong, R.L. The Creation - Evolution
Controversy. Inquiry Press, 9th ed., 1993, p.112. 3.
7.Eggset, G., G.Volden, and H.Krokan. “UV-induced DNA
damage and its repair in human skin in
vivo studied by sensitive immunohistochemical methods.” Carcinogenesis,
1983, 4, pp. 745-750. 8.Eggset, G.,
G.Volden, and H.Krokan. “Characterization of antibodies specific for UV-damaged
DNA by ELISA.” Phochem. Photobiol., 1987, 45, 485-491. 9.Srb, A.M., ed. Genes, Enzymes and Populations. N.Y.: Plenum,
1973, pp.223-235. 10.Hanawalt, P. and R.Haynes.
“The Repair of DNA.” In Scientific American, 1967, Feb., 216, p.36. 11.Hart, R. and R.Setlow. “Correlation between
DNA Excision Repair and Life Span in a Number of Mammalian Species,” in Proceedings
of the
З вищенаведеного можна зробити висновок, що
спонтанне виникнення ДНК є надто малоймовірним. Тепер можна перейти до
кількісної оцінки цієї ймовірності. Чи не є це зайвим? Ні. Згідно з одностайною
думкою вчених, наука починається там, де з’являються числа, де починаються
кількісні виміри. Еволюційна теорія довгий час не піддавалась кількісній перевірці.
Це одна із причин того, що вона протрималась так довго.
Але передусім треба розглянути деякі
важливі факти. Інформація в ДНК складається з послідовності “літер” -
нуклеотидів. Учені навчились синтезувати нуклеотиди в лабораторії. Безумовно,
це свідчить про талант вчених та високий рівень синтетичної хімії. Проте це
зовсім не свідчить про те, що нуклеотиди можуть виникати в лабораторних умовах
спонтанно. Навпаки, для їх створення необхідні певні умови, досконале
обладнання, труд та інтелект вчених. Марно сподіватися, що все це існувало в
первинному океані, де, згідно з еволюційною гіпотезою, виникли перші
нуклеотиди.
Далі, цукор дезоксирибоза, що входить у
склад нуклеотидів, є оптично активною речовиною (як і амінокислоти). В
нуклеотидах, виділених із живих організмів, знаходять лише D-форму цього
цукру. Якщо ж одержати дезоксирибозу шляхом хімічного синтезу, то утворюється
50% D-форм і
50% L-форм.
Саме так, спонтанно, за думкою еволюціоністів, дезоксирибоза утворилась у
первинному океані. Яким же чином у складі перших нуклеотидів опинилась лише D-дезоксирибоза?
Уявімо собі, що в склад перших
нуклеотидів все ж таки якимось чином увійшла саме D-форма цього
цукру. Далі ці нуклеотиди повинні були з’єднатися, щоб утворити ДНК. Але у
водному середовищі ця реакція оборотна, і протилежна реакція (перетворення ДНК
у суміш вільних нуклеотидів) переважає. В подальшому ми обговоримо це більш
детально.
Енергія тепла і ультрафіолетового
світла, що, згідно з еволюційною гіпотезою, сприяла спонтанному утворенню ДНК,
насправді набагато швидше викликає розклад цієї молекули. Це добре знають
біохіміки, що зберігають препарати ДНК у темряві і в холодильнику.
Тепер можна перейти до обчислення
ймовірності спонтанного утворення ДНК. Для цього були використаний такий же
метод, що й для оцінки ймовірності білків.
Такі обчислення були проведені
ученим-креаціоністом
Р.Л.Уайсонгом (1). Для найпростішого організму, що містить 124 білка по
400 амінокислот кожен, загальна кількість амінокислот у всіх білках складатиме
400 х 124 = 49600. Оскільки кожна амінокислота кодується триплетом нуклеотидів,
загальна кількість нуклеотидів в ДНК цього організму складатиме 49600 х 3 =
148800. Оскільки в ДНК є 4 види нуклеотидів (А, Т, Г, Ц), то ймовірність для
кожного нуклеотиду увійти в молекулу ДНК буде ¼. Загальна ймовірність утворення молекули
ДНК становитиме:
¼ x ¼ x1/4 x … 148800 разів = (1/4)148800 = (1/10)89280
Це означає, що повинна утворитись величезна кількість молекул ДНК -- 1089280 -- щоб одна з них виявилась такою, яка
необхідна для нашого найпростішого організму. На землі просто не вистачило б
місця для такої кількості ДНК. Якщо припустити, що ДНК утворювалася б не на
одній землі, а у цілому всесвіті, і кожна молекула виникала б за 1 секунду, і цей процес тривав
би 10 мільярдів років, то за цей час, що приблизно дорівнює гаданому часу
існування всесвіту, успіло б утворитися лише 1090 молекул ДНК, що
набагато менше необхідної кількості – 1089280. Навіть за цих
неймовірно сприятливих умов ймовірність
утворення однієї біологічно активної молекули ДНК становитиме: 1090/ 1089280 = 1/1089190.
Отже, виходить, що необхідно мати
астрономічну кількість молекул ДНК -- 1089190 – щоб одна з них мала таку
послідовність нуклеотидів, яка необхідна для кодування 124 білків. Розрахунок,
що його зробив Р.Л.Уайсонг, показав, що ця кількість ДНК важила б у 1089147
разів більше, ніж уся земля, і була б достатньою, щоб заповнити всесвіт!
Для порівняння: загальна кількість ДНК, що необхідна для кодування 100
мільярдів людей, вмістилася б у половині таблетки аспірину (2).
Дехто може заперечити, що, враховуючи
надлишковість генетичного коду, перший найпростіший організм міг кодуватися
більш, ніж одною послідовністю нуклеотидів. Це, дійсно, можливо. Але необхідно
зразу ж наголосити на тому, що далеко не будь-яка послідовність нуклеотидів має
сенс, так само як не будь-яка послідовність літер утворює осмислене слово у
мові. Цей аргумент заслуговує на те, щоб
його розглянути.
Якщо припустити, що всього існувало 1050
різних і біологічно активних ДНК (для порівняння згадаємо, що загальна
кількість різних білків, що існували за всю історію життя на землі, оцінюється
величиною в 1012, а загальна кількість білків – не обов’язково
різних – в 1052), то можна підрахувати ймовірність утворення кожної
з них. Вона становитиме: 1050/1089190
= 1089140. Іншими словами, якщо взяти 1050 різних ДНК і вважати, що кожна з них могла
кодувати перший найпростіший організм, то й тоді, згідно із законом
ймовірності, ні цей організм, ні відповідна ДНК не мала б шансу утворитися.
Але насправді ймовірність спонтанного
утворення ДНК ще менша. Згадаймо, що в цих розрахунках не враховано ймовірність утворення D-нуклеотидів з
суміші D- і L-форм
дезоксирибози, оборотність синтезу ДНК, деструктивний вплив тепла, сонячної і
космічної енергії тощо. Проте не будемо обговорювати зараз ці обставини. Є ще одна обставина капітальної ваги, що робить
спонтанне виникнення життя неможливим.
Ми вже знаємо, що у живій клітині ДНК
керує синтезом білків. Одночасно всі процеси у ДНК – її синтез із нуклеотидів,
зчитування і передача інформації, реплікація тощо – відбуваються за участю
білків-ферментів. Без них ці процеси були б неможливі. Тобто, для існування
живої клітини необхідні одночасно і ДНК і білки.
Отож, утворення білків залежить від
ДНК. Але ДНК не може утворитися без уже наявних білків. Що ж, на думку
еволюціоністів, повинно виникнути раніше, ДНК чи білки? Відомий дослідник
початку життя, еволюціоніст Сідней Фокс висловив це таким чином:
“Деякі з ключових питань початку життя
відносяться до первинної послідовності нуклеїнової кислоти, білку та клітини.
Що виникло першим? Який би варіант не прийняти, залишається невирішене питання.
Основна дилема включає два взаємно пов’язаних питання, як нуклеїнові кислоти
могли б виникнути без ферментів, або навпаки, як білок-фермент міг би виникнути
без нуклеїнової кислоти, що спрямовувала б послідовність мономерів” (3).
Думка про абсолютно необхідний
взаємозв’язок між нуклеїновими кислотами (ДНК, РНК) та білками висловлена
відомими біохіміками Б’ючананом і Холдейном в такій формі:
Др. Б’ючанан: “Чи подвоювалась
новостворена молекула РНК? Чи відбулось це в присутності, чи у відсутності
фермента?”
Др. Холдейн: “Звичайно, в присутності.
Я не уявляю собі, як вона могла бути подвоєна у відсутності” (4).
Це нагадує стару загадку, що було
раніше, курка чи яйце (але на рівні молекул). Логіка підказує, що ДНК та білок
повинні були б виникнути одночасно. Ймовірність цієї події можна оцінити,
врахувавши окремі ймовірності для білка і ДНК. Вона становитиме добуток цих
величин. Отже:
1/1064421(ймовірність
утворення 124 білків) х 1089190
(ймовірність утворення ДНК) = 1/10153611.
Ця ймовірність фактично дорівнює
нулеві. Згадаймо, що, за
сучасними оцінками, у цілому всесвіті є біля 1080 таких елементарних
часток, як електрон, протон чи нейтрон.
Дослідник початку життя Р.Каплан
вважав, що якщо ймовірність випадкового виникнення життя дорівнювала б 1/10130 , то
“можна було б зробити висновок, що
життя не могло б виникнути без донора інформації” (5).
Інший учений-еволюціоніст М. Іден
дійшов такого висновку:
“Ми переконані, що піддавши “випадок”
серйозному і ретельному розгляду з точки зору ймовірності, не можна не прийти
до думки, що постулат випадковості є
надто невірогідний, і справді наукова теорія еволюції мусить почекати, аж поки
не будуть з’ясовані нові закони природи – фізичні, фізико-хімічні та
біологічні” (6).
Залишається додати, що за останні 30
років ці нові закони, що на них сподівалися прибічники еволюційної гіпотези,
так і не були відкриті, а розрахунки ймовірностей ДНК і білку, що ставлять під
сумнів цю гіпотезу, ніким спростовані не були.
Література
1.Wysong, R.L. The Creation - Evolution
Controversy. Inquiry Press, 9th ed., 1993, p.114-116. 2.Montagu, A. Human Heredity. N.Y.:
New American Library, 1963, p.25.
3.Fox, S.W., and oth. “The Primordial Sequence, Ribosomes, and Genetic
Code,” in Chemical Evolution and the Origin of Life. Edd. R. 4.Buver and
C. Ponnamperuma. N.Y.: American Elsevier, 1971, p. 422. 5.Haldane, J.B.S.
“Data Needed for a Blueprint of the First Organism,” in The Origins of
Prebiological Systems and Their Molecular Matrices,” Ed.
Результати оцінки ймовірності
випадкового утворення білка і ДНК ясно говорять про неможливість спонтанного
виникнення “молекул життя”. Враховуючи наявні наукові факти, значно легше
пояснити виникнення життя з позицій невипадкового, спрямованого, спеціального
створення його Вищим Розумом, до чого схиляється все більше учених. Звичайно,
через надприродний характер цього процесу ми не можемо поки що говорити про
його деталі.
Разом з тим, прибічники
матеріалістичного пояснення виникнення життя шукають інші шляхи для подолання
бар”єру між неживим і живим. Одним із таких способів є використання поняття
хімічної спорідненості. Ці учені вважають, що
умовах первинної землі утворення білків відбувалось не шляхом
випадкового сполучення амінокислот, а завдяки хімічній спорідненості між ними.
Утворення ДНК залежало не від випадкових взаємодій між нуклеотидами, а від
хімічного “тяжіння” їх один до одного. Тому, роблять вони висновок, ймовірність
не має відношення до виникнення перших біологічних молекул, оскільки цей процес
був спрямованим і підкорявся правилам хімічної спорідненості. Таке пояснення
може, на перший погляд, здатися правдоподібним. Проте при більш детальному
розгляді воно виявляється
непереконливим. Але спочатку буде корисним трохи детальніше розглянути
явище хімічної спорідненості.
Хімічна спорідненість – це реальна
властивість хімічних речовин. Вона означає, що хімічні елементи і сполуки легко
взаємодіють з іншими елементами і сполуками, менш охоче з іншими і зовсім не реагують з
третіми. Наприклад, легкий метал натрій жадібно сполучається з отруйним газом
хлором, утворюючи кухонну сіль (хлорид натрію). Натрій також легко реагує з
киснем, водою, але не вступає у взаємодію з керосином. Легкий газ водень охоче
реагує з киснем, утворюючи воду, а з азотом він взаємодіє лише за умов високої
температури, тиску і при наявності каталізатора. Азот сполучається з киснем
лише в умовах, що виникають при грозових розрядах (блискавках). Метан, основний
компонент природного газу, легко реагує (горить) з киснем, трудніше взаємодіє з
хлором, і зовсім індиферентний до водню та азоту. Багато штучних полімерів і
пластмас (поліетилен, поліхлорвініл, нейлон, лавсан тощо) при нагріванні
взаємодіють з киснем (горять). Але, наприклад, пластмаса тефлон негорюча.
Читач, знайомий з неорганічною і органічною хімією, може легко продовжити
перелік таких прикладів.
Хімічна спорідненість існує і між органічними
молекулами – будівельними блоками біологічних полімерів. Наприклад,
амінокислоти більш охоче взаємодіють між собою, утворюючи білкові ланцюги, ніж
з нуклеотидами. Останні, в свою чергу, значно легше з’єднуються між собою, аніж з амінокислотами. Жирні
кислоти охоче реагують з гліцерином, утворюючи жири, і “не звертають уваги” на
амінокислоти і нуклеотиди. Все це приклади групової спорідненості, що лежить в
основі існування великих груп біологічних молекул.
Разом з тим усередині певного
класу біологічних молекул значення
хімічної спорідненості значно зменшується. Так, амінокислоти охочіше
з’єднуються між собою, ніж, скажімо, з нуклеотидами. Але при утворенні
амінокислотного ланцюга немає вибірковості, або переваги у взаємодії між
окремими амінокислотами. Наприклад, амінокислота гліцин однаково охоче
з’єднується з будь-якою із решти 19 амінокислот. Амінокислота валін не проявляє
переважної спорідненості до якоїсь іншої амінокислоти. Вона може з’єднатись з
будь-якою з них. Те саме можна сказати про кожну з двадцяти амінокислот, що
входять у склад білків. Саме тому в дослідах С. Фокса по абіогенному одержанню
протеїноїдів утворювались ланцюги з випадковим чергуванням амінокислот,
що не мали біологічних функцій і не зустрічаються в живих організмах (1). З
іншого боку, живі клітини продукують надзвичайно широкий асортимент білків з
різними послідовностями амінокислот. Згадаймо, що загальна кількість різних
видів білків у тварин і в рослин становить 1012. Якби існувала
вибіркова спорідненість, або преференція одних амінокислот до інших, то таке
величезне різноманіття первинної структури білків було б неможливим. А при
сильній спорідненості були б можливі лише декілька, а то й лише одна
послідовність амінокислот.
Те саме справедливо по відношенню до
ДНК. Послідовність нуклеотидів при утворенні ланцюга ДНК залежить не від
хімічної спорідненості між ними, а від тої інформації, котру ця послідовність
має нести. Вибіркова спорідненість (аденіна до тиміна, гуаніна до цитозина,
аденіна до урацила) має суттєве значення
при реплікації, формуванні комплементарного ланцюга, а також при синтезі
м-РНК на шаблоні ДНК (транскрипція) і білкового ланцюга на шаблоні м-РНК
(трансляція). Тут вона використовується для точної передачі вже існуючої інформації від материнської молекули
ДНК до дочірньої, а також від ДНК до білка. Коли ж нуклеотиди з’єднуються
спонтанно, то їх послідовність цілковито випадкова (2).
Кожен організм має свої індивідуальні
особливості. Нам легше це зрозуміти, коли мова йде про людей. Ми також можемо розрізнити
індивідуальні риси собак, котів та деяких інших тварин і птахів. Важче їх
побачити у комах, рослин і, тим більше, у мікроорганізмів. Проте вони,
безперечно, існують. Про це свідчать результати генетичних досліджень. Все це
величезне різноманіття, як індивідуальне, так і міжвидове, залежить від ДНК,
від особливостей її структури, включно з різноманіттям у послідовності
нуклеотидів. Якби ця послідовність
залежала від переважаючої
хімічної спорідненості одного нуклеотиду до іншого (а їх усього чотири), то
існувало б лише декілька видів ДНК. А,
як відомо, природа і одноманітність несумісні.
Саме головне полягає в тому, що зовсім
не будь-яка, а лише певна послідовність нуклеотидів у ДНК несе інформацію,
необхідну для синтезу якогось певного білка. В свою чергу, лише точно
визначена, специфічна первинна структура цього білка дає йому можливість
виконувати певну функцію в організмі. Послідовність нуклеотидів в ДНК і
послідовність амінокислот в білку можна уподібнити до двох різних мов
(наприклад, української та англійської), а окремі триплети нуклеотидів і окремі
амінокислоти – до літер цих мов. Якби в
українській мові літера “м” мала спорідненість до літери “а”, то такі слова, як
“мама”, “масло”, “солома” були б можливі, а таких, як “міст”, “метелик”,
“мороз” – не було б зовсім. Можна собі уявити, наскільки це збіднило б мову.
Багатство будь-якої мови у великій мірі залежить від того, що між літерами
немає сильної спорідненості, або вибіркового тяжіння (хоча і не тільки від
цього). Подібним чином, немає вибіркової спорідненості між літерами
“молекулярних” мов, що ними є сукупності нуклеотидів та амінокислот. Тому, якщо
б ДНК і білки вперше утворились спонтанно, то послідовності їх складових блоків
(нуклеотидів та амінокислот) були б випадковими. При цьому утворення
“сенсовних”, біологічно активних послідовностей, як ми переконались раніше,
було б практично неможливим. Тому, вважають креаціоністи, вперше такі
інформаційні молекули могли виникнути лише внаслідок спеціального, спрямованого
творення.
Література
1. Pattee, H.H. “The Recognition of Hereditary Order in
Primitive Chemical Systems,” in The Origins of Prebiological Systems and
Their Molecular Matrices, ed.S.W.Fox, N.Y.: Academic Press, 1965, p.
399. 2. Schramm, G. “Synthesis of
Nucleosides and Polynucleotides with Metaphosphate Esters,” in The Origins
of Prebiological Systems and Their Molecular Matrices, ed.S.W.Fox, N.Y.:
Academic Press, 1965, pp. 305, 307.
15. ЗАКОН
ДІЮЧИХ МАС
В хімії розрізняють реакції необоротні
та оборотні. До перших належать реакції, що йдуть до кінця, коли речовини, що
взаємодіють, повністю перетворюються у інші речовини (продукти реакції).
Прикладами необоротних реакцій є горіння
(окислення) вугілля на повітрі, або взаємодія (нейтралізація) сильної
кислоти та сильного лугу.
С + О2 ® СО2 HCl
+ NaOH ® NaCl + H2O
У оборотних реакціях взаємодія між вихідними речовинами (пряма
реакція) призводить до утворення продуктів, що, реагуючи між собою, утворюють
вихідні речовини (зворотна реакція). Через деякий час швидкості прямої та
зворотної реакції зрівнюються, наступає рівновага, і в реакційній суміші
присутні як вихідні речовини, так і продукти реакції. Рівновага є динамічною,
тобто обидві реакції продовжуються. Прикладом оборотної реакції є взаємодія
газоподібних азоту і водню при високій температурі і тиску з утворенням аміаку
(ця реакція є основою важливого методу промислового одержання аміаку, що
використовується для виробництва азотних мінеральних добрив).
N2 + 3H2 « 2NH3
Подвійна стрілка означає, що одночасно
відбуваються обидві реакції – пряма і зворотна. Якщо у реактор ввести додаткову
кількість азоту або водню (або обох газів), то пряма реакція прискориться
внаслідок збільшення кількості молекул азоту і водню, частоти їх зіткнень і взаємодій, аж поки
рівновага не встановиться на новому рівні.
N2 + 3H2 ¬--------------® 2NH3
Якщо у реактор ввести додаткову
кількість аміаку, то з такої ж причини прискориться зворотна реакція.
N2 + 3H2
¬-----------------® 3NH3
Положення динамічної рівноваги можна
змінювати також, виводячи з середовища реакції реагенти (водень і азот), або
аміак (продукт реакції). В першому випадку збільшиться швидкість зворотної, а в
другому – прямої реакції. Загальний напрямок зміни буде такий, щоб зменшити
кількість молекул у системі.
Більша кількість молекул ¬------------------® менша кількість молекул
Це і є основний сенс закону діючих мас.
Згідно з цим законом, у зворотних взаємодіях переважає реакція того напрямку, у
якій приймають участь більша кількість молекул.
Багато реакцій, що відбуваються у
водному середовищі, є зворотними. До них належать взаємодії між біомономерами
(амінокислотами, нуклеотидами, жирними кислотами та гліцерином, простими
цукрами), що можуть призводити до утворення відповідних біополімерів (білків,
нуклеїнових кислот, жирів, полісахаридів типу крохмалю, целюлози тощо).
Згідно з еволюційною гіпотезою, життя
зародилось у первісному океані. Чи могли в цьому середовищі виникнути
біополімери? Загальна схема таких реакцій виглядає так:
Біомономери « Біополімер + Вода
Розглянемо це питання відносно білків.
Ми вже знаємо, що дві амінокислоти можуть з’єднуватись між собою з виділенням
молекули води. До цієї простої сполуки можуть приєднуватись нові амінокислоти,
і таким чином формується білковий ланцюг:
Амінокислота + Амінокислота + …+ n
Амінокислот « Білок + n H2O
Ця реакція є оборотною. Одночасно
проходить пряма реакція (конденсація, синтез) з утворенням білку і зворотна
реакція розкладу (гідроліз) білка з утворенням амінокислот. Яка з цих реакцій
переважатиме? Неважко зрозуміти, що у водному середовищі, при наявності
великого надлишку молекул води, переважатиме зворотна реакція. Як кажуть
біохіміки, рівновага цієї зворотної реакції буде зсунута вліво, в сторону розпаду
білка на амінокислоти. Те саме є справедливим відносно інших біополімерів –
нуклеїнових кислот, жирів, полісахаридів. Всі ці полімери розкладалися б негайно після їх утворення
завдяки надлишкові води, і в первинному океані фактично були б лише мономери.
Все це давно і добре відоме біохімікам
включно з біохіміками-еволюціоністами. Відомий еволюціоніст Кеосян писав:
“Реакції дегідратації (конденсації)
неможливі з термодинамічних причин в присутності надлишку води”. (1).
Еволюціоніст Блюм, автор відомої книги
“Стріла часу та еволюція”, слушно стверджував:
“Сьогодні загальноприйнято, що життя
виникло в океанах… Проте, навіть якби
цей “суп” містив добрячу концентрацію амінокислот, шанси на їх спонтанне
об’єднання
у довгі ланцюги виглядали б дуже малими. При інших рівних умовах, розведений
гарячий “суп” був би найбільш невідповідним місцем для виникнення перших поліпептидів… Шанси на
утворення трипептидів (сполуки з трьох амінокислот – В.М.) дорівнювали б
приблизно одній сотій ймовірності утворення дипептидів (сполуки з двох
амінокислот – В.М.), а ймовірність утворення поліпептиду тільки з десяти амінокислот дорівнювала б
приблизно 1/1020. Спонтанне утворення поліпептиду розміром у
найменший відомий білок є за межею всякої ймовірності” (2).
Тепер краще зрозуміло, чому С. Фокс
проводив свої досліди з сухими амінокислотами при високій температурі. В цих
умовах вода, що утворювалась при з”єднанні амінокислот, негайно
випаровувалась і, таким чином виводилась
із сфери реакції. Завдяки цьому він зміг одержати ланцюги протеїноїдів. Проте,
як ми вже знаємо, послідовність амінокислот у протеїноїдах була випадковою,
через що вони не були справжніми білками.
Другою умовою, необхідною для того, щоб
змістити рівновагу вправо, в бік синтезу полімера, є постачання енергії.
Еволюціоніст Мора висловив це таким чином:
“Для того, щоб підтримувати реакцію
згідно із законом діючих мас, потрібне постійне постачання енергії і обраної
матерії (молекул) і постійне видалення продуктів реакції” (3).
Виконуючи ці умови, можна в контрольованих
умовах лабораторії або промислового виробництва зміщати динамічну рівновагу
оборотних реакцій у потрібний бік. Вирішальне значення тут має наявність
відповідного обладнання, знання законів хімії і, насамперед, інтелект людини –
дослідника та інженера. Але чи є це доказом спонтанного виникнення біологічних
полімерів в далекому минулому?
Тут уважний читач може заперечити:
“Стривайте, все це так, але ж синтез
білків, нуклеїнових кислот та інших біополімерів постійно відбувається у живих
організмах, а вони значною мірою (на 60-80%) складаються із води! Чи не є це
доказом можливості спонтанного утворення біополімерів у первісному океані?”.
Дійсно, ферментні системи живої
клітини ефективно синтезують
біополімери. Але хімічні процеси в живій клітині, на відміну від первинного
водного середовища, є спрямованими і організованими. Для того, щоб змістити
рівновагу в бік синтезу, використовується
енергія в оптимальній для організму формі. Це енергія АТФ та інших багатих
енергією фосфорних сполук, що їх організм запасає, окислюючи біологічне паливо
(харчові речовини). Питання стоїть так: як могли біополімери утворитись вперше,
в умовах первісного океану, коли досконалих біохімічних перетворювачів енергії
і всіх складних ферментних структур, притаманних живій клітині, ще не було?
Щоб обійти ці труднощі,
учені-еволюціоністи запропонували низку інших можливих шляхів спонтанного
утворення біополімерів. С.Фокс, як ми вже знаємо, припустив, що вони могли
утворюватись на сухих і гарячих схилах первісних вулканів. Дж. Бернал вважав,
що такі процеси могли відбуватись на частинках глини, як мінеральних
каталізаторах. М. Келвін запропонував речовину диціандиамід, як конденсуючий
агент для первісних амінокислот. Г. Шрамм вважав, що утворення білків могло
бути ініційоване розчином пентоксида фосфору в ефірі. Інші пропонують
полімеризацію за посередництвом синильної кислоти. Ці та інші лабораторні
моделі піддавались критиці перш за все за їх сумнівну відповідність умовам
первинної землі. Так, було вказано, що в моделі Фокса вулканічне тепло скоріше
спричиняло б не утворення білків, а їх руйнування (4). Диціандиамідна
модель Келвіна вимагає великого надлишку амінокислот і кислого середовища, тоді
як геологічні дані вказують скоріше на лужне середовище первинного океану. Крім
того, ця модель давала змогу з’єднувати не більше, як чотири амінокислоти.
Глини Бернала забезпечували утворення лише мізерної кількості продуктів (5).
Пентоксидна модель Шрамма вимагає умов, котрі трудно собі уявити в природі як
тепер, так і в минулому. Модель із синильною кислотою вимагає атмосфери з
аміаку, що не узгоджується з геологічними даними (6).
Таким чином, спонтанне виникнення “молекул
життя” неможливе з позицій закону діючих мас. Запропоновані хімічні моделі
мають, як правило, дві спільні риси: сумнівну відповідність умовам первинної
землі і їх відтворюваність лише в суворо
контрольованих лабораторних умовах. Інакше кажучи, для їх здійснення необхідною
є участь інтелекту. Це, власне, і є те, що стверджують учені, які стоять на
позиціях креаціонізму.
Література
1. Keosian, J. The Origin of Life. N.Y.: Reinhold,
1968, p. 74. 2. Blum, H.P. Time’s
Arrow and Evolution. Princeton:
В попередніх розділах описано деякі
досліди по відтворенню умов первинної землі. Згідно з еволюційною гіпотезою,
земля нагадувала розпечену кулю, що повільно остигала на протязі цілих епох.
Далі утворилась земна кора і первинний океан (або океани), почали діяти
вулкани, з’явилась газова атмосфера, з грозами і гвалтовними електричними
розрядами. В таких умовах мали зародитись перші “молекули життя”.
Сучасна атмосфера складається з азоту
(78%), кисню (21%), вуглекислого газу, водяних парів, інертних газів (1%).
Загальновідомо, що багато органічних
речовин з “молекулами життя” включно швидко руйнуються в присутності
атмосферного кисню. (В наш час досить поширений метод промислового пакування
харчових продуктів і деяких органічних речовин в пластикові пакети, заповнені
азотом, що значно подовжує термін їх зберігання). А.І.Опарін писав:
“Передусім, ми бачили, що сучасна
атмосфера, з її озоновим шаром та високо окислювальними умовами, не підходить
для дослідів по відтворенню (виникненню життя – В.М.) в газовій фазі” (1).
Тому А.І.Опарін висунув припущення, що
первинна атмосфера була безкисневою. Вважається, що первинна атмосфера
утворилась із вулканічних газів. Вони не містять кисню. Поява кисню в атмосфері
пов’язується з розкладом водяних парів під впливом ультрафіолетових променів
(1%), а головне, з життєдіяльністю фотосинтезуючих організмів (99%) (2). А як
же утворився перший біогенний кисень ще у відсутності фотосинтезуючих
організмів? Згідно з Р. Антесом, його виділяли перші організми завдяки процесу
бродіння (ферментації). У відсутності кисню в первинній атмосфері не міг утворитися захисний озоновий шар. Тому
перші “молекули життя” повинні були бути надійно сховані від згубних
ультрафіолетових променів. Гадають, що вони могли утворитись і зберегтись лише
в океані на глибині не менш як 10 метрів, куди не проникав ультрафіолет, але ще
доходило сонячне світло.
Ці еволюційні уявлення уразливі до
критики. Невідомо, яка ферментація могла бути джерелом першого біогенного
кисню. Продуктами ферментації можуть бути такі речовини, як вуглекислий газ,
етиловий алкоголь, молочна, оцтова та інші органічні кислоти. Проте ні один з
відомих процесів ферментації не продукує кисню. Далі, утворення і довше
перебування “молекул життя” (а еволюція вимагає великих проміжків часу) в тонкому шарі на глибині 10 метрів у
рухливих океанічних водах трудно собі уявити. Тому не дивно, що еволюціоніст і
дослідник початку життя С.Міллер писав:
“Звичайно, ці ідеї є спекуляцією, тому
що ми не знаємо, чи мала земля відновлювальну (тобто, безкисневу – В.М.)
атмосферу в період свого утворення” (3).
Отже, припущення А.І.Опаріна про
первинну безкисневу атмосферу було в значній мірі вимушеним, оскільки інакше
трудно було б пояснити виникнення складних органічних молекул.
Водночас існує немало даних про
наявність значної кількості кисню у первинній атмосфері. Так, сам Г.Юрі
вказував, що ранні геологічні утворення містять залізо в окисленій формі (оксид
заліза)(4). С. Хант, описуючи ранню геологічну історію землі, відносить наявність кисню в атмосфері та
утворення оксидів заліза до раннього періоду докембрійської ери (близько три
мільярди років тому) (5). Геофізик P.Брінкман вважає, що абіогенний кисень міг
утворитись не тільки за рахунок фотолізу, але й завдяки електричним грозовим
розрядам:
“Значна концентрація кисню могла
утворитись в земній атмосфері до еволюції широко розповсюджених фотосинтезуючих
(продукуючих кисень) організмів. Неймовірно, щоб рання еволюція могла
продовжуватись в такій атмосфері”(6).
В попередніх розділах, де
розглядалась ймовірність спонтанного утворення білків і ДНК, було зроблено
припущення, що в первинному океані всі молекули були амінокислотами (або
нуклеотидами). Звичайно, це припущення було зроблено тільки заради наочності.
Зрозуміло, що ці молекули могли бути лише в меншості, а основну масу складали
молекули води. Ряд учених (як креаціоністів, так і еволюціоністів) зробили
підрахунки можливого вмісту деяких біологічно важливих елементів та
попередників молекул життя (амінокислот і нуклеотидів) у воді первинного
океану. Біохімік Д.Гіш підрахував, що, якби весь азот атмосфери був
використаний для утворення 1000 різних органічних речовин в первинному океані,
то концентрація кожної з них становила б
0,0000002 моля на літр. Інакше кажучи, первинний “бульйон” був би дуже
ріденький, і щоб молекула нуклеотиду змогла зустріти іншу молекулу нуклеотиду,
щоб з’єднатися, їй прийшлось би “шукати” собі пару серед близько мільйона інших
молекул. Таким чином, вміст молекул-попередників був би занадто низьким, щоб
утворити більш складні “молекули життя” (7).
Подібні оцінки було зроблено відносно
доступності фосфору, що необхідний для побудови фосфатів ДНК, а також АТФ та
інших багатих на енергію сполук. Відомий
учений Дж. Бернал підрахував, що вміст
сполук фосфора в первинному океані був би надто низьким для виникнення життя
(8). К. Саган і К. Поннамперума дійшли
висновку, що АТФ та інші високоенергетичні сполуки не могли утворититсь в
умовах первісної землі (9). Д.Халл,
виходячи з умов первинного середовища, описаних Юрі та Міллером, підрахував
можливу концентрацію спонтанно утвореної амінокислоти гліцина – 10-27
моля на літр. Концентрація більш складних амінокислот (гліцин –
найпростіша) була б ще менша.
Концентрація глюкози становила б 10-134 моля на літр! (10). Гомеопатичні розведення не
йдуть ні в яке порівняння з такими астрономічними розведеннями!
Відомі англійські вчені-еволюціоністи
Хойл і Вікрамасінгх дійшли висновку:
“Сумнівно, щоб щось, подібне до умов
лабораторних дослідів по відтворенню, взагалі існувало на первинній Землі, або
трапилось на протязі достатньо довгого часу і на достатньо великих обшарах
Земної поверхні, щоб утворити достатньо великі локальні концентрації
біохімічних речовин, необхідних для початку життя. Згодившись з “теорією
первинного супа” про початок життя, вчені замінили релігійні таємниці, що
покривали це питання, не менш таємничими
науковими догмами. Вказані наукові догми так само недоступні для
експериментального методу” (11).
Йокі прийшов до твердого висновку, що
немає наукового підтвердження теорії "первинного супа”:
“Відсутність доказів означає, що
ймовірність існування “первинного супу” повинна бути дуже близькою до нуля… У
відповідь на переконливі докази того, що
“первинний суп” ніколи не існував на Землі або на Марсі, виступи на підтримку
“первинного супу” перейшли у масові
рухи, нелогічні твердження і гасла (Dyson, 1979). Типовим є таке
гасло: “Відсутність доказів не є доказом відсутності!” На щастя для мене,
місцеві органи правопорядку цілком задовольняються відсутністю доказів, що я
пограбував банк, і це є достатнім для відсутності ордеру на мій арешт!” (12).
Хойл, Вікрамасінгх, Йокі є тими
вченими-еволюціоністами, що їх Берт Томпсон влучно назвав “неохочими
креаціоністами” (13). Це ті серйозні
вчені, що під тиском об’єктивних наукових доказів змушені робити
креаціоністські висновки. Креаціоніст Г.
Паркер писав:
“Позиція створення (всесвіту – В.М.) не
основана на вигадці. Навпаки, створення базується на логічному висновку з наших
наукових спостережень, і на простому визнанні того, що кожний, як вчений, так і
простий громадянин, може зрозуміти, що наявність плану означає створення… Якщо
докази створення є такими очевидними, як я про це говорю, тоді інші вчені,
навіть еволюціоністи, мусять їх бачити – і вони їх бачать” (14).
Відомий англійський еволюціоніст К.
Паттерсон, старший палеонтолог Британського Музею історії природи в Лондоні, на
протязі двадцяти років визнавав еволюційну теорію, написав кілька книжок в її
підтримку. Але врешті-решт він дійшов такого висновку:
“Я думаю, що вплив гіпотез про
загального предка на систематику не
тільки породжував нудьгу, не просто був
недостатньо науковим, я думаю, що це була справжня анти-наука” (15).
Об’єктивності ради треба сказати, що
цей вчений не особливо прихильний до позиції креаціонізму. Але він себе
вважає анти-еволюціоністом. А ми вже
знаємо, що можлива і вірна лише одна з двох позицій - або еволюція, або
створення. Третьої не дано. Вже цитований вище британський вчений Фред Хойл
оцінив еволюційну гіпотезу про утворення живих організмів шляхом виникнення
ладу з безладдя у такий образний спосіб:
“Шанс, що вищі форми (життя – В.М.)
виникли таким чином, можна порівняти з шансом того, що торнадо, пройшовши над
звалищем брухту, призведе до виникнення Боінга-747 з наявного там
матеріалу”(16).
В іншому місці він так написав про хімічну еволюцію:
“Кожен, хто має хоч побіжне знайомство
з кубіком Рубіка, погодиться, що незряча людина, що навмання рухає грані
кубіка, не зможе знайти правильне рішення. А тепер уявіть собі 1050
сліпих людей з кубіками Рубіка і подумайте, яка ймовірність того, що вони одночасно
знайдуть рішення. Так ви прийдете до ймовірності спонтанного, випадкового
утворення лише одного з багатьох біополімерів, від яких залежить життя. Думка
про те, що не тільки біополімери, але й оперативна програма живої клітини могла
випадково виникнути в первинному органічному супі тут на Землі є явною
нісенітницею найвищого гатунку” (17).
Британський фізик Х.С. Ліпсон зробив
аналіз різних можливостей (особливо з позицій термодинаміки) утворення
живого з неживого і в підсумку поставив питання: “Тоді, якщо жива
матерія не спричинена взаємодією атомів, природних сил і радіації, як же вона
виникла?”. Спростувавши будь-який вид “спрямованої еволюції”,
він прийшов до висновку: “Я думаю, що ми повинні піти далі і визнати, що
єдиним прийнятним поясненням є створення” . Подібно до вище цитованих вчених,
Ліпсон зовсім не радий такому висновку.
“Я знаю, що це анафема для фізиків, і для мене
також, проте ми не повинні відкидати теорію, яка нам не подобається, якщо
експериментальні докази підтверджують її” (18).
Видатний французський зоолог П.-П. Грассе, що
його знання про живий світ названі “енциклопедичними”, так оцінював положення в
біологічній науці:
“Треба звертати увагу біологів на
слабкі місця та екстраполяції(еволюційної теорії – В.М.), висунуті теоретиками
і видані за доведені істини. Обман є часом несвідомим, хоч і не завжди,
оскільки деякі люди, через своє сектантство, свідомо ігнорують дійсність і
відмовляються визнати недоліки і хибність своїх поглядів. Незважаючи на їх
успіх серед деяких біологів, філософів і соціологів, пояснення біологічної
еволюції не витримують об’єктивної, поглибленої критики. Вони або суперечать
дійсності, або нездатні вирішити притаманні (цій теорії – В.М.) великі
проблеми”. (19).
Відомий шведський біолог С. Ловтруп
висловив подібну ж думку:
“За методом виключення, лишається лише
одна можливість: Дарвінівська теорія природного добору, сполучена з вченням
Менделя або не сполучена, є хибною. Я вже показав, що аргументи ранніх
прибічників цієї теорії не були особливо доказовими, і що є значна кількість
емпіричних фактів, що не узгоджуються з цією теорією. Отже, фактично ця теорія
спростована, тоді чому вона не залишена? Я думаю, що відповідь на це запитання
в тому, що сучасні еволюціоністи наслідують приклад Дарвіна – вони
відмовляються прийняти спростовуючі докази”(20).
Варто повторити, що ці учені – не
креаціоністи. Вони прийшли до висновку про створення тільки на основі наукових
фактів (і всупереч своєму матеріалістичному світогляду).
Література
1. Oparin, A.I. Life: Its Nature, Origin and
Development. Edinburgh, Oliver and Boyd, 1961, p.118. 2. Anthes, R.A. “Atmosphere”, in The
Software Toolworks Multimedia Encyclopedia, 1992. 3. Miller, S.L. “Production of some organic
compounds under possible primitive conditions,” in Journal of the American
Chemical Society, 77, 1955, 2351.
4. Urey, H. “On the Early Chemical History of the Earth and the Origin
of Life” in Proceedings of the
17. НЕЗМІННІСТЬ ГЕНЕТИЧНОГО
КОДУ ТА
ОСНОВНИХ БІОЛОГІЧНИХ ВИДІВ
Еволюційна гіпотеза стверджує, що життя
постійно змінюється в напрямку ускладнення та удосконалення. Проте факти науки
свідчать про виняткову стабільність життєвих форм. Цю стабільність можна
спостерігати на різних рівнях.
Незмінність хімічних елементів.
Хімічні елементи, котрі входять у склад живих організмів та неживих тіл
(наприклад, мінералів) лишаються незмінними невизначений час. Радіоактивні елементи
не є доказом протилежного, тому що вони кінець кінцем перетворюються у
стабільні ізотопи. При чому це спонтанне перетворення відбувається шляхом
розпаду на менш складні елементи, але аж ніяк не ускладнення. В надрах сонця та
інших зірок, при колосальних
температурах і тиску, відбуваються ядерні синтези з утворенням більш складних
атомів, але в кінцевому підсумку утворюються уже відомі стабільні елементи.
Ніякі нові елементи не утворюються. Спроби учених-фізиків створити нові
елементи (зауранові елементи) показали, що такі штучні комбінації протонів та
нейтронів надто нестійкі і швидко розпадаються на відомі елементи.
Незмінність генетичного коду. Стабільність можна спостерігати
і на рівні генетичного коду. Кодування амінокислоти триплетами нуклеотидів ДНК
(кодонами) однакове для вірусів, бактерій і більш складних організмів включно з людиною. Генетичний код
універсальний (1). Наявність незначних відмінностей коду у людських
мітохондріях і в деяких джгутикових одноклітинних організмів лише підкреслює
гідну подиву універсальність генетичного
коду (2, 3). Вражає досконалість коду і його стійкість до пошкоджень, що ми вже обговорювали раніше. Тут немає й
натяку на еволюцію. Створюється враження, що генетичний код і його носій ДНК як
були створені на початку в завершеному вигляді, так і відтворюються з тих пір в
такому ж вигляді. При розмноженні відбувається тільки перекомбінація ДНК і
спадкових ознак в межах кожного з основних видів живих організмів.
Незмінність основних видів.
Стабільність можна спостерігати і на рівні основних видів. Хоча всі живі
організми мають індивідуальні особливості, вони можуть бути об’єднані в групи,
що називаються видами. В межах одного виду окремі організми схожі за своєю
будовою, життєвими функціями, поведінкою та іншими ознаками. Найголовнішою
ознакою приналежності до виду є здатність до взаємного схрещування в природних
умовах та відтворення повноцінного потомства. Наприклад, коти схрещуються між
собою, але не з собаками, тому що це різні види. Іноді вдається штучно схрестити
різні види, наприклад, коня з ослом, або льва з тигром (в умовах зоопарку), але
такі міжвидові гібриди або безплідні (мул), або в наступному поколінні
розпадаються на попередні види.
Стабільність основних видів – це
реальність. Так само реальністю є мінливість живих організмів.
Мінливість відбувається в межах основних видів. Наприклад, є багато порід
собак, що відрізняються формами та розміром тіла (від моськи до величезного
сенбернара), проте це один і той же вид. Виведено близько 800 сортів тюльпанів,
але це один вид. Є безліч сортів пшениці, кукурудзи та інших культурних рослин,
але всі ці сорти відносяться до відповідних видів.
Мінливість постійно спостерігається у
дикій природі. Вчені щорічно описують нові різновидності мікроорганізмів,
комах, рослин. Чим коротший життєвий цикл організму, тим швидше він змінюється.
Це особливо добре видно на прикладі організмів-збудників інфекційних хвороб.
Наприклад, у середні віки сифіліс був гострим захворюванням з лихоманкою,
коротким і бурхливим перебігом і нерідко призводив до смерті. Тепер ми знаємо
сифіліс, як хронічну хворобу, що може продовжуватися роками і десятиріччями.
Від цього він не став менш небезпечним. В третинній стадії ця хвороба
призводить до деградації(прогресивний параліч) та важких змін внутрішніх
органів (аневризма аорти, спинна сухотка, язви внутрішніх органів), що можуть
бути причиною смерті. Біологічні особливості збудника (блідої спірохети)
змінилися, але його основні властивості – статевий шлях зараження, спосіб
розмноження і розповсюдження в організмі, зовнішні морфологічні ознаки – це та
сама бліда спірохета, вперше описана Шаудіном і Гофманом в 1905 році. Для
діагностики сифілісу з 1906 року
використовується реакція Вассермана, а тепер і інші подібні імунологічні
тести.
Ще півстоліття тому туберкульоз був
важким, часто фатальним захворюванням. З впровадженням в 40-ві роки антибіотику
стрептоміцину, а потім тубазиду та інших протитуберкульозних фармпрепаратів,
туберкульоз став виліковною хворобою. Змінились і біологічні властивості збудника
– туберкульозної палички. З одного боку, він став менш агресивним, а з другого
– з’явились
різновиди, стійкі до протитуберкульозних антибіотиків та хіміопрепаратів. Років
десять тому назад прогнозували повну ліквідацію туберкульозу, як поширеної інфекційної
хвороби. Проте в останні роки в Україні і в усьому світі туберкульоз знову
почастішав, а його збудник став більш агресивним. На початку нашого сторіччя
французські вчені Кальметт та Герен на протязі 14 років вирощували
туберкульозних бактерій на спеціальному середовищі, збідненому на поживні
речовини. В результаті вони одержали різновид, майже повністю позбавлений
агресивності, але із збереженими іншими біологічними властивостями, включно із
здатністю підвищувати опірність до цього захворювання. Ці бактерії (БЦЖ) і
дотепер використовуються для профілактики туберкульозу. Незважаючи на
відмінності, вищеописані різновиди (штами) зберігають основні спільні
біологічні властивості, що дозволяє віднести їх до одного виду – збудника
туберкульозу.
Добрим прикладом внутрівидової
мінливості є віруси – збудники грипу та СНІДу. Майже кожна нова епідемія грипу
викликається новим різновидом вірусу. Дуже мінливий також збудник СНІДу. За час
хвороби, від зараження і до смерті (це, звичайно, 3-4 роки), вірус в організмі
хворого піддається більш, ніж 100 мутаціям (4). Велика мінливість вірусів – це
одна із головних причин, чому так трудно знайти ефективні методи лікування
вірусних хвороб.
Стабільність і мінливість виду наочно
видні на прикладі людини. Люди мають відмінності у зрості, вазі, кольорі очей
та шкіри, групах крові, фізичному розвитку і безлічі інших ознак, а проте вони
належать до одного й того ж виду, Homo sapiens. Міжрасові шлюби є плідними. Сучасна
біологічна наука спростовує расистське твердження про “вищі” і “нижчі” раси.
Хоча расизм є набагато старішим, ніж еволюційне вчення, саме воно дало йому “наукову основу” на протязі
останніх ста років. Креаціоніст Г. Морріс так коментує цей факт:
“Еволюційний расизм був природним
висновком з повільного і поступового, випадкового еволюційного процесу,
накресленого Дарвіном і його послідовниками. На цій основі, “раса” – це просто
“підвид”, що , борючись за існування і конкуруючи з іншими підвидами, може
кінець-кінцем перемогти і стати окремим видом. Кожна з різноманітних людських
“рас”, таким чином, розвинулась від якогось стародавнього предка, і деякі
прогресували більше, ніж інші”(5).
Вірність такого тлумачення
підтверджується висловлюваннями самого Ч. Дарвіна та його найближчих соратників. В книзі “Походження людини” він
писав:
“В недалекому майбутньому, якщо міряти
на сторіччя, цивілізовані раси людини майже напевно знищать і замінять дикі
раси по всьому світу. До того часу
людиноподібні мавпи… без сумніву, будуть знищені. Проміжок між людиною і
його найближчими сусідами тоді поширшає, тому що він відділятиме людину у більш
цивілізованому стані, ніж, як ми надіємося, кавказець (прийнята у антропології
назва білої раси – В.М.) від нижчих мавп, таких, як бабуїн, замість того, щоб,
як тепер, відділяти негра або австралійця від горили” (6).
Т. Гекслі, сучасник і палкий прихильник
Дарвіна, писав:
“Ні одна розумна людина, обізнана з
фактами, не вірить, що середній негр є рівним, а, ще менш, вищим від білої
людини. І якщо це так, то просто неймовірно… що він буде здатен успішно
конкурувати із своїм суперником, що має
більший мозок і менші щелепи…” (7).
З цього приводу видатний китайський
геолог д-р Хсу висловився так:
“Моя відраза до Дарвінізму є
зрозумілою, тому що який член “нижчих рас” залишиться байдужим до тверджень
великого учителя (Дарвін, 1881, в листі до У. Грехема), що “в недалекому
майбутньому нескінченна кількість нижчих рас буде усунута вищими цивілізованими
расами по всьому світу”… Чарльз Дарвін був не пророк, не месія, не півбог. Він
був джентльменом-вченим Вікторіанської доби, відомим членом суспільства, що
посилало військові кораблі, щоб насильно ввозити опіум у Китай, все це у ім’я
конкуренції (у вільній торгівлі) і виживання найбільш пристосованого” (8).
Звісно, це не означає, що сучасні
еволюціоністи є расистами (переважна більшість їх не є такими), але
вищенаведені твердження основоположників еволюційного вчення говорять самі за
себе. Ці твердження спростовані
величезною кількістю наукових досліджень, серед яких ми дозволимо собі навести
лише найостанніші. Кілька відомих американських біологів і генетиків,
намагаючись простежити людську спадковість, вивчили особливості Y-хромосом у 38
чоловіків різної національності, що живуть у різних кінцях світу (9, 10). На
їхнє здивування, вони не знайшли ніякої різниці нуклеотидних послідовностей у
нерекомбінантній частині Y-хромосоми
цих людей. Ці результати дозволяють думати, що в спадковості чоловіків не
відбувалось ніяких еволюційних змін. Але коли порівняли Y-хромосоми
людей, шимпанзе, горил і орангутангів, то виявили великі генетичні відмінності
між різними видами, і дуже малі (або ніякі) варіації всередині кожного виду.
Якби еволюційна модель, що стверджує наявність спільного предка у сучасних
приматів, була вірною, то або міжвидові різниці були б меншими, або
внутрішньовидові коливання були б більшими.
Мінливість у великій мірі обумовлена
мутаціями. Тому варто зупинитись на цьому питанні детальніше. Мутації – це
зміни генетичної інформації в ДНК клітин. Ці зміни можуть виникати різним
чином. Може змінюватись послідовність нуклеотидів у ДНК – це вже знайомі нам генетичні
мутації. Хромосоми ядра клітини можуть бути розірвані, і їх частини можуть
бути з’єднані по-іншому – це хромосомні мутації. Ділення клітини може не доходити до кінця,
внаслідок чого кількість генетичного матеріалу збільшується у два або більше
разів (поліплоїдія). В інших випадках в клітинах може залишитись
половинна кількість генів (гаплоїдія). Мутації можуть виникати в статевих
клітинах (сперматозоїдах і яйцеклітинах), і тоді ці зміни можуть бути передані
наступним поколінням в процесі статевого розмноження. Мутації можуть з’являтися також
в нестатевих (соматичних) клітинах тіла. У цьому випадку вони можуть призвести
до розвитку пухлин (доброякісних і злоякісних) та до інших порушень.
Згідно з еволюційною гіпотезою,
внаслідок мутацій виникають змінені організми (мутанти), що в подальшому
піддаються природному добору. З них виживають найсильніші, найкраще
пристосовані, а також ті, що виграють у конкуренції за самку (селективна
репродукція). Слабкі не залишають потомства і гинуть. Якщо цей процес (виникнення мутацій і
природний добір) продовжується достатній час і доповнюється географічною
ізоляцією, то накопичення позитивних мутацій у поколіннях призводить до
утворення нових, більш досконалих видів, тобто до еволюційного прогресу.
Проте відомі особливості мутацій трудно
узгодити з такою точкою зору. По-перше, мутації майже завжди шкідливі. Багато
мутацій призводять до внутріутробної загибелі зародка. Інші викликають вроджені
виродливості, такі, як водянка голови, розщеплення спинного хребта, вроджений
вивих стегна, заяча губа, вовча паща, відсутність матки, зрощення двох плодів
(сіамські близнюки). Мутації лежать в основі важких хвороб – вроджених вад
серця, вродженої катаракти, вродженої глухонімоти, розумової відсталості,
серповидноклітинного недокрів’я, гемофілії (кровоточивості), гангрени рота
(акаталазії), а також таких дефектів, як дальтонізм (порушення кольорового
зору), альбінізм та багато інших. В лабораторних умовах одержані численні
мутації у плодової мушки (дрозофіли), улюбленого об’єкту досліджень генетиків.
Майже всі вони шкідливі.
Іноді як приклад корисної мутації
наводять серповидноклітинне недокрів’я. Наявність мутантного гена підвищує
опірність організму до малярії. Але це
досягається немалою ціною. Якщо наявний один здоровий і один мутантний ген, то
носій зовні здоровий, але він не витримує підвищених навантажень (такі
люди, наприклад, непридатні до військової служби). Якщо обидва гена мутантні, то розвивається важке недокрів’я,
нерідко із смертельним наслідком.
Виведені шляхом штучного відбору і
генетичних маніпуляцій більш продуктивні
породи сільськогосподарських тварин і сорти рослин не спростовують положення
про шкідливість мутацій. Ці “поліпшені” організми мають знижену життєздатність
і гірше пристосовані до середовища, ніж їх дикі родичі. Вони тісно прив’язані
до людини і, як правило, не можуть жити в природних умовах. Для таких
високопродуктивних тварин потрібні спеціальні раціони з вітамінами,
мікроелементами, гормонами, антибіотиками, і особливі умови утримання. Для
рослин потрібні добрива, пестициди і гербіциди. Їх корисні господарські якості
корисні не для них самих, а для людини, що їх вивела і використовує для своїх
потреб.
По-друге, мутації – це рідкісне явище.
В природних умовах частота мутацій становить, за оцінками різних учених, від 1
на 10000 до 1 на 10000000000. Вважають, що це залежить від роботи клітинної
системи відновлення ДНК, котра “виліковує” шкідливі наслідки більшості мутацій.
Крім того, мутації – це випадкові, неспрямовані зміни. Ми вже бачили раніше, що
випадкові зміни в складній інформаційній системі, якою є ДНК, можуть лише
псувати її. Дуже трудно собі уявити, щоб вони могли призвести до прогресивного
удосконалення.
В 1910 році американський вчений Морган
почав свої дослідження над плодовою мушкою (дрозофілою), що привели його до
створення хромосомної теорії спадковості. Відтоді дрозофіла стала улюбленим
об’єктом генетиків. Рентгенівське опромінення дрозофіли збільшує частоту
мутацій на 15000%! Дрозофіла живе 12 днів. Учені настільки збільшили швидкість
виникнення мутацій, що це рівносильно нормальному мутаційному процесові та
еволюції дрозофіли на протязі багатьох мільйонів років. Ось уже скоро як сто
років кілька поколінь учених опромінюють і спостерігають за мільйонами
дрозофіл. Одержано безліч мутантних форм дрозофіли, що відрізняються розміром,
формою, кольором крил, тіла, очей. Виникло багато виродливостей. Але найчастіше
одержували безплідних і мертвих дрозофіл. А найголовніше – ніхто не спостерігав
появу нових видів. Як вдало висловився
Р.Уайсонг, “почали з дрозофіли і закінчили дрозофілою” (11).
Всі вчені, включно з еволюціоністами, переконані в шкідливості мутацій.
Теорія і практика медицини підтверджує це. Всі, особливо у післяЧорнобильській
Україні, знають про шкідливі наслідки
радіоактивного опромінення. Космонавтів захищають від космічного опромінення
усіма можливими засобами. Рентгенологи і радіологи захищаються свинцевими
екранами і товстими бетонними стінами. Їм доплачують за шкідливі умови роботи і
раніше відправляють на пенсію. Багато лікарів і учених в минулому захворіло на
рак та лейкози в результаті опромінення і його наслідків – мутацій. Фармакологи
старанно перевіряють нові ліки та харчові додатки на наявність мутагенної
активності і без жалю бракують їх за найменшої підозри. Якщо наука і практика
одноголосно підтверджують шкідливість мутацій, то чи не дивно виглядає
еволюційний постулат про мутації, як рушійну силу біологічного прогресу?
Література
1. Мецлер, Д. Биохимия. Т.3, М., “Мир”, 1980, с.
193-195. 2. Levine, L. “Genetic code,”
in The Software Toolworks Multimedia Encyclopedia, 1992; 3.“Genetic code,” in Webster’s Interactive
Encyclopedia, CD-ROM for Windows, 1995 ATTICA Cybernetics Ltd., 1995
Helicon Publishing Ltd.). 4. Enger, E.D. et al.
Concepts in Biology. WCB, 1994, p. 374. 5. Morris,H.M. The
Long War Against God, Baker Book House, Grand Rapids, MI 49516, 3th pr.,
1990, p. 61. 6.