Современные концепции происхождения жизни

Современные концепции происхождения жизни
Заседание научного семинара
«Устойчивое развитие и образование»

Д.И.МУСТАФИН,
секретарь семинара
«Устойчивое развитие и образование»,
д.х.н., профессор РХТУ им. Д.И.Менделеева

В Российском химико-технологическом университете (РХТУ) им. Д.И.Менделеева состоялось очередное заседание научного семинара «Устойчивое развитие и образование». Этот семинар, организованный в рамках деятельности Института химии и проблем устойчивого развития, давно стал местом притяжения людей, которые переживают за будущее нашего общего дома – планеты Земля. Участниками и докладчиками семинара в разное время являлись академик Ю.А.Израэль, академик Н.П.Лаверов, профессор И.Г.Поспелов, известнейший глобалист, автор «Пределов роста» Денис Л.Медоуз, профессор Оксфордского университета Питер Аткинс, руководитель офиса «Хартия Земли» Алан Аткиссон и др.

В том, что в работе семинара каждый раз принимают участие выдающиеся докладчики, безусловно, заслуга руководителей семинара – члена-корреспондента Российской академии наук, академика Российской академии образования Геннадия Алексеевича Ягодина и члена-корреспондента РАН, директора Института химии и проблем устойчивого развития РХТУ им. Д.И.Менделеева Наталии Павловны Тарасовой.

В этот раз семинар был посвящен обсуждению доклада «Современные концепции происхождения жизни», с которым выступил академик РАН, директор Института геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского РАН Эрик Михайлович Галимов.

Сама тема его выступления, интересная для любого думающего человека, собрала в актовом зале Менделеевского университета и профессоров, и студентов, и представителей разных духовных конфессий, и журналистов.

Представляя докладчика, член-корреспондент Г.А.Ягодин отметил, что Эрик Михайлович Галимов является действительным членом Российской академии наук по Отделению геологии, геофизики, геохимии и горных наук, членом Президиума РАН и автором фундаментальных монографий, открытий, изобретений. Его основные труды посвящены химии и геохимии стабильных изотопов, органической геохимии нефти и газа, происхождения алмазов. Галимов внес крупный вклад в исследование проблем нефтегазообразования, разработал изотопный метод выявления нефтематеринских пород. Он – автор гипотезы углисто-хондритового происхождения верхней оболочки Земли, считает экономически оправданной доставку с Луны экологически чистого топлива – гелия-3.

Эрик Михайлович является создателем теории внутримолекулярных изотопных эффектов, принципов аддитивности в изотопной термодинамике, термодинамической упорядоченности изотопов в биомолекулах, концепции газообразования на ранней стадии трансформации органического вещества, соавтором открытия спинового изотопного эффекта. Он исследовал механизм и условия алмазообразования и поведения эндогенных форм углерода в мантии. В 2005 г. получила экспериментальное подтверждение его гипотеза образования алмазов в процессе кавитации.

Академик Галимов – участник и руководитель ряда крупных международных морских экспедиций в Тихом, Атлантическом и Северном Ледовитом океанах, в Балтийском море, в Антарктике («Гломар Челленджер», 1976 г.; «Зонне», 1991 г.; «Джойдес Резольюшн», 1992 г.; «Академик Борис Петров», 1990, 1996, 2006 гг.).

В последние годы научная деятельность Галимова связана с проблемами формирования системы Земля–Луна, химической эволюции Земли, происхождения жизни на нашей Земле. Им сформулировано научное обоснование российских космических программ исследования Луны («Луна-Глоб») и доставки вещества с Фобоса («Фобос-Грунт»), включенных в Федеральную космическую программу России.

Проблема происхождения жизни всегда занимала лучшие умы человечества.

Несмотря на то, что гипотез происхождения Земли и жизни множество, их можно разделить на три основных группы, в зависимости от того, что мы берем за изначальную координату: случай, организованный химический процесс или Бога.

Многие ученые не отвергают наличие Высшего Разума, Творца, Дизайнера нашей Вселенной. Представление о божественном начале распространено в обществе гораздо шире, чем можно было бы подумать, в том числе и в научной среде. Дарвинизм предлагает механизм, при помощи которого случайно возникающие изменения, в каждом случае закрепляемые естественным отбором, выстраиваются в эволюционную линию. Однако дарвинизм обнаруживает слабости при объяснении многих фактов молекулярной биологии и не помогает понять механизм зарождения жизни.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Академик Э.М.Галимов рассказывает о своей концепции устойчивого упорядочения и АТФ-зависимом механизме происхождения жизни

Великий В.И.Вернадский считал, что жизнь и материя существовали всегда. Химик Сванте Аррениус убеждал своих коллег, что жизнь занесена из космоса, не фиксируясь на том, как она появилась в космосе. Один из первооткрывателей ДНК Фрэнсис Крик также полагал, что жизнь могла родиться в других мирах, а затем законсервированные образцы этой жизни были занесены на Землю и другие планеты представителями развитой цивилизации.

Концепция академика Галимова основана на нетрадиционном рассмотрении процесса производства упорядочения в рамках линейной неравновесной термодинамики. Любое устойчивое развитие требует аттрактора*. Аттрактор существует, если система самостоятельно возвращается в то положение, из которого она была выведена. Например, если оттянуть пружину и отпустить, она вернется в исходное состояние. А вот если поставить вертикально карандаш на столе и потом толкнуть его, он упадет и в прежнее положение не вернется. Равновесное состояние (максимум энтропии, минимум энергии) является аттрактором. Если систему вывести из равновесия, она в него самостоятельно возвращается. Универсальность второго закона термодинамики определяется наличием аттрактора в виде равновесного состояния.

Галимов показал, что аттрактор имеется у процесса упорядочения. Согласно концепции ученого аттрактором упорядочения является стационарное состояние сопряженных процессов, в которых имеет место диспропорционирование энтропии и которые протекают в области линейных взаимодействий. Существование аттрактора делает упорядочение в стационарной системе сопряженных реакций таким же устойчивым процессом, каким является разупорядочение в изолированной системе, следующее из второго закона термодинамики.

Сформулированная академиком Галимовым модель позволяет по-новому взглянуть на химические формы начальной эволюции. В соответствии с ней не рибонуклеиновые кислоты (РНК) или полипептиды, как принято, а молекула аденозинтрифосфата (АТФ) находится в начале химического эволюционного процесса, приводящего к возникновению живого.

Химическое упорядочение возникает, когда ограничивается свобода взаимодействий. В природе, по мнению Галимова, нет органических соединений, осуществляющих упорядочение посредством селективного катализа (только определенные соединения и только с определенными партнерами могут вступать в реакцию) более эффективно, чем аминокислотные цепочки – пептиды. В рамках этой концепции становится понятна логика возникновения генетического кода. Генетический код – это не некий источник информации, а всего лишь обходной маневр, позволяющий неспособным к размножению аминокислотным последовательностям развиваться по пути возрастающего упорядочения, используя уникальную способность нуклеиновых кислот к самокопированию.

Академик Галимов сделал все возможное для того, чтобы убедить аудиторию: Законы происхождения нашего мира познаваемы… Появление жизни на Земле предопределено самой природой, тем, как она устроена… Есть один путь для возникновения жизни. Из всех химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева только углерод обладает свойствами, которые позволяют ему быть основой жизни. Из всего огромного разнообразия органических соединений лишь аминокислотные цепочки могут сформировать универсально построенные, но при этом способные к бесконечному разнообразию формы селективного катализа (ферменты). Только нуклеотиды, благодаря комплементарности пуринов и пиримидинов, обладают уникальной в мире органических соединений способностью к самовоспроизведению. Поэтому, где бы жизнь ни возникла в нашей Вселенной, молекулярно она должна быть построена сходным образом.

Приведенная академиком физико-химическая, биологическая и геологическая аргументация концепции происхождения жизни потребовала от присутствующих не только хорошей базовой университетской подготовки, которая, слава Богу, сохранилась в стенах Менделеевского химико-технологического университета, но и определенной веры в могущество разума академика.

Может быть, в будущем удастся смоделировать законы развития жизни в соответствии с концепцией Галимова. Академик считает, что это скорее может быть сделано с помощью компьютера, чем на лабораторном столе. Работы в этом направлении ведутся совместно с профессором В.А.Дементьевым, но об окончательных результатах компьютерного моделирования говорить пока рано.

В заключение руководитель семинара «Устойчивое развитие и образование», член-корреспондент РАН Н.П.Тарасова сказала: «Для того чтобы строить устойчивое и счастливое будущее, необходимо проанализировать настоящее и хорошо знать прошлое. Концепция устойчивого упорядочения и АТФ-зависимый механизм происхождения жизни, которые предлагает академик Галимов, возвышаются над всеми материалистическими теориями происхождения жизни потому, что в их основе лежит не случай, не случайно происходящие “большие взрывы”, а закономерные процессы, согласующиеся с термодинамическими законами, известными всем нашим студентам».

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Академик Э.М.Галимов,член-корреспондент Н.П.Тарасова,священник отец Александр (Борисов)
во время дискуссии о происхождении мира

Являясь уверенным сторонником и пропагандистом концепции устойчивого развития, Тарасова преподнесла Галимову в подарок не просто букет цветов, а целую «экосистему спатифиллума» – сообщество удивительно красивых продуцентов, взаимодействующих между собой и с окружающей неживой средой, в которую входит и та земля, о происхождении жизни на которой шла речь в докладе академика. «Человек, который в своих руках держал лунные и марсианские камни, при этом оставаясь на материалистических позициях, и предложил свою концепцию происхождения жизни, достоин подарка в виде живого букета», – сказала Тарасова.

Присутствовавший на семинаре православный священник Храма Космы и Дамиана отец Александр (Борисов), биолог по образованию, кандидат биологических наук, семь лет проработавший в Институте общей генетики АН СССР, очень внимательно слушал доклад академика Галимова. Он напомнил академику слова знаменитого Э.Шредингера о том, что «наша жизнь подчиняется физическим законам, которые пока для нас неизвестны». На что академик Галимов мудро ответил: «Известно, что религия основана на вере. Но и основные научные теории тоже основаны на вере, может быть, даже в большей степени. Наука не в состоянии объяснить все. Речь идет только о том, насколько мы можем определить те границы, в которых наука адекватно объясняет природные процессы, и где она не может дать адекватных объяснений».

Священнику так и не удалось понять доказательства академика о понижении энтропии в самопроизвольных процессах. Однако математические выкладки докладчика привели отца Александра к выводу о том, что именно неизвестная пока академику Божественная сила заставляет энтропию уменьшаться, а не увеличиваться в самопроизвольных процессах, которые приводят к устойчивому упорядочению и АТФ-зависимым механизмам построения сложных органических молекул, о которых так интересно говорил академик Галимов.

После завершения семинара участники не хотели расходиться, и дискуссии о происхождении жизни еще долго продолжались во многих лабораториях, а в кабинете ректора Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева профессора Владимира Александровича Колесникова она вспыхнула с новой силой. В результате была достигнута договоренность о том, что свои дипломные работы менделеевцы смогут выполнять под руководством академика Галимова и его сотрудников в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН. Ну что ж, возможно, именно им, студентам Института химии и проблем устойчивого развития Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева, предстоит выяснить, будут ли «на Марсе яблони цвести».

* Аттрактор – совокупность внутренних и внешних условий, способствующих «выбору» самоорганизующейся системой одного из вариантов устойчивого развития.