Основы креационизма
Креацентр > Статьи > Основы креационизма > Неупрощаемая структура жизни

Неупрощаемая структура жизни

Часть 1: аутопоэз

Обычно приводимый пример разумного замысла апеллирует к: (а) неупрощаемой сложности и (б) некоторым аспектам жизни. Но сложные аргументы влекут за собой сложные опровержения (обоснованные или нет), и утверждение, что только некоторые аспекты жизни являются неприводимо сложными, подразумевает, что другие не являются таковыми, и поэтому средний человек остается не убежденным. Здесь я использую другой принцип — аутопоэз (самозарождение) — чтобы показать, что все аспекты жизни лежат вне досягаемости натуралистических объяснений. Аутопоэз дает убедительный аргумент в пользу разумного замысла в три этапа: (i) аутопоэз универсален для всех живых существ, что делает его обязательным условием жизни, а не конечным продуктом естественного отбора; (ii) обратно-причинная, управляемая информацией, структурированная иерархия аутопоэза не сводима к законам физики и химии; и (iii) существует непреодолимая пропасть между грязной, массовой химией естественной окружающей среды и совершенно чистой, одномолекулярной точностью биохимии. Натуралистические возражения против этих положений рассматриваются в части II настоящей статьи.

Снежинка фото Кеннета Г. Либбрехта.

Рисунок 1. Упрощаемая структура. Снежинки (слева) имеют шестиугольную форму, потому что вода кристаллизуется в лед в шестиугольном узоре (справа). Таким образом, структура снежинки может быть сведена к (объясненной в терминах) кристаллической структуре льда. Образование кристаллов происходит самопроизвольно в охлаждающей среде. Молекулы энергетического пара заключаются в твердые связи с выделением тепла в окружающую среду, что приводит к увеличению общей энтропии в соответствии со вторым законом термодинамики.

Обычно приводимый пример интеллектуального проектирования (ИД; intelligent design, ID) звучит следующим образом: «Некоторые биологические системы настолько сложны, что они могут функционировать только тогда, когда присутствуют все их компоненты, так что система не могла развиться из более простой сборки, которая не содержала полного механизма».1 Это определение является тем, что биохимик Майкл Бихи назвал неупрощаемой сложностью в своей популярной книге «Черный ящик Дарвина», где он указал на такие примеры, как каскад свертывания крови и протонный молекулярный двигатель в бактериальном жгутике. Однако, поскольку Бихи апеллировал к сложности, было выдвинуто много столь же сложных опровержений, и поскольку он утверждал, что только некоторые аспекты жизни были несводимо сложными, он тем самым подразумевал, что большая часть живой структуры была открыта для натуралистического объяснения. В результате этих двух факторов концепция интеллектуального дизайна остается спорной и недоказанной в популярном понимании.

В этой статье я буду утверждать, что все аспекты жизни указывают на разумный замысел, основанный на том, что европейский эрудит профессор Майкл Поланьи в своей статье 1968 года в Science назвал «Неупрощаемой структурой жизни».4 Поланьи утверждал, что живые организмы имеют машинную структуру, которая не может быть объяснена (или сведена к ней) физикой и химией молекул, из которых они состоят. Эта концепция проще и шире в своем применении, чем концепция Бихи о неупрощаемой сложности, и она применима ко всей жизни, а не только к некоторым ее частям.

Природа и происхождение биологического дизайна

Биологи повсеместно восхищаются чудом прекрасных «конструкций/дизайнов», очевидных в живых организмах, и они часто отшатываются в отвращении от ужасных «конструкций», демонстрируемых паразитами и хищниками для обеспечения выживания себя и своего вида. Но для дарвиниста это всего лишь «видимые конструкции» — конечный результат миллионов лет возни с мутациями и тонкой настройки естественным отбором. Они не указывают на космического Конструктора, только на долгий и «слепой» процесс выживания наиболее приспособленных.5 Для дарвиниста то же самое должно относиться и к происхождению жизни — она должна быть эмерджентным свойством материи. Эмерджентное свойство системы — это какое-то особое устройство, которое обычно не наблюдается, но может возникнуть в результате естественных причин при правильных условиях окружающей среды. Например, вихрь торнадо является эмерджентным свойством атмосферных движений и температурных градиентов. Соответственно, эволюционисты бесконечно ищут те особые условия окружающей среды, которые, возможно, запустили первый раунд углеродных макромолекул6 на их долгом пути к жизни. Если они когда-нибудь обнаружат эти уникальные условия окружающей среды, то смогут объяснить жизнь с точки зрения физики и химии. То есть жизнь тогда можно было бы свести к известным законам физики, химии и условий окружающей среды.

Однако Поланьи утверждал, что форма и функции различных частей живых организмов не могут быть сведены (или объяснены) законов физики и химии, и поэтому жизнь проявляет неупрощаемую структуру. Он не размышлял о происхождении жизни, утверждая только, что ученые должны быть готовы признать невозможное, когда они видят его:

«Признание некоторых фундаментальных невозможностей заложило основы некоторых основных принципов физики и химии; точно так же признание невозможности понимания живых существ с точки зрения физики и химии, далеких от установления пределов нашего понимания жизни, направит ее в правильном направлении».7

Упрощаемые и неупрощаемые структуры

Чтобы понять концепцию неупрощаемой структуры Поланьи, мы должны сначала взглянуть на упрощаемую структуру. Снежинки на рисунке 1 иллюстрируют сводимую структуру.

Метеорологи распознали около восьмидесяти различных основных форм снежинок, и тонкие вариации на эти темы добавляют к смеси, чтобы произвести практически бесконечное разнообразие реальных форм. Но все они возникают из одного вида молекул — воды. Как это возможно?

Рисунок 2. Неупрощаемая структура. Серебряные монеты (слева) обладают свойствами плоскостности, округлости и отпечатков на гранях и ободках, которые не могут быть объяснены с точки зрения кристаллического состояния серебра (плотно упакованные кубики) или его естественного появления как самородного серебра (справа).

Когда вода замерзает, ее кристаллы принимают форму шестиугольной призмы. Кристаллы затем растут, соединяя призму с призмой. Сложные ветвящиеся узоры снежинок возникают из статистического факта, что молекула водяного пара в воздухе, скорее всего, присоединится к своей ближайшей поверхности. Таким образом, любая выступающая выпуклость будет расти быстрее, чем окружающая область кристалла, потому что это будет ближайшая поверхность к большинству молекул пара.8 На шестиугольной призме есть шесть «бугорков/выпуклостей» (углов), поэтому рост будет происходить наиболее быстро из них, производя наблюдаемый шестиугольный узор.

Снежинки имеют редуцируемую структуру, потому что вы можете производить их с небольшим количеством пара или с большим количеством. Они могут быть большими или маленькими. Любая молекула воды так же хороша, как и любая другая молекула воды в их формировании. Ничто не идет не так, если вы добавляете или вычитаете одну или несколько молекул воды из них. Вы можете создавать их шаг за шагом, используя любую и каждую доступную молекулу воды. Таким образом, все эти закономерности могут быть объяснены (сведены к) физикой и химией воды и атмосферными условиями.

Детали машин

Рисунок 3. Общие неупрощаемо составленные компоненты машины: рычаг (А), зубчатое колесо (В) и спиральная пружина (С). Все они сделаны из металла, но их детальная структура и функция не могут быть сведены (объяснены) свойствами металла, из которого они сделаны.

Чтобы теперь понять неупрощаемую структуру, рассмотрим серебряную монету.

Серебро встречается естественным образом в медных, свинцовых, цинковых, никелевых и золотых рудах — и редко, в почти чистой форме, называемой «самородным серебром». На рисунке 2 показаны задняя и передняя части двух старинных серебряных монет, а также самородок редкой местной формы серебра. Кристаллическая структура твердого серебра состоит из плотно упакованных кубиков. Основной корпус самородка самородного серебра имеет знакомый блеск чистого металла, и он принял форму, которая отражает доступное пространство, когда он был осажден из раствора грунтовых вод. Черные инкрустации представляют собой очень мелкие кристаллы серебра, которые продолжали расти, когда скорость осаждения уменьшилась после того, как основная нагрузка серебра была осаждена из раствора.

В отличие от красиво структурированных снежинок, здесь нет естественного процесса, который мог бы превратить плотно упакованные кубики твердого серебра в круглые плоские диски с изображениями людей, животных и надписей на них. Добавление большего или меньшего количества серебра не может произвести округлость, плоскостность и несущие изображение свойства монет, и искать особые условия окружающей среды было бы бесполезно, потому что мы признаем, что образцы сделаны человеком. Таким образом, структура монеты неупрощаема к физике и химии серебра и явно была навязана серебру каким-то разумным внешним агентом (в данном случае человеком).

Каким бы ни было объяснение, однако, неупрощаемость структуры монеты к свойствам ее составного серебра составляет то, что я назову «невозможностью Полань». То есть Поланьи определил этот вид неупрощаемости как натуралистическую невозможность и утверждал, что она должна быть признана таковой научным сообществом, поэтому я просто присоединяю его имя к принципу.

Поланьи указал на машинообразные структуры, существующие в живых организмах. На рисунке 3 приведены три примера общих компонентов машины: рычаг, зубчатое колесо и спиральная пружина. Точно так же, как структура и функция этих общих компонентов машины не могут быть объяснены в терминах металла, из которого они сделаны, так и структура и функция параллельных компонентов в жизни не могут быть сведены к свойствам углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы и микроэлементов, из которых они сделаны. Существуют бесконечные примеры таких неупрощаемых структур в живых системах, но все они работают по объединяющему принципу, называемому «аутопоэз».

Определение аутопоэз 

«Аутопоэз» буквально означает «самовоспроизводство» (от греческого auto «для себя» и глагола poiéō, означающего «я создаю или я делаю»), и это относится к уникальной способности живого организма постоянно восстанавливать и поддерживать себя — в конечном счете до точки самовоспроизводства — используя энергию и сырье из своей окружающей среды. В отличие от этого, аллопоэтическая система (от греческого allo «для другого»), такая как автомобильный завод, использует энергию и сырье для производства организованной структуры (автомобиля), которая является чем-то иным, чем сама (фабрика).9

Аутопоэз — это уникальное и удивительное свойство жизни — ничего подобного в известной нам Вселенной нет. Он состоит из иерархии неприводимых структурированных уровней. Они включают в себя: (I) компоненты с идеально чистым составом, и (II) компоненты с весьма специфической структурой, (III) компоненты, которые функционально интегрированы, (IV) всесторонне регулируемые и информационно-управляемые процессы, и (V) метаинформация, имеющая обратную связь стратегии выживания человека и вида (эти термины будут разъяснены в ближайшее время). Каждый уровень построен на нем, но не может быть объяснен с точки зрения уровня ниже него. А между базовым уровнем (идеально чистым составом) и природной средой лежит непреодолимая пропасть. Чрезвычайно сложные детали все еще находятся за пределами наших нынешних знаний и понимания, но я проиллюстрирую основные моменты, используя аналогию с пылесосом.

Аналогия с пылесосом

Моя мать была в восторге, когда мой отец купил наш первый электрический пылесос в 1953 году. Он состоял из двигателя и корпуса, вытяжного вентилятора, мешка для пыли и гибкого шланга с различными наконечниками. Наша нынешняя машина использует циклонный фильтр и следует за мной на двух колесах, а не на ползунках, как это было в оригинале моей матери. Моя следующая версия может быть маленькой роботизированной машиной, которая бегает по комнате сама по себе, пока ее батарея не разрядится. Если бы я мог себе это позволить, возможно, я мог бы купить более дорогую версию, которая автоматически чувствует разряд батареи и возвращается в свой индукционный корпус для зарядки аккумулятора.

Обратите внимание на иерархию систем управления здесь. Оригинальная машина требовала оператора и некоторого физического усилия, чтобы тянуть машину в нужном направлении. Переход на два колеса позволяет машине следовать за оператором с небольшим усилием, а циклонный фильтр устраняет грязный мешок для пыли. Следующий переход к бортовому роботизированному управлению не требует никаких усилий со стороны оператора, за исключением инициирования действия для начала и возврата машины к источнику питания для подзарядки, когда она разрядится. И следующий переход к автоматическому зондированию механизма управления сбегом мощности и возвратом на базу не требует никаких усилий со стороны оператора, как только начальная программа настроена, чтобы сообщить машине, когда делать свою работу.

Если мы теперь продолжим эту аналогию, чтобы достичь жизненного состояния аутопоэза, следующим шагом будет установка бортовой системы производства электроэнергии, которая могла бы использовать различные органические, химические или световые источники из окружающей среды в качестве сырья. Затем установите сенсорную и информационную систему обработки, которая могла бы определять состояние как внешней, так и внутренней среды (загрязненность пола и состояние пылесоса) и принимать решения о том, куда тратить усилия и как избежать опасностей, но в пределах рабочего диапазона имеющихся ресурсов. Затем, наконец, pièce de résistance/самое интересное, установить мета-информационный (информация об информации) объект с возможностью автоматического поддержания и ремонта жизненной системы, в том числе почти чудесной способностью воспроизводить себя — аутопоэз.

Заметьте, что каждый уровень структуры в рамках аутопоэтической иерархии зависит от уровня ниже него, но он не может быть объяснен с точки зрения этого более низкого уровня. Например, переход от внешнего источника к бортовому производству электроэнергии зависит от наличия работающего электродвигателя. Электрический пылесос мог бы вечно сидеть в шкафу, не будучи в состоянии избавиться от своей зависимости от внешнего источника энергии — он должен быть навязан с верхнего уровня, ибо он не может прийти с нижнего уровня. Точно так же аутопоэз бесполезен, если нет пылесоса для ремонта, обслуживания и размножения. Пылесос, не обладающий аутопоэзными способностями, мог бы вечно сидеть в шкафу, так и не достигнув аутопоэзной стадии — он должен быть навязан с уровня выше, поскольку он не может прийти с уровня ниже.

Таким образом, аутопоэтическая иерархия построена таким образом, что любой натуралистический переход от одного уровня к более высокому представлял бы невозможность Поланьи. То есть структура на уровне зависит от структуры на уровне i-1, но не может быть объяснена структурой на этом уровне. Таким образом, структура на уровне должна была быть навязана с уровня i или выше.

Натуралистическая бездна

Большинство исследователей происхождения жизни согласны (по крайней мере, в наиболее показательных частях своих работ)10 с тем, что нет никаких натуралистических экспериментальных доказательств, непосредственно демонстрирующих путь от неживого к жизни. Однако они продолжают свои исследования, полагая, что это лишь вопрос времени, когда мы обнаружим этот путь. Но, используя аналогию с пылесосом, мы можем убедительно продемонстрировать, что проблема заключается в невозможности Поланьи прямо у основания — жизнь отделена от небытия непреодолимой пропастью.

Грязная, массовая экологическая химия

«Простая» структура пылесоса совсем не проста. Он изготовлен из высокочистых материалов (алюминий, пластик, ткань, медная проволока, стальные пластины и т.д.), которые специально структурированы для работы и функционально интегрированы для достижения поставленной задачи по всасыванию грязи с пола. Удивительно, но грязь, которую он всасывает, содержит в основном те же материалы, из которых сделан сам пылесос — алюминий, железо и медь в минеральных зернах грязи, волокна ткани в пыли и органические соединения в разнообразном мусоре повседневной домашней жизни. Однако именно различие в форме и функциях этих схожих материалов отличает пылесос от грязи на полу. Точно так же это удивительная форма и функция жизни в клетке, которая отделяет ее от неживого в окружающей среде.

Натуралистическая химия — это всегда «грязная химия», в то время как жизнь использует только «совершенно чистую химию». Я выбрал слово «грязная химия» не для того, чтобы очернить исследование происхождения жизни, а потому, что этот термин используется лауреатом Нобелевской премии профессором Кристианом де Дювом, ведущим атеистическим исследователем в этой области.11 Сырье в окружающей среде, такое как воздух, вода и почва, неизменно представляет собой смесь многих различных химических веществ. В экспериментах «грязной химии» загрязняющие вещества всегда присутствуют и вызывают раздражающие побочные реакции, которые портят ожидаемые результаты. В результате исследователи часто склонны подтасовывать результат, используя искусственно очищенные реагенты. Но даже если для начала дать чистые реагенты, натуралистические эксперименты обычно производят то, что недавний эволюционистский рецензент по-разному называл «гадостью», «слизью» и «дрянью»,12 что на самом деле является токсичным осадком. Даже наши самые лучшие промышленные химические процессы могут только произвести чистоты реагента в заказе 99,99%. Для получения 100% чистоты в лаборатории требуется очень узкоспециализированное оборудование, которое может сортировать отдельные молекулы друг от друга.

Еще одно важное различие между химией окружающей среды и жизнью состоит в том, что химические реакции в пробирке следуют закону массового действия.13 В процессе участвует большое число молекул, и скорость реакции вместе с ее конечным результатом можно предсказать, предположив, что каждая молекула ведет себя независимо и каждый из реагентов имеет одинаковую вероятность взаимодействия. Напротив, клетки метаболизируют свои реагенты с точностью до одной молекулы, и они контролируют скорость и исход реакций, используя ферменты и наномасштабные структурированные пути, так что результат биохимической реакции может быть полностью отличным от предсказанного законом массового действия.

Иерархия аутопоэтическая

 Совершенно чистая, биохимическая, специфичная для одной молекулы

Аналогия с пылесосом разрушается прежде, чем мы приближаемся к жизни, потому что химический состав его компонентов далеко не достаточно чист для жизни. Материалы, пригодные для использования в пылесосе, могут переносить несколько процентов примесей и по-прежнему производить адекватную производительность, но чистота не менее 100% будет работать в молекулярном механизме клетки.

Один из самых известных примеров — гомохиральность. Многие молекулы на основе углерода обладают свойством, называемым «хиральностью» — они могут существовать в двух формах, которые являются зеркальными отражениями друг друга (как наши левая и правая руки), называемых «энантиомерами». Живые организмы обычно используют только один из этих энантиомеров (например, левосторонние аминокислоты и правосторонние сахара). В отличие от этого, натуралистические эксперименты, которые производят аминокислоты и сахара, всегда производят приблизительно 50:50 смесь (называемую «рацемической» смесью) левой и правой форм. Ужасы талидомидной наркотической катастрофы явились результатом этой проблемы хиральности. Гомохиральная форма одного вида имела терапевтические преимущества для беременных женщин, но другая форма вызывала шокирующие аномалии плода.

Свойство жизни, позволяющее ему создавать такие идеально чистые химические компоненты, — это его способность манипулировать отдельными молекулами по одной. Сборка белка на рибосомах иллюстрирует этот точность одной молекулы. Рецептура структуры белка кодируется на молекуле ДНК. Это транскрибируется на молекулу мессенджер-РНК, которая затем переносит ее в рибосому, где процессия молекул-переносчиков РНК каждая приносит одну молекулу следующей необходимой аминокислоты для рибосомы, чтобы добавить ее к растущей цепи. Белок строится по одной молекуле за раз, и поэтому его состав можно контролировать и корректировать, если будет допущена хотя бы одна ошибка.

Специально структурированные молекулы

Жизнь содержит в себе такой огромный новый мир молекулярного изумления, что никто еще не проникал в его глубины. Мы не можем надеяться охватить даже часть его чудес в короткой статье, поэтому я выберу только один пример. Белки состоят из длинных цепочек аминокислот, соединенных вместе. Есть 20 аминокислот, закодированных в ДНК, и белки обычно содержат сотни или даже тысячи аминокислот. Циклин B представляет собой белок усредненного размера, содержащий 433 аминокислоты. Он относится к группе сигнальных путей «еж», которые необходимы для развития всех метазоанцев. Теперь есть 20433 (20 умноженных на себя в 433 раза) = 10563 (10 умноженных на себя в 563 раза) возможных белка, которые могут быть сделаны из произвольного расположения 20 различных видов аминокислот в цепи из 433 единиц. Человеческое тело — самый сложный из известных организмов — содержит от 105 (= 100 000) до 106 (= 1 000 000) различных белков. Таким образом, вероятность (р) того, что биологически полезный белок среднего размера может возникнуть в результате случайной комбинации 20 различных аминокислот, составляет около р = 106 /10563 = 1/10557. И это предполагает, что используются только L-аминокислоты, т. е. идеальная энантиомерная чистота.14

Для сравнения, шанс выиграть в лотерею составляет около 1/106 за пробу, а шанс найти иголку в стоге сена — около 1/1011 за пробу. Даже вся Вселенная содержит всего около 1080 атомов, так что не хватает даже атомов, чтобы обеспечить случайную сборку даже одной биологически полезной молекулы среднего размера. Из всех возможных белков те, которые мы видим в жизни, очень узко специализированы — они могут делать то, что естественно невозможно. Например, некоторые ферменты могут сделать за одну секунду то, на что естественным процессам потребовался бы миллиард лет.15 Как иголка в стоге сена. Из всех бесконечных возможных расположений частиц железного сплава (стали) только те, которые имеют длинную узкую форму, заостренную на одном конце и с петлей на другом конце, будут функционировать как игла. Эта структура не возникает из свойств стали, а навязывается извне.

Вода, вода, везде

В основе биологии лежит удивительный парадокс. Вода необходима для жизни,16 но также и токсична — она расщепляет полимеры в процессе, называемом гидролизом, и именно поэтому мы используем ее для мытья. Гидролиз является постоянной опасностью для экспериментов по происхождению жизни, но он никогда не является проблемой в клетках, хотя клетки в основном состоят из воды (обычно 60-90%). На самом деле, специальные ферменты, называемые гидролазами, необходимы для того, чтобы гидролиз вообще происходил в клетке.17 В чем разница? Вода в пробирке свободна и активна, но вода в клетках имеет высокую структуру, благодаря процессу, называемому «водородной связью», и эта водная структура всесторонне интегрирована как со структурой, так и с функцией всех макромолекул клетки:

«Свойства водородной связи воды имеют решающее значение для [ее] универсальности, поскольку они позволяют воде выполнять сложный трехмерный "балет", обмениваясь партнерами, сохраняя сложный порядок и устойчивые эффекты. Вода может генерировать небольшие активные кластеры и макроскопические сборки, которые могут, как передавать, так и получать информацию в различных масштабах».18

Вода на самом деле должна быть первой в списке молекул, которые должны быть специально сконфигурированы для функционирования жизни. Одновременно требуется большое разнообразие специально структурированных макромолекул и их комплементарных водородно-связанных водных структур. Ни один эксперимент по происхождению жизни никогда не рассматривал эту проблему.

Функционально интегрированные молекулярные машины

Рисунок 4. АТФ-синтаза, молекулярный двигатель с протонным питанием. Протоны ( + ) изнутри клетки (внизу) движутся через механизм статора, встроенный в клеточную мембрану, и поворачивают ротор (верхняя часть), который добавляет неорганический фосфат (iP) к АДФ, чтобы преобразовать его в высокоэнергетическое состояние АТФ.

Недостаточно иметь специально структурированные, сверхчистые молекулы, они также должны быть объединены в полезные механизмы. Банка тушеных фруктов полна химически чистых и биологически полезных молекул, но она никогда не даст живого организма,19 потому что молекулы были дезорганизованы в процессе приготовления. Клетки содержат огромное количество полезных молекулярных механизмов. Средняя машина в дрожжевой клетке содержит 5 компонентных белков,20 и самый сложный — сплайсосома, которая организует чтение отдельных участков генов — состоит из около 300 белков и нескольких нуклеиновых кислот.21

Одной из наиболее впечатляющих машин является крошечный протонный двигатель, который производит универсальную энергетическую молекулу АТФ (аденозинтрифосфат), показанную на рисунке 4. Когда двигатель вращается в одну сторону, он забирает энергию из переваренной пищи и преобразует ее в высокоэнергетический АТФ, а когда двигатель вращается в другую сторону, он расщепляет АТФ таким образом, что его энергия доступна для использования другими метаболическими процессами.22

Всесторонне регулируемые, управляемые информацией метаболические функции

Все еще недостаточно иметь впечатляющие молекулярные машины — различные машины должны быть связаны в метаболические пути и циклы, которые работают для достижения общей цели. С какой целью? Этот вопрос потенциально гораздо глубже, чем может дать нам наука, но наука, безусловно, может установить, что непосредственной практической целью удивительного множества жизненных структур является выживание индивида и увековечение его вида.23 Несмотря на то, что мы все еще изучаем работу клеток, хорошее представление о множественности метаболических путей и циклов можно найти в коллекции BioCyc. Большинство исследованных организмов, от микробов до человека, имеют от 1000 до 10 000 различных метаболических путей.24 Ничто никогда не происходит само по себе в клетке — что-то другое всегда вызывает ее, связывает с ней, приносит пользу или влияет на нее. И все эти связи являются многоступенчатыми процессами.

Все эти связи также «поставлены» информацией-феноменом, который никогда не возникает в естественной среде. В самом низу информационной иерархии находится молекула хранения — ДНК. Двойная спираль ДНК «как раз подходит» для хранения генетической информации, и эта «как раз подходящая» структура прекрасно сочетается с элегантностью и эффективностью кода, в котором записана информация клетки.25 Но недостаточно даже иметь элегантную «правильную» систему хранения информации — она также должна содержать информацию. И не только биологически релевантную информацию, но и блестяще изобретательные стратегии и тактики, чтобы направлять живые существа через экстраординарные проблемы, с которыми они сталкиваются в своих, казалось бы, чудесных достижениях метаболизма и размножения. Но даже хитроумных стратегий и тактик недостаточно. Хореография требует сложной и гармоничной регуляции каждого аспекта жизни, чтобы убедиться, что правильные вещи происходят в нужное время и в правильной последовательности, иначе вскоре последуют хаос и смерть.

Недавние открытия показывают, что биохимические молекулы постоянно движутся, и многие из их удивительных достижений являются результатом хореографии всего этого постоянного и сложного движения для достижения вещей, которые статические молекулы никогда не могли бы достичь. И все же здесь нет просторного «танцпола», на котором можно было бы хореографировать интенсивную и молниеносную (до миллиона событий в секунду для одной реакции26) активность метаболизма. Камера больше похожа на переполненную гримерку, чем на танцпол, и в шоу с миллионным актерским составом!

Обратно причинная метаинформация

Закон причины и следствия является одним из самых фундаментальных во всей науке. Каждый научный эксперимент основан на предположении, что конечный результат эксперимента будет вызван чем-то, что происходит во время эксперимента. Если экспериментатор достаточно умен, то он/она может быть в состоянии идентифицировать эту причину и описать, как она привела к этому конкретному результату или эффекту.

Причинность всегда происходит в очень определенном порядке — причина всегда предшествует следствию.27 То есть событие А должно всегда предшествовать событию В, если рассматривать А как возможную причину В. Если мы случайно заметим, что А произошло после В, то это исключит А как возможную причину В.

Однако в живых системах мы видим универсальное явление обратной причинности. То есть событие А является причиной события В, но А существует или происходит после В. Биологическую ситуацию легче понять, если обратиться к примерам из человеческих дел. В экономике, например, это происходит, когда поведение в настоящее время (такое как инвестиционное решение) зависит от какого-то будущего события, такого как ожидаемая прибыль или убыток. В психологии состояние, существующее сейчас, такое как тревога или паранойя, может быть вызвано каким-то ожидаемым будущим событием, таким как вред человеку. В области охраны труда и техники безопасности опасности на рабочем месте и в окружающей среде могут оказывать прямое токсическое воздействие на работников (нормальная причинность), но ожидание или страх потенциального будущего вреда также могут оказывать независимое токсическое воздействие (обратная причинность).

Дарвинистский философ науки Майкл Русе недавно отметил, что обратная причинность является универсальной особенностью жизни,28 и его примером было то, что пластины стегозавра начинают формироваться в эмбрионе, но имеют функцию только у взрослого — предположительно для контроля температуры. Однако большинство биологов избегают признавать такие вещи, потому что это предполагает, что жизнь может иметь цель (будущую цель), и это строго запрещено материалистам.

Наиболее важным примером обратной причинности в живых организмах является, конечно же, аутопоэз. Мы все еще не до конца понимаем это, но мы понимаем его самые важные аспекты. По сути, это метаинформация — это информация об информации. Это информация, которую вы должны иметь, чтобы сохранить информацию, которую вы хотите иметь, чтобы остаться в живых, и обеспечить выживание ваших потомков и увековечение вашего вида.

Это последнее утверждение является сутью всей этой статьи, поэтому, чтобы проиллюстрировать его справедливость, давайте вернемся к аналогии с пылесосом. Давайте представим, что одна линия пылесосов сумела достичь роботизированной, энергонезависимой стадии, но ей не хватило аутопоэза, в то время, как вторая проделала весь путь до аутопоэза. В чем разница между этими пылесосами? Оба будут функционировать очень хорошо в течение некоторого времени. Но как только второй закон термодинамики начнет действовать, компоненты начнут изнашиваться, вибрации ослабят соединения, пыль соберется и замкнет электронику, засоры в всасывающем канале снизят эффективность очистки, колесные оси заржавеют и затруднят движение, и так далее. Первый, в конце концов, умрет и не оставит потомства. Последний будет восстанавливать себя, поддерживать бесперебойную работу своих компонентов и воспроизводить себя, чтобы обеспечить сохранение своего вида.

Но что произойдет, если окружающая среда изменится и поставит под угрозу часто хрупкие метаболические циклы, от которых зависят реальные организмы? Дифференциальное воспроизведение — это решение проблемы. Эволюционисты от Дарвина до Докинза считали эту удивительную способность само собой разумеющейся, но ее нельзя упускать из виду. Существуют сложные системы — например, переход от диплоида к гаплоиду в мейозе, часто необычные украшения и ритуалы сексуальных контактов, огромное количество перестановок и комбинаций, предусмотренных в механизмах рекомбинации,— чтобы обеспечить потомство вариациями от своих родителей, которые могут оказаться ценными для выживания. В дополнение к этим потенциально опасным отклонениям от испытанного и истинного существуют также твердые меры по сохранению для защиты основных процессов жизни (например, способность считывать код ДНК и переводить его в метаболическое действие). Ничто из этого никогда не должно восприниматься как должное.

Таким образом, аутопоэз — это информация и связанные с ней способности, которыми вы должны обладать (ремонт, техническое обслуживание и дифференциальное воспроизведение), чтобы сохранить информацию, которую вы хотите иметь (например, функциональность пылесоса), живой и в хорошем состоянии, чтобы обеспечить как ваше выживание, так и выживание ваших потомков. Параллельно, моя человечность — это то, что я лично ценю, поэтому моя аутопоэтическая способность — это ремонт, поддержание и дифференциальная репродуктивная способность, которую я должен поддерживать в себе и делиться ею со своими потомками. Яйцеклетка и сперматозоид, которые произвели меня, ничего об этом не знали, но информация была закодирована там и только шесть десятилетий спустя, когда я сижу здесь и пишу это — обратная причинность аутопоэза.

Вывод

Есть три линии рассуждений, указывающих на вывод о том, что аутопоэз является убедительным аргументом в пользу разумного замысла жизни.

• Если жизнь началась каким-то ступенчатым образом с неаутопоэтического начала, то аутопоэз будет конечным продуктом какого-то длительного и слепого процесса случайностей и естественного отбора. Такой результат означал бы, что аутопоэз не является существенным для жизни, поэтому некоторые организмы должны существовать, которые никогда не достигали его, а некоторые организмы должны были потерять его естественным отбором, потому что они в нем не нуждаются. Однако аутопоэз универсален во всех формах жизни, поэтому он должен быть существенным. Аргумент из второго закона термодинамики применительно к аналогии с пылесосом также указывает на тот же вывод. Оба аргумента показывают, что аутопоэз необходим в самом начале, чтобы жизнь могла существовать и увековечивать себя, и не мог возникнуть в конце какого-то длительного натуралистического процесса. Этот вывод согласуется с экспериментальным выводом о том, что проекты зарождения жизни, которые начинаются без аутопоэза как предпосылки, оказались универсально бесполезными в достижении даже первого шага к жизни.

* Каждый уровень аутопоэтической иерархии зависит от нижестоящего, но каузально отделен от него невозможностью Поланьи. Таким образом, аутопоэз не может быть сведен к какой-либо последовательности натуралистических причин.

* Существует непреодолимая пропасть под аутопоэтической иерархией, между грязной, массовой химией естественной среды и совершенной чистотой, одномолекулярной точностью, структурной специфичностью и обратно причинной интеграцией, регулированием, ремонтом, обслуживанием и дифференциальным воспроизводством жизни.


Автор: Алекс Уильямс

Дата публикации: август 2007

Источник: creation.com


Перевод: Недоступ А.

Редактор: Недоступ А.

Ссылки:

1. Паллен, М. Д., и Мацкив, Я. Н., От происхождения видов к происхождению бактериальных жгутиков, Nature Reviews Microbiology 4(10):1493 2006,. Вернуться к тексту.

2. Бихи, М., Черный ящик Дарвина: биохимический вызов эволюции, Free Press, New York, 1996. Вернуться к тексту.

3. Паллен и Мацке, ссылка 1, а также веб-статьи и ссылки по адресу: talkorigins.org, март 2007 года, и discovery.org, март 2007 г. Вернуться к тексту.

4. Поланьи, М., Неупрощаемая структура жизни, Science 160 (3834): 1308-1312, 1968 | doi: 10.1126/наука.160.3834.1308. Вернуться к тексту.

5. Докинз, Р., Слепой часовщик: почему доказательства эволюции показывают Вселенную без дизайна, Norton, New York, 1996.  Вернуться к тексту.

6. Молекулы неживого мира обычно довольно короткие, большинство из них состоит из менее чем 10 различных атомов. В отличие от них, живые организмы в решающей степени зависят от длинных цепочек из сотен, тысяч и десятков тысяч атомов, называемых макромолекулами. Причина их необычайной длины заключается в том, что они могут быть сформированы в биологически полезные инструменты, структуры и молекулярные машины. Атом углерода уникально подходит для создания длинноцепочечных молекул, потому что он обладает необычайно универсальными связывающими возможностями. Вернуться к тексту.

7. Полани, ссылка 4, стр. 1312. Вернуться к тексту.

8. Информация и иллюстрации, адаптированные из snowcrystals.com, март 2007 г. Вернуться к тексту.

9. Аутопоэз, wikipedia.org В марте 2007 года. Вернуться к тексту.

10. Лауреат Нобелевской премии исследователь происхождения жизни Кристиан де Дюв признал в предисловии к своей последней книге, что он не был полностью ясен по этому вопросу в своих предыдущих книгах по этому вопросу и хотел бы исправить эту оплошность. См. де Дюве, К., Особенности: вехи на пути жизни, Cambridge University Press, UK, 2005,. Вернуться к тексту.

11. де Дюве, К., Особенности: вехи на пути жизни, Cambridge University Press, UK, 2005,. Вернуться к тексту.

12. Конвей Моррис, С., Решение жизни: неизбежные люди в одинокой Вселенной, Cambridge University Press, UK, Chs 3-4, 2003. Вернуться к тексту.

13. Массовое акция, wikipedia.org, март 2007 г. Вернуться к тексту.

14. Многие белки будут терпеть некоторые изменения в своей аминокислотной последовательности, но только замены некоторыми другими L-аминокислотами. Цитохром С переносит 1035 таких вариаций (Йоки, Х., Теория информации, эволюция и происхождение жизни, Cambridge University Press, UK, 2005, гл.6), но это не имеет существенного значения для результатов вероятностных расчетов. Напротив, убиквитин, белок, встречающийся во всех формах жизни, кроме бактерий, не допускает никаких изменений в большинстве своих аминокислотных позиций (Tрумэн, Р., Белок убиквитин: шанс или дизайн? J. Creation 19 (3): 116-127, 2005; creation.com/ubiquitin. Вернитесь к тексту.

15. Фермент, wikipedia.org В марте 2007 года. Вернуться к тексту.

16. Некоторые организмы имеют жизненные стадии, которые могут высыхать и выживать, но они все еще нуждаются в основном составе воды, чтобы расти и размножаться.  Вернуться к тексту.

17. Некоторые метаболические процессы смешанно называют «реакциями гидролиза», но они не являются гидролизом, упомянутым здесь. Например, «гидролиз АТФ» — это высокоструктурированный способ передачи химической энергии через метаболическую связь без потерь в окружающей среде, которые вызвал бы свободный гидролиз. Вернуться к тексту.

18. Чаплин, М., Мы недооцениваем важность воды в клеточной биологии? Nature Reviews Molecular Cell Biology 7(11):861–866, 2006 | doi:10.1038/nrm2021. Вернуться к тексту.

19. Если бы банка с пищей случайно открыла свою крышку из-за биологической активности внутри, исследование показало бы, что она была вызвана не новой эволюционной формой жизни, а обычным и хорошо известным загрязнителем, который не был устранен в процессе стерилизации. Вернуться к тексту.

20. Кроган, Н. Я. и соавт., Глобальный ландшафт белковых комплексов в дрожжах Saccharomyces cerevisiae, Nature 440 (7084):637-643, 2006 | PMID: 16554755. Вернуться к тексту.

21. Нильсен, Т. В., Сплайсосома: самая сложная макромолекулярная машина в клетке?, Bioessays 25 (12): 1147-1149, 2003 | PMID: 14635248. Вернуться к тексту.

22. Изображения и информация доступны по адресу: wikipedia.org, март 2007, и анимационные фильмы доступны по адресу: nature.berkeley.edu, март 2007 г. Вернуться к тексту.

23. Обычное определение аутопоэза не включает в себя выживание вида, но оно встроено в живые организмы и должно быть включено в определение. Вернуться к тексту.

24. Карп П. Д., Узунис К. А., Мур-Кохлач С., Голдовский Л., Каипа П., Арен Д., Цока С., Дарзентас Н., Кунин В. и Лопес-Бигас Н., Расширение коллекции баз данных пути / генома BioCyc до 160 геномов, Nucleic Acids Research 33 (19): 6083-6089, 2005 | PMID: 16246909. Вернуться к тексту.

25. Конвей Моррис, С., ссылка 12, стр. 27-31.  Вернуться к тексту.

26. Фермент карбоангидраза может обмениваться углекислым газом в крови с такой скоростью, wikipedia.org, март 2007 г. Вернуться к тексту.

27. В физике есть некоторые очевидные исключения в экстремальных условиях, при которых жизнь не может выжить. В очень мощных гравитационных полях и на скоростях, близких к скорости света, временная последовательность событий и их кажущаяся (но не действительная) цепь причинности могут быть нарушены. Видимые нарушения также могут происходить на квантовом уровне, но только с квантовыми частицами, а не с объектами размером с молекулы или живые клетки. Вернуться к тексту.

28. Русe, M., Дарвин и сотворение: есть ли у эволюции цель? Harvard University Press, MA, 2003. См.: J. Creation 18(3): 31-34, 2004; creation.com/ruse3. вернитесь к тексту.






Написать коментарий