Самозарождение жизни
Категории / Эволюционизм / Самозарождение жизни / Происхождение жизни: проблема полимеризации

Происхождение жизни: проблема полимеризации

В хорошо известной в научных кругах работе Клаудии Хубер (Claudia Huber) и Гюнтера Вехтерсхойзера (Günter Wächtershäuser) в журнале Science был предложен сценарий происхождения жизни из неживой материи.1 Однако исследователи правильно заметили, что «активация аминокислот и образования пептидов в первичных условиях является одной из великих загадок происхождения жизни».

Так и есть. Реакция образования пептидной связи между двумя аминокислотами, в результате которой образуется дипептид, выглядит так:

Аминокислота 1 + Аминокислота 2Дипептид + Вода

H₂NCHRCOOH + H₂NCHR′COOH → H₂NCHRCONHCHR′COOH + H₂O (1)

В зависимости от аминокислоты изменение свободной энергии (ΔG₁) составляет около 20-33 кДж / моль. Константа равновесия для любой реакции (К) — это соотношение равновесных концентраций продуктов и реагентов. Взаимодействие этих величин при температуре Кельвина (T) выражается стандартным уравнением:

K = exp (–ΔG/RT),

где R — универсальная газовая постоянная, которая равна число Авогадро умноженное на постоянную Больцмана k и равна 8,314 Дж / К.мол

Для реакции (1),

K₁ = [H₂NCHRCONHCHR′COOH][H₂O]/[H₂NCHRCOOH][H₂NCHR′COOH] = 0.007 при 298 K,

где вещество в квадратных скобках означает концентрацию этого соединения.

Это означает, что если мы начнем с раствора с концентрацией каждой аминокислоты 1 М (моль/л), то равновесная концентрация дипептида составит всего 0,007 М. Поскольку трипептиды имеют две пептидные связи, равновесная концентрация трипептида составит 0,0072 М или 5 × 10⁻⁵ M. Для неспецифического полипептида со 100 пептидными связями (101 аминокислота) равновесная концентрация составит 3.2 × 10⁻²¹⁶ M. Обратите внимание: эволюционисты еще больше ошибаются, поскольку для жизни необходимы не любые полимеры, а совершенно конкретные вещества.

Поскольку равновесная концентрация полимеров очень низкая, их термодинамическая тенденция — разрушаться в воде, а не образовываться. Огромные временные периоды, которые пропагандируют эволюционисты, еще больше усложняет проблему, поскольку в таких условиях для разрушительного воздействия воды есть больше времени. Высокие температуры, о которых говорят многие ученые, только ускорили бы разрушение. 

Известный исследователь, проводивший эксперименты с целью подтверждения эволюционного происхождения жизни, Стэнли Миллер, указывает на то, что полимеры «слишком неустойчивы к существованию в горячей пребиотической среде».2, 3 

В недавней статье в New Scientist неустойчивость полимеров в воде названа «головной болью» ученых, работающих над исследованием эволюционных идей о происхождении жизни.4 В статье также было сказано, что это «плохие новости». Но на самом деле плохая новость — это вера в эволюцию, которая перекрывает объективную науку.

Эволюционные сценарии

Приведенный выше анализ не означает, что образование полипептидов невозможно. Рассмотрим выражение для константы равновесия K: если [H₂O] уменьшается, тогда [полипептид] должна увеличиваться. Один из подходов предполагает, что вода уходит под воздействием температуры. Такое объяснение предложено Сидни Фоксом.5 

Однако для его экспериментов необходимо иметь значительный избыток три-аминокислот (то есть кислота может сочетаться с тремя другими молекулами), но в стандартных симуляционных условиях эти вещества образовывались в очень незначительных количествах.6 К тому же, тепло разрушает некоторые жизненно важные аминокислоты и приводит к появлению полимеров. Другая проблема заключается в том, что все хиральные аминокислоты рацемические. То есть производится смесь, в которой соотношение молекул с различной хиральностью составляет 50/50, и эта смесь не является благоприятной для образования жизни.7 

В отличие от биологических полимеров, большой избыток три-аминокислот приводит к делению. Необходимые условия для нагрева и охлаждения геологически невозможны — на земле нет места, где в результате взаимодействия аминокислот образуются полипептиды. В конце концов, эксперименты Фокса требовали очень концентрированных и чистых аминокислот, в то время как гипотетическая первичная смесь была загрязненной другими органическими веществами, которые могли бы их уничтожить.8

Другой предложенный способ удаления воды касается некоторых химических веществ с высокой энергией, которые могли бы поглотить воду. Речь идет о конденсаторных агентах. Если реакция между конденсаторным агентом C и водой:

C + H₂O → D (2)

и если ΔG₂ реакции (2) является отрицательной и достаточно большой, то вещество С может вступить в реакцию (1):

H₂NCHRCOOH + H₂NCHR′COOH + C → H₂NCHRCONHCHR′COOH + D (3)

ΔG₃ = ΔG₁ + ΔG₂. Если значение ΔG₃ большое и отрицательное, то константа равновесия для реакции 3, K₃, будет большой, и можно предположить, что будет произведено определенное количество полимеров.

Чтобы получить пептиды из глицина, некоторые ученые использовали дицианамид (N=CNHC=N) в качестве конденсаторного агента. При этом утверждалось, что «синтез полипептида, который состоялся благодаря дицианамиду, может быть ключевым процессом, в результате которого полипептиды образовались в примитивной гидросфере».9

Однако самой большой проблемой является то, что конденсаторные агенты легко реагируют с имеющейся водой. Поэтому химически невозможно, чтобы первичная смесь накапливала большое количество конденсаторных агентов, особенно при условии, что вода реагировала с ними на протяжении миллионов лет. И все же в эксперименте, описанном выше, использовался 30-кратный избыток дицианамида. И даже в этих нереалистичных условиях 95% глицина не вступало в реакцию, а самый высокий образованный полимер был тетрапептид.10

Конечно, химики-органики могут синтезировать полипептиды. Для этого они планируют процесс сложного многоэтапного синтеза. В плане уже предусмотрены методы предотвращения неправильных реакций.11 Живые клетки также пользуются изящным процессом образования полипептидов. Этот процесс предусматривает использование ферментов, которые активируют аминокислоты (и нуклеотиды) путем их объединения с высокоэнергетическим соединением аденозинтрифосфатом (АТФ) для преодоления энергетического барьера. 

Такие высокоэнергетические соединения не образуются в ходе симуляционных экспериментов и являются очень нестабильными.

Прекращение роста цепи

Для образования цепи необходимо, чтобы бифункциональные мономеры реагировали, то есть молекулы с двумя функциональными группами сочетались с двумя другими. Если монофункциональный мономер (только с одной функциональной группой) реагирует с концом цепи, цепь не может расти дальше.12 Если существовала лишь маленькая доля монофункциональных молекул, то длинные полимеры не могли бы образоваться. 

Но в ходе всех экспериментов с «пребиотическим моделированием» образуются, по крайней мере, в три раза больше монофункциональных молекул, чем бифункциональных.13 Муравьиная кислота (HCOOH), безусловно, является самым распространенным органическим продуктом в экспериментах симуляции (вроде тех, которые проводил Миллер). 

На самом деле, если бы не эволюционные предубеждения, то вероятно, что в докладах по результатам экспериментов речь шла бы максимум о следующем: 

«Здесь описан неэффективный метод производства муравьиной кислоты ...». 

Муравьиная кислота имеет незначительное биологическое значение, за исключением того, что это вещество является основным компонентом в жалах муравьев (лат. formica).

Реалистичный эксперимент с симулированием пребиотической полимеризации должен начинаться с органических соединений, которые производятся в результате экспериментов по типу тех, которые проводил Миллер, но во время экспериментов никогда не учитывалось загрязнение монофункциональными мономерами.

[ Добавлено в 2014 году]. Комментарий д-р. Дадли Эриха:

«Я работаю в компании Biotech, которая занимается изготовлением бифункциональных мономеров для полимерной промышленности. С уверенностью могу засвидетельствовать тот факт, что окончательный очищенный материал для продажи должен быть, по сути, свободным от монофункциональных мономеров. Конечный продукт, как правило, должен быть чистым более чем на 99,5%, а в некоторых случаях даже больше чем на 99,9%. Для достижения таких уровней чистоты приходится применять научные знания и дорогостоящее оборудование. Реалистичные "естественные" реакции полимеризации никогда не дадут длинных цепей полимеров, поскольку всегда существует чрезмерно высокая концентрация монофункциональных мономерных компонентов вокруг, которые прекращают рост цепей».

Теория Вехтерсхойзера

Гюнтер Вехтерсхойзер — немецкий патентный поверенный, который получил докторскую степень в области органической химии. Он критикует идеи о происхождении жизни с первичного бульона  Как показывает цитата в начале этой статьи, Вехтерсхойзер признает, что полимеризация является большой проблемой. Однако, не желая отказаться от своей эволюционной веры, он предлагает теорию о том, что жизнь началась в виде циклической химической реакции на поверхности пирита (FeS₂). 

При этом ученый заявил, что энергия, которая управляет этим циклом, появляется в результате образования пирита из железа и серы. Однако он признает, что эта теория в основном является «лишь догадкой».14 Другой исследователь, который также занимается изучением вопроса о происхождении жизни, Джеральд Джойс, утверждает, что, скорее всего, принятие теории Вехтерсхойзера было благодаря его адвокатским навыками, чем на основе его заслуг.14 Стэнли Миллер называет это «бумажной химией».15

В своем последнем хорошо известном эксперименте Хубер и Вехтерсхойзер активизировали аминокислоты монооксидом углерода (СО) и позволили им вступить в реакцию в водной суспензии соосажденных (Ni,Fe)S, используя для этого или сероводород (H₂S), или метантиол (CH₃SH) при 100° C и pH 7–10.

Следует также заметить, что Хубер и Вехтерсхойзер начали создавать самые благоприятные условия для химической эволюции. Хотя «исследователи еще не доказали, что такая смесь может производить аминокислоты»,16 они использовали сильный раствор (0,05 М) левосторонних аминокислот (или ахирального глицина) без присутствия других органических соединений. 

Конечно, любой «первичный бульон» был бы разбавленный, нечистый и рацемический. Он бы содержал в себе много монофункциональных мономеров и других органических соединений, которые уничтожили бы аминокислоты. Стэнли Миллер также указывает на то, что Хубер и Вехтерсхойзер использовали гораздо большие концентрации СО, чем это могло бы быть в реалистичных условиях.16

Даже при благоприятных условиях (и благодаря хорошо продуманному дизайну!), все они производили небольшой процент дипептидов (0,4-12,4%) и даже еще меньшее количество трипептидов (0,003%). Процентное соотношение рассчитано на основе данных, приведенных в опубликованной работе. Хубер и Вехтерсхойзер также сообщили, что «при этих же условиях дипептиды быстро гидролизуются»!

Эксклюзивная «левосторонность», которая так необходима для жизни,7 была уничтожена в процессе эксперимента. Авторы оправдали это тем, что некоторые пептиды клеточной стенки имеют правосторонние аминокислоты. Но здесь кое-что упущено. Энзимы, которые разрушают клеточные стенки, предназначенные для исключительно левосторонних аминокислот, поэтому иногда правосторонняя аминокислота является идеальной защитой в левостороннем мире.

В заключение, ирония заключается в том, что в одном из их предыдущих экспериментов СО превратился в уксусную кислоту (CH₃COOH) при аналогичных условиях с CH₃SH и суспензией (Ni,Fe)S.17 Поскольку уксусная кислота является нефункциональной, она бы предотвращала формирование длинных полимеров в условиях, которые предлагают Хубер и Вехтерсхойзер!

Ученые создали жизнь или средства массовой информации замыливают глаза?

Газеты по всему миру сообщили об этом эксперименте. Одни зашли настолько далеко, что даже утверждали: 

«Немецкие химики сумели достичь образования живых клеток в результате сочетания аминокислот ...».18

Если бы только это была правда. Даже самый декодированный живой организм в природе, Mycoplasma genitalium, имеет 482 гены, кодирующие все необходимые белки, включая ферменты. Эти белки состоят из примерно 400 аминокислот, которые находятся в точной последовательности и все в «левосторонней» форме.19 

Конечно, эти гены функционируют только с имеющимися трансляционным и репликующим механизмами, клеточной мембраной и тому подобным. Но Mycoplasma может выжить только путем паразитирования на более сложных организмах, которые обеспечивают ее питательными веществами, которые она сама не может создать. Итак, эволюционисты должны предположить, что первый живой организм был более сложный и имел большее количество генов.

Однако, как показано выше, все, что удалось Хуберту и Вехтерсхойзеру, это получить несколько дипептидов и еще меньше трипептидов. Поскольку авторы исследования не выдвинули упомянутое выше обманчивое предположение, их эволюционная вера означает, что своему эксперименту они оказывают гораздо большее значение, чем он на самом деле заслуживает.

На следующий день та же газета написала: 

«Эволюционный биолог Южно-Австралийского музея Кен Макнамара сказал, что если бы жизнь можно было создать искусственно, то при благоприятных условиях она бы возникла естественным образом самостоятельно».20 

Какой абсурд. Неужели это значит, что если мы можем искусственно создавать автомобили (причем, для этого прилагается немало интеллектуальных усилий), то автомобили могут появиться естественным образом самостоятельно (без интеллекта!)?

Такие предвзятые заявления не должны удивлять людей. Мы должны, например, обратить внимание на то, что существование «жизни на Марсе» подняло шум, но почему-то все умалчивают тот факт, что это заявление было основательно дискредитировано большинством тех же самых мировых ученых.21, 22, 23, 24

Циничные средства массовой информации презирают истину, что было хорошо проиллюстрировано на симпозиуме, организованном Смитсоновским институтом. Вот слова Бена Брэдли, редактора The Washington Post:

«К черту новости! Новости меня больше не интересуют. Меня интересуют причины. Мы не печатаем правду. Мы даже не претендуем на печать правды. Мы печатаем то, что говорят нам люди. Люди должны решать, что является правдой».25

Детальный опрос относительно политических и социальных убеждений редакторов, писателей и работников телевизионной индустрии26 показывает, что они настроены против христианских принципов. 

Две трети из них считают, что структура американского общества имеет дефекты и должна быть изменена. 97% говорят, что женщины должны иметь право решить, хотят ли они сделать аборт, 80% считают, что гомосексуальные отношения это нормально, а 51% не видит ничего плохого в прелюбодеянии. И они открыто признают, что продвигают свои идеи, которые они создают для своей аудитории. 

Готовность СМИ рекламировать эволюцию соответствует их антихристианской позиции.

Вывод

Несмотря на оптимистичные научные отчеты и очень предвзятые и искаженные сообщения в СМИ, ученые ни на шаг не приблизились к «созданию жизни в пробирке». Даже если когда-то этот подвиг станет им под силу, это будет не более чем результат мудро спланированного дизайна. Обычная неуправляемая химия движется в неправильном направлении — например, как показано в этой статье, биологические полимеры, как правило, распадаются, а не образуются.

Вас также может заинтересовать:

Ссылки:

  1. Huber, C. and Wächtershäuser, G., 1998. Peptides by activation of amino acids with CO on (Ni,Fe)S surfaces: implications for the origin of life. Science 281(5377):670–672.

  2. Miller, S.L. and Lazcano, A., 1995. The origin of life—did it occur at high temperatures? J. Mol. Evol.41:689–692.

  3. Миллер также отметил, что основания РНК очень быстро разрушаются в воде при 100°C - аденин и гуанин имеют период полураспада около года, урацил - около 12 лет, а цитозин - всего 19 дней. Levy, M and Miller, S.L., 1998. The stability of the RNA bases: Implications for the origin of life. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95(14):7933–38.

  4. Matthews, R., 1997. Wacky Water. New Scientist 154(2087):40–43.

  5. Fox, S.W. and Dose, K., 1977. Molecular Evolution and the Origin of Life, Marcel Dekker, New York.

  6. Glycine, the simplest amino acid, is by far the commonest amino acid formed. See Ref. 13 for some typical yields.

  7. For more information on chirality and life, see Sarfati, J.D., 1998. Origin of Life: The chirality problem . Journal of Creation 12(3):263–266.

  8. Такой критицизм и больше можно найти в Thaxton, C. B., Bradley, W. L. & Olsen, R. L., 1984. The Mystery of Life’s Origin, Philosophical Library Inc., New York. See online version (off site).

  9. Steinman, G., Kenyon, D.H. and Calvin, M., 1966. Biochim. Biophys. Acta 124:339. Д.Х. Кеньон, также соавтор эволюционной книги "Биохимическое предопределение", с тех пор стал креационистом.

  10. Gish, D.T., 1972. Speculations and Experiments Related to Theories of the Origin of Life: A Critique, ICR Technical Monograph No. 1, Institute for Creation Research, San Diego, CA.

  11. Streitwieser, A. and Heathcock, C.H., 1981. Introduction to Organic Chemistry, 2nd Ed., Macmillan, NY, ch. 29.

  12. Volmert, B., 1985. Das Molekül und das Leben, Rowohlt, pp. 40–45. Cited in: Wilder-Smith, A.E., 1987. The Scientific Alternative to Neo-Darwinian Theory: Information Sources and Structures, TWFT Publishers, Costa Mesa, CA, p. 61.

  13. Dickerson, R.E., 1978. Chemical Evolution and the Origin of Life. Scientific American 239(3):62–102. Диаграмма на стр. 67 показывает типичный выход в одном из экспериментов Миллера. 59 000 ммоль углерода в форме метана дали в качестве основных однофункциональных продуктов: 2 330 ммоль муравьиной кислоты, 310 ммоль молочной кислоты, 150 ммоль уксусной кислоты и 130 ммоль пропионовой кислоты. Были получены четыре аминокислоты, содержащиеся в современных белках: 630 ммоль глицина, 340 ммоль аланина, 6 ммоль глутаминовой кислоты и 4 ммоль аспаргиновой кислоты.

  14. Horgan, J., 1991. In the beginning. Scientific American 264(2):100–109. Quote on p. 106.

  15. Horgan, ref. 14, p. 102.

  16. Vogel, G., 1998. ‘A sulfurous start for protein synthesis?’ Science 281(5377): 627–629 (Perspective on Ref. 1).

  17. Huber, C. and Wächtershäuser, G., 1998. Activated acetic acid by carbon fixation on (Fe,Ni)S under primordial conditions. Science 276(5310):245–247.

  18. The West Australian, 11 August 1998.

  19. Fraser, C.M., et al. 1995. The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium. Science270(5235):397–403; Perspective by A. Goffeau. Life with 482 Genes, same issue, pp. 445–6.

  20. The West Australian, 12 August 1998.

  21. Scott, E.R.D., Yamaguchi, A. and Krot, A.N., 1997. Petrological evidence for shock melting of carbonates in the martian meteorite ALH84001. Nature 387:377–379.

  22. Bradley, J.P., Harvey, R.P. and McSween, H.Y., 1997. No ‘nanofossils’ in martian meteorite. Nature390(6659):454–456.

  23. Holmes, R., 1996. Death knell for Martian life. New Scientist 152 (2061/2):4.

  24. Kerr, R.A., 1998. Requiem for life on Mars? Support for microbe fades. Science, 282(5393):1398–1400.

  25. Bradlee, B., 1989. Reported by Brooks, D., 1989. The Wall Street Journal, 10 October.

  26. Lichter, S.R., Lichter, L.S. and Rothman, S., 1992. Watching America: What Television Tells Us About Our Lives.