Самозародження життя
Категорії / Еволюціонізм / Самозародження життя / Походження життя: нестабільність будівельних блоків

Походження життя: нестабільність будівельних блоків

Еволюційна пропаганда часто применшує складність натуралістичного походження життя. Одержання слідів «будівельних блоків» зазвичай прирівнюється доказу того, що ці сліди могли утворити необхідні складні молекули в природних умовах. Нестабільність «будівельних блоків» в небіотичному середовищі зазвичай замовчується.

РНК/ДНК основа цитозин не утворюється в експериментах з іскровим розрядом. Пропоноване утворення пребіотичних молекул хімічно нереальне, оскільки передбачувані попередники навряд чи будуть достатньо концентрованими, а також вони будуть піддаватися побічним реакціям з іншими органічними сполуками або гідролізом.

Цитозин сам по собі занадто нестабільний, щоб накопичуватися протягом передбачуваного «глибокого часу», оскільки його період напіврозпаду для дезамінування становить 340 років при 25°C.

_______________________________________________________________________________________________

Популістська пропаганда РНК-світу

В брошурі на підтримку еволюції під назвою «Наука та креаціонізм», яку нещодавно опублікувала онлайн Національна академія наук США,1 розділ про походження життя резюмується таким чином:

«Для тих, хто вивчає походження життя, питання вже не в тому, чи могло життя виникнути в результаті хімічних процесів за участю небіологічних компонентів. Натомість питання в тому, який із багатьох шляхів міг призвести до появи перших клітин».2

Ніхто не заперечує існування живих організмів на Землі й що клітини дійсно здатні використовувати прості будівельні блоки для створення необхідних складних біохімічних речовин в потрібний час, в потрібному місці та в потрібній концентрації. Питання в тому, чи могла масова координація метаболічних процесів, які здійснюють такі подвиги, виникнути без розумного керівництва та керуватися лише статистичними та термодинамічними обмеженнями.

У книзі НАН упущені величезні хімічні та інформаційні перешкоди, які необхідно подолати, щоб перейти від неживої матерії навіть до найпростіших живих клітин.3 4 5 Це не дуже дивно, враховуючи сильну атеїстичну упередженість НАН, про яку писали в журналі Nature,6 і яка, ймовірно, частково відповідальна за їхню очевидну наукову ненадійність у сфері походження.7

Ще менш виправданим є ігнорування труднощів, задокументованих в їхньому власному науковому журналі – Працях Національної академії наук США (PNAS), як буде показано далі в цій статті.

Виробництво «будівельних блоків життя»

Science and Creationism стверджують:

«В результаті експериментів, що проводяться в умовах, які нагадують ті, що існували на первісній Землі, було отримано деякі хімічні компоненти білків, ДНК та РНК. Деякі з цих молекул також були виявлені в метеоритах із космосу та у міжзоряному просторі астрономами за допомогою радіотелескопів. Вчені дійшли висновку, що "будівельні блоки життя" могли бути доступні вже на ранніх етапах історії Землі».2

Навіть якщо припустити, що «будівельні блоки» були доступні, з цього не слідує, що з них справді можна щось побудувати. Наприклад, в правдоподібних пребіотичних умовах біологічні макромолекули розпадаються на «будівельні блоки», а не навпаки.8

Крім того, «будівельні блоки» можуть вступати в неправильні реакції з іншими «будівельними блоками». Наприклад, цукри та інші карбонільні (>C=O) сполуки руйнівно реагують з амінокислотами та іншими аміно (-NH₂) сполуками, утворюючи іміни (>C=N), що є поширеною причиною коричневого кольору продуктів.9

Передбачуване утворення цукрів у первісному супі також включає реакцію Бутлерова, в якій бере участь формальдегід в лужних умовах. Але ті самі лужні умови руйнують альдозні цукри за допомогою реакції Канніццаро, реакції диспропорціонування, яка перетворює дві молекули альдегіду на спирт і кислоту.

Понад те, деякі будівельні блоки дуже нестабільні. Хорошим прикладом є рибоза, яка, очевидно, необхідна РНК і, отже, для гіпотези РНК-світу про походження життя.10

Група фахівців, до якої входив відомий піонер еволюційного походження життя Стенлі Міллер, у PNAS, виявила, що період напіврозпаду (t½) рибози становить лише 44 роки при pH 7,0 (нейтральному) та 0°C. Ще гірша ситуація за високих температур – 73 хвилини при pH 7,0 і 100°C.11 Це серйозна перешкода для гідротермальних теорій походження життя.

Міллер в іншій роботі PNAS також зазначив, що основи РНК дуже швидко руйнуються у воді при 100°C – аденін і гуанін мають період піврозпаду близько року, урацил – близько 12 років, а цитозин – всього 19 днів.12

Більшість дослідників уникають таких перешкод за допомогою наступної методики: виявивши сліди з'єднання X в експерименті з іскровим розрядом, вони заявляють: «Бачите, X може бути отриманий в реалістичних умовах примітивної Землі».

Потім вони отримують чистий, гомохіральний, концентрований X від промислової компанії з виробництва синтетичних хімікатів й проводять реакцію, в результаті якої утворюються сліди складнішого з'єднання Y. Зазвичай процес повторюється до утворення слідів Z з очищеного Y, і так далі.13 Простіше кажучи, симуляції еволюціоністів мають неприйнятний рівень інтелектуального втручання.14

Більшість популістської еволюційної пропаганди нагадує наступну гіпотетичну теорію походження автомобіля:

«Дизайн – це ненаукове пояснення, тому замість нього ми маємо знайти натуралістичне пояснення. Експерименти показали, що один з важливих будівельних блоків автомобіля, залізо, можна отримати шляхом нагрівання мінералів природного походження, таких як гематит, до температур, які зустрічаються в деяких місцях на Землі. Більше того, було показано, що залізо може утворювати тонкі листи під тиском, який, як відомо, має місце у деяких геологічних формаціях...».

Якщо це здається надуманим, то зверніть увагу, що навіть найпростіша клітина, що самовідтворюється, має 482 гена,15 володіє набагато більш високим інформаційним змістом, ніж автомобіль, та все ж самовідтворення є необхідною умовою неодарвінівської еволюції.

Відсутність необхідного будівельного блоку – цитозину

Еволюційний біохімік Роберт Шапіро опублікував докладне дослідження «пребіотичного» синтезу цитозину в PNAS.16 У попередніх дослідженнях вченого зазначалося, що ні аденін17, ні рибоза18 не є передбачуваними пребіотичними компонентами будь-якої самовідтворюваної молекули, але реальні проблеми з цитозином ще гірші. Водночас, ці дослідження викликають серйозні сумніви в тому, що пребіотичний реплікатор з будь-якою парою основ Уотсона-Кріка міг виникнути абіотичним шляхом.

Шапіро зазначив, що жодних слідів цитозину не було отримано в експериментах з газовими розрядами, й він також не був знайдений у метеоритах. Таким чином, зазначає вчений, або цю речовину дуже важко синтезувати, або вона руйнується до виявлення. Отже, «пребіотичне» одержання цитозину завжди було непрямим із застосуванням вищезгаданої методології.

Так ціаноацетилен (HC≡CC≡N) та ціаноацетальдегід (H₃CCOC≡N) були виявлені в деяких експериментах з іскровим розрядом. Хіміки-органіки отримали чисті та досить концентровані розчини кожної з цих речовин й провели реакції з розчинами інших сполук, які, ймовірно, можуть бути знайдені на «примітивній» Землі.

У результаті вийшла деяка кількість цитозину, що, зрозуміло, виправдовує експерименти по поєднанню чистого й сухого цитозину і рибози з утворенням нуклеозиду цитидину. Однак ці експерименти виявилися безуспішними (хоча аналогічні експерименти з пуринами дали 2% вихід нуклеозидів),19 попри високий рівень втручання дослідників.

Недоступність попередників цитозину

Шапіро також розкритикував деякі «пребіотичні» способи отримання цитозину. Він зазначив, що ціаноацетилен і ціаноацетальдегід утворюються в експериментах з іскровим розрядом з малоймовірною сумішшю метану та азоту (CH₄/N₂). У класичному експерименті Міллера використовувався аміак (NH₃), але NH₃, H₂O та сірководень (H₂S) сильно перешкоджали утворенню ціаноацетилену та ціаноацетальдегіду. Проте більшість еволюціоністів сьогодні вважають, що в первісній атмосфері «ймовірно, переважали CO₂ і N₂».20

Окрім того, ціаноацетилен і ціаноацетальдегід можуть вступати в побічні реакції з іншими нуклеофілами, а не утворювати цитозин. Наприклад, ціаноацетилен і ціаноацетальдегід реагують з аміногрупою, що руйнує будь-які пребіотичні амінокислоти. Окрім того є ще одна руйнівна молекула, присутність якої неминуча – вода.

Ціаноацетилен легко гідролізується з утворенням ціаноацетальдегіду (t½ = 11 днів при pH 9, 30°C),20 хоча не варто розраховувати, що це надійне джерело ціаноацетальдегіду, оскільки далі ціаноацетилен швидше за все буде зруйнований внаслідок інших реакцій.20 А ціаноацетальдегід, хоча і більш стабільний, ніж ціаноацетилен, все ж таки досить швидко гідролізується (t½ = 31 рік при pH 9,30°C).21

Неправдоподібні сценарії утворення й можливе швидке руйнування означає, що неможливо припустити, що концентрація ціаноацетилену й ціаноацетальдегіду може віддалено наблизитися до тієї, яка необхідна для виробництва цитозину.

Нестабільність цитозину

Як вказувалося вище, цитозин дезамінується/гідролізується (до урацилу) дуже швидко для будь-якого «гарячого» сценарію походження життя. Але ця речовина також дуже нестабільна за помірних температур – t½ = 340 років при 25°C. Це свідчить, що сценарій походження життя холодної Землі лише пом'якшує, але не долає проблему розкладання. Окрім того, низька температура гальмує як синтетичні, так і руйнівні реакції.

На одноланцюжковій ДНК в розчині t½ окремого залишку цитозину = 200 років при 37°C, в той час як структура подвійної спіралі забезпечує гарний захист – t½ = 30 000 років.22 Такі мутації C→U являли б велику генетичну небезпеку, але клітини мають геніальну систему відновлення, що включає низку ферментів. Спочатку вона виявляє мутант U (тепер неспівпадаючий з G), а потім видаляє його з нитки ДНК, відкриває нитку, вставляє правильний C і закриває нитку.22

Здається, що така система відновлення була потрібна з самого початку, тому що гіпотетична примітивна клітина без такої системи мутувала б настільки сильно, що сталася б катастрофа помилок. І набагато більша нестабільність цитозину в одноланцюговій нуклеїновій кислоті – ще одна проблема, яку повинні враховувати прихильники РНК-світу.

З іншого боку, цитозин легко розкладається під впливом сонячного ультрафіолетового випромінювання, що вимагає, щоб пребіотичний синтез здійснювався в темряві.21

Ефективний пребіотичний синтез цитозину?

Про це заявляли Робертсон і Міллер.23 Вони справедливо не погодилися із запропонованим раніше синтезом цитозину з ціаноацетилену та ціанату (OCN-), оскільки ціанат швидко гідролізується до CO₂ та NH₃. Натомість вони нагрівали 10⁻³ M ціаноацетальдегіду з різними концентраціями сечовини ((NH₂)₂CO) в запаяній ампулі при 100°C протягом п'яти годин з 30-50% виходом цитозину. Сечовина виробляється в експериментах з іскровим розрядом з N₂, CO та H₂O.

Однак Шапіро розкритикував цей експеримент на підставі недоступності ціаноацетальдегіду та нестабільності цитозину, як зазначено вище. Робертсон і Міллер уникли останньої проблеми, зупинивши реакцію за п'ять годин. Але в реальному пребіотичному світі така реакція, швидше за все, тривала б із гідролізом цитозину.

Шапіро також показує, що сечовина надто нестабільна для досягнення необхідних концентрацій (>0,1 М). Сечовина існує в рівновазі з невеликою кількістю свого ізомеру, ціанату амонію, а оскільки ціанат легко гідролізується, для підтримки рівноважного співвідношення (K = 1,04×10⁻⁴ при 60°C) потрібно більше сечовини.21 Таким чином, запаяна Пробірка Робертсона та Міллера є ще одним прикладом неприпустимого втручання дослідника, оскільки вона перешкоджала виходу NH₃, тим самим нереалістично уповільнюючи розкладання ціанату та сечовини. У відкритій системі «половина сечовини була зруйнована через 5 годин при 90°C і pH7»,21 а t½ оцінюється в 25 років при 25°C.21

В реальному світі може виникнути нормальна проблема перехресних реакцій. Наприклад, сечовина може реагувати з гліцином з утворенням N-карбамоїлгліцину,21 що призведе до видалення сечовини та амінокислот з первісного супу.

Окрім того, первісний суп повинен був бути надто розбавлений, тому Робертсон і Міллер припускають, що морська вода концентрувалася шляхом випаровування в лагунах. Але для цього необхідно ізолювати лагуну від моря, щоб не відбувалося розведення, випарувати її приблизно до 10⁻⁵ від початкового об'єму, а потім синтезувати цитозин. Проте сьогодні такі умови геологічно «рідкісні або не існують».24 Процес концентрування також концентрує руйнівні хімічні речовини.

Умови, необхідні для виробництва цитозину, несумісні з умовами виробництва пуринів. Тому сценарій повинен включати своєчасний прорив лагуни з викидом її вмісту в море, щоб піримідини та пурини могли бути включені до реплікатора.

Матеріалістична віра Шапіро

Шапіро підсумував:

«існуючі нині докази не підтверджують ідею про те, що РНК чи альтернативний реплікатор, який використовує нинішній набір основ РНК, був присутній на початку життя».25

Але не бажаючи відмовлятися від еволюції, він пропонує дві альтернативні теорії:

          1. Ідея Кернса-Сміта про глинисті мінерали,13 яка, схоже, продиктована скоріше незадоволеністю іншими теоріями, ніж доказами на користь його власної.

«Кернс-Сміт радісно визнає невдачі своєї улюбленої гіпотези: ніхто не зміг в лабораторії змусити глину зробити щось схоже на еволюцію; ніхто не знайшов у природі нічого схожого на організм на основі глини».26

[Оновлення: останні дослідження показують, що ця ідея ще складніша: Darwin's warm pond idea is tested, 13 February 2006:

«Професор Дімер сказав, що амінокислоти та ДНК, "будівельні блоки" для життя, а також фосфат, інший необхідний інгредієнт, прилипли до поверхні глинистих частинок у вулканічних басейнах.

"Причина, через яку це важливо, полягає в тому, що передбачається, що глина сприяє цікавим хімічним реакціям, пов'язаним із походженням життя", – пояснив він.

Однак, – додав вчений, – в наших експериментах органічні сполуки настільки міцно утримувалися на частинках глини, що не могли брати участь в подальших хімічних реакціях».]

          2. Життя почалося як циклічна хімічна реакція, наприклад, теорія Гюнтера Вехтершейзера в тому, що життя зародилося на поверхні піриту, яку Стенлі Міллер називає «паперовою хімією».27

Сам Вехтершейзер визнає, що його теорія здебільшого є «чистою спекуляцією».28 29

Догматизм Шапіро проілюстрований в його цікавій книзі популярного рівня Origins: A Skeptic's Guide to Creation of Life in the Universe, де він переконливо критикує багато сценаріїв походження життя. Проте Шапіро разюче визнає, що жодні докази не зможуть похитнути його віру:

«В майбутньому може настати день, коли всі розумні хімічні експерименти, проведені з метою виявлення ймовірного походження життя, однозначно проваляться. Окрім того, нові геологічні дані можуть свідчити про раптову появу життя на Землі. І, нарешті, ми можемо досліджувати весь Всесвіт і не знайти жодних слідів життя чи процесів, що ведуть до виникнення життя, в інших місцях. Деякі вчені можуть звернутися за відповіддю до релігії. Інші ж, в тому числі і я, спробують відсортувати менш ймовірні наукові пояснення, що залишилися, в надії вибрати те, яке таки ймовірніше, ніж всі інші».30

Висновок

  • Ніякого правдоподібного пребіотичного синтезу цитозину поки що не існує.
  • Життєво важливі «будівельні блоки», включаючи цитозин і рибозу, є надто нестабільними, щоб довго існувати на гіпотетичній пребіотичній Землі.
  • Навіть якби цитозин та рибоза могли існувати, не існує відомого пребіотичного способу їх з'єднання з утворенням нуклеозиду цитидину, навіть якщо допустити неприйнятно високий рівень втручання дослідників.
  • Будівельні блоки були б занадто розбавлені, щоб з них можна було щось побудувати, і зазнали б перехресних реакцій.
  • Навіть якби будівельні блоки могли утворити полімери, полімери легко гідролізувалися б.
  • Не існує тенденції до утворення високоінформативних полімерів, необхідних для життя, на відміну від випадкових полімерів.
Читайте Креацентр Планета Земля в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх новин.

Вас також може зацікавити:

Посилання:

  1. Science and Creationism: A View from the National Academy of Sciences, Second Edition, http://books.nap.edu/html/creationism/index.html, 28 July 1999.

  2. Aw, S.E., The origin of life: A critique of current scientific models , Journal of Creation 10(3):300–314, 1996.

  3. Thaxton, C.B., Bradley, W.L. and Olsen, R.L., The Mystery of Life’s Origin, Philosophical Library Inc., New York, 1984.

  4. Bird, W.R., The Origin of Species: Revisited, Thomas Nelson, Inc., Nashville, Tennessee, Vol. I Part III, 1991.

  5. Larson, E.J. and Witham, L., Leading scientists still reject God, Nature 394(6691):313, 1998. The sole criterion for being classified as a ‘leading’ or ‘greater’ scientist was membership of the NAS. See also National Academy of Science is godless to the core — survey — Ed.

  6. Наприклад, керівництво для викладачів НАН Teaching about Evolution and the Nature of Science, National Academy Press, Washington DC, 1998. Це було доведено серйозним недоліком в Sarfati, J.D., Refuting Evolution, Master Books, Green Forest, AR, USA, 1999.

  7. Sarfati, J.D., Origin of life: the polymerization problem, Journal of Creation 12(3):281–284, 1998.

  8. Thaxton et al., Ref. 4, p. 51.

  9. See Mills, G.C. and Kenyon, D.H., The RNA world: A critique, Origins and Design 17(1):9–16, 1996.

  10. Larralde, R., Robertson, M.P. and Miller, S.L., Rates of decomposition of ribose and other sugars: Implications for chemical evolution, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:8158–8160, 1995.

  11. Levy, M and Miller, S.L., The stability of the RNA bases: Implications for the origin of life, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95(14):7933–38, 1998.

  12. Еволюціоніст A.G. Cairns-Smith в своїй книзі висунув ті самі заперечення проти типових експериментів із моделювання "походження життя": Genetic Takeover and the Mineral Origins of Life, Cambridge University Press, New York, 1982—див. фрагмент.

  13. Thaxton et al., Ref. 4, ch. 6.

  14. Fraser, C.M., et al., The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium, Science 270(5235):397–403, 1995; Perspective by Goffeau, A., Life with 482 genes, same issue, pp. 445–446.

  15. Shapiro, R., Prebiotic cytosine synthesis: A critical analysis and implications for the origin of life, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96(8):4396–4401, 1999.

  16. Shapiro, R., The prebiotic role of adenine: A critical analysis, Origins of Life and Evolution of the Biosphere 25:83–98, 1995.

  17. Shapiro, R., Prebiotic ribose synthesis: A critical analysis, Origins of Life and Evolution of the Biosphere 18:71–85, 1988.

  18. Orgel, L.E. and Lohrmann, R., Prebiotic chemistry and nucleic acid replication, Accounts of Chemical Research 7:368–377, 1974; cited in Cairns-Smith, Ref. 13, pp. 56–57.

  19. Shapiro, Ref. 16, p. 4397.

  20. Shapiro, Ref. 16, p. 4398.

  21. Lindahl, T., Instability and decay of the primary structure of DNA, Nature 362(6422):709–715, 1993.

  22. Robertson, M.P. and Miller, S.L., An efficient prebiotic synthesis of cytosine and uracil, Nature 375(6534):772–774; correction 377(6546):257.

  23. Shapiro, Ref. 16, p. 4399.

  24. Shapiro, Ref. 16, p. 4400.

  25. Horgan, J., In the beginning, Scientific American 264(2):100–109, 1991; quote on p. 108.

  26. Horgan, Ref. 26; Miller cited on p. 102.

  27. Horgan, Ref. 26; Wächtershäuser cited on p. 106.

  28. Sarfati, J.D., див. посилання 8, де докладно критикується один з останніх експериментів Вехтершейзера, який нібито підтверджує його теорію.

  29. Shapiro, R., Origins: A Skeptic’s Guide to the Creation of Life in the Universe, Penguin, London, p. 130, 1986,1988. Потім Шапіро з надією продовжує: "Нині ми далекі від цього стану".