Самозародження життя
Категорії / Еволюціонізм / Самозародження життя / Походження життя: проблема полімеризації

Походження життя: проблема полімеризації

У добре відомій в наукових колах праці Клаудії Хубер (Claudia Huber) та Гюнтера Вехтерсхойзера (Günter Wächtershäuser) в журналі Science було запропоновано сценарій походження життя з неживої матерії.1 Проте дослідники правильно говорять про те, що «активація амінокислот і утворення пептидів в первинних умовах є однією з великих загадок походження життя».

Так і є насправді. Реакція утворення пептидного зв'язку між двома амінокислотами, внаслідок якої утворюється дипептид, виглядає так:

Амінокислота 1 + Амінокислота 2Дипептид + Вода

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

Залежно від конкретної амінокислоти зміна вільної енергії (ΔG₁) становить близько 20-33 кДж/ моль. Константа рівноваги для будь-якої реакції (К) — це співвідношення рівноважних концентрацій продуктів та реагентів. Відношення цих величин за певної температури за Кельвіном (T) виражена стандартним рівнянням:

K = exp (–ΔG/RT)

де R — універсальна газова стала, яка дорівнює число Авогадро помножене на сталу Больцмана k і дорівнює 8,314 Дж/ К.мол

Для реакції (1),

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

де сполука в квадратних дужках означає концентрацію цієї сполуки.

Це означає, що якщо ми почнемо з розчину з концентрацією 1 М (моль/ л) кожної амінокислоти, то рівноважна концентрація дипептиду становитиме лише 0,007 М. Оскільки трипептиди мають два пептидних зв'язки, рівноважна концентрація трипептиду становитиме 0,0072 М або 5 × 10⁻⁵ M. Для неспецифічного поліпептиду з 100 пептидними зв'язками (101 амінокислота) рівноважна концентрація становитиме 3,2 × 10⁻²¹⁶ M. Зверніть увагу: еволюціоністи ще більше помиляються, оскільки для життя необхідні не просто будь-які полімери, а цілком конкретні речовини.

Оскільки рівноважна концентрація полімерів є дуже низькою, їхня термодинамічна тенденція — руйнуватись у воді, а не з’єднуватись. Довгі часові проміжки, які пропагандують еволюціоністи, ще більше ускладнюють проблему, оскільки є ще більше часу для руйнівного впливу води. Високі температури, про які говорять багато вчених, лише прискорили б руйнування. 

Відомий дослідник, який проводив експерименти з метою підтвердження еволюційного походження життя, Стенлі Міллер, вказує на те, що полімери «є надто нестійкими для існування в гарячому пребіотичному середовищі».2, 3

У нещодавній статті в New Scientist нестійкість полімерів у воді названо «головним болем» вчених, які працюють над дослідженням еволюційних ідей про походження життя.4 У статті також йшлось про те, що це "погані новини". Але насправді погана новина — це віра в еволюцію, яка перекриває об'єктивну науку.

Еволюційні сценарії

Наведений вище аналіз не означає, що утворення поліпептидів неможливе. Розглянемо вираз для константи рівноваги K: якщо [H₂O] зменшується, тоді [поліпептид] повинна збільшуватися. Один із підходів припускає, що вода витісняється під впливом температури. Таке пояснення запропоноване Сідні Фоксом.5 

Однак, для його експериментів необхідно мати значний надлишок три-амінокислот (тобто кислот, які можуть поєднуватися з трьома іншими молекулами), але в стандартних симуляційних умовах вони утворювались у дуже незначних кількостях.6 До того ж тепло руйнує деякі життєво важливі амінокислоти і призводить до появи полімерів. Інша проблема полягає в тому, що усі хіральні амінокислоти рацемічні. Тобто утворюється суміш, в якій співвідношення молекул з різною хіральністю становить 50/50, а така суміш не є сприятливою для появи життя.7 

На відміну від біологічних полімерів, великий надлишок три-амінокислот призводить до поділу. Необхідні умови для нагріву та охолодження є геологічно неможливими — на землі немає місця, де внаслідок взаємодії амінокислот утворюються поліпептиди. Зрештою, експерименти Фокса вимагали дуже концентрованих і чистих амінокислот, у той час як гіпотетична первинна суміш була забруднена іншими органічними речовинами, які могли б їх знищити.8

Інший запропонований спосіб видалення води стосується деяких хімічних речовин з високою енергією, які могли б поглинути воду. Мова йде про конденсуючі агенти. Якщо реакція між конденсуючим агентом C і водою:

C + H₂O → D (2)

і якщо ΔG₂ реакції (2) є негативною і достатньо великою, то С може вступити в реакцію (1):

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

ΔG₃ = ΔG₁ + ΔG₂. Якщо ΔG₃ велика та негативна, то константа рівноваги для реакції 3, K₃, буде великою, і можна припустити, що утвориться певна кількість полімерів.

Щоб отримати пептиди з гліцину, деякі дослідники використовували конденсаторний агент диціанамід (N=CNHC=N). При цьому стверджувалось, що «синтез поліпептиду, який відбувся завдяки диціанаміду, може бути ключовим процесом, в результаті якого поліпептиди утворилися в примітивній гідросфері».9

Однак найбільшою проблемою є те, що конденсаторні агенти легко реагують з наявною водою. Тому хімічно неможливо, щоб первинна суміш накопичувала велику кількість конденсаторних агентів, особливо якщо вода реагувала з ними протягом мільйонів років. Однак в експерименті, описаному вище, використовувався 30-кратний надлишок диціанаміду. І навіть за цих нереалістичних умов 95% гліцину не вступало у реакцію, а найвищий утворений полімер був тетрапептид.10

Звичайно, хіміки-органіки можуть створити поліпептиди. Для цього вони планують процес складного багатоетапного синтезу. В плані уже передбачені методи запобігання неправильних реакцій.11 Живі клітини також користуються витонченим процесом утворення поліпептидів. Цей процес передбачає використання ферментів, які активують амінокислоти (і нуклеотиди) шляхом їх об'єднання з високоенергетичною сполукою аденозинтрифосфатом (АТФ), щоб подолати енергетичний бар'єр. 

Такі високоенергетичні сполуки не утворюються в ході симуляційних експериментів і є дуже нестабільними.

Припинення росту ланцюга

Для утворення ланцюга необхідно, щоб біфункціональні мономери реагували, тобто молекули з двома функціональними групами поєднувались з двома іншими. Якщо монофункціональний мономер (тільки з однією функціональною групою) реагує з кінцем ланцюга, ланцюг не може рости далі.12 Якщо існувала лише маленька кількість монофункціональних молекул, то довгі полімери не могли утворитися. 

Але в ході усіх експериментів з «пребіотичного моделювання» виробляється, принаймні, в три рази більше монофункціональних молекул, ніж біфункціональних.13 Мурашина кислота (HCOOH), безумовно, є найпоширенішим органічним продуктом в експериментах симулювання (на кшталт тих, які проводив Міллер). 

Насправді, якби не еволюційні упередження, то, ймовірно, що в доповідях по результатах експериментів йшлося б здебільшого про наступне: 

«Тут описано неефективний метод виробництва мурашиної кислоти ...» 

Мурашина кислота має незначне біологічне значення за винятком того, що вона є основним компонентом в жалах мурах (лат. formica).

Реалістичний експеримент із симулювання пребіотичної полімеризації повинен починатися з органічних сполук, які виробляються в результаті експериментів за типом тих, які проводив Міллер, але в експериментах, які проводилися, завжди не враховувалось забруднення монофункціональними молекулами.

[ Додано в 2014 році]. Коментар д-р. Дадлі Еріха:

«Я працюю в компанії Biotech, яка займається виготовленням біфункціональних мономерів для полімерної промисловості. З упевненістю можу засвідчити той факт, що остаточний очищений матеріал для продажу повинен бути, по суті, вільним від монофункціональних мономерфі. Кінцевий продукт, як правило, повинен бути чистим більше ніж на 99,5%, а в деяких випадках навіть більше ніж на 99,9%. Для досягнення таких рівнів чистоти доводиться застосовувати наукові знання та дороге обладнання. Реалістичні "природні" реакції полімеризації ніколи не дадуть довгих ланцюгів полімерів, оскільки завжди існує надмірно висока концентрація монофункціональних мономерних компонентів навколо, які припиняють ріст ланцюгів».

Теорія Вехтерсхойзера

Гюнтер Вехтерсхойзер — німецький патентний повірений, який має докторську ступінь в галузі органічної хімії. Він сильно критикує ідеї про походження життя з первинного бульйону. Як показує цитата на початку даної статті, Вехтерсхойзер визнає, що полімеризація є великою проблемою. Проте не бажаючи відмовитися від своєї еволюційної віри, він пропонує теорію про те, що життя почалося у вигляді циклічної хімічної реакції на поверхні піриту (FeS₂). 

При цьому він заявив, що енергія, яка керувала цим циклом, з’явилась в результаті утворення піриту з заліза та сірки. Однак він визнає, що ця теорія здебільшого є «лише здогадкою».14 Дослідник, який також займається вивченням питання походження життя, Джеральд Джойс, стверджує, що, швидше за все, прийняття теорії Вехтерсхойзера завдячує його адвокатським навичками, ніж його заслугам.14 Стенлі Міллер називає це «паперовою хімією».15

У своєму останньому добре відомому експерименті Хубер та Вехтерсхойзер активували амінокислоти монооксидом вуглецю (СО) і дозволили їм вступити в реакцію у водній суспензії з співосадженими (Ni,Fe)S, використовуючи для цього або сірководень (H₂S), або метантіол (CH₃SH) при 100° C та рН 7-10.

Слід також зауважити, що Хубер та Вехтерсхойзер почали створювати дуже сприятливі умови для хімічної еволюції. Хоча «дослідники ще не довели, що така суміш може виробляти амінокислоти»,16 вони використовували сильний розчин (0,05 М) лівосторонніх амінокислот (або ахірального гліцину), що не містила інших органічних речовин. 

Звичайно, будь-яка «первинна суміш» була б розбавлена, нечиста і рацемічна. Вона б містила в собі багато монофункціональних молекул та інших органічних сполук, які б знищили амінокислоти. Стенлі Міллер також вказує на те, що Хубер та Вехтерсхойзер використовували набагато більші концентрації СО, ніж це могло б бути в реалістичних умовах.16

Навіть за сприятливих умов (і завдяки добре продуманому дизайну!), всі вони виробляли невеликий відсоток дипептидів (0,4-12,4%) і навіть ще меншу кількість трипептидів (0,003%). Відсоткове співвідношення розраховане на основі кількостей рочевини, що були вказані у дослідженні. Хубер та Вехтерсхойзер також повідомили, що «за цих самих умов дипептиди швидко гідролізуються»!

Ексклюзивна «лівосторонність», яка є обов’язковою для життя,7 була зруйнована в ході дослідження. Вчені пояснили це тим, що деякі пептиди клітинної стінки мають правосторонні амінокислоти. Але тут дещо втрачено. Ензими, які руйнують клітинні стінки, призначені для виключно лівосторонньої амінокислоти, тому іноді правостороння амінокислота є ідеальним захистом в лівосторонньому світі.

На останок, іронія полягає в тому, що в одному з їхніх попередніх експериментів СО перетворився на оцтову кислоту (CH₃COOH) за аналогічних умов з CH₃SH та суспензією (Ni,Fe)S.17 Оскільки оцтова кислота є нефункціональною, вона б запобігала формуванню довгих полімерів в умовах, які пропонують Хубер та Вехтерсхойзер!

Вчені створили життя чи засоби масової інформації замилюють очі?

Газети по всьому світу повідомили про цей експеримент. Одні зайшли настільки далеко, що навіть стверджували: 

«Німецькі хіміки зуміли досягнути утворення живих клітин в результаті поєднання амінокислот ...».18

Якби ж тільки це була правда. Навіть найпростіший декодований живий організм в природі, Mycoplasma genitalium, має 482 гени, які кодують всі необхідні білки, включаючи ферменти. Ці білки складаються з приблизно 400 амінокислот, які знаходяться у точній послідовності і всі мають «лівосторонню» форму.19 

Звичайно, ці гени функціонують лише з наявними трансляційним та реплікуючим механізмами, клітинною мембраною тощо. Але Mycoplasma може вижити лише шляхом паразитування на більш складних організмах, які забезпечують її поживними речовинами, які сама вона не може утворити. Отже, еволюціоністи повинні припустити, що перший живий організм був більш складний і мав більшу кількість генів.

Проте, як показано вище, все, що вдалось Хуберт та Вехтерсхойзеру, це отримати кілька дипептидів і ще меншу кількість трипептидів. Оскільки вони не висунули згадане вище оманливе припущення, їхня еволюційна віра означає, що своєму експерименту вони надають значно більше значення, ніж він насправді заслуговує.

Наступного дня та сама газета написала: 

«Еволюційний біолог Південно-Австралійського музею Кен Макнамара сказав, що якби життя було створене штучно, то за сприятливих умов воно б виникло природним чином самостійно».20 

Який абсурд. Невже це означає, що якщо ми можемо штучно створювати автомобілі (при чому, для цього докладається чимало інтелектуальних зусиль), то автомобілі можуть з'явитися природним чином самостійно (без інтелекту!)?

Такі упередженні заяви не повинні дивувати людей. Ми повинні, наприклад, звернути увагу на те, що існування «життя на Марсі» спричинило галас, але чомусь усі замовчують той факт, що ця заява була ґрунтовно дискредитована більшістю тих же самих світських вчених.21, 22, 23, 24

Цинічні засоби масової інформації зневажають істину, що було добре проілюстровано на симпозіумі, організованому Смітсонівським інститутом. Ось слова Бена Бредлі, редактора The Washington Post:

«До чорта новини! Новини мене більше не цікавлять. Мене цікавлять причини. Ми не друкуємо правду. Ми навіть не претендуємо на друк правди. Ми друкуємо те, що говорять нам люди. Люди мусять вирішувати, що є правдою».25

Детальне опитування щодо політичних та соціальних переконань редакторів, письменників та працівників телевізійної індустрії26 показує, що вони налаштовані проти християнських принципів. 

Дві третини з них вважають, що структура американського суспільства має дефекти і повинна бути змінена. 97% кажуть, що жінки повинні мати право вирішити, чи хочуть вони зробити аборт, 80% вважають, що гомосексуальні стосунки це нормально, а 51% не бачить нічого поганого в перелюбі. І вони відкрито визнають, що просувають ідеї, які вони створюють для своєї аудиторії. 

Готовність ЗМІ рекламувати еволюцію відповідає їхній антихристиянській позиції.

Висновок

Незважаючи на оптимістичні наукові звіти та дуже упереджені та перекручені повідомлення в ЗМІ, вчені ні на крок не наблизились до «створення життя в пробірці». Навіть якщо колись цей подвиг стане їм під силу, це буде не більше ніж результат мудро спланованого дизайну. Звичайна некерована хімія рухається у неправильному напрямку — наприклад, як показано в цій статті, біологічні полімери, як правило, розпадаються, а не утворюються.

Вас також може зацікавити:

Посилання:

  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. Міллер також зазначив, що підстави РНК дуже швидко руйнуються у воді при 100 ° C - аденін і гуанін мають період напіврозпаду близько року, урацил - близько 12 років, а цитозин - всього 19 днів. 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. Такий критицизм і більше можна знайти 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, також співавтор еволюційної книги "Біохімічне приречення", з тих пір став креаціоністом.

  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.