Второе - очень существенны процессы самоорганизации, которые и могли быть тем переходным мостиком, который преодолел этот разрыв.
И где-то должны были быть, конечно, качественные скачки…
Возникновение биологической информации
22.05.03
(хр.00:43:34)
Участник :
Дмитрий Чернавский - доктор физико-математических наук
Александр Гордон : Доброй ночи! Феномен возникновения живого входит в явное и, я бы сказал, яркое противоречие с теорией вероятности - не только феномен возникновения, но и биологической эволюции. Принято считать, что вероятность возникновения жизни приблизительно равна вероятности самосборки самого современного «Боинга» из деталей, которые валяются на свалке. Но так ли неодолимы эти противоречия между теорией вероятности и возникшей всё-таки жизнью?
Дмитрий Чернавский : Проблема возникновения жизни волновала давно, и она состоит из нескольких этапов. Каждый этап был в своё время проблематичен.
Первая проблема. Как возникли необходимые органические молекулы? Эта проблема решена химиками и физиками. Нужно представить себе обстановку в предбиологический период. Обстановка была крайне, так сказать, термодинамически неравновесной. Там «беспрерывно гром гремел, во мраке молния сверкала», вулканы извергались. Ну и в результате образовались органические молекулы. Проблема решена была.
Вторая проблема. Образовались молекулы, но их мало, а нужно, чтобы они были сконцентрированы. Вот эту проблему фактически решил Опарин в 20-х годах прошлого столетия. Он показал, что действительно органические молекулы типа липидов и аминокислот могут собираться в капли. Он назвал это коацерватами. И проблема была решена.
Третья проблема. Хорошо, аминокислоты собираются, нуклеотиды собираются, но в жизни-то полинуклеотиды - они длинные. Как они могли образовываться сами в предбиологический период? Проблема решена была Фоксом и Егами. Показано было, что могли они образовываться, но, разумеется, случайные. И тут возникла четвёртая проблема.
Проблема в следующем. Биологические полимеры - они же не случайные. Они содержат информацию. Напомню, что основными полимерами являются ДНК или РНК - они хранители информации, в них последовательность несёт эту информацию. А рабочими телами являются белки. Известно, что в современной биосфере нуклеотиды кодируют белки - ко-ди-ру-ют. Что это значит? Это значит, что в соответствии с последовательностью нуклеотидов образуется последовательность белков, каждая тройка нуклеотидов - кодон - кодирует или соответствует одной аминокислоте и получается, таким образом, заданная последовательность белка. Затем она сворачивается и, в зависимости от последовательности, получается тот или иной белок, с той или иной функцией.
Какие белки должны быть, чтобы работали? Большие. Они должны содержать примерно 200 аминокислот. Следовательно, полинуклеотид должен содержать примерно 600 аминокислот - определённой последовательности. Давайте посчитаем, а сколько вообще может быть вариантов последовательности? Очень просто. Нуклеотидов всего четыре - 600 цепочек. Соответственно, число вариантов - четыре в шестисотой степени. Или два в тысяча двухсотой. Или десять в четырехсотой степени. Вот это число, вы о нём говорили, это число является круциальным. Вероятность, что соберётся какой-то определённый полинуклеотид - соответственно, единица, делённая на десять в сороковой. Число попыток за всё время существования Земли и во всех лужах - примерно десять в тридцатой. Вот сравните. Десять в тридцатой и десять в четырехсотой.
А.Г. Явное противоречие, не может быть такого.
Д.Ч. Просто помножим одно на другое, получим вероятность десять в минус 360-ой. Это число абсурдно мало. Соответственно, и число вариантов тоже мало. Никогда столько вариантов мы не переберём. Даже специальное название «гугол» введено.
Нужно сказать, что все остальные числа, которые есть в физике, они существенно отличаются от этого. Например, чисто атомов во всей Вселенной - порядка десять в пятидесятой - в пятидесятой! Вот в этом суть проблемы - десять в минус четырехсотой. Можно сделать этот показатель вдвое меньше, всё равно абсурд.
Как к этому относятся? По-разному. Химики (не все химики, естественно) считают, что можно собрать - они умеют собрать - полинуклеотид в заданной последовательности из трех, четырех, пяти. «Умеем из пяти, соберём двести». То есть, это качественное различие не осознаётся.
Математики: «Вероятность мала, ну и что? Жизнь уникальна, событие одно. К одному событию вероятность неприменима. Это случилось, живём, слава Богу, и…»
Биологи. Вот биологи чувствуют это. И приходят к выводу: Бог создал жизнь. Может ли быть здесь решение этой проблемы? Вот об этом и пойдёт речь.
Сразу должен предупредить, что речь пойдёт о дискуссионной проблеме. Мы с Ниной Михайловной (она сейчас, к сожалению, заболела, не смогла прийти) примерно тридцать лет тому назад занялись этой проблемой. И она сейчас на том же месте. Я сразу должен предупредить, что обычно учёные говорят о том, как «наука семимильными шагами движется вперёд», и это, естественно, так приятно. Но я буду говорить о том, как наука семимильными шагами топчется на месте. Но, тем не менее, решение возможно. Какое это решение и как можно представить себе, что такое «кодирует» и что такое «катализирует». Нужно задуматься, что такое «кодирует». В современной биосфере процесс кодирования хорошо изучен. Если можно, первую схему.
А.Г. Сейчас дадут.
Д.Ч. Схема проста. В ней главное - последовательность ДНК. С неё снимается реплика. Я уверен, что это не раз обсуждалось у вас, поэтому я кратко очень скажу. С неё снимается реплика, потом поступает транспортная РНК к системе адаптеров. Что такое адаптеры? Адаптеры - это самое интересное и важное место здесь. Адаптеры, их всего 64, это белки, которые умеют присоединять нужную кислоту к РНК, нагруженной нужным кодоном. Адаптеры знают алфавит - код. Сами они белки, сами они по той же схеме образуются.
Но вот после того как адаптеры нагрузили транспортную РНК, она подходит к рибосоме, к рибосоме же подходят мессенжер РНК. И там происходит трансляция, то есть по коду, последовательности нуклеотидов собирается последовательность белка. Вот что значит «кодирует». Приведу аналогию.
Вот завод. Как он работает? Нужно изготовить деталь. Есть чертёж, инструкция. В инструкции сказано, причём, на определённом языке сказано, где нужно дырочку просверлить, какую там форму сделать и так далее, потом всё это реализуется и получается деталь. Вот что такое «кодирует».
Говорят, что белки катализируют. Что такое «катализируют»? Это я лучше поясню чуть попозже, а перед этим давайте представим себе, как мог образоваться самый простой живой организм.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
И где-то должны были быть, конечно, качественные скачки…
Возникновение биологической информации
22.05.03
(хр.00:43:34)
Участник :
Дмитрий Чернавский - доктор физико-математических наук
Александр Гордон : Доброй ночи! Феномен возникновения живого входит в явное и, я бы сказал, яркое противоречие с теорией вероятности - не только феномен возникновения, но и биологической эволюции. Принято считать, что вероятность возникновения жизни приблизительно равна вероятности самосборки самого современного «Боинга» из деталей, которые валяются на свалке. Но так ли неодолимы эти противоречия между теорией вероятности и возникшей всё-таки жизнью?
Дмитрий Чернавский : Проблема возникновения жизни волновала давно, и она состоит из нескольких этапов. Каждый этап был в своё время проблематичен.
Первая проблема. Как возникли необходимые органические молекулы? Эта проблема решена химиками и физиками. Нужно представить себе обстановку в предбиологический период. Обстановка была крайне, так сказать, термодинамически неравновесной. Там «беспрерывно гром гремел, во мраке молния сверкала», вулканы извергались. Ну и в результате образовались органические молекулы. Проблема решена была.
Вторая проблема. Образовались молекулы, но их мало, а нужно, чтобы они были сконцентрированы. Вот эту проблему фактически решил Опарин в 20-х годах прошлого столетия. Он показал, что действительно органические молекулы типа липидов и аминокислот могут собираться в капли. Он назвал это коацерватами. И проблема была решена.
Третья проблема. Хорошо, аминокислоты собираются, нуклеотиды собираются, но в жизни-то полинуклеотиды - они длинные. Как они могли образовываться сами в предбиологический период? Проблема решена была Фоксом и Егами. Показано было, что могли они образовываться, но, разумеется, случайные. И тут возникла четвёртая проблема.
Проблема в следующем. Биологические полимеры - они же не случайные. Они содержат информацию. Напомню, что основными полимерами являются ДНК или РНК - они хранители информации, в них последовательность несёт эту информацию. А рабочими телами являются белки. Известно, что в современной биосфере нуклеотиды кодируют белки - ко-ди-ру-ют. Что это значит? Это значит, что в соответствии с последовательностью нуклеотидов образуется последовательность белков, каждая тройка нуклеотидов - кодон - кодирует или соответствует одной аминокислоте и получается, таким образом, заданная последовательность белка. Затем она сворачивается и, в зависимости от последовательности, получается тот или иной белок, с той или иной функцией.
Какие белки должны быть, чтобы работали? Большие. Они должны содержать примерно 200 аминокислот. Следовательно, полинуклеотид должен содержать примерно 600 аминокислот - определённой последовательности. Давайте посчитаем, а сколько вообще может быть вариантов последовательности? Очень просто. Нуклеотидов всего четыре - 600 цепочек. Соответственно, число вариантов - четыре в шестисотой степени. Или два в тысяча двухсотой. Или десять в четырехсотой степени. Вот это число, вы о нём говорили, это число является круциальным. Вероятность, что соберётся какой-то определённый полинуклеотид - соответственно, единица, делённая на десять в сороковой. Число попыток за всё время существования Земли и во всех лужах - примерно десять в тридцатой. Вот сравните. Десять в тридцатой и десять в четырехсотой.
А.Г. Явное противоречие, не может быть такого.
Д.Ч. Просто помножим одно на другое, получим вероятность десять в минус 360-ой. Это число абсурдно мало. Соответственно, и число вариантов тоже мало. Никогда столько вариантов мы не переберём. Даже специальное название «гугол» введено.
Нужно сказать, что все остальные числа, которые есть в физике, они существенно отличаются от этого. Например, чисто атомов во всей Вселенной - порядка десять в пятидесятой - в пятидесятой! Вот в этом суть проблемы - десять в минус четырехсотой. Можно сделать этот показатель вдвое меньше, всё равно абсурд.
Как к этому относятся? По-разному. Химики (не все химики, естественно) считают, что можно собрать - они умеют собрать - полинуклеотид в заданной последовательности из трех, четырех, пяти. «Умеем из пяти, соберём двести». То есть, это качественное различие не осознаётся.
Математики: «Вероятность мала, ну и что? Жизнь уникальна, событие одно. К одному событию вероятность неприменима. Это случилось, живём, слава Богу, и…»
Биологи. Вот биологи чувствуют это. И приходят к выводу: Бог создал жизнь. Может ли быть здесь решение этой проблемы? Вот об этом и пойдёт речь.
Сразу должен предупредить, что речь пойдёт о дискуссионной проблеме. Мы с Ниной Михайловной (она сейчас, к сожалению, заболела, не смогла прийти) примерно тридцать лет тому назад занялись этой проблемой. И она сейчас на том же месте. Я сразу должен предупредить, что обычно учёные говорят о том, как «наука семимильными шагами движется вперёд», и это, естественно, так приятно. Но я буду говорить о том, как наука семимильными шагами топчется на месте. Но, тем не менее, решение возможно. Какое это решение и как можно представить себе, что такое «кодирует» и что такое «катализирует». Нужно задуматься, что такое «кодирует». В современной биосфере процесс кодирования хорошо изучен. Если можно, первую схему.
А.Г. Сейчас дадут.
Д.Ч. Схема проста. В ней главное - последовательность ДНК. С неё снимается реплика. Я уверен, что это не раз обсуждалось у вас, поэтому я кратко очень скажу. С неё снимается реплика, потом поступает транспортная РНК к системе адаптеров. Что такое адаптеры? Адаптеры - это самое интересное и важное место здесь. Адаптеры, их всего 64, это белки, которые умеют присоединять нужную кислоту к РНК, нагруженной нужным кодоном. Адаптеры знают алфавит - код. Сами они белки, сами они по той же схеме образуются.
Но вот после того как адаптеры нагрузили транспортную РНК, она подходит к рибосоме, к рибосоме же подходят мессенжер РНК. И там происходит трансляция, то есть по коду, последовательности нуклеотидов собирается последовательность белка. Вот что значит «кодирует». Приведу аналогию.
Вот завод. Как он работает? Нужно изготовить деталь. Есть чертёж, инструкция. В инструкции сказано, причём, на определённом языке сказано, где нужно дырочку просверлить, какую там форму сделать и так далее, потом всё это реализуется и получается деталь. Вот что такое «кодирует».
Говорят, что белки катализируют. Что такое «катализируют»? Это я лучше поясню чуть попозже, а перед этим давайте представим себе, как мог образоваться самый простой живой организм.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57