САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ (systemity) wrote,
САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ
systemity

Category:

Как произошла жизнь на Земле. Часть I

Из всего многообразия наук, из немалого числа отраслей знания, как теоретического, так и практического характера, самой неоспоримо важной является наука о происхождении жизни на Земле. И нет хотя бы мало мальски интересной области науки, которая бы за всю историю человечества проявляла бы такое очевидное убожество и такую очевидную неадекватность своих "достижений", как наука о происхождении жизни на Земле (https://proza.ru/2016/03/06/2564). Причина этого удивительного убожества не только в том, что только безнадёжным дебилам может показаться, что к этому явлению руку приложил глухо-немо-слепой боженька, которому достаточно было подсуетиться в течение шести дней для того, чтобы облагородить нашу планету жизнью, придумав фотосинтез, пищеварение, ферменты, обмен веществ космической сложности...

У меня всю жизнь было плохо с политкорректностью. Например, про человека, который дорос до взрослого возраста и научился говорить всего несколько слов: "мама", "кушать" и т.п., можно сказать, что он просто хорошо сохранился. Я так не умею. Тех, которые веруют в то, что бог создал мир живых существ за 6 дней трудовой деятельности (по некоторым оценкам на Земле наличествет полтора миллиона видов одних только грибов: 36 классов, 140 порядков, 560 семейств, 8283 употребляемых родовых названий и 5101 родовых синонимов, 97 861 вид из числа только тех, существование которых строго доказано), я считаю просто идиотами без надежды на выздоровление.

В эту несложную библейскую, списанную с Танаха гипотезу сотворения мира нынче верит лишь небольшой процент ментально ущербных людей. Но самое интересное в том, что абсолютно все остальные выдвинутые на этот счёт "научные" гипотезы основаны на религиозной вере в откровенно несбыточное. В числе религиозно верующих происхожденцев замечены лауреаты нобелевских премий, академики, профессора и просто лирики из народа, которые выпустили книги на этот счёт, спутав, как говорят в простонародьи, хрен с пальцем. Эти лирики, ссылки на которых я не привожу, чтобы не популяризировать бред, полагают, что решение проблемы происхождения заключается в том, чтобы как можно больше собрать в одном месте "оригинальных" мыслей обо всём, чтобы у запутавшегося читателя не возникло вопроса: "А где же соль!".

Самопроизвольное возникновение жизни из ДНК, РНК, рибозимов, бульонов и тому подобный гомерический бред может быть только лишь продуктом научно-религиозной веры, что само по себе является вершиной интеллектуальной несуразности, недопустимой в научном знании. Любая вера в отличие от уверенности покоится на фундаменте неверифицируемости. Учёным, придумывавшим гипотезы о происхождении жизни на Земле, казалось, что они так хорошо наукоподобно напридумывали, что сугубо религиозная природа их гипотез надёжно скрыта. Но в каждой из известных на сегодняшний день гипотез обязательно присутствует акт "непорочного зачатия", осуществлявшийся при полном отсутствии "порочности" научных знаний и ментальных способностей.

Представим себе, что свершилось событие, которое не имеет абсолютно никакой вероятности. Ни малейшей. Самопроизвольно образовалась, как говорится, сдуру, очень "умная" ДНК. И что дальше? Все остальные многочисленные стадии образования первичной клетки тоже возникли на основе невероятной вероятности? То есть, мы имеем в итоге процесс, вероятность которого равна абсолютной невероятности в степени абсолютной невероятности в степени абсолютной невероятности в степе... Года полтора тому назад один популяризаторов науки в чине доктора биологических наук таким оригинальны образом подвёл итог почти трём десятилетиям разгула идиотизма в виде рассказов о происхождения жизни на Земле из случайно образовавшихся умных ДНК. Он вынужден был согласится с тем, что что вероятность спонтанного образования нуклеиновой кислоты составляет абсолютно ничтожно малую величину в менее десяти в минус двадцатой степени. Но вы не можете с уверенностью утверждать, что мы говорим глупости, сказал этот доктор наук, поскольку предположительно во Вселенной существует десять в двадцатой степени планет, на которых возможно зарождение жизни. Так что: как говорится, баш на баш!

Вопрос о том, почему остриё современной науки превратилось в самую тупую её часть, заключается далеко не только в том, что событие зарождения жизни происходило четыре с половиной миллиарда лет тому назад и как многим ошибочно кажется не оставил никаких очевидных следов. И даже не в том, что потребность превращать в религию веру в несбыточное и непонятное является имманентной особенностью Homo sapiens, всегда неизменно возникающей тогда, когда этот сапиенс начинает скорее чувствовать, чем понимать, что в данном конкретном случае мобилизовывать мозги бесполезно. Если самое простейшее автономно работающее устройство разобрать на составляющие его части и попросить умного человека, незнакомого с чертежами и описанием действия этого автономного устройства, собрать его из частей так, чтобы устройство заработало, то такую проблему могут решить лишь очень умные при условии, что автономно работающее устройство будет очень простым. А жизнь на Земле представляет собой максимально сложное явление, вероятно не менее сложное, чем устройство Вселенной. По понятным причинам к космическим телам мы только-только начинаем привыкать, как к нашему очень дальнему окружению. Мы просто привыкли к себе и к окружающей нас жизни, эта фамильярность сильно сглаживает недоумение от того, что до сих пор происхождение жизни на Земле - это табуля раза, покрытая каракулями тех, которым в университетах вручили письменные принадлежности, не понимая, что научить ими правильно пользоваться невозможно.

Дело в том, что разбирать на части всегда несравненно проще, чем собирать из частей. Недаром дети с такой охотой разбирают на части игрушки. Разбирать известное на части, анализировать можно научить, собирать из частей неизвестное функциональное устройство научить нельзя. Известный канадский физиолог Ганс Селье делил исследователей на "решателей" и "открывателей", соответственно, на тех, для кого естественный путь научного мышления лежит в области анализа (разрезать, разобрать и посмотреть), а также других из разряда логической очевидности мероприятий, и синтеза доселе несуществующего, например, создания гипотезы, которая позволяет с её помощью объяснить работу функционирующего самоорганизующегося целого. А жизнь в числе других её особенностей представляет собой самоорганизующуюся систему. Несмотря на огромное число публикаций, принципы работы самоорганизующихся систем в настоящее время неизвестны.

Можно привести ещё ряд серьёзных резонов, объясняющих отсутствие членораздельного объяснения того, как зародилась жизнь на Земле. Но самое важное из них  связано с тем обстоятельством, что функционирование живого основано на существовании явления, не встречающегося в неживой природе. Это явление не имеет никакого отношения к законам физики и химии. А именно с помощью химии и физики (и что уж совсем смешно математики) делались все попытки объяснить и происхождение жизни и природу живого. Понять то обстоятельство, что по ряду аспектов физика и химия не имеют отношения к биологии, косвенно можно было очень давно. Острый структурно-функциональный антагонизм химических близнецов - магния и кальция и натрия и калия - плохо соотвествует физико-химическому знанию.

То обстоятельство, что из сотен потенциально возможных аминокислот лишь двадцать входят в состав живого, что биологически активными являются лишь левовращающие аминокислоты, что пальмитолеиновая (цис-конфигурации моно-ненасыщенная) кислота присутствует в самых полезных жирах (например, в облепиховом, макадамиевом, авокадовом маслах), а пальмитэлаидиновая (транс-конфигурации моно-ненасыщенная) кислота в пище приводит к инфарктам, то, что биологически активная формы АТФ и АДФ представляют собой комплексы аденозинфосфатов только с магнием, а не с его "химически единокровными братьями" кальцием, стронцием, барием, а бериллий из той же второй группы таблицы Менделеева, что и магний, - убивец всего живого, то, что фотосинтеза без магния не осуществим и многое, многое другое, что с позиций физики и химии объяснить невозможно. Это было надежно доказано в течение многих десятилетий тщетными усилиями огромного множества учёных, пытавшихся объяснить природу этих и им одобных феноменов. В особенности учёных в области биофизики, которая представляет не биологическую, а чисто физическую науку.

Во вступлении к объяснению того, как произошла жизнь на Земле важно обратить внимание на первую рациональную попытку объяснить феномен живого с позиций физики. В выпущенной 75 лет тому назад книге «Что такое жизнь с точки зрения физики?» Эрвин Шрёдингер попытался дать объяснение феномену жизни с точки зрения физики. ВОдин из величайших учёный всех времён Эрвин Шрёдингер (1887-1961), лауреат нобелевской премии по физике (1933 г., совместно с П.А.М. Дираком), разработавший квантовую механику и волновую теорию материи, сформулировавший её основное уравнение, автор трудов по кристаллографии, теории относительности, математической физике и пр., три четверти века назад, когда писал свою книгу, имел очень приблизительные представления о биологии и биохимии. Достаточно сказать, что первый фермент "уреаза" был выделен Д. Самнером всего 18 лет до написания книги, а аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) была открыта всего за 15 лет до написания книги. Этим современные учёные, разбазаривавшие миллиарды долларов на попытки доказать происхождение жизни от умных нуклеиновых кислот, сильно отличаются от Эрвина Шрёдингера, поскольку знали о ферментах и об АТФ ещё в школе. Указанными обстоятельствами можно объяснить тот факт, что Э. Шрёдингер так не сумел объяснить, что такое жизнь с точки зрения физики.

Ко времени написания Э. Шрёдингером своей книги уже были сформулированы законы термодинамики в качестве раздела физики, изучающего наиболее общие свойства макроскопических систем и способы передачи и превращения энергии в таких системах. Были хорошо известны свойства катализаторов. Но совершенно не были известны основные законы биологии, не было известно, например, строение ферментов, не было известно, что в отличие от небелковых катализаторов, ускорящих реакции в сотни и тысячи раз, белковые катализаторы - ферменты - ускоряют реакции в миллионы и миллиарды раз, не было ничего известно об их феноменальной специфичности. На сегодняшний день известно около пяти тысяч ферментов

Кстати говоря, Э. Шрёдингер прекрасно понимал неполноценность существующих данных для объяснения того, что такое жизнь с точки зрения физики. В своей книге он писал: "Принято считать, что ученый должен в совершенстве знать определенную область науки, и поэтому ему не следует писать по таким вопросам, в которых он не является знатоком. Это рассматривается как noblesse oblige. Однако для достижения моей цели я хочу отказаться от noblesse и поэтому прошу освободить меня от вытекающих отсюда обязательств... Я не вижу выхода из этого положения (чтобы при этом наша основная цель не оказалась потерянной навсегда), если только кое-кто из нас не рискнет взяться за синтез фактов и теорий, хотя наше знание в некоторых областях неполно и получено из вторых рук и хотя мы можем подвергнуться опасности показаться невеждами."

Но дело даже не в том, что жизнь с точки физики неописуема, а в том, что гениальный Шрёдингер сумел преодолеть давление свого вооруженного чисто физическим знанием интеллекта и предложить в 1943 году философский и физический термин "отрицательная энтропия", который позже физик Л. Бриллюэн сократил до "негэнтропии". Отрицательная энтропия, на использовании которой базируется второй закон термодинамики, не имеет физического смысла, поэтому Шрёдингером объяснена не была. На самом же деле смысл отрицательной энтропии или негэнтропии в том, что к биологическим объектам она абсолютно неприменима. Именно по этой причине "открытие" Шрёдингером наличия отрицательной энтропии до сих пор было единственным крупным открытием на пути познания феномена биологии.

Э. Шрёдингер писал: "Живой организм непрерывно увеличивает свою энтропию, или, иначе, производит положительную энтропию и, таким образом, приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, представляющему собой смерть. Он может избежать этого состояния, то есть оставаться живым, только постоянно извлекая из окружающей его среды отрицательную энтропию. Отрицательная энтропия - это то, чем организм питается. Или, чтобы выразить это менее парадоксально, существенно в метаболизме то, что организму удается освобождаться от всей той энтропии, которую он вынужден производить, пока жив."

Согласно второму закону термодинамики, который является священной коровой физики, в замкнутых системах энтропия, являющаяся мерой беспорядка, может только возрастать. Людвиг фон Берталанфи, придумавший всех очаровшую и совершенно бессмысленную "теорию систем", "решил" эту нерешаемую проблему термодинамики, объявив, что физические системы отличаются от живых образований тем, что закрыты по отношению к внешней среде, тогда как живые организмы являются открытыми. Подобные фейковые "открытия" были не для такого мощного интеллекта, каким обладал Эрвин Шрёдингер.

Э. Шрёдингер явно ошибался, говоря о том, что живой организм "приближается к опасному состоянию максимальной энтропии". Для того, чтобы осознать, что введение понятия "отрицательной энтропии" было подвигом для физика такого масштаба, каким был Эрвин Шрёдингер, нужно знать, что такое энтропия и почему с точки зрения классической термодинамики отрицательной энтропии быть не может. В качестве наглядного пример можно привести дым, при рассеянии которого энтропия возрастает. Но невозможно себе представить такую ситуацию, когда дым начнёт самопроизвольно сгущаться с параллельным уменьшением значения энтропии, демонстрируя "отрицательную" энтропию. При этом, конечно, необходимо иметь ввиду, что ни Эрвин Шредингер, ни последующие многочисленные интерпретаторы понятия негэнтропии объяснить механизм возникновения явления "отрицательной энтропии" по Шрёдингеру так и не смогли. Именно по этой причине никто так и не сумел сформулировать ответ на пожалуй самый фундаментальный вопрос фундаментальной науки: "Чем биология отличается от химии и физики?" Одним из вариантов ответа на этот вопрос является следующий: "Термодинамическое понятие "энтропия" (как, впрочем, и негэнтропия) к живым организмам неприменимо".

Энтропия представляет собой меру беспорядка, возникающего в стохастически протекающих процессах неживой природы. В живых же организмах энергия не рассеивается в пределах замкнутой системы, а в виде АТФ поставляется к реагирующим молекулам индивидуально, как по заказу доставляется пицца по конкретному адресу, в конкретную квартиру многоквартирного дома. В живых организмах беспорядка быть не может. В живых организмах малейший беспорядок приводит к болезни и смерти. Эрвин Шрёдингер, излагая своё открытие о наличии отрицательной энтропии, именно это и имел ввиду, хотя ни он и не другие исследователи феномена неприменимости второго закона термодинамики к живым организмам, не могли объяснить природу "негэнтропии". В подавляющем большинстве многочисленных публикаций на эту тему авторы выражались весьма уклончиво, поскольку никто не решился бы заявить о неприменимости второго закона термодинамики.

Как всегда в таких случаях, когда ничего не получается с интеллектуальной логикой, призывают на помощь математическую логику, поскольку с помощью математической логики можно доказать всё, что захочется доказать: теорию струн, теорию гиперциклов и многое другое из того, что здравый смысл не в состоянии воспринять, не поверив на слово авторам математической акробатики... Илья Пригожин лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года в своих работах математически доказывал существование неравновесных термодинамических систем, которые, при определённых условиях, поглощая вещество и энергию из окружающего пространства, могут совершать качественный скачок к усложнению, образуя так называемые диссипативные структуры. Причём такой скачок не может быть предсказан, исходя из классических законов статистики. В своих работах И. Пригожин постоянно упоминал о том, что понятие диссипативных структур лежит в основе феномена живых организмов. Я очень много лет назад внимательно читал работы И. Пригожина, но почему-то так ничего и не понял насчёт связи конкретной пригожинской математики с биологией.

Диссипативная система, от лат. dissipatio - "рассеиваю, разрушаю", - это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, якобы возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативную систему иногда называют ещё стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой. Я не останавливаюсь подробно на "открытии" И. Пригожина, которое может быть использовано для объяснения всего про всё, но главное - я при всём желании не могу эту идею Пригожина вставить в своё повествование потому, что всё, что я пишу с тем или иным уклоном в науку, я пишу, рассчитывая на понимание неспециалиста, проявляющего желание понять. И в связи с этим в который уже раз хочу привести высказывание великого Эрнеста Резерфорда: "Если ученый не может объяснить, чем он занимается, уборщице, моющей пол в его лаборатории, значит, он сам не понимает, чем он занимается". К счастью, при написании этой статьи с целью объяснения того, чем живое отличается от неживого, я вполне могу обойтись без пригожинской диссипации и без многих иных идей, высказанных на этот счёт в научных и популярных публикациях.

Хотя открытие АТФ произошло в 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы, но только в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в живых клетках. Так что уже ровно 79 лет назад можно было начинать призадумываться на тему о том, почему доставка энергии к реагирующим молекулам в живых системах потребовала универсализации доставщика. АТФ является переносчиком энергии и в бактериях, и в амёбах, и в растениях, и в грибах, и в насекомых, и у присмыкающих, и у млекопитающих, включая человека. Всё перечисленное многообразие живых организмов демонстрирует фантастические различия по всем возможным аспектам проявления феноменов жизни, а обслуживает это многообразие одна стандартная молекула аденозинтрифосфорной кислоты. Как это могло произойти?..


Прежде всего необходимо дать определение понятиям. Наука биология призвана объяснить механизмы функционирования живых организмов. Но вопрос о том, что из себя представляет феномен живого, как он возник и по каким причинам существует на Земле, больше относится к науке о происхождении жизни на Земле, которая по идее должна была бы занимать место четвёртой фундаментальной науки наряду с физикой, химией и биологией, но которая на сегодняшний день представляет собой совокупность мало вразумительных домыслов, хотя несомненно в будущем обретёт полагающийся ей по важности статус. Итак ответа на свой вопрос ожидают два глобальных компартмента знания: "Что такое жизнь?" и "Что такое феномен биологии?".

Вне зависимости от первичных механизмов, лежавших в основе возникновения жизни на Земле, возникшие живые существа функционировали на основе продуктов, возникших с использования энергии Солнца в реакции восстановления двуокиси углерода с помощью водородных атомов воды с выделением в атмосферу молекулярного кислорода. В результате процесса восстановления двуокиси углерода водородами молекул воды на Земле образовывались частично восстановленные (глюкоза) или полностью восстановленные (углеводороды) продукты. Таким образом, жизнь представляет собой диверсификацию процесса усвоения энергии Солнца с помощью восстановления углекислоты и окисления первичных продуктов биосинтеза, в которых эта энергия Солнца аккумулирована. Понятно, что этот биосферный процесс извлечения энергии Солнца с помощью окисления органических продуктов происходит с участием атмосферного молекулярного кислорода, который выделялся в атмосферу при синтезе глюкозы и других органических продуктов. Этот процесс сопровождается выделением двуокиси углерода и воды. В этих процессах участвует азот атмосферы, сера, фосфаты, магний, кальций и т.д. Таким образом, жизнь представляет собой механизм аккумулирования, консервации и траты энергии Солнца.

Теперь перейдём к ответу на вопрос о том, в чём заключается феномен биологии, т.е. мехнизм аккумулирования, консервации и траты энергии Солнца. Ответ на этот вопрос элементарно прост: феномен биологии заключается в индивидуальном подводе энергии к реагирующим молекулам. Ничего подобного не существует в явлениях неживой природы, описываемых химическим и физическим знаниями. Поддержание функциональных возможностей живых организмов требует одновременного протекания огромного числа химическизх реакций, называемых обменом веществ или же метаболизмом. В условиях неживой природы одновременное  протекания различных процессов невозможно. Результатом подобного совмещения может быть лишь смола, не содержащая индивидуальных веществ, необходимых для поддержания жизнеспособности организмов многофункциональной природы. С целью осуществления возможности одновременного биосинтеза огромного множества веществ Природа "придумала" белковые катализаторы и АТФ, являющуюся универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах, в частности и в реакциях, приводящих к образованию ферментов.

Подобно неорганическим катализаторам, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, понижая энергию активации процесса. Химическое равновесие при этом не смещается ни в прямую, ни в обратную сторону. Отличительной особенностью ферментов по сравнению с небелковыми катализаторами является их высокая специфичность - константа связывания некоторых субстратов с белком может достигать значений десяти в минус десятой степени моль/л и менее. Каждая молекула фермента способна выполнять от нескольких тысяч до нескольких миллионов «операций» в секунду. Эта специфика связи белковых катализаторов с подвергающимся химическим превращениям субстратами позволяет осуществлять процессы, отсутствующие в неживой природе: доставлять энергию с помощью АТФ непосредственно к каждой реагирующей молекуле.

Тривиальный вопрос о том, что раньше: курица или яйцо, здесь даже не стоит, поскольку без АТФ ферменты синтезироваться не могут, как впрочем и нуклеиновые кислоты. Значит в самом начале было не что иное как аденозинтрифосфорная кислота, гипотезу о спонтанном происхождении предшественника которой на предбиологической Земле - макроэргического соединения окиси магния - я разработал и впоследствии опубликовал около сорока лет тому назад
(Original paper "View on Lipids of Microorganisms from the Standpoint of Prebiotic and Biological Evolution" published in: Voprosy Evolutsii Bakterij (Evolution of Bacteria), USSR Academy of Sciences, Center for Biological Research, Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, Pushchino, 1984, pp. 93-119 (https://www.dropbox.com/s/tx666ilga018yvt/OriginOfLifeRus.pdf).

Резюмируя сказанное:

- Жизнь представляет собой процесс диверсификации поставляемой Земле энергии Солнца, включаяющим её аккумулирование в виде продуктов фотосинтеза и разложения этих продуктов с извлечения поглощённой энергии, затрачиваемой на функционирование живого и на его размножение.

- Феномен биологии, отсутствующий в явлениях неживой природы, состоит в индивидуальной доставке энергии к каждой реагирующей молекуле.

- Признаки, которыми характеризуются живые системы (доставка энергии к каждой реагирующем молекле персонально), не встречаются ни в одной из систем неживой природы, соответственно, не описываются законами физики и не существуют в химических превращениях, осуществляемых в условиях неживой природы.


systemity.wordpress.com/2020/08/26/origin-of-life/
Tags: Медицина, Происхождение жизни
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments