От истока генетического кода к технологиям грядущего лидерства

Успехи органической химии

С середины 19-го века наблюдалось стремительное развитие органической химии. В 1850 году Адольф Штрекер осуществил лабораторный синтез аланина из смеси ацетальдегида, аммиака и цианистого водорода. В 1854 году Пьер Бертло сумел искусственно получить липиды, а в 1864 году Александр Бутлеров открыл реакцию синтеза углеводов из формальдегида.

К концу 19-го века был выполнен большой объем исследований по органическому синтезу, которые показали абиотическое образование жирных кислот и сахаров с помощью электрических разрядов и ультрафиолета с различными газовыми смесями. Эта тенденция продолжилась и в 20-м веке.

Вскоре химики научились получать и многие другие органические вещества из неорганических. В 1905 году профессор Гейдельбергского университета Эмиль Фишер разработал общий метод синтеза простых пептидов как молекул, состоящих из отдельных аминокислот. Этот метод заложил фундамент для синтеза более сложных пептидов и белков.

Стало ясно, что между живой и неживой материей на химическом уровне нет непреодолимой грани. Это был крупный успех абиогенеза – научного представления о происхождения живого из неживого естественным путем.

Упомянутая выше реакция Бутлерова по синтезу сахаров из формальдегидов обладала удивительным свойством. Она оказалась автокаталитической. Сначала формальдегид медленно превращается в двух- и трехуглеродные сахара, которые затем катализировали синтез самих себя и более крупных сахаров. Можно было также вообразить формирование автокаталитических циклов, в ходе которых происходит не только синтез катализаторов, но и частичное возобновление расходуемых субстратов. От сложного и эффективного автокаталитического цикла уже недалеко и до живой материи.

В начале 20-го века было открыто, что наследуемая информация хранится внутри ядра клетки в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты. Хотя структура самой ДНК еще не была известна, факт передачи генетической информации об организме на молекулярном уровне не мог не стимулировать идеи о появлении жизни из отдельных составных частей клетки.

Казалось бы, весь прогресс органической химии вёл в сторону молекулярного дарвинизма. Нужны были лишь ученые нового типа, научным прорывам которых не мешали бы ни старые догмы, ни интересы капитала.

Александр Опарин во главе красногвардейской атаки

В 1917 году большевики во главе с Лениным пришли к власти и провозгласили начало новой социально-экономической формации, которая, по мнению революционеров, должна была освободить человечество от пороков капиталистического общества. Большевики проповедовали диалектический материализм. Такая всеохватывающая идеология не могла обойти вопрос о происхождении жизни. Началась красногвардейская атака на тайны природы.

В том же 1917 году талантливый студент Александр Иванович Опарин как раз закончил естественное отделение физико-математического факультета Московского государственного университета. Первые экспериментальные исследования Опарина были посвящены химическим процессам дыхания. С помощью них он показал, что хлорогеновая кислота является важнейшим компонентом окислительно-восстановительных реакций в клетке. 3 мая 1924 года на собрании Русского ботанического общества Опарин выступил с докладом О возникновении жизни, в котором он сосредоточился на условиях ранней Земли и возможности возникновения жизни из первичного раствора органических веществ. В своем первоначальном сценарии Опарин предположил, что некоторые карбиды, то есть соединения углерода с металлами, выбрасываемые из недр молодой Земли, могли реагировать с водяным паром, приводя к образованию углеводородов, а другие окислялись, образуя альдегиды, спирты и кетоны. Эти молекулы затем реагировали между собой и с аммиаком, происходящим из гидролиза нитридов, чтобы образовать более сложные соединения. Ими могли быть белки и углеводы, которые быстро образовывали капли желеобразного материала, предшествующего первым клеткам. Основной труд Опарина о химических основах происхождения жизни вышел позднее, в 1938 году. Здесь Опарин предоставил тщательное изложение и обширный анализ литературы по абиотическому синтезу органического материала. Опарин предположил, что ранняя Земля имела атмосферу, преимущественно состоящую из азота, водорода, метана и аммиака, а также содержащую водяные пары. При таких условиях химические реакции под воздействием энергии молнии или ультрафиолетового излучения приводили бы к образованию аминокислот, нуклеотидов и других органических молекул. По мнению Опарина, коацерваты – белки и аминокислоты, окруженные жировыми мембранами – были праорганизмами, из которых позже образовались современные клетки. Этот вывод был в русле утверждения основоположника марксизма Фридриха Энгельса. Энгельс определил жизнь как «способ существования белковых тел».

Опарин рано вступает в члены коммунистической партии большевиков, ВКП(б), становится одним из ближайшим помощников первого директора Института биохимии Российской академии наук Алексея Баха. У академика Баха и молодого Опарина были общие научные интересы. Сам Бах проделал важные работы по изучению клеточного дыхания и химии ферментов во время эмиграции в Женеве до октябрьской революции. У покровителя Опарина академика Баха были также и другие интересы вне науки. «Товарища Баха ми знаем.» сказал как-то Сталин, хорошо помня заслуги Баха по хранению партийной кассы революционеров в Швейцарии. Покровительство Баха помогло Опарину избежать сталинских чисток тридцатых годов.

Будучи членом советской академии наук и коммунистом, Опарин был лоялен партийной линии. В частности, он поддерживал академика Тихона Лысенко, который руководил травлей советских ученых-генетиков. Сегодня мы знаем, что без информации о генетическом коде невозможно приблизиться к разгадке тайны о происхождении жизни. Многообещающая красногвардейская атака на происхождение жизни завершалась в странном симбиозе с реакционной лысенковщиной. Несмотря на это смелые гипотезы первопроходца Опарина заслуженно признаны во всем мире. Сегодня вручается престижная медаль Опарина-Юри за существенный вклад в развитие научных представлений о происхождении жизни.

Первичный суп Джона Холдейна

По меткому выражению современников Ленин ввел моду на русскую революцию. Привлекательны были не только идеи социальной справедливости, свободы от классовых угнетателей, но и завораживающая наукоподобная диалектическая философия, впитавшая в себя представления о развитии сознания и материи крупнейших представителей классической немецкой философии Канта и Гегеля. Диалектический материализм не оставлял никакого другого варианта как появление жизни из примитивных молекул в ходе эволюции из молекулярного хаоса. Это притягивало молодых и рьяных интеллектуалов.

Одним их них был британский ученый Джон Холдейн. В 1929 Холдейн представил «теорию первичного супа», которая стала основой концепции химического происхождения жизни. В отличие от Опарина, Холдейн делал больше акцент на химических процессах, которые могли привести к образованию органических молекул, чем на развитии конкретных форм жизни. В частности, Холдейн предположил, что отсутствие кислорода в богатой CO2 примитивной атмосфере привело к синтезу органических соединений. При этом он ссылался на работы британского химика Эдварда Бали, который несколькими годами раньше описывал эксперименты по синтезу аминокислот и сахаров путем УФ-облучения раствора CO2 в воде. В одной из своих работ Холдейн рассматривал возможность, что жизнь могла возникнуть в экстремальных условиях, например, в щелевых порах на морском дне, где могли сформироваться устойчивые химические реакции благодаря геотермальной активности. Читатель, вероятно, не удивится, если узнает, что Холдейн был членом Коммунистической партии Великобритании с 1937-го по 1950-й год.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.