Причина времени - Геннадий Петрович Аксенов

популяции всего земного шара. И наконец, термин “хиральная чистота” означает полную диссимметричность живых структур, то есть отсутствие объектов в живой материи, которые были бы инвариантны к операции зеркального отражения изомеров.

О хиральности биосферы существует большая литература. В нашей стране после исследований Г.Ф. Гаузе стало ясно, что не все структуры живых организмов проявляют диссимметрию, поэтому, по современной терминологии, хиральная чистота существует только в идеале. (Гаузе, 1940). В настоящее время с абсолютной достоверностью выяснилось, что ею обладают зато наиболее важные для жизнедеятельности клетки структуры. Они полностью, на сто процентов диссимметричны. Так, нуклеотиды и сахара — только правые, они обозначаются D-изомеры, в то время как аминокислоты полностью, на сто процентов левые, они обозначаются L-изомеры; а те и другие рядом — D и L-энантиомеры. Энантиомерами называются изомеры, проявляющие оптическую активность, следовательно, состоящие из асимметрических молекул только одной конфигурации. Другие, менее значимые структуры живой клетки могут быть не стопроцентно хиральны. Поэтому, когда говорят о “хиральной чистоте биосферы” имеют ввиду именно наиболее значимые для информационных и функциональных взаимодействий биополимеры. Вот как обозначается это свойство: “Однако с точки зрения хиральности эти биополимеры обладают одним примечательным свойством: нуклеотидные звенья РНК и ДНК имеют только D-конфигурацию (включая исключительно D-рибозу и D-дезоксирибозу, соответственно), а ферменты состоят только из L-энантиомеров аминокислот. Другими словами, первичные структуры ДНК, РНК и ферментов гомохиральны. Это свойство главных биологических макромолекул не имеет исключений”. (Аветисов и др., 1996, с.875). Значит, стопроцентная диссимметричность иначе теперь называют гомохиральностью.

Один из первых исследователей гомохиральности талантливый, рано умерший физик Л.Л. Морозов с самого начала задал то направление, которое в настоящее время при всех исследованиях хиральной чистоты биосферы остается не обсуждаемым, господствующим, подразумеваемым. Он удивился хиральной чистоте биосферы, ее полной загадочности и начал искать и обсуждать причины, по которой однажды рацемические синтезы превратились в диссимметрические. Обратимся снова к более современной и точной формулировке проблемы, как она видится химико-физикам: “Часто хиральная специфичность биоорганического мира воспринимается как феномен нарушения зеркальной симметрии, проявляющийся в существовании жизни, если можно так выразиться, определенного “знака хиральности” и полном отсутствии каких-либо следов “зеркально антиподной” жизни. Однако даже при таком восприятии сразу возникает вопрос, а где именно искать причину нарушения симметрии — в ходе химической, предбиологической или уже биологической эволюции?

Интуитивно эти этапы молекулярной эволюции представляются различными, но какими бы они ни были, они привели к возникновению уникального полимерного мира — гомохиральных макромолекул, обладающих удивительными структурными и функциональными свойствами. Поэтому действительно ключевой нам представляется несколько иная проблема — как возникли гомохиральные макромолекулы, сложность которых адекватна сложности информационных и функциональных носителей в биологии? Ответ на этот вопрос во многом, если не во всем, может определить подход к вопросу о причинах нарушения зеркальной симметрии биосферы в целом”. (Аветисов и др., 1996, с. 875).

Данная статья, как и множество других работ (см., напр., Аветисов и др., 1997) данного коллектива исходит из фундаментального аксиоматического представления о возникновении жизни на Земле и о последовательности трех этапов эволюции, каждый из которых имеет внутри себя собственную специфику: химическую, предбиологическую и биологическую. Очень характерно, что в списке литературы, на котором основывались цитированные выше авторы, буквально пестрят заголовки “the origins of life”, “the origins of order”, “химическая эволюция”, “самоорганизация” и т.п. понятия, определяющие предвзятую позицию авторов по поводу происхождения жизни. Она является для них исходной; для них возникновение порядка из хаоса, жизни из химии, существование восходящей биологической эволюции считаются как бы доказанными положениями, а между тем на самом деле их следует сначала доказать, потому что в естествознании нет ни одного факта, которые бы о них свидетельствовал, а за эмпирические факты принимаются теории, основанные на некоторых химических опытах в лабораториях, организуемых в свою очередь космологическими идеями или допущениями или вовсе уж не называемо — религиозными чувствами. Все пробы и поиски в направлении “самоорганизации” неживой материи в живую имеют пользу только для развития каких-либо побочных методов; в истории науки не счесть случаев, когда искали одно, а находили другое. Кеплер искал мировую гармонию сфер, а обнаружил законы планетных орбит.

По физическому мировоззрению диссимметрия является нарушением, какой-то неправильностью живого мира. С точки зрения физической химии, как и с точки зрения всей химии и физики вообще, в природе должны образовываться только рацемические молекулы. Так действительно происходит в неживой природе, потому что это согласуется прежде всего со вторым началом термодинамики, или с третьим законом Ньютона, или с законом больших чисел, или с принципом наименьшего действия, короче говоря, рацемичность прекрасно согласована со всеми фундаментальными закономерностями, которые являются чаще всего не обсуждаемым постулатами науки и открыты в ходе исследования движения инертных тел. На этом умственном фоне происхождение жизни само по себе представляется нарушением всех этих без исключения фундаментальных законов, и тем более таких тонких, которые ведут к равновесному синтезу. Естественно, создание гомохиральных молекул представляется как нарушение зеркальной симметрии.

На все такие рассуждения незаметно влияют философские и религиозные умственные конструкции, когда не очень заботятся о точности языка. Если говорят, что в природе должны образовываться только рацемические смеси конфигураций молекул, то не задумываются, что слово “природа” чрезвычайно неточное, оно не может быть научным понятием. Вряд ли его можно употреблять в старом смысле, если наука дошла до такой степени дифференциации своих объектов, что выяснила коренную противоположность живой и неживой материй. Следовательно, нужно специально оговаривать или иметь ввиду, какая именно природа в данном конкретном случае подразумевается, живая или неживая, потому что все главные фундаментальные закономерности проявляются в них прямо противоположным образом.

Представление о биоактуализме, если уж не употреблять такого философски окрашенного слова как “вечность жизни”, вносит принципиальную поправку в употребление терминов. В соответствии с ним надо исследовать то, что есть, а не как оно произошло. Надо исходить из существования жизни как таковой, внутри которой действует принцип Реди, или биогенез, и значит, есть только переходы от жизни к смерти, но никогда наоборот. Диссимметрическое строение наиболее важных структур ЖВ — не нарушение, не патология, а норма, а патология — равновесность, ибо житейски говоря, она есть смерть. И потому порядок может возникнуть только из такого же порядка, в крайнем случае снизиться по своей сложности, деградировать, но не повысить свое качество. Свойство живых молекул быть “гомохиральными” не является предметом выбора, живое не выбирает — быть ему рацемичным или диссимметричным, потому что рацемическое — это смерть, состояние равновесия. Живая молекула заряжена и напряжена заранее, в ней содержится источник роста и движения, в том числе