ДИСКУССИЯ

Ответы на вопросы академика В. Пармона

— Что химики думают относительно хиральности в живом мире?

— Хиральность говорит о том, что живые организмы имеют некоторые молекулы, которые, как правая и левая руки, не могут быть совмещены. В природе, скажем так, представлена лишь правая. Ответить на вопрос, почему лишь правая перчатка представлена в живом организме, не очень просто. Но если идти из представлений об отборе в автокаталитических системах, имеющих способность быстро умножить количество молекул, по-видимому, тот факт, что мы имеем правую перчатку — фактор случайный. Первая молекула, которая имела преимущества над другими, очень быстро съела остальные. И потом ничего не оставалось делать, как использовать эту молекулу для построения последующих организмов.

— Полезные мутации в популяции организмов крайне редки. Еще реже вероятность их фиксации. Что вы можете сказать о вероятности полезных и вредных мутаций в популяции автокатализаторов?

— Вопрос нас самих интересует. Могу сказать, что в тех условиях, в которых мы сейчас проводим наши реакции, полезные и вредные мутации происходят быстрее десяти минут. Каково реальное время — покажут исследования. Но что я сразу могу сказать — вероятность первичного отбора в природе могла произойти очень быстро, и прототипы организмов могли появиться в считанные миллионы лет, может быть, даже в сотни тысяч лет или быстрее.

— Жизнь — форма существования фазообособленных катализаторов, но организмы не просто самообособлены. Они сами создают свою обособленность, согласно генетическим программам. Известны ли каталитические системы, обладающие такими свойствами?

— Да, таких систем сколько угодно. Когда химики-каталитики получают полимеры (полипропилен, полиэтилен), материал растет фазообособленным — есть глобула, представленная из макромолекулы, внутри функционирует катализатор, он наращивает материал вокруг себя. Что касается реакции Бутлерова, других реакций, которые зародили жизнь, исследования покажут. Дайте только нам возможность этим делом заниматься.

Академик В. ШУМНЫЙ

Здесь было приведено высказывание Б. Добжаньского о том, что все можно понять из биологии и естествознания, если мы это осмысливаем с эволюционных позиций. Я бы еще обратился к Н. И. Вавилову, который сказал, что естествоиспытателем может считать себя только тот (имея в виду и биологов, и геологов, и химиков), кто может осмыслить свою фактуру через эволюционный процесс.

Те проблемы, которые мы сейчас обсуждаем — мощная интеграционная составляющая.

Валентин Николаевич Пармон сегодня очень изящно попытался лишить нас красивой иллюзии — внеземного происхождения жизни. И ему это отчасти удалось. Если все идет по Бутлерову, то вполне можно себе представить земное происхождение.

Но если отступить от теории Бутлерова, тогда временные параметры противоречат данной гипотезе. Ибо для того, чтобы перебором могли образоваться молекулы — ДНК или РНК, нужно примерно 5 млрд лет. Времени не хватает.

В конечном итоге не так и важно, где эти молекулы были образованы, пришли они к нам издалека или возникли здесь. Ясно, что эволюционирующей единицей и структурой является клетка. На эволюцию клетки ушло примерно две трети рассматриваемого нами времени — 3 млрд лет. На все многоклеточные, в том числе и сложные многоклеточные, — где-то 500-600 млн лет. И основная эволюционная составляющая заключалась в том, чтобы создать элементарную эволюционирующую единицу жизни — клетку. А потом уже все пошло по принципу кубика Рубика. Почему это усложнение не привело к существенным реорганизациям генетического аппарата, в сообщениях было четко показано. Усложнение шло не путем увеличения числа генов, а эволюцией систем, которые регулируют их работу.

Был упущен и такой важный момент, который активно обсуждался на «Денисовой пещере» — горизонтальный перенос (ему там был посвящен целый ряд докладов). Еще мы упустили одну замечательную модель, которая может помочь в понимании эволюции сложных организмов. Это селекция. Н. Вавилов дал гениальное определение селекции — это эволюция, только направляемая волей человека.

Искусственный отбор ведет человек. На селекцию ушло 12 тысяч лет. Вы сегодня не найдете в дикой природе ни одного растения и животного, которые бы были похожи по своим параметрам на дикарей. То, что создала селекция — это монстры, их в дикой природе нет. Это суперпродуценты с полной потерей адаптационных свойств, но превращенные в монстров под действием искусственного отбора. Великолепная модель, которая позволяет понять некоторые процессы — например, как шло усложнение параметров высокоорганизованных организмов.

Что делать дальше? Мне кажется, программу РАН по происхождению и эволюции жизни во что бы то ни стало нужно отстоять. В этой программе, которая будет, необходимы четко выстроенные общие методологии проведения экспериментов, которые бы позволили устранить всякие междисциплинарные нестыковки. То есть, должна быть четко спланирована экспериментальная работа.

Член-корреспондент РАН А. ДЕГЕРМЕНДЖИ

По поводу первичных факторов эволюции, о которых здесь шла речь. Мне кажется, нам следует провести ревизию экспериментальных методов, которые позволяют моделировать ключевые этапы этих эволюционных событий. Академик В. Пармон говорил о некоторых из них, но ряд фундаментальных процессов упущен из поля зрения. В первую очередь это проблема возникновения генетического кода, его «единственность». Код не мог возникнуть внезапно. Был ли вариант «примитивного пракода», впоследствии эволюционировавший в современный? Фактически речь должна идти о теоретических подходах по оценке возможности эволюции генетического кода, поскольку, кажется, экспериментальное моделирование этого атрибута жизни невозможно (т.е. создание вариантов кодирования и их судьба).

Внешнее формальное сходство генетического «языка» («текст-ДНК –> текст-белки») c языками народов мира (т.е. алфавиты и система правил образования слов, имеющих смысл (!)) наталкивает на идею поиска закономерностей возникновения языков и их эволюции, основываясь на лингвистических подходах в теории языков. Некоторые подходы, связанные с языками, могли бы помочь при решении проблемы возникновения и эволюции генетического кода. Иначе получается, что код был привнесен «извне» и сразу в современном виде. Почему не могла возникнуть ситуация появления нескольких вариантов кодирования и, как человеческие языки, их последующего «сосуществования» в организмах, естественно репродуктивно изолированных? Конечно, можно предположить, что в результате отбора остались организмы — носители наиболее «эффективного» (единственного) кода со всеми его известными «положительными» свойствами. В этой проблеме вопросов больше, чем ответов.

Теперь по поводу проекта, который называется «Происхождение и эволюция жизни на Земле: физико-химические, геологические, палеонтологические и биологические проблемы». Завершающий венец этого проекта — археологическое направление. Но мне кажется, нужен еще какой-то блок, связанный с предельно интегрированным состоянием жизни: биосферой. Поиск принципов устойчивого состояния биосферы как существенного этапа эволюции живого представляет собой фундаментальную задачу. Системное изучение ключевых механизмов организации и эволюции биосферы в дальнейшем принципиально помогло бы в понимании ее будущего, особенно в условиях антропогенных воздействий.

Существенным элементом должно быть привлечение современных методов интегративного контроля биосферы (данные спутниковых и наземных наблюдений), сопряженных с методами математического моделирования. Если такой блок будет в программе, то она приобретет некоторую логическую завершенность, вобрав в себя самый верхний «этаж» организации жизни — биосферный. Это существенно усилит прохождение программы дальше. Подобная РАНовская программа предполагает участие в ней не только сибиряков. Биосферный блок помог бы привлечь реально существующие силы в области биосферного прогнозирования.

Академик Н. ДОБРЕЦОВ

Подводя итог заседания, он отметил, что доклады продемонстрировали мультидисциплинарный подход к раскрытию темы «Происхождение и эволюция жизни на Земле», что вполне соответствует духу и стилю исследований, проводимых в Сибирском отделении. Что подвигло геологов и биологов объединиться? Накопилось много новых данных, которые были недостаточно известны или недостаточно учитывались. Прежде всего, чтобы разобраться в темпах эволюции, надо учитывать изменения во времени. Это — молекулярные часы — биологические, с другой стороны — геостратиграфические и, наконец, изотопные, по существу — физические.

Именно геологические данные, в частности, палеонтологические, дают возможность оценивать ход эволюции в целом на самом высоком иерархическом уровне, а также на биосферном и биосистемном уровнях.

Поле деятельности для химиков открывается при определении корреляции биотических и абиотических событий, которые в конечном счете являются главной движущей силой изменения той внешней среды, к которой приспосабливались организмы и биосфера в целом.

Очень сложный вопрос, что такое прогрессивная эволюция. Формально говоря, эволюция черепа от обезьяны до человека показывает только регрессивный путь. По изменениям черепа можно сказать, что человек — это вымирающий вид. Подобные примеры говорят о том, что понятие прогрессивной эволюции на отдельных цепочках можно оценить неверно.

Многие постановленные сегодня вопросы — темы для дальнейших совместных исследований. Программа, которая была здесь предложена, прошла апробацию и, по-видимому, будет поддержана в Академии наук.

стр. 5