2* Химический отбор

В этом отношении полезно вспомнить «ретроградную концепцию» эволюции биохимических систем, которую давным-давно предложил американский биохимик Норман Горовиц (N.H. Horowitz. On the evolution of biochemical synthesis // PNAS, 1945, vol.

«Горовиц... предположил, что метаболические системы эволюционировали, так сказать, задом наперед. Если в наше время какая-нибудь метаболическая последовательность ведет, например, от вещества А к веществу Б и далее к веществам В, Г и Д, то можно думать, что в самом начале возникла потребность в веществе Д и самой древней реакцией была реакция получения Д из Г, а Г было сырьем, запас которого имелся в окружающей среде. Лишь после того, как этот запас начал иссякать, возникало давление отбора в пользу способности получать Д из другого сырья, т.е. из В. Затем недостаток В породил конкуренцию» и т.д. Так «медленно и постепенно эволюционировала... в обратном порядке, вся метаболическая цепь» {Дикерсон Р. Химическая эволюция и происхождение жизни Il Эволюция. М., Мир, 1981, с. 101).

Жаль, что ни Горовиц, ни Дикерсон не пробовали поставить опыт, чтобы выяснить, как на самом деле действует «давление отбора», да еще при отсутствии какой-либо наследственности. Ho это упрёк не им, а всей эпохе. Опять: ссылка на отбор появляется тогда, когда нечего сказать о механизме явления. К схеме Горовица мы вернемся в п. 7-4.

На самом деле возможна лишь та реакция, какая идет в сторону химического равновесия (или его аналога, если система в принципе неравновесна). Отсутствие интереса к этому, обычное для объяснений “по Опарину”, делает их несерьезными. Любищев в одном из писем назвал подход Опарина принципом импробабилизма, так как в нем делается ставка на регулярность событий, практически невероятных, тот же принцип был мною назван

“принципом слонопотама" - в честь медвежонка Винни-Пуха, который, услыхав о существовании неведомого зверя слоно-потама, вырыл у своего домика яму и стал ждать, пока слонопотам туда свалится [Чайковский, 2004, с.

Надо не уповать на чудо, а строить теорию. В 1960-х годах шведские ученые - химик Л. Силлен и геолог М. Руттен - сделали к ней важный шаг: отвергли концепцию “первичного бульона” как химически невероятную. В самом деле, нужные для биопоэза реакции - это те, которые должны быть направлены против химического равновесия, а, следовательно, их продукты в “бульоне” не могут накапливаться ни за какое время. Поэтому Силлен и Руттен предложили сменить познавательную установку: не надеяться на последовательность исчезающе редких удач, а выяснить, при каких условиях нужные реакции могут протекать устойчиво и были ли такие условия на молодой Земле. Нужным условиям удовлетворил не «бульон», а поток. В нем может идти любой синтез, если его продукт уносится (или еще как-то предохраняется) от распада [Руттен, с. 297].

Ho как это могло достигаться? Первый шаг к ответу на этот вопрос дан в книге химика А.П. Руденко «Теория развития открытых каталитических систем» (М., МГУ, 1969). В ней показано, что в потоке веществ и энергии возможно саморазвитие, причем сам собою развивается не продукт, а катализатор. Оказывается, активность катализаторов может повышаться в процессе их функционирования, и поток веществ преимущественно перерабатывается этими, улучшенными катализаторами. Более активные из них образуются вполне понятным путем - за счет их «избирательного отравления», т.е. сужения спектра ускоряемых реакций. Теперь катализатор становится как бы узким, но ценным специалистом, и прежние катализаторы вытесняются им из соответствующих химических потоков веществ.

Это явление Руденко назвал естественным отбором, но мы будем использовать устоявшийся к нашему времени термин «химический отбор».

Суть идеи химического отбора такова: ресурс вовлекается в основном в тот процесс, который его быстрее использует, как бы много ресурса ни было. Если «органический» процесс оказывался таким, он занимал место «неорганического».

К сожалению, сам Руденко не указал, какие из реакций биопоэза следует считать базисными, и, тем более, не обратил внимание ни на какие процессы, кроме катализа. Поэтому на фоне появившейся вскоре новой термодинамики, давшей более общую теорию открытых систем (в ней показано, что в открытых системах структуры могут возникать и усложняться сами со

бой), частное достижение Руденко осталось почти без внимания. Мало кто заметил, что без его теории дальше двигаться невозможно: именно он описал один из необходимых конкретных механизмов самоорганизации - механизм порождения затравок, нужных для формирования любой термодинамической структуры (п. 5-14).

Что касается теории химического отбора, то лавры достались немецкому химику Манфреду Эйгену, выступившему с похожей идеей в 1971 году. Ho Эйген ввел отбор как аксиому, взятую из дарвинизма, а у Руденко отбор реальное явление в реакции с изменяющимся катализатором.

Биохимик и историк науки К.Б. Серебровская (Ж. физ. хим. 1979, т. 80, с. 108) указала на то, что базисными реакциями по Руденко могут считаться биологические стадии обратимой реакции разложения-синтеза воды. Тем самым, она дала его теории новую жизнь. Теорию Руденко вновь использовал (к сожалению, без ссылки на него) химик В.Н. Пармон (Новосибирск): электроразряды и прочие «сильные воздействия» на «бульон» могли играть роль «мутаций», скачком изменяющих катализатор базисной реакции [IIap- мон, с. 980], а вовсе не роль сдвига точки равновесия, как думали прежде.