Биология в новом свете - [39]
Итак, аминокислоты связаны между собой настолько прочно, что тепловое движение молекул не в состоянии их перемешать. Но ведь должны же они где-то соединяться друг с другом? "Сборочным цехом", где создаются белковые молекулы, являются рибосомы. Здесь по твердому плану — точной копии с наследственного вещества, хранящегося в кладовой каждой клетки — клеточном ядре, одна аминокислота "сшивается" с другой. На деталях этого процесса мы не будем подробно останавливаться. При желании читатель может в этом разобраться, обратившись за помощью к какой-либо из множества книг по молекулярной биологии. Здесь же для нас важно уяснить, что упорядоченность рождается упорядоченностью. В определенных случаях биологическая организация способна защититься от хаоса, сохранить упорядоченность и передать ее по наследству.
Невольно напрашивается вопрос, как возникла такая упорядоченность. Конечно, умение скопировать план конструкции и построить ее в полном соответствии с этим планом — большое мастерство. Но насколько сложнее разработать такие планы!
Синтез белковой молекулы Б осуществляется на рибосомах. Порядок расположения элементов наследственного вещества, представленный его копией — молекулой мРНК, определяет последовательность аминокислот в белке. Различные аминокислоты показаны символическими значками. Маленькие молекулы тРНК доставляют к соответствующему коду на мРНК нужные аминокислоты и 'пришивают' их на рибосоме к образующейся белковой молекуле
В настоящее время у нас уже сформировались достаточно обоснованные представления о том, как благодаря изменчивости и отбору мог появиться план анатомически-морфологического строения организма, как возник первый строительный план.
Путь перехода от неорганической молекулы к органической без участия живых организмов нам сейчас уже в основном ясен. Благодаря космическим полетам удалось обнаружить следы органических соединений и за пределами Земли. Это ознаменовало первый успех в научном объяснении возникновения жизни. Но даже если представить себе целое море органических молекул, например аминокислот, остается непонятным, как появился первый белок, первая молекула, способная к размножению. На карте наших знаний здесь до сих пор простирается огромное белое пятно. По-видимому, нам еще не известны какие-то важные закономерности, ибо создание "разумной" последовательности аминокислот вряд ли могло быть случайностью. Жизнь тогда была бы в высшей степени невероятным явлением.
Теперь остановимся на борьбе жизни с хаосом, борьбе биологической упорядоченности с тепловым движением молекул. Всегда ли тепловое движение ведет к разрушению? В принципе — да, ибо случай творит то, что наиболее вероятно, а самое вероятное — это неупорядоченность. Каждый может в этом убедиться. Достаточно набрать горсть кубиков, а затем бросить их. Очень редко случается так, чтобы один кубик аккуратно лег около другого! А упадут ли хоть раз рядом друг с другом три кубика? Такая упорядоченность, добиться которой в состоянии даже двухлетний ребенок, если и может возникнуть случайно, то лишь с ничтожнейшей вероятностью. Впрочем, это уже положение второго начала термодинамики, о котором мы говорили в предыдущей главе.
Но всегда ли хаотическое движение молекул действительно враждебно жизни? Дальше мы убедимся, что такое движение отнюдь не играет роли лишь разрушающего фактора в различных проявлениях жизни — без теплового движения молекул жизнь вообще была бы невозможна. А затем мы попытаемся решить вопрос: можно ли обуздать случай?
Броуновское движение мельчайших частиц, видимых под микроскопом. Если мы проследим за такой частицей, то обнаружим, что она движется абсолютно хаотически
Начнем с наглядного примера. Правда, наглядно только то, что можно видеть, а, как мы уже знаем, само понятие "видеть" на микромир не распространяется. Однако некоторые микрофизические явления можно наблюдать даже с помощью оптического микроскопа.
Полтора столетия назад английский естествоиспытатель Роберт Броун заметил, что частички пыльцы движутся в жидкости очень своеобразно. Даже в препаратах, где жидкость находится в покое, можно наблюдать непрерывное хаотическое движение отдельных частиц во всех направлениях: вперед — назад, вверх — вниз. Легко убедиться, что это явление, позднее названное броуновским движением, вовсе не связано с какими-то особыми свойствами биологического объекта. Мельчайшие частицы грязи, оказавшиеся среди живой пыльцы, также свободно взвешены в жидкости и движутся столь же беспорядочно. В начале нашего столетия Альберт Эйнштейн дал теоретическое объяснение этому явлению и разработал метод точного его расчета.
Мельчайшая частица — спора гриба, пыльцевое зерно, крохотная бактерия или частица пыли — находится в жидкой среде; Со всех сторон она подвергается бомбардировке молекулами жидкости, которые находятся в состоянии теплового поступательного движения (так мы его назвали). В какой-то момент времени сумма ударов, или, как говорят в физике, импульсов, получаемых нашей малой частицей, не равна нулю, они не полностью взаимно уничтожаются. В результате наша частица движется поступательно в некотором направлении. Однако в следующий момент векторная сумма импульсов выглядит уже совершенно иначе. Тогда частица движется в другом направлении. Так направление ее движения непрерывно меняется — то туда, то сюда. В итоге частица остается на одном и том же месте, хотя и совершает колебания в пределах определенного радиуса действия. Как установил Эйнштейн, этот радиус действия тем больше, чем меньше частица, чем выше температура и чем меньше вязкость среды, в которой находится частица. Большие частицы получают такое количество толчков, что последние взаимно уничтожают друг друга, и частица почти не смещается. Как говорится, у семи нянек дитя без глазу.
