Читать книгу Эволюция Бога. Шокирующая гипотеза возникновения органической жизни - - Страница 4

«Наука не отвечает на все вопросы даже в кабинете следователя.» Хенрик Ягодзиньский

В обширной и сложной сети жизни на Земле, среди множества организмов, существует единственная сущность, которая объединяет нас всех. Связанные вместе общим генетическим кодом и сложной клеточной структурой, мы неразрывно связаны многочисленными общими генами. Эти поразительные родственные, почти братские сходства между живыми существами проистекают из общего происхождения – первичного предка, главном главного патриарха или матриархa этого разнообразия. Того, кто положил начало всей эволюционной шумихе, заложив основу для разнообразия персонажей, которых мы видим сегодня в театре жизни, который сыграл ключевую роль в формировании самого нашего существования.

В двадцатом веке было сделано важное открытие: истинные хроники жизни лежат в сложном гобелене ДНК. Мы можем полюбоваться и восхититься генетическим кодом, этим четырехбуквенным алфавитом из нуклеотидов, формированием словаря ДНК из 64 трехбуквенных слов или кодонов. Эти лингвистические подразделения организуются наборами из 20 аминокислот. Именно из этих аминокислот возникает сложная белковая ткань, каждая нить умело сплетена геномом – уникальной последовательностью, которая определяет единую молекулу белка. Удивительно, но этот универсальный язык генов связывает всех живых существ вместе, облегчая сравнение. От мельчайшей бактерии до величайшего синего кита – каждый организм разделяет этот генетический лексикон. Если ген существует во всех нас, то, безусловно, у нашего общего предка он так-жэ был.

В «Анналах научной истории» произошло знаменитое событие во второй половине 20-того века, когда американский микробиолог Карл Вёзе отправился в таинственную сферу рибосомальной РНК. Рибосомы, древние опекуны, которые живут в каждой живой клетке, контролируют жизненно важный процесс – синтез белка. Исследование Вёзе привело его к открытию трех великолепных ветвей, украшающих величественное дерево жизни. Открытие Вёзе стало важнейшим шагом в понимании разнообразия жизни на Земле и взаимосвязей между различными типами организмов.

Следует отметить, что существуют и другие системы классификации жизни, но трехдоменная система Вёзе остается одной из наиболее признанных и используемых.

Однако эти ветви были не только классификациями грибов, растений и животных как подумают многие. Они представлены гораздо более глубокими подразделениями. Животные, растения и грибы переплетены в первой ветви, а устойчивые бактерии попали во вторую ветвь. Третья ветвь, окутанная тайной, была домом для таинственных археи или прокариотических клеток, сферой самых простых микроорганизмов. но тем не менее крепких, живучих и очень крутых экстремофилов, живущих и в наше время в самых негостеприимных уголках Земли.

Вскоре мы покажем на картинке сложность этой самой простой прокариотической ячейки. Несмотря на внешнее сходство с бактериями, у Archaea есть и была совершенно другая биохимия, которая отличала их от своих коллег. Тем не менее, и как предполагает наука, несмотря на их различия, все три из этих ветвей выросли из общего корня, существа очень похожего на архею, легендарного сущности, известного как Лука (LUCA) или последний общий предок. или наш триллионы или квадриллионы раз пра пра – дедушка Лука возможно дал жизнь всем живым существам, закладывая основу для наших переплетенных судеб. Однако появляется первый вопрос: когда Лука украсила нашу планету?

Микробы оставили неизгладимую отметку, отпечатанные в скалах, оцениваемых в 3,7 миллиарда лет.

Доказательства существования этих древних микробов скрыты в самой ткани пород и терпеливо ждут, когда ученые расшифруют их секреты. Эти признаки микробной жизни появляются в форме особого типа молекулы углерода, четкий индикатор биологической активности. Эти молекулы, производимые исключительно живыми организмами, служат вечными следами, оставленными самыми ранними жителями Земли. Молекулы, о которых идет речь, не встречаются в неживой природе; они встречаются в различных геологических слоях. Это стерины (органические соединения, которые содержатся в мембранах всех живых клеток), алканы и биогенный графит. Они производятся исключительно живыми организмами и эти молекулы устойчивы к деградации. Они могут существовать миллиарды лет как настоящие бессмертные Кощеи химического царства. Конечно датировка этих отложений весьма приблизительная примерно такая-же как датировка возникновения ручья по мармитам – это не точная наука, и она может дать лишь приблизительный возраст.

Дополнительные доказательства существования этих ранних микробов можно найти в загадочных структурах, известных как строматолиты. Этим образованию, оцениваемым в 3,5 миллиарда лет, дают представление о прошлом. Строматолиты – это остатки липких микробных матов, которые ловят и связывают отложения, постепенно образуя слои с течением времени. Минералы осаждаются в этих слоях, постепенно образуя стабильные структуры, даже когда сами микробы исчезают.

В своем стремлении понять происхождение жизни на Земле, ученые обратили свое внимание на современные строматолитные рифы, которые все еще существуют в редких и отдаленных уголках нашей планеты. Эти живые реликвии предоставляют бесценную информацию о самых ранних формах жизни, которые когда -то доминировали на древней Земле.

Изучая динамику современных строматолитных рифов, ученые разгадывают запутанную сеть жизни, которая когда -то процветала на нашей планете. Благодаря тщательному анализу и наблюдению, исследователи получают более глубокое понимание поведения и характеристик древних микробных сообществ. Сложные взаимодействия между микробами, минералами и отложениями в современных строматолитах предлагают увлекательное окно в изначальное прошлое Земли чтобы стать свидетелями самых первых пикантных тайн Матери-Природы. Живые строматолитные рифы служат живыми лабораториями, способствуя научным открытиям и позволяя нам понять сложный гобелен жизни, который впервые появился миллиарды лет назад. Изучение этих древних экосистем позволяет ученым исследовать фундаментальные процессы, которые регулировали развитие и поддержание жизни на Земле.

Таким образом, по словам этих хронометров, Лука появилась примерно 3,7 -4 миллиарда лет назад. Несмотря на то что определение возраста в палеонтологии является сложной задачей, требующей использования различных методов и данных и это спорная цифра, мы будем ориентироваться на эти данные, и если даже расхождения с реальностью допускаются в несколько миллиардов лет, то это не меняет сути.

Космология, научное исследование происхождения, эволюции и структуры Вселенной, также предоставляет ценную информацию о времени возникновения жизни на Земле через различные взаимосвязанные области, такие как астрофизика, наблюдательная астрономия и планетология. Хотя важно отметить, что космология напрямую не доказывает точный момент возникновения жизни на нашей планете, она предлагает важные контекстуальные идеи и подтверждающие доказательства условий, необходимых для возникновения жизни.

Временная шкала эволюции Вселенной имеет решающее значение для определения того, когда на Земле могла возникнуть жизнь. Изучая эволюцию звезд и нуклеосинтез, космологи определили, что более тяжелые элементы, необходимые для жизни, такие как углерод, кислород и азот, образовывались внутри звезд в результате ядерных реакций, а затем выбрасывались в космос во время событий смерти звезд, таких как сверхновые. Эти элементы, наряду с другими важными строительными блоками, затем стали частью межзвездных облаков и планетных систем, включая нашу собственную. Формирование и эволюция нашей Солнечной системы тесно связаны с более широкой космологической структурой. Согласно нынешнему мнению, примерно 4,6 миллиарда лет назад молекулярное облако, состоящее из этих обогащенных материалов, рухнуло под действием силы тяжести, образовав вращающийся диск, известный как протопланетный диск. Внутри этого диска планеты, включая Землю, начали формироваться путем аккреции, поскольку более мелкие частицы постепенно объединялись, создавая более крупные объекты. Изучение экзопланет, далёких планет, вращающихся вокруг других звезд, еще больше расширило наши знания о формировании планет и возможностях жизни. Анализируя свойства и распределение экзопланет, ученые получили представление о их численности и условиях, необходимых для обитаемой среды. Это исследование позволяет нам экстраполировать и уточнить наше понимание формирования Земли и вероятности возникновения жизни в подходящие сроки.

Да, космология способствует нашему пониманию времени возникновения жизни на Земле, позволяя нам понять формирование и эволюцию Вселенной, производство основных элементов посредством звездных процессов и формирование планетных систем. Хотя он не предлагает прямых доказательств точного момента возникновения жизни на нашей планете, он предлагает контекстуальную основу для изучения условий, необходимых для возникновения и процветания жизни. Дополнительные аргументы о том что Земле миллиарды лет а не тысячи или миллионы я предоставлю так-же в конце этой главы когда выскажусь о возможности существования Бога.

Хотя нам, возможно, будет непросто разобраться в том как появилась жизнь, изучение природы LUCA и ее генетической структуры дает ценные подсказки о происхождении жизни. LUCA зародилась в первобытную эпоху, миллиарды лет назад, когда условия на Земле сильно отличались от сегодняшних. Он существовал в то время, когда планета была лишена богатой кислородом атмосферы и сложных экосистем. Таким образом, форма и генетический состав LUCA должны были отражать простоту и адаптивность, необходимые для процветания в такой среде.

С точки зрения сложности, LUCA, вероятно, имела относительно простую клеточную структуру по сравнению с организмами, которые мы видим сегодня. У него не было бы специализированных органелл и сложных мембранных систем, которые есть у современных клеток. Вполне возможно что он просто был похож на маленький кусочек испорченного зелёного сыра с ДНК и несколькими ферментами внутри как изображено на картинке. Однако важно отметить, что простота не означает примитивность. Генетическая программа LUCA не была просто биологической машиной; это был ключ к передаче самой крутой генетической информации в мире! Генетическая программа LUCA станет свойством его способности выживать и передавать свою генетическую информацию.

ДНК LUCA была относительно небольшой по сравнению с огромными генетическими кодами, которые мы видим в современных организмах. Он должен был содержать ограниченное количество генов, кодирующих основные функции, необходимые для выживания и репликации. Генетический материал LUCA мог бы послужить основой для основных клеточных механизмов, обеспечивающих такие важные процессы, как синтез белка и производство энергии.

В нашем стремлении понять LUCA важно признать, что простота не означает незначительности. LUCA была чудом адаптивности, устойчивости и изобретательности, позволившей жизни пустить корни и развиться в бесчисленные формы, которые мы видим сегодня. Как оно возникло из просто мертвых молекул? Это похоже на историю о переходе из грязи в князи, но с помощью химии а не с помощью финансовых махинаций или успешного брака. Многие биологи, наверное, признают, что химия иногда творит чудеса, но вера в чудеса это не то что нужно для науки и не то что нужно для нашей гипотезы.

Физики говорят, что это очень маловероятно что за все время существования Вселенной во всей видимой части Вселенной, возможно, на всех планетах образовалась только одна такая молекула, как ДНК этого LUCA.

В основе простейшего живого организма лежит точнейшая самосборка длинных молекул, охватывающих более половины таблицы Менделеева. Простейшая живая клетка имеет настолько высокую инженерную сложность и согласованность своих подсистем, что случайная вероятность появления такой структуры из первичного химического супа крайне мала или невозможна.

Возможно вы подумаете о более упрощенных вирусах, может они стали переходом из неживого в живое?

Вряд ли первой живой структурой являются РНК-вирусы, которые представляют собой наиболее примитивную живую форму, находящуюся на границе живой и неживой материи. Вирусы всегда играют роль паразита в более сложном организме, вирусы не размножаются без других организмов.

О ничтожной вероятности возникновения клеточной жизни из

неодушевленной материи, метко высказался астрофизик Фред Хойл:

«Более вероятно, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, соберет новенький Боинг 747, чем случайно появится хотя бы одна клетка».

Так могла ли жизнь образоваться сама по себе, случайно или же она возникла в результате определенных закономерностей? Похожий вопрос задает известный физик-теоретик, космолог и астробиолог Пол Дэвис. Он приводит пример знаменитого эксперимента Миллера-Юри, в ходе которого в 1952 году были смоделированы условия раннего периода развития Земли и под воздействием электрических разрядов были получены аминокислоты в смеси воды и обычных газы.

И все же, несмотря на то, что было продемонстрировано образование органических молекул из неорганических, результат эксперимента нельзя считать успешным, поскольку дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, из полученной смеси невозможен. Пол Дэвис объясняет это тем, что одних химических реакций явно недостаточно для превращения неживой материи в живую. Элексир жизни при перемешивании даже очень сложных аминокислот и других молекул и подобранных условий почему то не получается, создание жизни в пробирках и мензурках путем премешивания напоминает всего лишь древнию алхимию.

Насколько маленьким может быть геном и при этом управлять живым организмом? Какой по сложности геном может быть близок к ЛуКА? Исследователи говорят, что симбиотическая бактерия под названием Carsonella ruddii, которая живет за счет насекомых, питающихся соком, установила рекорд по наименьшему геному, имеющему всего 159 662 «буквы» (или пары оснований) ДНК. Это 331 384 нуклеотидов. И это очень много атомов каким-то чудом построившихся в ДНК этого микроба. Таким образом только геном Carsonella ruddii содержит около 1 000000 атомов азота, 3 000000 атомов углерода и 900000 атома фосфора а так-же другие атомы, простейшая ДНК этой бактерии невероятно сложна.

Для сравнения сложный геном человека содержит около 3 миллиардов пар оснований (3000000000) и он не самый сложный. На земле существует огромное количество простых организмов с более большим геномом чем у человека!

Допустим что ЛУКА был гениальной по простоте конструкцией и что ДНК ЛУКА был раз в 300 проще самого простого описанного прокариота. Вероятность того, что в результате слепого химического взаимодействия образуется белок, состоящий из 150 аминокислот, (это всего около 500 пар нуклеотидных оснований) состоящих таким образом, чтобы обеспечить сворачивание цепи, составляет 1 из 10 в 164 степени или 10^164 или 100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Что бы вообразить это число для сравнения можно взять все в видимой Вселенной частицы, все до последней, включая фотоны и нейтрино, то общее число частиц в наблюдаемой вселенной может варьироваться от 10^80 до 10^97, в зависимости от предположений и интерпретаций.

Фред Хойл и Чандра Викрамасинхе считают случайное происхождение любой отдельной молекулы белка совершенно невероятным. Если мы имеем двадцать различных аминокислот и хотим создать белковую цепочку из ста аминокислот, то количество возможных сочетаний будет огромно. Если перебирать их со скоростью один миллиард в секунду, то для того, чтобы исчерпать все сочетания, потребовалось бы время, во много раз превосходящее продолжительность истории вселенной или сотни миллиардов лет. Однако многие ученые считают этот довод не вполне убедителным, поскольку существуют особые силы притяжения, из-за которых различные сочетания аминокислот обладают разной степенью вероятности и устойчивости.

Столько вариативней вероятности существует только для одного белка! Для выживания и репликации клетка должна иметь гораздо больше. Только для репликации ДНК должен присутствовать и работать ряд ферментов, а рядом должны присутствовать необходимые вещества для построения новой молекулы. Другими словами органическая жизнь нисколько непохожа на случайную лотерею, она похожа скорее на какое-то хитроумное мошенническое казино, где казино всегда выигрывает.

Минимальное количество ферментов, которое должно присутствовать в самом примитивном одноклеточном организме, чтобы он функционировал, – непростой вопрос. Однако один из возможных способов подойти к этому вопросу – взглянуть на наименьшие известные геномы живых организмов и сделать вывод о количестве ферментов, которые они кодируют.

Одним из таких организмов является Mycoplasmagentium, паразитическая бактерия, поражающая половые и дыхательные пути человека. Размер его генома составляет всего 580 076 пар оснований, что составляет около 0,02% человеческого генома. Согласно исследованию ученых Университета Северной Каролины, эта бактерия имеет 470 генов, кодирующих белки, из которых 265 необходимы для ее выживания и размножения в лаборатории.

Следовательно, чтобы оценить количество ферментов в M. Genitalium, мы можем использовать базу данных классификаций ферментов, например номера Комиссии по ферментам (EC). Согласно этой базе данных у этой бактерии имеется как минимум 97 различных типов ферментов.

Другой способ оценить количество ферментов – использовать базу данных метаболических путей, например Киотскую энциклопедию генов и геномов (KEGG). Согласно этой базе данных, в метаболических путях M.genitalium участвуют 89 ферментов, которые охватывают основные процессы гликолиза, пентозофосфатный путь, метаболизм пирувата, цитратный цикл, окислительное фосфорилирование, биосинтез аминокислот, биосинтез нуклеотидов и биосинтез липидов.. Однако сюда могут не входить все ферменты, участвующие в других функциях, таких как репарация ДНК, реакция на стресс и взаимодействие с хозяином этого паразита.

Таким образом, на основе этих двух методов мы можем заключить, что минимальное количество ферментов, которое должно присутствовать в самом примитивном одноклеточном организме для его функционирования, составляет где-то между 89 и 97, предполагая, что M. Genitalium является репрезентативным примером. Мы можем допустить что первый организм имел намного меньше ферментов, Возможно, это был минималист, всего с парой ферментов внутри, умело задавший тенденцию для всех будущих клеточных существ, но имел их и мы должны вглянуть на сложность работы всего двух из них.

В отличие от более сложных клеток, простейшие клетки (прокариоты, такие как LUCA) не имеют ядра или каких-либо других мембраносвязанных органелл. Вместо этого их ДНК свободно плавает в клетке вместе с несколькими другими важными молекулами, такими как рибосомы и ферменты. У прокариот также есть клеточная стенка, защищающая их, и плазматическая мембрана, удерживающая все внутри. В целом прокариот – это довольно простая клетка но давайте посмотрим на сложность и как должны работать ферменты в этой простой клетке.

Функции только полимеразы во время репликации бактериальной ДНК включают инициацию, элонгацию и корректуру.

Это три этапа репликации ДНК, то есть процесса копирования ДНК перед делением клетки. Простыми словами, они означают следующее:

Инициация – это начало репликации, когда специальные белки распознают и разделяют две нити ДНК в определенных местах, называемых происхождением репликации. Это создает два вилкообразных участка, где начинается синтез новых нитей ДНК.

Элонгация – это продолжение репликации, когда ферменты, называемые ДНК-полимеразами, добавляют нуклеотиды (строительные блоки ДНК) к новым нитям ДНК, следуя за образцом старых нитей. Это происходит в обоих направлениях от происхождения репликации, образуя две новые двунитевые молекулы ДНК. Элонгация – акт, в котором полимераза растягивает ДНК, как молекулярный акробат, создавая копии с точностью микроскопического ювелира. Это похоже на то, что полимераза является модельером ДНК, адаптируя генетическую ткань к каждому изящному расширению клетки.

Полимераза обладает механизмом корректуры, который обнаруживает и исправляет ошибки во вновь синтезированных цепях ДНК. Этот процесс обеспечивает точность репликации за счет сведения к минимуму возникновения мутаций. Обладая острым вниманием к деталям и нюхом на молекулярные нарушения, полимераза выслеживает мутации, как генетическая ищейка, почти гарантируя, что каждая копия ДНК будет такой же неизмененной..

Полимераза – это фермент, ответственный за синтез новых цепей ДНК во время репликации. У бактерий основной задействованной полимеразой является ДНК-полимераза III (Pol III). Он обладает замечательной точностью и эффективностью, что делает его жизненно важным игроком в механизме репликации. Полимераза производит новые цепи ДНК, словно работающая на перегрузке генетическая фабрика.

Еще один важный компонент Хеликаза – это фермент, который играет жизненно важную роль в раскручивании двойной спирали ДНК во время репликации. Он функционирует, разрывая водородные связи между парами оснований, разделяя две цепи и создавая репликационную вилку.

Функции хеликазы во время репликации бактериальной ДНК включают раскручивание ДНК и предотвращение повторного отжига

Хеликаза связывается с началом репликации и движется вдоль молекулы ДНК, постепенно разделяя две цепи в противоположных направлениях. Это раскручивающее действие создает репликационную вилку, в которой синтезируются новые цепи ДНК.

Продвигаясь по молекуле ДНК, геликаза действует как полицейский – регулировщик движения, следя за тем, чтобы ни одна полоса не пересекалась и не происходило аварий. Это очень ответственный процесс где одно неверное движение может сбить весь процесс репликации.

Когда геликаза движется вдоль молекулы ДНК, она предотвращает повторное отжиг разделенных цепей, обеспечивая плавность процесса репликации.

Свободные нуклеотиды относятся к отдельным нуклеотидным строительным блокам (аденин, цитозин, гуанин и тимин), присутствующим в клеточной среде. Эти нуклеотиды служат сырьем для синтеза ДНК во время репликации и должны присутствовать рядом.

К функциям свободных нуклеотидов при репликации бактериальной ДНК относятся:

а) Субстрат для полимеразы: свободные нуклеотиды действуют как субстраты для ДНК-полимеразы во время фазы элонгации репликации. Полимераза выбирает подходящий нуклеотид на основе правила комплементарного спаривания оснований и добавляет его к растущей цепи ДНК. При каждом акте репликации полимераза выбирает идеальный нуклеотид на основе правила комплементарного спаривания оснований – аденина для тимина, цитозина для гуанина – почти гарантируя, что каждое добавление представляет собой генетическое совпадение, когда пара будет навсегда вместе.

б) Комплементарное спаривание оснований: свободные нуклеотиды спариваются со своими комплементарными основаниями на цепи матрицы ДНК. Аденин (А) соединяется с тимином (Т), а цитозин (С) – с гуанином (G). Это обеспечивает точную и достоверную репликацию исходной последовательности ДНК. Это похоже на примитивную молекулярную историю любви, где каждой паре оснований суждено быть вместе навсегда в двойной спирали жизни.

Полимераза синтезирует новые цепи ДНК, хеликаза раскручивает спираль ДНК, а свободные нуклеотиды служат строительными блоками для синтеза ДНК. Вместе они организуют точное дублирование генетической информации, позволяя бактериальным клеткам расти, делиться и передавать свой генетический материал последующим поколениям. И все эти 3 компонента в допустимых пропорциях должны быть внутри клетки, без этого процесса жизни клетки не будет. Непонятно так-же будет ли жизнеспособна клетка с всего несколькими ферментами. нуклеотидами. Хотя возможно что это святая троица и в связи с этим допустим что и это возможно.

Как первые живые клетки возникли из неживых молекул? Какие химические и физические условия способствовали образованию и репликации первых самовоспроизводящихся молекул, таких как РНК или ДНК? Как первые клетки приобрели основные функции метаболизма, мембраны и обработки информации? Это некоторые вопросы, на которые ученые пытаются ответить, используя различные экспериментальные и теоретические подходы, но точное происхождение жизни до сих пор непонятно.

Итак, как мы понимаем, создание простой клетки со свойствами жизни гораздо менее вероятно, чем просто создание ДНК. Это как будто ураган создает из обломков машин самолет и несколько функционирующих аэропортов.

В 1974 году советский физик И. А. Кунин опубликовал работу, в которой он оценил вероятность появления жизни во Вселенной при условиях если если одна из 10 звёзд имела бы планету с условиями похожими на земные.

Кунин оценил вероятность возникновения жизни во Вселенной как 10 в минус 1018 степени. Это означает, что шансы на случайное возникновение органической жизни настолько малы, что можно сравнить их с вероятностью максимального выигрыша в реальной лотерее миллионы раз подряд.

Классическая биология твердит о том что за миллиарды лет на миллирдах планет такое событие должно было бы произойти. И якобы случайно произошло именно на Земле.

Но когда будет обнаружена жизнь в других уголках хотя бы еще в одном месте космоса этот факт укажет на то что это явление более вероятное и теория чисто химического джек пота не верна.

Хорошо. Около четырех миллиардов лет назад из неживой материи появляется первый органический живой организм. Этот вид организма мутирует и одноклеточные начинают появляться в огромном разноообразии, в чем собственно нет никакого чуда, одноклеточные имеют способность быстро мутировать, если конечно они живы и здоровы. В древние времена возникают одноклеточные растения – они синтезируют питательные вещества из неорганических веществ в основном путем фотосинтеза, возможно потом появляются грибы и одноклеточные животные которые пытаются другими живыми организмами или умершими одноклеточными растениями, грибами или животными.

В общем это мир где одноклеточные растения усердно фотосинтезируют, преобразуя солнечный свет в средства к существованию, подобно маленьким солнечным панелям природы. Это мир где грибы просто разлагают органический материал с энтузиазмом фанатика вторичной переработки, а простейшие одноклеточные предки животных, грустно пожирающие своих собратьев-одноклеточных соотечественников пока даже не мечтают увеличится.

И около миллиарда лет назад в этом мире клеточного развития все одноклеточные существа, имеющие серьезные отличия в способах питания и строения самой клетки, вдруг питают неожиданное стремление стать многоклеточными. Эти крошечные организмы, довольные своим одноклеточным существованием почему то развивают

стремление к более взаимосвязанному и совместному образу жизни другого уровня.

Но каким же образом одноклеточные грибы, растения и животные становятся многоклеточными на всех этих трёх сформировавшихся линиях? Возможно, некоторым из них наскучила одиночная жизнь, или, возможно, они просто хотели усложнить ситуацию для биологов 21-го века небольшим сотовым сожительством? Может быть, некоторых из них связала общая любовь к групповому фотосинтезу а других массовое и взаимное презрение к хищным простейшим – кто знает? Кто знает, что происходило в жизни одноклеточных существ? Некоторые ученые считают это событие возникновения многоклеточности более невероятным, чем возникновение самой жизни.

Еще более странным и невероятным для объяснения в рамках классической науки выглядит то что некоторые очень сложные изменения появляются на нескольких направлениях развития живых существ. Примерно одновременно появляются многоклеточные растения и грибы, а чуть позже и многоклеточные животные. Примерно одновременно у них у всех появлется такое свойство как половое размножение. Каким то непостижимым образом произошли мутации создавшие в них желание заниматься сексом.

Существует ряд причин, по которым у некоторых ученых есть сомнения в преимуществах полового размножения с эволюционной точки зрения. Половое размножение требует больше энергии и ресурсов, чем бесполое.

Это связано с поиском партнера, образованием половых гамет, спариванием, беременностью и т. д. Ну на счет партнера вы точно знаете.

Бесполое размножение жё наоборот позволяет быстро производить потомство, которое хорошо приспособлено к окружающей среде. Бесполое размножение требует меньше энергии и ресурсов, чем половое. Бесполое размножение позволяет быстро размножаться без необходимости искать партнера и оно обычно происходит быстрее и проще, чем половое.

Конечно и половое размножение имеет ряд бесспорных преимуществ перед бесполым. Не будем упоминать удовольствие от процесса, есть и другие. При половом размножении слияние гамет от разных родителей может привести к маскировке вредных рецессивных аллелей, что снижает вероятность того, что у потомства будут проявляться наследственные заболевания. А во время мейоза, предшествующего половому размножению, происходит рекомбинация хромосом, что позволяет «отремонтировать» поврежденные участки ДНК.

Это обеспечивает более высокое качество генома у потомства.

В целом, половое размножение обеспечивает более высокую степень адаптации чем бесполое. Но при такой защите генома врятли может произойти эволюционный скачок органического вида. Это еще одна загадка эволюции органической жизни хотя существует и много других.

Как многоклеточные организмы произошли от одноклеточных, состоящих из одной клетки, выполняющей все функции жизни? Как формировались и сотрудничали первые многоклеточные агрегаты или колонии? Как у многоклеточных организмов появились механизмы клеточной адгезии, коммуникации, дифференцировки и развития? Как многоклеточность развивалась независимо несколько раз в разных линиях, таких как животные, растения, грибы, водоросли и слизевики?

Для того что бы одноклеточное стало многоклеточным надо что бы появились механизмы, которые позволяют контролировать процесс деления и создавать новые клетки с определенными функциями, появилась с пособность к дифференциации клеток и способность к взаимодействию клеток. Клетки многоклеточного организма должны взаимодействовать друг с другом в тысячи раз лучше чем самая лучшая футбольная команда на чемпионате мира, чтобы организм мог функционировать как единое целое. Это взаимодействие обеспечивается различными механизмами, такими как выделение химических веществ, контакт между клетками, передача сигналов и возможно еще чем-то. Многие ученые утверждают, что многоклеточность – это сложное и случайное явление, которое требует невероятно специфических и редких адаптаций и инноваций.

При развитиии животного мира было еще много странностей конвергентной эволюции.

Кембрийский взрыв – это термин, который находит широкий отклик, вызывая образы внезапного всплеска жизни почти полмиллиарда лет назад, однако его истинная суть остается загадочной не только для широкой публики, но и для экспертов. Кембрийский период отмечен тем, что многие называют «взрывом» жизни – резким распространением сложных многоклеточных организмов в течение относительно короткого геологического периода, что оказало глубокое влияние на эволюционное развитие нашей планеты.

Этот период особенно интересен, поскольку он бросает вызов классической теории эволюции, как отметил даже создатель теории эволюции сам Чарльз Дарвин. Дарвин признал кембрийский взрыв значительной аномалией, которую его теория постепенной эволюции посредством естественного отбора пыталась полностью объяснить. Во многом это связано с тем, что многие формы жизни, по-видимому, внезапно приобрели твердые минерализованные скелеты, что является серьезным отличием от преимущественно мягкотелых организмов предыдущих эпох. Организмы, которые миллиарды лет были мягкими, внезапно начали носить твердые, минерализованные скелеты, как последняя модная тенденция, появления которой никто не предвидел.

Современные исследования дают некоторое представление об этой быстрой диверсификации, указывая на генетические факторы и факторы окружающей среды, которые, возможно, способствовали развитию минеральных скелетов. Понятно, что формирование этих структур является не только результатом благоприятных условий окружающей среды, но и требует специфических генетических адаптаций. Ферменты, регулируемые определенными генами, играют решающую роль в синтезе материалов, необходимых для построения скелетной ткани.

Появление этих генов поднимает серьезные вопросы о природе эволюционного развития: если до кембрийского периода организмы не обладали этими генами, как они внезапно эволюционировали по нескольким линиям развития? Каким образом без перекрестного генетического сквзаимодействия вдруг появляюстся скелеты у многих видов? Им кто-то выдал генетический пропуск в клуб по наращиванию костей?

Эта быстрая эволюция во время кембрийского взрыва остается темой интенсивных исследований и дискуссий. Кембрийский взрыв это когда несколько линий независимо развили схожие черты, такие как твердые скелеты – явление, известное как конвергентная эволюция. Это очень похоже на то как почему то примерно в одинаковое время у трех боле первичных направлений развития жизни – грибов, растений и животных появляется многоклеточность.

Итак, продолжим обсуждение некоторых несоответствий в ортодоксальной науке, поиске парадоксов, явлений и для начала покажем некоторые серьезные несоответствия относительно скорости эволюции. На Земле появление сложной разумной жизни потребовало предшествующей серии эволюционных переходов, таких как эукариогенез, многоклеточность, эволюция полового размножения, появление скелета, зубов на нужном месте а не на верхушке черепа в виде короны, органов чувств, кожи, способности вскармливания детей молоком, появление сложной имунной системы, сердечно сосудистой, дыхательной, гормональной, лимфовой, мышечной и нервных систем, сложного мозга и собственно интеллектa.

В сложных многоклеточных десятки и сотни различных видов клеток. Только в человеческом организме около 200 типов различных типов клеток, которые выполняют различные функции (нервные, мышечные, костные и так далее), которые развились до совершенстава для выполнения своих функций и взаимодействия с другими клетками организма. Имея один и тот-же генетический аппарат каждый вид клеток функционирует своим сложным образом для выполнения именно заложенной для нее функции. Это как будто эти все виды клеток получили огромную книгу с рецептами блюд но на каждой определенной территории могут готовить только одно присущее этой территории блюдо.

Некоторые из переходов в эволюции жизни могут быть крайне маловероятными даже при благоприятных условиях. Считается, что появление разумной жизни в конце существования Земли является свидетельством нескольких редких эволюционных переходов, но время других эволюционных переходов в летописи окаменелостей еще предстоит проанализировать в аналогичной рамках.

Для работы со сложными данными хорошо подходит Байесовская модель выявления вероятности события.

Байесовская модель имеет возможность работы с сложными и нестандартными моделями, для которых классические методы не применимы или неэффективны, имеет возможность оценивать вероятность гипотез и сравнивать различные модели, а так-же получать полное распределение параметров и прогнозов.

Используя упрощенную байесовскую модель вероятности, которая объединяет неинформативные априорные данные и время эволюционного перехода, мы обнаруживаем, что ожидаемое время эволюционного перехода, вероятно, превысит время жизни Земли, возможно, на многие порядки. Это цитата из научного исследования авторов А. Снайдера-Битти, А. Сандберга, К. Дрекслера и М. Бонсолла, проведенного в 2020 году.

Такие данные были получены в упрощенной модели, более сложная модель должна показывать более длительное время эволюции.

На много порядков? В 100, 1000, 10 000 раз больше жизни на Земле?

Согласно расчетам и их байесовской модели, ожидаемое время этих ошеломляющих эволюционных переходов настолько невероятно велико, что продолжительность жизни Земли кажется сверхкороткой рекламной паузой во время трансляции самого длинного сериала! Представьте себе: существование Земли – это крошечная песчинка на огромном космическом пляже, и эти эволюционные переходы, ну, они тянутся, как бесконечная береговая линия. И как это возможно? Что-то не так с эволюцией? Ведь что-бы вид не вымер а имел шансы выжить и совершенствоваться количество мутаций на единицу вида и времени не должно быть очень большим для простых организмов и должно быть еще меньше для более сложных. Основываясь на данных космологии, к которой мы еще обратимся позже мы не можем сильно изменить возраст Земли, но найдём хороший ответ на вопрос – Почему это происходит так быстро? Как красиво уложить многие несоответствия в одной теории как разные фигуры в игре в Тетрис?

Хотя тут в спор вступают многие биологи которые утверждают что для эволюции необходим тот самый естественный отбор, который не случаен. Что это значит по их предположениям? Грубо говоря если вспомнить великого Эйнштеина с его выражением что Бог не играет в кости и допустить что играет что-то другое или кто-то другой, и если гены заменить игральными костями и в игре в кости кинуть 10 кубиков и получить результат сразу 10 шестерок не надо их кидать миллион раз все 10 штук. Они логично утверждают что надо кидать лишь те кубики которые не показали цифру 6 после предшествующих бросков. И таким образом через несколько десятков бросков вероятно все кубики будут показывать цифру 6.

И это действительно так но лишь на некоторых коротких этапах типа замены размера или цвета крыла у бабочки или твердости или размеров рогов у оленя. Преодоление разрыва между микроэволюционными процессами (изменениями внутри популяций) и макроэволюционными закономерностями (крупномасштабными эволюционными тенденциями и событиями видообразования) является непростой задачей.

Для понимания того что крупное преобразование в живом организме необъяснимо один из специалистов в области теории информации Герберт Саймон предлагает нам представить себе часовщика, которого то и дело отрывают от работы. Если часовщику приходится каждый раз начинать все сначала, он может так никогда и не справиться со своей задачей. Но если он собирает группы деталей в блоки, которые затем соединяет между собой, то может закончить работу.

Уже начиная с 1930—х годов Голдшмидт и другие исследователи ставили под сомнение представление о том, что эволюция происходит путем постепенного накопления небольших изменений. Они утверждали, что с даже с помощью лабораторных исследований можно зафиксировать лишь внутривидовые изменения, но не образование новых видов. Было найдено лишь немного ископаемых остатков, представляющих промежуточные стадии между видами, и значительно меньше таких, которые бы соответствовали переходам между крупными таксономическими единицами (классами или семействами). Хотя многие смеют утверждать что переходных видов было еще меньше или не было вообще потому-что найденные кости были неправильно собраны.

Они предположили, что новые виды и семейства возникают непредсказуемым образом в тех крайне редких случаях, когда в результате «системных» мутаций, сходных с теми, что действуют на ранних стадиях развития эмбриона, появляются жизнеспособные существа.

Объяснение того, как мелкие изменения накапливаются и приводят к крупномасштабным закономерностям, оставалось сложной загадкой.

Для появления многоклеточности, имунной или гормональной систем нужно что-бы сотни костей выпали в крайне невероятной последовательности и сразу то есть желательно в одном поколении. Основные переходы в эволюции, такие как эволюция многоклеточности или развитие сложных органов, создают серьезные проблемы в науке.

Одно из последних направлений генетики и вычислительная модель эволюции, которая использует генетические алгоритмы для моделирования эволюции сложных систем называемая Эволюционной биологией развития (Эво-Дево) подтверждает что появление многоклеточных организмов потребовало множества изменений в геноме, включая появление новых типов клеток и механизмов регуляции.

Ево-Дево также показала, что макропереходы эволюции могут быть очень хрупкими. Даже небольшие изменения в геноме или окружающей среде могут привести к исчезновению новых сложных форм жизни. Здесь мы еще раз повторимся так как это очень важно – что-бы вид не вымер а имел шансы выжить и совершенствоваться количество мутаций на единицу вида и времени не должно быть очень большим для простых организмов и должно быть еще меньше для более сложных. От мельчайшего микроба до величайшего мамонта выживание зависит от тонкого баланса генетической устойчивости. Эволюция мутациями – это не просто билет в один конец к успеху. Это нежный танец на краю пропасти, где важен каждый шаг.

А если предположить что иммунная и гормональная система стали зарождаться в одноклеточном организме то сколько благоприятных мутаций должно произойти что бы предать это эволюционирующему многоклеточному? Чтобы эти системы могли развиться в многоклеточном организме, они должны были появиться в одноклеточном организме в какой-то начальной форме. Например, иммунная система могла возникнуть из системы, которая распознавала и удаляла поврежденные клетки. Гормональная система могла возникнуть из системы, которая регулировала рост и развитие клетки.

Однако для того, чтобы эти системы могли эффективно перейти и функционировать в многоклеточном организме, они должны были пройти ряд изменений. Например, иммунная система должна была стать способной распознавать и уничтожать патогены, которые могут атаковать весь организм а гормональная система должна была стать способной регулировать функции всех клеток организма. То есть при сложном переходе нужно что бы совпадало много факторов одновременно, ДНК должны претерпевать огромные изменения за короткое время или другими словами сотни игральных костей должны упасть нужным образом.

И цепь полезных совпадений на дороге Эволюции посчастливилось испытать не только человеку.

Некоторые животные, такие как тритоны и саламандры способны регенерировать утраченные части тела, такие как конечности, хвосты и даже органы. Собаки имеют в миллион раз более развитый нюх, чем люди. Некоторые животные, такие как хамелеоны и бабочки, могут изменять свой внешний вид, чтобы сливаться с окружающей средой. Кто-то открыл законы аэродинамики и научился летать, кто-то изощренно паразитировать. Мы видим что огромное количество живых организмов в чем то совершеннее и приспособленнее чем люди, этих живых существ миллионы и каким -то образом чудесные положительные совпадения при мутациях совершились на миллионах дорог развития почти каждого существа. Количество очень и очень удачных триллионов случайностей произошедших на Земле при развитии всех видов живых организмов в таком случае невозможно подсчитать, нашу планету просто надо перименовать в планету Удачи!

Одно из самых удивительных приспособлений, которые наблюдаются у некоторых высокоразвитых животных – это восстановление конечностей, а в некоторых случаях даже мозга как в случае с интересном представителя пресмыкающихся – аксалотлем.

Просто ли объяснить мутациями в ДНК появление идеальной регенерации органов у саламандр и других животных когда отрастает хвост, клешня или лапа вместо потерянной?

K феномену полного восстановления глаз, конечностей и одругих частей тела у некоторых саламандр, рыб и ракообразных добавляется и более интересный феномен жизни – морфогенез живых организмов.

Просто ли объяснить только мутациями в ДНК морфогенез эмбриона человека когда у представителей нашего вида отрастает и становится на место всё что у нас есть включая ноги, руки, мозг, кожу и так далее? Каким образом возникло столько положительных изменений в ДНК за относительно короткое время что появлется программа когда из двух родительских клеток получается 200 видов клеток расположенных там где нужно и там где должна быть рука вырастает именно рука, а не нога? Разговор идет о 20 триллионах клеток у человека с идентичной ДНК в каждой клетке! Неужели из-за мутаций в ходе эволюции отлосительно быстро появилась совершенная программа когда каждый орган и каждая косточка появляются в нужном месте и как регулируется масса, объем, скорость потребления кислорода и питания организмом в течении времени?

С одной стороны некоторые ученые пытаются показать что появление многоклеточности и морфогенеза такой невероятной сложности на миллионах направлений развития живых существ происошло путем чисто мутаций в ДНК, с другой стороны некоторые из ученых доказывают что даже на одном из направлений такие изменения так-же маловероятно или невероятно как и возникновение первой живой клетки из неживых молекул.

Морфогенез (или формирование эмбриона) включает организованную регуляцию клеточных процессов, таких как деление, миграция и дифференцировка клеток, что приводит к образованию тканей, органов и, в конечном итоге, всего организма.

Наука дает такое объяснение что один ген может кодировать белок, который, в свою очередь, может регулировать множество других генов и

механизмы альтернативного сплайсинга позволяют из одного гена синтезировать несколько разных белков.

Это совершенство генного аппарата сравнимо по сложности с появлением многоклеточности. При этом ортодоксальная наука допускает что и эти совершенстава возникли так-же путем мутаций при эволюции жизни на Земле.

Кроме морфогенеза органов есть еще морфогенез каждой клетки, когда клетка становится почему-то мышечной или нервной или какой-то другой. Всё многообразие метаболических процессов при этом связано сложнейшей сетью прямых и обратных связей, лежащих в основе самоорганизации клетки и ее морфогенеза.

Кроме собственно морфогенеза органов и дифференциации клеток у живых организмов при появлении на свет появляются инстинкты – врожденные, стереотипные формы поведения, присущие всем особям данного вида. Они не требуют обучения и проявляются автоматически. Генетика объясняет это так что инстинкты кодируются в ДНК и передаются от родителей к потомству через формирование нейронных связей а это тоже близко к морфогенезу, хотя наверное скажем что это – психогенез. Возможно что инстинкты реализуются через сложные нейронные сети в головном мозге но каким образом эти связи программируются через ДНК?

Некоторые рыбы, например ласоси плывут на нерест именно в места, где они сами вылупились из икры. Юные кукушата, самые печально известные нахлебники природы выталкивают из гнезда приемных родителей других молодых птиц а не наоборот. Пауки без никакого обучения, не получив ни единого урока по строительному проектированию, геометрии или даже основам декоративно-прикладного искусства плетут довольно сложные паутины а некоторые проявляют вообще странное поведение. Самец паука-скакуна исполняет брачный танец, чтобы привлечь самку. Если танец не понравится самке, она может съесть самца, а самец будет согласен стать ее любимым блюдом. Самец паука совершает довольно странный поступок который как-то не очень получается вписать в Дарвиновскую эволюцию где выживает сильнейший.

В дарвиновской Эволюции есть еще странности, особенно если рассматривать такие виды, как куры, фазаны и тетерева. У этих видов самцы часто демонстрируют яркое оперение, несмотря на то, что их потенциальные партнеры – самки – в основном игнорируют эти визуальные сигналы. Этот феномен предполагает, что такие украшения могут служить целям, выходящим за рамки простого привлечения партнера. Может у этих птиц поменялась мода или меняется половая ориентация?

Одна из интерпретаций этого явления заключается в том, что эти визуальные украшения могут играть роль во внутриполовой конкуренции, когда самцы демонстрируют свою приспособленность и доминирование посредством ярких цветов, тем самым запугивая соперников или создавая иерархию в своих социальных структурах. С другой стороны, эти особенности могут служить сигналами о здоровье и генетической жизнеспособности, непреднамеренно влияя на выбор самки, указывая на способность самца выживать и отбиваться от паразитов, обеспечивая тем самым более здоровое потомство.

Но очевидное пренебрежение самками этих видов к оперению самцов создает вопросы.

Есть много видов животных где декоративная красота влияет на выбор партнёра но есть еще один вопрос. Если какие -то декоративные половые признаки влияют на привлечение противоположного пола, то каким образом так удачно поменялась ДНК у одного вида что декоративные изменения у одного пола стали синхронизироваться с распознаванием и оценкой этих декораций другим полом?

Неужели и это всё появилось только из-за мутаций в ДНК?

ДНК считается фундаментальной молекулой для хранения и передачи генетической информации и присутствует во всех известных формах жизни. Считается, что эволюция жизни на Земле включала постепенное накопление и модификацию генетической информации в ДНК, что привело к разнообразию видов, которое мы наблюдаем сегодня. Но так ли это? Посмотрите на морфогенез и его совершенство сложность для всех видов еще раз. Неужели это всё могли сделать мутации в ДНК и какая-то секретная и сложная запись в ней?

Удачу в Эволюции на Земле пытаются доказать используя различные компьютерные симуляторы, которые всегда могут доказать часть процесса на экранах.

Но почему симуляции эволюций не работают для доказательства эволюции?

Во-первых, усиление упрощения, присущее большинству симуляторов эволюции, ограничивает их возможность точно отражать сложную сеть взаимодействий, определяющих естественные экосистемы. Эти симуляции часто порождают множество факторов, влияющих на эволюцию, таких как давление окружающей среды, хищничество и доступность ресурсов, к упрощенным переменным. Эти симуляторы, кажется, думают, что эволюция – это простая игра на выживание, как если бы природа была одной большой хаотичной Голодной игрой где у всех большой аппетит и все очень хотят только кушать и размножаться.

Приспособление в природе заключается не только в выживании наиболее приспособленных особей; оно предполагает выживание и адаптацию целых популяций и видов. Многие симуляторы создаются на отборе на индивидуальном уровне, с учетом уровня группового сотрудничества, симбиотических отношений, которые преобладают в отдельных экосистемах. Возникновение сложного поведения и стратегий, включая альтруизм и мутуализм, невозможно адекватно отразить в рамках исследования, которое обеспечивает индивидуальную приспособленность.

Симуляции могут быть предвзяты. Они могут быть разработаны таким образом, чтобы подтверждать заранее определенные выводы. Это означает, что они могут не быть объективным тестом эволюционной теории.

Более того, природа характеризуется взаимодействием генетических, экологических и других факторов. Эволюционные процессы происходят постепенно в глобальных масштабах, включая генетические мутации и изменения окружающей среды. Симуляторам часто сложно отразить долгосрочные последствия сложных взаимодействий, поскольку они обычно работают в ограниченных временных рамках и с упрощенными генетическими представлениями.

И нельзя забыть грандиозный масштаб природы. Настоящие экосистемы разбросаны по континентам, погружаются в глубины океана и достигают неба. Между тем, наши бедные симуляторы с трудом справляются с имитацией хорошо благоустроенного сада. И в конце концов симуляторы эволюции не появляются сами по себе и не предоставляют сами себе обслуживание и подпитку электричеством.

Конечно можно шляпу перед симуляторами эволюции за попытку играть в кукловодов с нитями жизни но доказывать эволюцию на Земле с помощью них это тоже самое что доказывать что резиновые женщины могут беременеть и рожать детей потому что похожи на настоящих.

В нашем мире есть еще кое что что делает Эволюцию по Дарвину странной и несостоятельной.

Это загадка эмоций, сострадания, сочувствия и трогательного желания помочь другим – букет человеческих качеств, над которыми сам Дарвин вероятно чесал голову, когда видел, как мы, люди, плачем над грустной книгой или делаем пожертвования на спасение китов. Как именно эти мягкие чувства вписываются в беспощадную историю о выживании сильнейших?

Вот мы, высшие претенденты на эволюционную лестницу, каким-то образом обремененные кровоточащими сердцами и глазами, оплакивающими других. Представьте себе мир, в котором выживание зависит от того, чтобы быть самым крутым, самым быстрым и самым безжалостным и эгоцентричным, но мы идем, помогая старушкам переходить улицу и усыновлять бездомных щенков веря или не веря в Бога. Дарвин был бы должен задуматься.

Может ли сострадание и все эти эмоции быть ошибкой эволюции?