– мыши и люди имеют около 97,5 % общей рабочей ДНК, что всего на один процент меньше, чем у шимпанзе и человека. И за 100 миллионов лет ни один из геномов сильно не изменился[151 - Coghlan A. Just 2.5 % of DNA turns mice into men, 05.2002. https://www.newscientist.com/article/dn2352-just-2–5-of-dna-turns-mice-into-men/.];
– ДНК летучей мыши ближе к лошади, чем ДНК коровы. И только кошки и собаки более близкие к лошадям, чем летучие мыши[152 - New Scientist: Bats and horses get strangely chummy, 25.06.2006. https://www.newscientist.com/article/dn9402-bats-and-horses-get-strangely-chummy/.];
– одни и те же гены используются для построения глаз кальмара и ног человека[153 - Pennisi E. The genes that make squid eyes also make your legs, 15.07.2019. https://www.sciencemag.org/news/2019/07/genes-make-squid-eyes-also-make-your-legs.];
– для построения щупалец каракатицы и ног человека используются одни и те же гены, которые существовали ещё до эволюции конечностей[154 - Nature: The master genes that sculpt tentacles and legs alike, 18.06.2019. https://www.nature.com/articles/d41586–019–01829–9.].
Джереми Дейсен и его коллеги из Нью-Йоркского университета, изучая анатомию тела и генетическую программу развития ежовых скатов – одних из самых древних видов рыб, существующих в настоящее время, с удивлением обнаружили, что они умеют ходить. При этом генетическая программа, управляющая развитием и работой ног у млекопитающих и брюшных плавников у скатов была практически идентичной. Более того, нервы, управляющие сгибанием и разгибанием плавников и ног, работали абсолютно одинаково у людей и этих рыб, а многие другие наборы нервных клеток были очень похожи друг на друга[155 - РИА Новости: Учёные: рыбы могли «отрастить» ноги ещё до выхода на сушу, 09.02.2018 г. https://ria.ru/20180209/1514304730.html.].
В 2010 г. группа учёных во главе с профессором Дэниэлом Рокшаром секвенировала геном (расшифровала первичную структуру линейных молекул ДНК) губки Amphimedon queenslandica, самого древнего типа из современных многоклеточных животных. Исследователи обнаружили, что более 600 миллионов лет назад губки, не являющиеся полноценными многоклеточными животными, обладали набором практически всех генов, которые обеспечивают жизнедеятельность млекопитающих и человека. У них отсутствуют нейроны и мышцы, но есть гены участвующие в формировании мозга и мышечной ткани современных животных[156 - РИА Новости: Геном морской губки позволит выявить причины раковых заболеваний, 05.08.2010. https://ria.ru/20100805/261913946.html. (https://ria.ru/20100805/261913946.html)].
Естественный отбор не мог заранее предусмотреть набор генов, необходимых для образования высших видов, и на протяжении десятков и даже сотен миллионов лет хранить их в геноме примитивных животных. Следует заключить, что доисторические организмы уже были генетически запрограммированы на возможность развития в более сложные виды и согласится с Библейской концепцией, по которой появление и развитие живой материи изначально было предопределено.
Для многочисленных видов рыб из семейства цихлид, обитающих в озере Малави, существуют независимо эволюционировавшие копии видов в озере Танганьика с удивительно похожими формой тела и способом питания. Это указывает на то, что одни способы построения живых организмов более вероятны, чем другие.
Исследования показывают, что можно использовать математическую модель, основанную на лабораторных мышах, для предсказания размера и количества зубов у 29 других видов грызунов. Вместо того чтобы свободно вырабатывать любую форму или количество зубов, естественный отбор ведёт виды по определённому пути[157 - Laland K. Evolution unleashed, 17.01.2018 г. https://aeon.co/essays/science-in-flux-is-a-revolution-brewing-in-evolutionary-theory.].
До сих пор достоверно неизвестны причины кембрийского взрыва, – кембрийские породы почти не содержат окаменелостей простейших организмов. Палеонтологические исследования показали, что около 540 миллионов лет назад, в начале кембрийского периода, существовавшие до этого микроорганизмы вымерли, и их сменили предшественники современных организмов. Удивительным является то, что в это время появилось всё базовое разнообразие животных. Впоследствии происходило только их видоизменение. При этом эволюционное развитие в раннем кембрии, по археологическим масштабам, происходило молниеносно.
Не до конца понятно, чем вызван разрыв Ромера продолжительностью около 20 миллионов лет, с конца девонского периода и до начала каменноугольного, характеризующийся отсутствием окаменелостей, в то время как в это период происходил ключевой этап эволюции – выход позвоночных на сушу.
За последние 540 миллионов лет на Земле было пять массовых вымираний. Глобальное исчезновение видов происходило на границах протерозоя и палеозоя, палеозоя и мезозоя, мезозоя и кайнозоя. В результате Великого вымирания, которое случилось 252 миллиона лет назад в конце пермского периода, погибло 90 % всех морских и 70 % наземных видов. Одним из его последствий стало исчезновение пермской фауны звероящеров, среди которых были предки млекопитающих. Произошло заселение Земли рептилиями, положившими начало господству динозавров в мезозойской эре. Другое известное вымирание случилось на границе мелового и палеогенового периода 66 миллионов лет назад, когда исчезли динозавры, освободив ниши для млекопитающих[158 - Абдулаев М. Палеонтологи нашли ещё одно массовое вымирание в пермском периоде, 10.09.2019. https://nplus1.ru/news/2019/09/10/newextinction.].
Учёные полагают, что массовые исчезновения видов происходили в результате катастроф глобального характера как земного, так и космического происхождения. При этом для каждого конкретного случая исследователи находят определённые причины, не объясняя, почему при кратковременности катастроф исчезновение некоторых видов длилось миллионы лет. Пермское вымирание, которое случилось мгновенно, растянулось как минимум на 30 тысяч лет[159 - Shu-Zhong Shen, Ramezani J. et al. A sudden end-Permian mass extinction in South China. – GSA Bulletin,2019. https://doi.org/10.1130/B31909.1.].
Известно, что в результате вымираний полностью исчезали одни виды, и на смену им приходили другие виды. Но если некоторые живые существа полностью исчезали, а их сменяли более совершенные организмы, были ли случайными на Земле массовые вымирания? Не следует ли рассматривать исчезновение видов как закономерный процесс, как запрограммированную природой ликвидацию творений, которые выполнили свою миссию и должны освободить ниши для более совершенных видов?
Палеонтологи подсчитали, что в настоящее время на Земле сохранилось около 2–3 % видов, образовавшихся в ходе эволюции. Остальные виды вымерли. Нельзя полностью исключить, что такие события в истории Земли, как кембрийский взрыв и пермское вымирание, были одной из главных движущих сил развития живой материи.
СТЭ многие учёные отождествляют с современной эволюционной биологией. Но СТЭ состоит из противоречивых элементов, потому не может быть органически цельной теорией. И если обособленно каждый из элементов может объяснить некоторые события и явления, объединить их в одно целое существующая эволюционная биология не в состоянии.,
Многочисленные факты дают все основания полагать, что общепринятое в науке происхождение видов от общего предка путём естественного отбора – недоказанная, и потому спорная гипотеза. Существующие филогенетические древа, отражающие эволюционные взаимосвязи между различными видами, происшедшими от общего предка, не учитывают некодирующие ДНК, участвующие как в регуляции экспрессии генов, так и выполняющие другие важные биологические функции.
Живая материя
Небо и земля – долговечны. Небо и земля долговечны потому, что они существуют не для себя. Вот почему они могут быть долговечны.
Дао дэ цзин
«Что такое жизнь с точки зрения физики? Можно ли объяснить феномен жизни, основываясь на физических законах? – задаёт вопросы доктор физико-математических наук М. Б. Менский. И отвечает: – Очевидного ответа на эти вопросы нет. Во всяком случае многочисленные попытки "вывести феномен жизни из физики" (в совокупности с другими естественными науками) не привели к успеху»[160 - Менский М. Б. Квантовые измерения, феномен жизни и стрела времени: связи между «тремя великими проблемами» (по терминологии Гинзбурга). – Успехи физических наук, 2007, т. 177, № 4. http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/Uspechi_Fiz_Nauk/2007/04/r074h.pdf.].
Несмотря на то, что всё живое возникло из неживой материи и подчиняется всем её физическим законам, точно сформулировать отличие живого от неживого до сих пор никому не удаётся. В любом живом организме есть то, что нельзя объяснить физическими законами. Например, в неживой природе самоорганизация происходит с выделением энергии, в то время как даже для поддержания структуры живого организма затрачивается энергия.
Немецкие учёные Маттиас Шлейден и Теодор Шванн доказали, что клетка является основной единицей любого живого организма. Человек состоит практически из тех же клеток, что грибы и растения. Клетка обладает способностью размножаться, видоизменяться и реагировать на поступающие извне сигналы.
При размножении клетки, согласно американскому математику и физику Джону фон Нейману, по наследству передаётся не структура, а описание структуры и инструкция по её изготовлению. И весь процесс развития состоит из двух раздельных операций – копирования этой программы (того, что генетики называют генотипом) и постройки собственно организма (того, что они называют фенотипом). Все живые организмы есть единство фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение[161 - Медников Б. М. Аксиомы биологии. – М.: Знание, 1986. herba.msu.ru/shipunov/school/books/mednikov1986_biol_axiom.pdf.].
Исследованиями установлено, что все живые организмы, за некоторыми исключениями, обладают одинаковым генетическим кодом, составленным из полного набора генетической информации, необходимой для построения любого живого существа. Происхождение генетического кода учёным неизвестно. Существующие гипотезы полны противоречий, поскольку экспериментальные данные для обоснования любой из гипотез отсутствуют.
Гены в разных организмах регулируются по-разному. Нет ни одного гена, про регуляцию которого учёные знали бы всё. Непонятны и механизмы, по которым включаются и выключаются в работу гены. Учёным известно, как работают отдельные механизмы клетки, как они взаимодействуют между собой, но в целом, как работает клетка, непонятно.
Новые клетки появляются из предшествующих только путём деления или слияния (так образуются, например, зиготы или клетки поперечнополосатых мышц из миобластов), и они не могут возникать путём самосборки. Размножаются клетки исключительно путём деления и по-другому размножаться не могут, поскольку в основе размножения клеток лежит удвоение ДНК. Условия для этого процесса существуют исключительно внутри клеток (искусственно их можно создать в лабораторных условиях). Такая особенность клеток привела учёных к мысли, что жизнь на Земле возникла один раз, поэтому все живые организмы имеют общих предков, на что указывает удивительное сходство строения и химического состава клеток[162 - Викиучебник: Биология клетки/Одностраничная версия. https: ru.wikibooks.org/wiki/Биология_клетки/Одностраничная_версия.].
Вирусы, как полагают некоторые учёные, это неклеточные формы жизни. Но однозначного решения этого вопроса нет, поскольку признаки живого (такие, как обмен веществ или способность к размножению) вирусы проявляют только внутри клеток. Вне клеток вирус представляет сложное химическое вещество.
В 2017 г. американские учёные выяснили, что все клетки выделяют в окружающую среду крошечные внеклеточные пузырьки (внеклеточные везикулы), внутри которых находится часть генома клетки. Оболочки везикул состоят из липидов, жиров и белков и очень похожи на вирусные. При поглощении клеткой везикулы у неё меняется функция собственной РНК. С помощью внеклеточных везикул локально (на клеточном уровне) и на уровне организма происходит межклеточный обмен информацией [163 - Неуместова А. И., Алексеева А. Л., Зенкова М. А. Экзосомы – межклеточная почта. – Наука из первых рук, 2017, т. 75, № 4. https://scfh.ru/papers/ekzosomy-mezhkletochnaya-pochta/ (https://scfh.ru/papers/ekzosomy-mezhkletochnaya-pochta/).].
Части клеток не являются живыми. Молекулы ДНК также не могут претендовать на живой организм. Все химические механизмы клеток в отдельности – неживые химические реакции. Ни один происходящий в живой клетке процесс не есть жизнь, но клетка как единое целое – живой организм. Что оживляет клетку до сих пор для учёных тайна за семью печатями. Это наводит на мысль, что клетку оживляют не её генетические программы и химические механизмы, а неизвестная современной молекулярной биологии информация, записанная на более глубоком, чем молекулярный, уровне.
Всё живое зависит от неживой материи, из которой появилось. Обмениваясь информацией, живая и неживая материя поддерживают друг с другом постоянную связь. По мнению российского психолога С. А. Зелинского, «внешняя среда через информационное воздействие на мать оказывает влияние на плод, а после рождения – среда непосредственно влияет на человека напрямую. Поэтому развитие человека происходит под непрерывным информационным воздействием среды. В результате интеграции генотипических и средовых информационных влияний, заключающихся в изменении морфологических, физиологических и поведенческих признаков организма, образуется постоянно обновляющийся биоинформационный комплекс, названный фенотип»[164 - Зелинский С. А. Психика и информация. Информация и психологические войны. – В кн.: Современные психотехнологии манипулирования: В 2-х томах, 2009. – Т. 1. https://psyfactor.org/lib/zln2.htm.].
Зашифрованный в молекулах ДНК генетический код кодирует аминокислотную последовательность белков. Каждая аминокислота кодируется последовательностью из трёх нуклеотидов – кодоном. Если бы соответствие между кодонами и аминокислотами было случайным, в природе существовало бы 1,5·10
генетических кодов[165 - Цит. по Википедии: Генетический код. https://ru.wikipedia.org/wiki/Генетический код.].
Объём информации, которую содержит генетический код, огромный. Научный сотрудник Института молекулярной биологии и генетики НАН Украины Александр Скороход приводит следующие цифры: одна молекула ДНК человека вмещает порядка 1,5 гигабайта информации. ДНК всех клеток человеческого организма занимают 60 миллиардов терабайт, что сохраняются на 150–160 граммах ДНК[166 - Мирный М. ДНК 1 клетки человека вмещает 1,5 гигабайта информации – лучший винчестер на планете, 27.04.2016. https://mplast.by/novosti/2016–04–27-dnk-1-kletki-cheloveka-vmeshhaet-1–5-gigabayta-informatsii-luchshiy-vinchester-n-planete/.].
Трудно вообразить, что путём случайных комбинаций мог быть написан код, вмещающий больше гигабайта информации, которую до сих пор не могут расшифровать учёные. Если при этом учесть способность организмов адаптироваться к постоянно меняющейся окружающей среде, можно говорить о неисчерпаемости генетического кода.
Из всего этого массива генетической информации учёными полностью расшифрована только та часть, которая кодирует белки (кодирующая часть генов), а она составляет в геноме только 1–2 %. Это означает, что около 98 % генома человека не является генами, а выполняет другие функции. Изучить всё это огромное разнообразие ДНК, не принимающих участие в кодировании белков, в настоящее время не представляется возможным.
В геноме прописан состав всех белков, которые синтезируются клетками. Но сколько, кем и в каких клетках эти белки будут синтезированы – такой информации в расшифрованном генетическом коде клеток нет. Не указано в геноме и как нужно создавать новые клетки, а также органы живых организмов. И если огромная часть генома человека, не принимающая участие в кодировании белков, регулирует активность генов, то на десятки тысяч генов приходится миллионы «руководителей», указывающих каждому отдельному гену, когда, как и где ему предстоит работать.
Биологам непонятно, откуда могли взяться в неживой природе нуклеотиды, последовательностью которых кодируются аминокислоты, и как они могли полимеризоваться. И синтез, и полимеризация нуклеотидов в клетках, без специальных ферментов и энергии, самопроизвольно не происходит. Остаётся загадкой для учёных и то, почему вопреки существующему в природе принципу экономии энергии, у некоторых организмов огромные энергозатратные геномы. Например, у иглистого тритона геном в шесть раз больше человеческого.
В процессе развития каждый организм проходит путь от оплодотворённой яйцеклетки до взрослой особи и при этом всё время меняется, тогда как геном остаётся неизменным. Различия между примерно 400 типами клеток, из которых состоит физическое тело человека, состоят только в том, какую именно часть генома они используют.
В организме взрослого человека примерно 5·10
клеток. И каждая клетка – сложнейшая самоорганизующаяся система. Её генетическая информация закодирована в молекуле ДНК и хранится в ядре клетки. Молекула ДНК составлена из двух цепей, ориентированных друг к другу и закрученных по винтовой линии. Учёные США и Великобритании выяснили, что ДНК может скручиваться не только в двойную спираль, но и способна принимать самые фантастические формы: восьмёрки, ракетки, наручники, иглы и так далее[167 - Irobalieva R., Fogg J. et al. Structural diversity of supercoiled DNA, 12.10.2015. – Nature Communications, 2015. https://www.nature.com/articles/ncomms9440.]. Цепи устроены таким образом, что по одной из них всегда можно восстановить другую, что в два раза увеличивает надёжность хранения информации.
ДНК человека – это около трёх миллиардов пар оснований. Чтобы вместиться в ядро клетки, диаметр которого около 6 микрон, молекула ДНК должна быть идеально упакована. Причём так, чтобы в любой момент был обеспечен доступ к любому её участку.
ДНК представляет огромную ценность для клетки, поэтому клетка держит молекулу ДНК внутри ядра. Ядро непрерывно направляет в клетку копии небольших участков генома. Рибосомы, прочитав информацию, приступают к синтезу белков.
Отправку белков по назначению выполняет цитоскелет клетки. Он служит «рельсами» для транспорта органелл, а также других внутриклеточных комплексов. Органеллы – это небольшие клеточные структуры, обслуживающие клетку.
Каркас цитоскелета напоминает разветвлённую железнодорожную сеть, которая намного сложнее транспортной системы самого большого мегаполиса. Цитоскелет также служит механическим каркасом для клетки, обеспечивая связь между мембраной и органеллами. При передвижении клетки он выполняет функции «мотора».
Доставку белков контролирует немембранная органелла или центросома, расположенная в геометрическом центре клетки. Это ключевая структура в регуляторных процессах. Она занимает меньше 0,1 % клеточного пространства и почти неразличима в световом микроскопе. К ней радиально сходятся микротрубочки – своеобразные клеточные «рельсы», по которым транспортные молекулы перемещают различные «грузы». Центросома формирует пути доставки «грузов» и отвечает за их сортировку. Более чем за столетнюю историю исследования она остаётся загадкой клеточной биологии, и её роль в клетке остаётся до конца непонятной.
Если клетка «решает», что её дальнейшее пребывание в организме небезопасно для организма, происходит самоубийство клетки – апоптоз. Система апоптоза одновременно использует более ста различных молекул, которые действуют согласованно, выполняя приказ по разрушению клетки. В любой клетке организма эти молекулы находятся наготове и ждут приказа к действию.
Каждую секунду у человека погибает от апоптоза миллионы клеток, и примерно столько же появляется новых. Клетка может покончить с собой разными способами. При этом самоубийство может произойти по совершенно разным причинам. Например, если в процессе жизни в ДНК клетки появляются ошибки, системы репарации их исправляют, но если ошибок очень много и чинить ДНК становится энергозатратно, клетка прибегает к апоптозу.
В клетке имеются особые ферменты, расщепляющие белки, – каспазы. Это своего рода палачи, приводящие в исполнение смертный приговор клетке. Команду они получают от специальных рецепторов, расположенных на клеточной мембране и отвечающих за исправность клетки. Как только клетка становится опасной для организма, включается цепь биохимических реакций. Каспазы просыпаются и начинают расщеплять клеточные молекулы, уничтожая цитоплазму, ядро и геном клетки. Остатки поглощает ближайшее окружение здоровых клеток.
До недавнего времени считалось, что каспазы имеются у всех живых существ на Земле, и именно они активизируют процесс самоуничтожения. Но не так давно было установлено, что у растений каспаз нет. Как оказалось, активаторами сигналов смерти у растений служат совершенно другие ферменты, работающие не так, как каспазы. А это указывает на то, что механизмов запрограммированной клеточной смерти в природе может быть множество[168 - Недюк М. Истина в зерне: учёные раскрыли новый механизм клеточной смерти, 10.05.2019. https://iz.ru/868580/mariia-nediuk/istina-v-zerne-uchenye-raskryli-novyi-mekhanizm-kletochnoi-smerti.].