Гипотеза как форма развития биологического знания

| Категория реферата: Рефераты по философии
| Теги реферата: информационные системы реферат, творчество реферат
| Добавил(а) на сайт: Letunov.

Резонно спросить :”Каким образом возникла молекула ДНК-гиразы?”Подобная молекула слишком сложна для того,чтобы возникнуть одним разом,в результате случайного соединения компонентов в первичном бульоне.Поэтому ученые,вероятнее всего,ответят,что фермент возник в процессе эволюции,поэтапно.Но тогда создается заколдованный круг:без ДНК-гиразы клетки не могут делиться,а без клеточного деления невозможна эволюция,необходимая для возникновения гиразы.Таким образом,происхождение гиразы остается одной из неразрешимых загадок клеточной эволюции.

Эти примеры наглядно показывают,насколько сложны структура и механизмы жизнедеятельности клетки.Нам не приходилось видеть ни одного сложного механизма,который был бы построен без чертежей и разработок инженера,поэтому вполне логично было бы предположить,что сложный механизм клетки тоже возник в результате сознательного акта творения.К сожалению,подобные логические заключения не принимаются в расчет ни одной из признанных учеными теорий эволюции жизни.Сторонники химической эволюции предпочитают изобретать альтернативные объяснения,в которых фигурируют только слепой случай и законы физики.

Как правило, сторонники теории химической эволюции описывают ее ход следующим образом:более четырех миллиардов лет назад облака газа и пыли начали конденсировать на поверхности древней Земли,сформировав первичную атмосферу.В этой атмосфере под воздействием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов практически сразу образовались органические соединения,которые в течение последующих полутора миллиардов лет накапливались в первобытном океане.Эти органические соединения вступали в химические реакции друг с другом и в конце концов из них образовались примитивные полипептиды ( белки ),полинуклеотиды ( ДНК и РНК ),полисахариды и липиды.Популярный университетский учебник так описывает завершающий этап этого процесса :” В этой богатой органическими соединениями и полимерами среде ( первичном органическом бульоне ) вероятнее всего и зародились первые живые организмы “.

Бесспорно,интригующее и по-своему поэтичное описание.Однако может ли эта смелая гипотеза выдержать даже самую осторожную критику ?Мы уже обсуждали удивительную сложность самых простых организмов,поэтому любая гипотеза,присывающая слепым силам природы организующую роль в сборке сложных функциональных систем из простых молекул,должна объяснять непосредственные механизмы проходивших процессов и принципы,лежащие в их основе.

Иногда биохимики в качестве объяснения ссылаются на процесс естественного отбора,при котором в популяции сходных организмов самые приспособленные к условиям окружающей Среды получают преимущества перед другими.Однако принцип естественного отбора не подходит для объяснения зарождения первого живого организма.Отбор не может начаться до того, как возникнет самовоспроизводящаяся система,поскольку без воспроизведения природе не из чего будет выбирать.Но ,даже если бы ученые обнаружили простейшую самовоспроизводящуюся систему,они должны были бы конкретно указать,какие качества дали ей селективные преимущества и почему.Чтобы объяснить возникновение более сложных систем, мало просто взмахнуть рукой и произнести волшебные слова :” естественный отбор “.Если они не способны указать качества этой системы ,давшие ей преимущества в естественном отборе,значит у них нет даже рабочей гипотезы ,которую можно проверить,не говоря уже о доказанной теории.

К сожалению,ни одна из современных теорий не отвечает этому критерию.В
30-х годах Опарин предпринял первую серьезную попытку экспериментально подтвердить зарождение жизни в первичном бульоне.С тех пор многие ученые делали аналогичные попытки,но ни одна из них не увенчалась успехом.Все предложенные до сих пор модели расплывчаты,схематичны и неполны.Мы опишем лишь некоторые из этих попыток.Главный нерешенный вопрос- каким образом инертная материя,подчиняясь простым физическим законам,могла создать удивительно сложный и точный молекулярный механизм клетки? Альберт
Ленинджер пишет в своем учебнике биохимии:”Ядром проблемы возникновения жизни является вопрос о самоорганизации материи”.Однако пока ученым не удалось продемонстрировать,что материя,способная к самоорганизации,и жизнь могут возникнуть без вмешательства высшей организующей силы или разума.

Чаще всего ученые ссылаются на два эксперимента,результаты которых выдаются за отчасти удавшуюся демонстрацию возможности возникновения жизни из химических веществ.Один из них- работа,проведенная
С.Миллером,профессором биохимии Калифорнийского университета в Сан-
Диего.Другой- “эксперименты с протоклетками”,проведенные
С.Фоксом,директором Института молекулярной и клеточной эволюции при
Университете штата Майями в Корал-Габлес.

Миллер попытался воссоздать условия,которые,по его мнению,существовали на “ заре творения “,и посмотреть,не приведет ли это к возникновению примитивных форм жизни из материальных компонентов.Он заполнил колбу различными газами,из которых предположительно состояла древнейшая атмосфера,и,пропуская через газы электрические разряды,получил на стенках сосуда коричневую смолянистую массу.Эта масса в числе прочего содержала аминокислоты- составные части белковых молекул .

Миллер объявил свои результаты огромным достижением, и очень многие ученые и неспециалисты поверили ему.Однако опыт Миллера,в сущности,ничего не доказывает.В том,что в его экспериментах образовались аминокислоты,нет ничего удивительного:с помощью подобной техники можно синтезировать практически любое простое органическое соединение,существующее в природе.Г.Ури,химик из Калифорнийского университета,на вопрос о том,какие соединения,по его мнению,должны были образовать в эксперименте Миллера,не задумываясь ответил :” Бильштейн “.( “ Бильштейн “- название немецкого каталога всех известных органических соединений.)Кроме того,аминокислоты- это сравнительно простые молекулы,служащие строительными блоками для куда более сложных белковых молекул клетки. Неудивительно,что с помощью этой простой техники Миллер получил простые химические вещества,но это никак не доказывает,что та же самая простая техника может приводить к образованию сложных клеточных компонентов и структур.Чтобы сваленные в кучу строительные материалы превратились в готовый дом,нужно немало потрудиться.

Химик С.Фокс тоже попытался продемонстрировать,как из химических соединений может постепенно сформироваться живая клетка.Нагревая смеси сухих аминокислот до 1400С помещая их затем в воду,он получил маленькие капельки пептидов,которые он оптимистично назвал “протоклетками”.Однако протоклетки Фокса тоже нельзя назвать очень впечатляющими.Структурно они представляли собой всего-навсего маленькие,полые,желеобразные глобулы,неспособные поглощать и трансформировать молекулы из окружающей среды.Они не проявляли никакой склонности к преобразованию даже немного в более сложные структуры, не говоря уже о клетках. Более того,Фокс не дал никакого разумного объяснения,каким образом его протоклетки могли возникнуть в добиологическом первичном бульоне.Чтобы представить себе,откуда в природе могли взяться сухие аминокислоты,разогретые до температуры 1400 С ,нужно обладать очень богатым воображением.Было приведено много других экспериментов с аналогичными результатами,но все они оставили те же самые вопросы без ответа.

Немецкий ученый М.Эйген дал свое объяснение тому,как из инертных химических соединений могут сформироваться самовоспроизводящиеся клетки. По
Эйгену,в первичном бульоне существовало несколько видов молекул РНК,которые реплицировались независимо.Скажем,РНК типа А производила РНК типа А,а РНК типа Б производила РНК типа Б.Эти два цикла существовали независимо один от другого,но в какой-то момент,согласно Эйгену,молекула РНК типа А начала синтезировать фермент Ф-Б,который стал катализировать репликацию РНК типа
Б,а молекула РНК типа Б начала синтезировать фермент Ф-А,который катализировал репликацию РНК типа А.С появлением этих ферментов образовался новый цикл А-Б-А-Б-А-Б,так называемый гиперцикл.Эйген предположил,что гиперциклы постепенно усложнялись,пока не превратились в живые клетки.

Однако и гипотеза гиперциклов имеет свои слабые места.Во-первых,эта гипотеза подразумевает существование механизма синтеза сложных белков
(ферментов ) на основе информации,заложенной в РНК .Эйген не смог предложить никакой рабочей модели существования такого механизма.Во- вторых,даже если предположить,что функционирующий гиперцикл возник,далеко не очевидно,что он будет способен к саморазвитию.Известный биолог- эволюционист Дж.Смит критикует модель Эйгена,указывая на то,что до тех пор,пока гиперцикл не будет изолирован от окружающей среды чем-то вроде клеточной мембраны,его компоненты будут конкурировать друг с другом и,следовательно,сам гиперцикл как целое не сможет развиваться с помощью мутаций и естественного отбора.Если же мы признаем необходимость существования мембраны,то должны предложить механизм самовоспроизведения мембраны в процессе репликации этого цикла.Смит пишет:” Очевидно,что эти работы { Эйгена и его сотрудников } создают больше проблем,чем решают”.

И наконец,гиперциклы- это далеко не клетки,которые обладают единой генетической системой и снабжены сложными молекулярными аппаратами.Чтобы перейти от гиперциклов к живой клетке,необходимы многие тысячи промежуточных ступеней .Это все равно что пытаться с помощью небольших модификаций превратить механические часы в двигатель внутреннего сгорания,причем каждая следующая модель должна представлять собой улучшенную версию предыдущей и оставаться действующим механизмом.Даже человек с самым буйным воображением не сможет себе представить ничего подобного.Призывая на помощь естественный отбор, Эйген не определяет конкретные шаги,которые могут превратить гиперциклы в живые клетки,поэтому его объяснение- это скорее апелляция к чуду , чем научная гипотеза.

Итак,мы убедились в том,что механизм клетки отличается необыкновенной сложностью и высокой степенью организации,а также в том,что все современные теории возникновения жизни из материи ничего не объясняют.Резонно спросить,почему ученые так привязаны к своим попыткам найти строго механистическое объяснение зарождения жизни.Одна из причин этого - их убежденность в безошибочности избранной ими стратегии редукционизма,согласно которой все,что мы видим вокруг себя,от галактик до бактерий,должно объясняться на основе простых законов физики.Отвергая возможность другого подхода к науке,они исходят из того,что малейшее отклонение от избранной ими стратегии подрывает самые основы науки в том виде,в каком она известна им.

Многие ученые,не найдя правдоподобного механистического объяснения возникновения клетки,объявляют конечной причиной ее появления “ случай
“.Однако такой подход тоже имеет серьезные недостатки.Строго говоря,термин
“ случайность “ примени только к определенным статистическим моделям,описывающим повторяющиеся события.Случай не может быть “ причиной “ чего бы то ни было .Что же касается математической вероятности возникновения жизни из материи,то порядок ее нетрудно определить,исходя из того,что Земля,по данным современной науки,существует около четырех с половиной миллиардов лет.

Начнем с рассмотрения белков,которые составляют основу живых организмов и выполняют многие важные функции в клетке.Белки синтезируются в результате очень сложного процесса.Его можно сравнить со сборочным конвейером,на котором специальные механизмы из деталей собирают готовое изделие.Макромолекулы белков содержат в среднем 300 аминокислот,соединенных в цепочки.Даже в таком простом микроорганизме,как бактерия E . coli
,имеется около 2000 различных видов белка.В клетке млекопитающих их в 800 раз больше.Структура белков записана в генетическом аппарате клетки.Согласно механистической модели,до появления самовоспроизводящейся системы,способной выполнять основные функции клетки и пользоваться генетической информацией,всякое взаимодействие аминокислот,ведущее к образованию белковой молекулы,носило случайный характер.

Чтобы определить вероятность возникновения белков,необходимых для функционирования простейшей клетки,в результате случайного взаимодействия аминокислот,известный английский астроном Ф.Хойл и математик Ч.Викрамасингх из Кардиффского университета в Уэльсе произвели следующие вычисления.Как уже говорилось,в жизнедеятельности простейшей бактерии участвуют примерно
2000 различных белков,состоящих в среднем из 300 аминокислот.Функции и свойства белка зависят от последовательности,в которой аминокислоты расположены в его цепи.Поскольку в состав белков входит 20 типов аминокислот,вероятность образования белка с заданной последовательностью аминокислот равняется 1 : 20300 .

Известно,что существует определенный диапазон,в пределах которого последовательность 300 аминокислот может варьировать без заметных изменений свойств белка.Поэтому Хойл и Викрамасингх великодушно увеличили вероятность возникновения белка с заданными свойствами до 1020.Приняв во внимание то,что для функционирования клетки необходимо,по крайней мере,2000 белков,они оценили вероятность случайного возникновения простейший самовоспроизводящейся системы величиной 1 : 1040000.Вероятность этого события настолько мала,что,находясь в здравом уме,нельзя рассчитывать на то,что оно могло возникнуть за такой сравнительно короткий период времени,как несколько миллиардов лет.

Гипотеза случайного возникновения жизни не по душе многим ученым,но,поскольку они придерживаются механистического подхода к феномену жизни,им приходится мириться с мыслью о том,что жизнь возникла в результате случайного события,вероятность которого крайне мала.Одним из таких ученых является Нобелевский лауреат Ф.Крик, один из первооткрывателей структуры
ДНК .Он пишет : ”Честный человек,вооруженный всеми знаниями,которыми мы располагаем,вынужден признать,что в настоящий момент зарождение жизни на
Земле в каком-то смысле представляется чудом - так много всевозможных условий должно быть соблюдено для того,чтобы это случилось”.Эти ученые,безусловно,предпочли бы объяснить возникновение жизни на основе законов природы,но,как мы убедились,пока им это не удалось.Загнанные в угол,некоторые исследователи готовы принять любые,даже самые радикальные гипотезы ( разумеется,за исключением гипотезы творческого акта,которая даже им представляется чересчур радикальной).Крик,например,высказал предположение о том,что генетический код был принесен на Землю разумными живыми существами с других планет.Эта гипотеза может объяснить появление жизни на Земле,но вопрос о том,как возникла жизнь во Вселенной,остается открытым.

Таким образом, хотя многие люди верят в то,что современная наука располагает неопровержимыми доказательствами появления на Земле первых живых организмов в результате случайного взаимодействия химических веществ,при внимательном рассмотрении становится очевидно,что сколько- нибудь серьезной теории химического происхождения жизни пока не существует.Более того,математическая теория вероятности лишает нас возможности воспользоваться даже таким универсальным объяснением,как:”Это произошло случайно “.

Исходя из того,что высокая информационная емкость живых систем не допускает никаких объяснений,даже отдаленно напоминающих механистические,мы предлагаем полностью отказаться от попыток механистических объяснений.В статье “ Загадка сознания” мы обсуждали такой принципиально неупрощаемый и немеханистический аспект реальности,как сознание.По нашему мнению,сложные формы живых организмов являются другим неупрощаемым аспектом реальности,который нельзя объяснить с механистических позиций.Мы считаем,что за этими двумя явлениями стоит создавший их высший разум.Этот разум является изначальным источником наделенных сознанием живых существ и информации,организующей материю в биологические структуры.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .

В заключении сделаем некоторые выводы на основе всего выше сказанного и приведенного в пример.

Непосредственное определение гипотезы звучит примерно так: Гипотеза - это научно обоснованное предположение, служащее для объяснения какого-либо факта, явления, которые на основе прежнего знания необъяснимы. Гипотеза еще не истина, свойством истинности она в представлении выдвинувшего ее исследователя не обладает. Гипотеза - это предположительно новое знание ( его истинность или ложность требуется доказать ),полученное путем экстраполяции старого знания и в то же время порывающее с ним. Сохраняя определенную преемственность в отношении прошлого знания, гипотеза должна содержать принципиально новое знание.

Уже в том,что гипотеза является формой развития, движения всякого знания, проявляется ее диалектическая природа: она необходимая форма перехода от неизвестного к известному, ступень превращения первого во второе,вероятного знания в достоверное, относительного в абсолютное. Если в науке нет гипотез, то это значит, что в ней нет и проблем, на решение которых они направлены, стало быть в ней знание не развивается.

Итак, мы видим,что научный поиск включает в себя два момента: 1) постановку проблемы и 2) формулировку гипотезы. При благоприятном исходе, при подтверждении гипотезы поиск завершается открытием. Открытие образует третью, завершающую стадию поиска.