Эволюция, происхождение жизни и бесполезная ДНК: Материализм как потенциальный "тормоз науки"

Др. Томас Вудвард. Флорида, Колледж Тринити

Очень часто главные идеи материалистической эволюции (происхождение жизни и ее диверсификация в результате ненаправленных материальных процессов) преподносятся как полезные и прогрессивные научные идеи, в то время как основные идеи разумного замысла (изучение тех природных закономерностей, которые лучше всего объясняются вмешательством разумного начала) повсеместно высмеиваются как теологические концепции (замаскированные под науку), вредящие науке. Эволюционисты утверждают, что теория разумного замысла (ТРЗ) замедляет или даже останавливает научный прогресс. Проще говоря, ТРЗ называют «тормозом науки».

Обращу внимание на одно исключение среди обвинений в том, что сторонники теории замысла тормозят науку. Иногда в научной литературе можно увидеть, как ученые «нехотя и без энтузиазма признают», что ТРЗ может способствовать пониманию того, как произошла первая клетка. Например, известный американский генетик Фрэнсис Коллинз отмечает в скоей книге «Язык Бога», что происхождение жизни может быть тем самым случаем, когда христианский Бог (в Которого он верит) вмешался сверхъестественным образом, дав жизни начало. [1] Но это – редкое исключение на фоне потока критики ТРЗ, высказываемой прежде всего биологами.     

И хотя такая критика высказывается довольно часто, я убежден, что она вводит в заблуждение. В двухтомнике, посвященном истории дебатов между сторонниками ТРЗ и их оппонентами-неодарвинистами, я пытался показать, насколько серьезные и глубокие темы обсуждались в ходе этих дебатов и каких успехов удалось достичь тем, кто пролил свет на основные вопросы и указал на главные недостатки эволюционной теории. (Первый том, «Сомнения в Дарвине», охватывает историю этой научной драмы с 1959 по 2001 г.; второй – «Дарвин наносит ответный удар» – прослеживает развитие дебатов на протяжении десяти лет: с 1996 по 2006 г.) История позволяет сделать однозначный вывод: эти дебаты очень полезны для науки.  

В этом докладе я выдвину тезис, о котором раньше умалчивал. В нем содержится шокирующий вывод о безосновательности критики ТРЗ. В частности, я отмечу, что критика ТРЗ как тормоза науки часто оказывалась полной противоположностью истине. В некоторых случаях (и в некоторых научных вопросах) именно неодарвинизм (и материалистическая наука в целом) становился тормозом и препятствовал нашему пониманию эмпирических пределов «того, что на что способна эволюция». Идеи неодарвинизма привели к тому, что главное направление исследований сместилось, и меньше внимания стали уделять функциям загадочных частей клетки, в особенности так называемых «бесполезных ДНК».

Это утверждение может показаться невероятным, но я считаю, что оно подтверждается убедительными доводами. В своем докладе я опишу фон (и с личной, и с исторической точек зрения), на котором я на протяжении 25 лет изучал доводы эволюционистов. Во-вторых, будет кратко описана все более возрастающая невероятность сценария, согласно которому, жизнь произошла «совершенно случайно». Все больше и больше данных, полученных в этой области, свидетельствует о разумном замысле жизни. В-третьих, будет рассмотрено крушение парадигмы «бесполезной ДНК» и показано, что общепринятая неодарвинистская догма не поощряла изучение функций «бесполезной ДНК» (т.е. ДНК без кода, или эгоистичной ДНК), в то время как сторонники ТРЗ спрогнозировали возможные функции бесполезной ДНК. Если бы этим прогнозам вняли, вполне возможно, что в науке не было 25-летнего отставания.

Сперва опишем фон. В начале 1980-х гг., мой интерес к эволюционной теории резко усилился, и я значительно расширил свои исследования функций ДНК, РНК и протеинов, а также сложных молекулярных машин (т.е. рибосом), позволяющих клеткам транскрибировать ДНК в копии РНК, а затем переводить РНК на химический язык протеинов (используя 20 аминокислот в качестве протеинового алфавита). Удивительное явление: цифровой код внутри живых клеток. И это код не просто «напоминает» язык, а является языком. Сообщения, записанные вдоль спирали молекулы ДНК, не просто «напоминают» предложение или абзац информации; эти последовательности являются информационными шаблонами, и математически они идентичны компьютерному коду или буквам в газетной статье. Эта область исследований заинтриговала меня и я не смог не заняться ей.     

Тайна происхождения жизни

Узнавая о последних открытиях на молекулярном уровне (я преподавал этот материал в нескольких американских университетах),  столкнулся с тайной, которая с годами становилась все глубже. Тайна происхождения жизни, в том числе происхождения ДНК, РНУ и протеинов, становилась все непостижимее. (В учебниках объяснялось, что произошло это в результате ненаправленной химической эволюции, но каких-либо убедительных сценариев, описывающих происхождение точных последовательностей генетических сообщений, не было). Чем больше мы узнавали, тем больше мы находили в клетке уровней высокой технологии. И тем меньшей оказывалась вероятность того, что клетка произошла без участия разума. Например, исследования, проводившиеся в 1990-х гг., показали, что для зарождения жизни необходимо по меньшей мере 250 генов (а некоторые ученые считают, что клетка, не паразитирующая на других, должна насчитывать не менее 500 генов), хотя раньше принято было считать, что достаточно нескольких десятков. Итак, нам нужно представить процесс, в ходе которого 350000 пар нуклеотидов (букв ДНК) соединились именно так, как нужно для биологически осмысленных последовательностей, чтобы началась жизнь. В обычной книге на 200 страниц букв будет меньше! [2] Тем не менее, расчеты показывают, насколько ничтожна вероятность того, что даже один свернутый протеин из 150 букв мог возникнуть сам по себе – даже если на это ушло 13 миллиардов лет и даже если вся вселенная была заполнена предбиологическим супом, в котором содержалось множество химических элементов – строительных материалов. Появление единственного протеинаабсурдное материалистическое чудо. Его вероятность 1/10164. Но для появления жизни должен был произойти взрыв из 250 (или даже 500) таких случаев возникновения протеина, и все это в одном крошечном месте – в океане или в пруду. Это множество данных ложится тяжким бременем на религиозную идеологию материализма. Научные рассуждения здесь наводят на мысль о разумном замысле, и происходит это без какого-либо давления со стороны официальной религии. Это лишь одна из причин, по которым ТРЗ иногда отводится «место за столом», когда изучается происхождение жизни.[3]

Крушение парадигмы бесполезной ДНК

Если «функциональная ДНК» (ДНК,  транскрибированная в РНК и впоследствии переведенная в протеин) наводит на мысль об авторе разумного замысла, то что можно сказать о «нефункциональных ДНК» – загадочных «бесполезных ДНК», которые, похоже доминируют в нашем геноме? Разве эти линии ДНК не свидетельствуют об эволюции? (В человеческом организме кодируется в протеин менее 2% процентов ДНК.) Термин «бесполезная ДНК», впервые появившись в научной литературе в 1980 г., [4] стал применяться ко многим явлениям, в том числе и к последовательностям генетических букв, которые выглядят прерванными, или к последовательностям ДНК, которые представляют собой просто дополнительную (продублированную), ненужную копию гена. Их можно сравнить с подростком, который путешествует автостопом или, повиснув на подножке поезда, «едет зайцем». Еще в позапрошлом десятилетии считалось, что длинные последовательности ДНК у многоклеточных животных забиты таким генетическим мусором. В 1990-х это стало популярным аргументом в пользу эволюции (и против ТРЗ). Типичная формулировка этого аргумента звучала следующим образом:

            «Бесполезная ДНК, составляющая до 90% человеческого генома из 3,1 миллиардов букв, – это именно то, что и следовало ожидать, если человек и высшие животные произошли в результате эволюции. На протяжении долгого времени эволюция позволяла прерванным, бесполезным копиям накапливаться в геноме и развивать там долгие последовательности ДНК, которые представляют собой полную бессмыслицу или «генетические пустыни» (долгие последовательности ДНК, не имеющие какик-либо функций). Бесполезные ДНК прекрасно вписываются в эволюционный сценарий, и если у ДНК был мудрый автор, то почему он сотворил геном, на 90% состоящий из бесполезных (прерванных или нефункциональных) ДНК?»      

Подобные аргументы были очень популярны (услышать их можно и сейчас). Но прежде всего следует отметить, что эволюционная интерпретация этого явления не поощряла изучение возможных скрытых функций этой ДНК. Но радикальные изменения в мышлении медленно начали происходить в конце 1990-х, ускоряясь после 2000 г., когда все чаще и чаще удавалось обнаружить, что у «бесполезных ДНК», оказывается, была функция. Еще в ноябре 2003 года В. Вейт Гиббс написал статью для журнала «Scientific American». Статья называлась «Драгоценности в «бесполезных» ДНК». Даже тогда некоторым ученым казалось, что «эти шаблоны могут быть просто следами случайных эволюционных процессов, подобно тому, как под действием ветра на песке появляются элегантные, но случайные узоры эрозии». Немецкий ученый Иво Гросс заявил: «Не думаю, что это какой-то сверх-код, запечатленный в ДНК… Мы просто наткнулись на свойство, которое, возможно, не обладает глубоким биологическим значением».[5]

Но «прорыв» наступил в июне 2007 года, когда были опубликованы невероятные результаты масштабного проекта ENCODE, проводившегося в 80 исследовательских лабораториях. 

Оказалось, что не 10% ДНК копируется в РНК (а остальное – эгоистичные, бесполезные, прерванные ДНК). Все происходит «с точностью до наоборот». По меньшей мере 90% человеческого генома в любой клетке транскрибируется в транскрипты РНК (оказалось, что нет никаких бесплодных «генетических пустынь»). До 2007 года не знали, что именно делают эти последовательности РНК, но число научных исследований в этой области резко возросло и подтвердилось, что мелкие фрагменты РНК – например, микроРНК – играют важнейшую роль в регуляции протеинов. Кроме того, на протяжении последних четырех лет (2006-2009) было обнаружено по крайней мере шесть других функций РНК. [6] Теперь, 29 лет после того как мысль о важности и возможных функциях некодирующих ДНК была отвергнуты, ученые всего мира изо всех сил пытаются определить все ее функции.     

Многие биологи публично выразили сожаление о том, что так долго не обращали внимание на возможные функциональные роли «бесполезных ДНК». Но если бы все это время присутствовала парадигма дизайна, произошла бы такая остановка (или по крайней мере замедление) в развитии науки? Скорее всего нет. Еще в 1994 году Форрест Мимз, известный сторонник ТРЗ, предсказал, что у некодирующих «бесполезных» ДНК должна быть функция и написал об этом в престижный журнал «Science»: «Эти предположительно бессмысленные последовательности наполнителя ДНК, которые молекулярные биологи называют «бесполезными», представляются не такими уж бесполезными нам – специалистам, разработавшим и написавшим код для цифровых контроллеров». [7]

К сожалению, журнал «Science» письмо Мимза отверг. Несколько лет спустя (в октябре 1998 г.) теоретик РЗ Уильям Дембски написал в журнале «First Things»: 

«Но разумный замысел [ТРЗ] не тормозит развитие науки. Разумный замысел может направлять научные исследования там, где традиционный эволюционный подход служит для них препятствием. Задумаемся над самим термином «бесполезная ДНК». В нем заложена мысль о том, что геном организма, формировавшийся в ходе долгого, ненаправленного эволюционного процесса, представляет собой мешанину, в которой лишь отдельные малые части необходимы для организма. Поэтому, с точки зрения эволюции, мы ожидаем множество бесполезной ДНК. С другой стороны, если организмы были задуманы разумом, то следует ожидать, что ДНК будет содержать как можно больше функций. И действительно, последние исследования показывают, что, называя ДНК «бесполезной», мы просто скрываем под этим словом свое незнание ее функций… [Приводится недавно опубликованный пример]. Разумный замысел побуждает ученых искать функцию там, где эволюция их к этому не поощряет». [8]

 

Вывод

Очевидно, что увлекательные (временами бурные и жаркие) дебаты ведутся между двумя видами ученых: тех, кто по-прежнему принимает мировоззрение и методологию материализма, и теми, кто готов признать существование «разума» или «разумного начала» – реальности, которую можно распознать в мире и/или за его пределами. Теория замысла по-прежнему получает подтверждение и даже оправдание в научной работе, связанной с происхождением жизни, о чем было сказано в этом докладе. Что еще удивительнее, теория замысла даже оказывается способной к более точным прогнозам и лучше стимулирует научные исследования в таких трудных областях, как сложные и загадочные функции биологических систем, которые на данный момент неизвестны. Помимо «бесполезной ДНК» можно было привести много других примеров, показывающих, что ТРЗ содействует ускорению, а не замедлению роста науки. Но об этих примерах речь пойдет в другой раз. 

  



[1] См. прежде всего главы о происхождении жизни, творении и разумном замысле в книге «Язык Бога». Можно сравнить содержание этих глав с наблюдениями, которые лауреат Нобелевской премии Рене Дульбекко высказывает в книге «Замысел жизни» (1988). Честный и вдумчивый ответ Коллинзу дают двое ученых – сторонников ТРЗ. См. Wells J., Darwinism of the Gaps (www.discovery.org/csc); Witt J., Random Acts of Design (Touchstone, 10.2006).

[2] См. Woodward T. E. Darwin Strikes Back: Defending the Science of Intelligent Design,  главы 8, 9 и 10.

[3] Этот вопрос изучается в выдающейся работе Стивена Майера «Подпись в клетке» (Meyer S., Signature in the Cell: DNA and the Evidence for Intelligent Design), опубликованной в 2009 г. (прежде всего стр. 186-228). Расчеты, основанные на экспериментальных исследованиях, произведенных молекулярным биологом Дагом Эксом, а также Робертом Сауэром из Массачусетского технологического института показали, что математическая вероятность случайного появления даже одного короткого протеина (из 150 единиц) ничтожно мала. Если принять во внимание все проблематичные факторы, она будет меньше 10164. Даже если прошло 13,8 миллиардов лет (с момента Большого взрыва), и даже если предположить, что объем насыщенного предбиологического супа был настолько большим, насколько мы можем представить, (если число аминокислот равно числу субатомных частиц во всей вселенной), вероятность появления всего лишь одного протеина – в миллиард миллиардов миллиардов миллиардов миллиардов миллиардов раз меньше вероятности попадания с первой попытки в «единственный меченый фотон» во всей вселенной!     

[4] См.: Richard von Sternberg, “How the Junk DNA Hypothesis Has Changed Since 1980”; Doolittle and Sapeinza, “Selfish Genes, the Phenotype Paradigm and Genome Evolution”; Orgel and Crick, “Selfish DNA: The Ultimate Parasite.”

[5] Helen Pearson, “Genetic Information Codes and Enigmas” // Nature 444:259 (Nov, 2006), цит. по: Casey Luskin, “Junk DNA and Science-Stopping” (www.evolutionnews.org/2006/12/junk_dna_and_ sciencestopping.html)

[6] Там же.

[7] Там же.

[8] “Intelligent Science and Design” // First Things, 10, 1998.