Александр Иванович Опарин

Александр Иванович Опарин

Биохимик.

Родился в 1894 году.

В 1917 году окончил Московский университет.

С 1929 года – профессор Московского университета.

В 1935 году перешел в Институт биохимии им. А. Н. Баха Академии наук СССР. С 1946 года – директор института. В том же году избран в действительные члены Академии наук СССР. С 1949 года – академик-секретарь Отделения биологических наук АН СССР.

В течение многих лет Опарин занимался изучением биохимических основ переработки растительного сырья и действия ферментов в живом растительном организме. Огромный фактический материал привел Опарина к выводу, что в основе технологии ряда производств, имеющих дело с сырьем растительного происхождения, лежит биологический катализ. Некоторые принципы технологии, предложенные Опариным, используются в пищевой промышленности и сейчас. Например, специальный режим длительного хранения сахарной свеклы позволил существенно удлинить сезон работ сахарных заводов, а тщательный биохимический контроль производства на чайных фабриках обеспечил получение новых сортов чая более высокого качества. Разработанная Опариным теория обратимости ферментативных реакций хорошо объяснила ряд таких хозяйственно важных особенностей культурных растений, как сахаристость, скороспелость, засухоустойчивость.

«В течение нескольких десятилетий Опарин занимал видное положение в советской биохимии, – писал американский исследователь Л. Грэхем. – Он принадлежал к молодому поколению российской интеллигенции, на которое наложил глубокий отпечаток политический радикализм последних лет царизма и периода русской революции. Опарин считал, что радикализм и наука прекрасно совместимы. В своем интервью в 1971 году в Москве Опарин рассказал, как еще до революции он, будучи совсем юным, был поражен лекциями об эволюции, прочитанными российским „дарвиновским бульдогом“ К. А. Тимирязевым. Учителем Опарина впоследствии был ученый и революционер А. Н. Бах, который писал о марксизме еще в 1880-е годы. Ко времени Октябрьской революции Опарину было уже за двадцать, и он был намерен (и даже горел желанием) применить к научным исследованиям радикальную идеологию. На протяжении полувека в многочисленных книгах и статьях он писал о значении марксизма в биологии. В конце концов, он стал одним из самых известных в СССР биологов, профессором Московского университета, действительным членом Академии наук и ведущим администратором в области биологических наук. В разгар сталинизма он поддержал Лысенко. Тем не менее, он никак не опирался на взгляды Лысенко в своих собственных исследованиях. После смерти Сталина Опарин даже оказал противодействие ряду последователей Лысенко».

Следует подчеркнуть, что эти слова принадлежат человеку, никогда особо не симпатизировавшему русской, тем более, советской науке.

«Когда в 1971 году, – писал Грэхем, – интервьюируя Опарина, я обвинил его в поддержке Лысенко, он ответил: „Легко вам, американцу, выступать с подобными обвинениями. Жили бы вы в то время, хватило бы у вас мужества говорить открыто и потом отправиться за это в Сибирь?“ В его словах была, конечно, доля истины, хотя он не учел того, что некоторые из его коллег все-таки высказывали открыто свое мнение и некоторые при этом выжили».

Имя Опарина стало известным благодаря разработанной им теории возникновения жизни на Земле. Людям вообще свойственно задумываться над такими вопросами. «Дар напрасный, дар случайный, жизнь, зачем ты мне дана?» – это написал еще Пушкин. Одно время казалось, что ответить на вопрос о возникновении жизни сможет палеонтология. Однако, опускаясь в глубины времен, палеонтологи рано или поздно упиралась в некое «дно», ниже которого шли только «немые» толщи. Даже в самых древних по возрасту ганфлитских черных кремнистых сланцах, расположенных в африканских провинциях Трансвааль и Свазиленд, были найдены следы лишь достаточно сложных структур, похожих на сине-зеленые водоросли. Тщательный анализ указанных пород позволил обнаружить следы углеводородов, идентичных тем, которые получаются при распаде и окислении хлорофилла; это позволяет считать, что уже в те чрезвычайно отдаленные от нас времена процесс фотосинтеза на планете работал.

Но как появились на Земле самые первые организмы?

«Подход Опарина был материалистическим, – писал Грэхем, – но он не базировался на простой гипотезе самозарождения жизни, которой придерживались ранние теоретики, в частности, Феликс Пуше в его знаменитом споре с Луи Пастером в 1860-е годы. Опарин отметил, что все живые организмы, включая те, что описывал Пуше, являются крайне сложными материальными образованиями. Совершенно невероятно, чтобы высокоупорядоченная протоплазма, способная поддерживать координированные метаболические процессы, могла, как полагал Пуше, случайно возникнуть из относительно неупорядоченной и бесформенной смеси органических соединений. Такое предположение, считал Опарин, требовало метафизического скачка, нарушения научного принципа поиска наиболее простого и правдоподобного объединения природных явлений. Гораздо более разумно, продолжил Опарин, было бы вернуться к простейшим формам материи и распространить дарвиновские принципы эволюции не только на живую, но и неживую материю. Опарин заявил о своем намерении связать „мир живого“ с „миром неживого“, изучая их в процессе исторического развития. Он отметил, что происхождение любой сложной структуры, живой или неживой, будь то одноклеточный организм, неорганический кристалл или орлиный глаз, покажется необъяснимым, если не рассматривать его в исторических, эволюционных терминах. Он заявил, что будет искать истоки возникновения простейших живых существ не в их непосредственном окружении, как это безуспешно пытался сделать Пуше, а в долгой эволюционной предыстории таких организмов, рассматривая среды, резко отличные от их нынешней среды обитания».

Несомненно, первые организмы, возникшие на Земле, не обладали той степенью совершенства, что свойственна живым организмам в наше время. Даже у наименее развитых бактерий степень такого совершенства является результатом очень длительной эволюции. Мы можем лишь предполагать, что первые организмы, скорее всего, существовали в среде, практически лишенной кислорода, но содержавшей минеральные и органические вещества, происхождение которых следует искать в тех химических реакциях, на которых Опарин, собственно, и основывал материалистическое объяснение возникновения жизни, и частичный синтез которых несколько позднее был осуществлен известным американским генетиком Миллером.

Весьма немаловажным вопросом, сразу вставшим перед исследователями, был такой – а как, собственно, разграничить живое и неживое? Понятно, что трудность такого разграничения не выступает открыто в тех случаях, когда мы имеем дело с высокоорганизованными формами жизни – с человеком, например, или с животными, или с высшими растениями. Как не без мрачного юмора заметил один известный биолог, вопрос об определении границы между живым и неживым не встает перед нами при чтении колонки с некрологами в газете, однако, переходя к низшим формам жизни, мы встречаемся с большими трудностями. Весьма нелегко провести четкую границу между самыми низшими, одноклеточными или неклеточными организмами, с одной стороны, и крупными неживыми молекулами – с другой, или между крайне простыми способами метаболизма и размножения, очень сходными с химическими реакциями, но все же неотделимыми от живого организма, и сложными химическими взаимодействиями очень крупных молекул, которые по многим причинам следует считать неживыми.

«…Некоторые биологи и биохимики считают вопрос об определении жизни бессмысленным, – заметил в дискуссии 1957 года на Московском международном симпозиуме „Возникновение жизни на земле“ американский биолог Н. Горовиц. – Они рассматривают живую и неживую материю как непрерывность, и проведение границы между ними считают произвольным. Жизнь, с этой точки зрения, связана со сложным химическим аппаратом клетки – с ферментами, мембранами, метаболическими циклами и тому подобное, и считается невозможным решить, на каком этапе эволюции подобная система становится живой…»

Разумеется, гипотезы о возникновении жизни на Земле высказывались и до Опарина. Широкой известностью, например, пользовалась гипотеза панспермии. Создатель ее шведский исследователь С. Аррениус был убежден, что жизнь во Вселенной вечна, что она как бы распылена в пространстве и споры ее разносятся космическими течениями на разные планеты, – так они были занесены и на Землю. Столь же вечной, как сама материя, считали жизнь и виталисты. Вообще, до 1922 года, когда Опарин впервые выступил в Московском отделении общества русских ботаников с замечательным тезисом о том, что возникновение жизни является событием, управляемым исключительно законами природы, то есть вполне закономерной, неотъемлемой частью общей эволюции Вселенной, – проблему возникновения жизни на Земле относили больше к области веры, чем к области естественных наук.

К 1924 году Опарин в общих чертах сформулировал представление о том, каким образом процессы органической и физической химии могли привести к возникновению жизни. Особо он подчеркнул тот факт, что все живые клетки (а значит и первичные) являлись и являются термодинамически открытыми системами. Столь же несомненной заслугой Опарина явился космологический подход к проблеме, а также сам термин – «возникновение жизни». Более удачный термин, отмечали многие ученые, просто трудно себе представить. Ведь предложенный Опариным термин подразумевает только то, что жизнь действительно когда-то возникла, и не навязывает нам никаких предвзятых мнений по поводу механизма такого возникновения. «Термин настолько широк, – писали в свое время известные американские исследователи С. Фокс и К. Дозе, – что может подразумевать даже особый акт творения, даже божественного».

«В авангарде исследований происхождения жизни оказались русские ученые во главе с академиком А. И. Опариным, – отмечал известный голландский исследователь М. Руттен. – Конечно, развитию этих исследований в СССР сильно способствовало марксистское мировоззрение. Вспомним, что самыми верными сторонниками Опарина были английский биофизик профессор Дж. Холдейн и английский физик (точнее, кристаллограф) профессор Дж. Бернал – оба они, по крайней мере в какой-то период своей жизни, придерживались марксистского учения. Русские ученые намеревались опровергнуть широко распространенную церковную доктрину. Их целью было создание полностью материалистической теории жизни, не только ее эволюции, но и ее происхождения. Короче говоря, они стремились разбить в пух и в прах учение о Творце».

Теория, выдвинутая Опариным, использовала результаты многих исследований геологов, геохимиков и астрономов. И Опарин, и Холдейн (совершенно независимо друг от друга) пришли к выводу, что, видимо, первичная атмосфера Земли не имела свободного кислорода. Скорее всего, первичную атмосферу составляли углекислый газ, метан, азот, аммиак, окись углерода, пары воды, водород, и, возможно, пары очень ядовитой синильной кислоты. Ни одна форма современной жизни, может быть, за исключением очень немногих бактерий, и минуты не смогла бы просуществовать в такой убийственной атмосфере. Но именно эта, казалось бы, совершенно убийственная атмосфера и послужила необходимым сырьем для будущей жизни. Ультрафиолетовое излучение Солнца и грозовые явления в первичной атмосфере, содержавшей вышеперечисленные газы, непременно должны были привести к массовому образованию сложных углеводородных соединений, в том числе белков или белковоподобных соединений и комплексных коллоидных систем – «коацерватов».

В начале 50-х годах американский ученый С. Миллер поставил очень простой и убедительный опыт. В колбе из жаростойкого стекла кипела вода. Пары воды постепенно конденсировались в верхней части прибора, где в атмосфере из водорода, метана и аммиака между вольфрамовыми электродами непрерывно проскакивала миниатюрная молния, получаемая от разрядов высоковольтной катушки. Уже через несколько дней вода в колбе желтела. В ней возникали разнообразные полимерные соединения кремния (благодаря растворяющемуся, пусть и в ничтожных количествах, стеклу колбы), а беспрерывные реакции в искусственной атмосфере приводили к появлению ряда простейших органических веществ, в том числе аминокислот и различных кислот – от муравьиной и уксусной до янтарной и мочевины.

Опыт Миллера раскрепостил ученых.

В подобных опытах использовались самые разные атмосферы.

Результаты оказались не просто интересными, результаты оказались очень обнадеживающими. Экспериментаторам удалось воспроизвести синтез практически всех аминокислот, входящих в состав белка, даже таких, которые природа в естественном процессе возникновения жизни не использовала. То есть было подтверждено главное положение теории Опарина: возникновение первичного примитивного «бульона» – не случайность, а закономерность.

Конечно, аминокислоты еще не жизнь, но они – первая ступенька к жизни.

В мелких первичных морях под воздействием перечисленных условий вполне могли возникать вещества, лежащие в основе белка, а там и первичные клетки, удачно названные Опариным коацерватами; от латинского – «объединяться», «слипаться». Бернал, правда, считал, что такие самые первые клетки могли образовываться только путем оседания органических молекул на частицах глины, а Берг полагал, что жизнь вообще могла иметь наземное, даже подземное происхождение, что удачно должно было уберегать ее от воздействия мощного солнечного излучения, но это, в конечном счете, были детали.

«В тридцатые и в сороковые годы, – писал Грэхем, – эти идеи помогли Опарину разработать теорию эволюции коацерватов, но в пятидесятые и в шестидесятые, когда бурно стала развиваться область молекулярной биологии, такие взгляды привели к немалым осложнениям. Структура ДНК в том виде, как она была представлена Уотсоном и Криком, выглядела вполне механистически, и их подход был совершенно редукционистским. С их точки зрения, подход Опарина был нестрогим и умозрительным. Более того, молекулярные биологи зачастую считали кристаллизованные вирусы, кусочки ДНК, живыми, в то время как они едва ли подходили под опаринское определение жизни, как – потока, обмена веществ, диалектического единства. Эти разногласия привели к конфликту Опарина с рядом молекулярных биологов. Опарин считал, например, что есть серьезные основания исключить вирусы из сферы подлинно живых существ, так как они могут существовать в кристаллической форме. Для Опарина сущностью жизни был метаболический процесс».

Знаменитый Московский симпозиум 1957 года дал возможность выговориться ученым, придерживающимся самых разных точек зрения. «Говоря о жизни вне Земли, – даже и об этом зашла речь (академик Павловский), – мыслят о тех формах жизни, которая есть на Земле. Но нет ничего невероятного в том, что и на каких-то планетах Вселенной могла возникнуть органическая материя. Если вместо понятия жизнь мы поставим другое понятие бытие, то нет ничего невероятного в том, что бытие какой-то органической материи и вне Земли возможно; но, принимая эту гипотезу, было бы бесцельно стремиться наделить эту органическую материю теми качествами, которые знакомы нам по особенностям жизни на Земле и тем менее представлять ее себе какими-то существами вроде марсиан, описанных пылкой фантазией сочинителей».

Заключая одну из самых шумных дискуссий симпозиума, Опарин сказал:

«Проблема сущности жизни неотделима от проблемы ее происхождения. Сущность жизни можно понять только в тесной связи с познанием ее возникновения. Однако, как мы видели, весьма спорным является вопрос, на каком уровне усложнения эволюционирующей материи возникла жизнь – на мономолекулярном или на комплексном многомолекулярном. Присуща ли жизнь только единичной молекуле белка, нуклеиновой кислоты или нуклепротеида, а остальная часть протоплазмы есть лишь безжизненная среда? Или же жизнь присуща многомолекулярной системе, где белки и нуклеиновые кислоты играют исключительно важную роль, но все же роль части, а не целого, подобную роли органа, выполняющего ответственную функцию в целом организме? Может вызвать некоторое сожаление, что эти точки зрения на данном совещании не только не слились, но даже еще и не сблизились между собой, но ясно, что для этого необходима еще большая работа и вряд ли это можно было сделать при первой нашей встрече…

Сейчас я хотел бы формулировать в двух словах свою точку зрения, которую я подробно изложил и обосновал в своей книге. Мне представляется, что первично абиогенным путем могли возникнуть не те, в функциональном отношении в высшей степени совершенно построенные нуклеиновые кислоты или белки, которые мы сейчас выделяем из организмов, а только довольно беспорядочно построенные полинуклеотиды и полипептиды, из которых образовались многомолекулярные исходные системы, и только на эволюции этих систем возникли функционально совершенные формы строения молекул, а не наоборот. В противном случае мы должны будем мыслить эволюцию подобно тому, как это себе представлял Эмпедокл, согласно которому сперва возникли руки, ноги, глаза и уши, а затем в результате их объединения возник организм…»

Смерть Опарина, последовавшая в 1980 году, не дала ученому возможности довести свою работу то того уровня, когда смелая гипотеза действительно становится подтвержденной многочисленными и убедительными фактами теорией. Тем не менее, гипотеза Опарина надолго определила принципиальные пути дальнейших исследований.

В 1950 году работы академика Опарина были удостоены премии им. А. Н. Баха и премии им. И. И. Мечникова. В 1952 году он был избран вице-президентом Международной федерации ученых, а в 1969 году получил звание Героя Социалистического труда. Имел академик Опарин и другие высокие правительственные награды, но в памяти многочисленных своих коллег и учеников он остался тем ученым, который на знаменитый вопрос Луи Пастера: «Может ли материя организоваться сама по себе?» – прямо ответил:

«Да, может!»

Данный текст является ознакомительным фрагментом.