Молекулярная палеонтология и эволюционные
представления о возрасте ископаемых останков
Алекс Лунный
Введение
В
настоящее время сфера молекулярно-биологических исследований расширяется на те
области, о которых раньше и подумать было нельзя, что они могут быть предметом
молекулярной биологии. В частности, за последние 15–20 лет накоплены данные в
такой новой дисциплине, как молекулярная палеонтология. Оказывается, в останках
динозавров, мастодонтов и моллюсков, для которых общепринятый возраст
составляет вплоть до сотен миллионов лет, можно обнаружить не распавшиеся
фрагменты белков и ДНК. Эти сведения подвергают сильному сомнению общепринятую
датировку ископаемых останков, а, значит, и эволюционные догмы. В то же время,
несмотря на ощутимый массив накопленных данных, они не приобрели широкую
известность.
Целью
настоящего обзора является критический анализ таких данных. Хотелось бы
надеяться, что высказанные соображения и углубленный разбор конкретной
информации, сделанный в профессиональном аспекте, послужат прояснению,
во-первых, вопроса о так называемой "научности" эволюционных
представлений и, во-вторых, о субъективизме и некорректности, к которым с
неизбежностью приходит исследователь, когда он начинает "подгонять"
свои объективные научные данных под эволюционные построения.
1. Молекулярная палеонтология — "молодая"
научная дисциплина
Как
и молекулярная биология, молекулярная палеонтология, но применительно к
ископаемым остаткам, в первую очередь пытается исследовать основную молекулу, в
которой закодирована информация об организме, т.е. ДНК. Однако некоторые важные
особенности того или иного вида можно выявить путем изучения и других
биологических макромолекул — белков, липидов, углеводов [1]. Вследствие крайне
низкой сохранности ДНК в ископаемых образцах (см. ниже) необходимо сделать
вывод, что на настоящий момент наилучшие данные получены при исследовании не
ДНК, а белков. И так же останется в будущее время, какого бы прогресса ни
достигли методы биологических исследований.
Результаты
экспериментов молекулярных палеонтологов порождают дискуссии и множество
противоречивых суждений. Это обусловлено следующими причинами:
•
Отсутствием эмпирических данных о принципиальной возможности сохранения
биологических макромолекул в течение длительных, геологических периодов
времени. Условия и длительность воздействий (и даже их вероятный перечень)
нельзя промоделировать в лаборатории.
•
Как правило, малым количеством исходного биологического материала, что обычно
не позволяет провести достаточно исчерпывающее исследование повторно.
•
Уникальностью каждого образца, поскольку невероятно обнаружение даже двух
ископаемых остатков, для которых все условиях их сохранения были бы
одинаковыми. Это приводит к тому, что нет возможности корректно воспроизвести
полученные теми или иными авторами аналитические опыты.
•
Большой степенью загрязненности ископаемых образцов посторонними
высокомолекулярными примесями (белками и нуклеиновыми кислотами от
сопутствующих бактерий, грибков и др.), что затрудняет идентификацию истинно
эндогенного (т.е. присущего самому образцу) материала. Например, обнаружение в
древних образцах только аминокислот не предполагает с необходимостью, что их
источник — оригинальные древние белки.
В
связи с этим, значимость данных, полученных в рамках молекулярной
палеонтологии, корректность ее подходов и методов часто подвергаются сомнениям,
что отмечают ведущие специалисты в этой области [1].
Началом
молекулярной палеонтологии может, по-видимому, считаться 1956 г., когда из
окаменелостей были впервые выделены белки [2], а в 1974 г. путем реакции
осаждения с антисывороткой показана сохранность антигенных компонентов белков
возрастом "70 млн. лет" [3].
В
этих старых работах вряд ли выяснено, были ли те биомолекулы действительно
эндогенными для древних образцов, или же они представляли собой результаты
более "молодых" посторонних загрязнений бактериями и/или грибками
(артефакты): использованные методологические подходы, скорее всего, не
позволили получить однозначные ответы.
Правда,
данные столь же старого исследования 1976 г. [4] кажутся более адекватными: из
останков моллюска ("80 млн. лет") были выделены фрагменты
гликопротеинов, у которых идентифицированный участок аминокислотной
последовательности оказался аналогичен показателю белка такого же, но
современного моллюска [4].
Пионерами
работ в области молекулярной палеонтологии должны считаться, по-видимому,
польские авторы из Краковского университета под руководством доктора Р.
Павлички (R. Pawlicki). Начав еще в 1960-х гг. изучать кости динозавра, возраст
которого был оценен в 80 млн. лет, они в течение более 30-ти лет публиковали
результаты своих исследований, причем в весьма солидных научных журналах. В образцах
костей динозавра были обнаружены под электронным микроскопом сосудистые каналы,
выявлены волокна коллагена и детектированы подобные остеоцитам (клеткам костей)
образования. С помощью иммуногистохимических и др. методов продемонстрировано
наличие в сосудистых стенках окаменевшей кости углеводов, липидов и ДНК [5, 6]
(полную библиографию работ польских авторов см. в статье креациониста Марка
Армитэйджа [7]). Обнаружены даже эритроциты динозавра, содержащие железо [5].
Вопрос о них, оказавшийся одним из камней преткновения в дискуссии между
эволюционистами и креационистами, мы рассмотрим ниже.
Однако.
Несмотря на то, что совокупность данных, полученных польскими авторами,
оставляет впечатление высокой достоверности, все-таки каждый исследованный
показатель по-отдельности является только косвенным. Таковы использованные
методы. Хотя углеводы, липиды и ДНК находятся в районе сосудистой стенки, нет
однозначных доказательств их эндогенного (присущего самому образцу)
происхождения. Вполне вероятно, что там биомолекулы микробов или грибков. Про
видимые под микроскопом структуры, очень похожие на остеоциты и эритроциты,
могут сказать, что это артефакты, обусловленные внешними воздействиями на кость
в течение длительного времени. Даже то, что в районе эритроцитов обнаружено
намного бóльшее содержание железа [5], не является окончательным
доказательством: всегда можно предположить, что некие железосодержащие бактерии
почему-то облюбовали именно эти места в какой-то момент из многих миллионов
лет.
Повторим:
кажется очень маловероятным, что перечисленные показатели наличия не
распавшихся фрагментов макромолекул в кости динозавра в Кракове в совокупности
своей обусловлены артефактами (тем более в свете полученных другими
исследователями данных). Но "кажется" — это не доказательство.
С
1998 г. прекратились публикации польских авторов на указанную тему. Ведущие
молекулярные палеонтологи ныне их не цитируют, что кажется не только странным,
но и просто некорректным. Так, в обширном и информативном обзоре по
молекулярной палеонтологии за 2003 г. доктора Мэри Швейцер (M.H. Schweitzer) из
США (известной своим гемоглобином тиранозавра; ниже) нет ни одной ссылки на
многочисленные статьи польских исследователей, хотя часто и разбираются гораздо
менее существенные данные других авторов [1]. Нет указанных ссылок и в
"программной" экспериментальной статье М. Швейцер с соавторами по
биомолекулам тиранозавра за 1997 г. [8]. Можно предположить, что все дело в тех
эритроцитах ископаемых ящеров, которые (эритроциты), причем вместе с самими тиранозаврами,
стали "костью в горле", если не чем похуже, для доктора М. Швейцер
(это будет видно ниже). Не хочет она, видимо, в 2003 г. [1] даже вспоминать о
тиранозаврах с их эритроцитами и, посему, позволяет себе научную
недобросовестность.
С
развитием иммунохимических методов исследования в конце 1970-х — начале 1980-х
гг. стало возможным получение более однозначных результатов. При использовании
антител (антисывороток животных, иммунизированных исследуемыми белками),
узнающих только белки позвоночных и даже только конкретные типы этих белков
(например, альбумин, гемоглобин, коллаген и др.), отпал вопрос о том, что
идентифицированные в ископаемых остатках макромолекулы являются результатом
посторонних загрязнений бактериями или грибками. У последних не имеется белков,
аналогичных по структуре альбумину, коллагену и т.п., а с биомолекулами самих
микроорганизмов и грибков специфические к белкам позвоночных антитела не
реагируют.
В
результате, начиная с конца 1980-х гг. (особенно же — в 1990-х гг.) молекулярная
палеонтология получила относительно большое развитие. Справедливости ради надо
отметить, что достижения в иммунохимических методах определения биомолекул
позволяли получать адекватные результаты уже с середины 1970-х гг., но по
каким-то причинам (по-видимому, субъективного и финансового характера)
молекулярные палеонтологи начали свои углубленные изыскания только в 1990-х гг.
И — молекулярную палеонтологию относят ныне к "молодой науке" [1].
Основная
цель дисциплины — это, конечно, попытки найти эволюционные связки на
молекулярном уровне между теми или иными классами и семействами животных.
Подкрепить, так сказать, "научные эволюционные построения", причем
желательно — на неодарвинистском, молекулярно-генетическом уровне, путем
исследования ископаемых ДНК [1]. Забегая вперед, позволим себе сразу сказать:
все это, исходя из плохой сохранности древних макромолекул и наличия множества
артефактов — дело безнадежное (в особенности для ДНК), но, безусловно, имеющее
большой рекламный отклик (вспомним хотя бы роман и фильм "Парк Юрского
периода").
2. В каком виде сохраняются ископаемые остатки
Сама
идея, лежащая в основе молекулярной палеонтологии, поначалу должна казаться
любому биохимику и молекулярному биологу абсурдной. В самом деле: общепринято,
что биологические макромолекулы, внутримолекулярные связи в которых имеют
значительную свободную энергию, не могут быть устойчивыми в течение длительных
периодов времени просто по определению. Базовое, "кухонно-научное"
понятие (не значит — неверное) — что органические соединения не способны
сохраняться в течение миллионов лет просто вследствие термодинамических
процессов распада. Тление мира греховного, как пишут Святые Отцы [9]. Да и
микроорганизмы быстро разрушают органические субстраты.
И
действительно, для обнаруживаемых ископаемых остатков было постулировано их
окаменение с постепенным замещением органических структур неорганическими
веществами (с низкой свободной энергией связей, а потому — стабильными). Только
так, полагали ранее, могут сохраняться останки животных возрастом десятки
миллионов лет. Исключительно в виде окаменелостей и отпечатков (а также хитина
насекомых и весьма сходных панцирей черепах), причем в окаменелости переходят
не только скелеты, но и мягкие ткани.
Механизм
последнего процесса обусловлен проникновением минеральных веществ, находящиеся
в водных растворах, в ткани погибшего организма с последующим замещением ими
соединений, первоначально составлявших органические остатки. Процессу
окаменения (fossilize; фоссилизации) кроме останков животных могут подвергаться
также останки растений, когда их ткани, в частности древесина, замещаются
кремнеземом. При недостатке же кислорода стволы и стебли растений превращаются
в уголь, а листья — в углистые пленки. Аналогичным процессам фоссилизации
иногда подвергаются микроорганизмы, но это происходит в исключительных
условиях, когда их останки захоронятся и консервируются в тонкодисперсных
осадках либо в коллоидных отложениях кремнезема [10]. Единственным, что кажется
более или менее похожим на ископаемые органические соединениям, являются
углеводороды нефти и газа, но это не биомолекулы.
Даже
очень редко встречающуюся мумификацию палеонтологических образцов связывают,
все-таки, с замещением неорганическими соединениями исходных тканей в условиях
сухого и жаркого климата, подобного климату пустынь. Например, в 1908 г. Ч.
Штернбергом были найдены в Вайоминге нескольких мумий динозавров-траходонтов,
образованные мелкозернистым песчаником. Полагают, что животные погибли во время
песчаной бури и их трупы были занесены сухим песком. После мумификации высохшие
ткани оказались замещенными песчаником, образовав так называемые псевдоморфозы
(т.е. имитации настоящих мумий) [11].
Процесс
окаменения не обязательно связан с очень длительными периодами времени: при
некоторых условиях возможен достаточно быстрый переход органических соединений
в окаменевший образец. С данным фактом соглашаются и палеонтологи-эволюционисты
в своих работах (в качестве обзора см., например, [7]). А не соглашаться никак
нельзя, поскольку есть ряд примеров: окаменевшее водяное колесо, погребенное в
монолите скалы (фото см. в [12]), какие-то окаменевшие мешки с мукой и т.п.
[7]. Словом, нельзя однозначно утверждать, что для получения окаменевшего
биологического образца обязательно необходимы сотни тысяч и миллионы лет.
3. Бывают ли не окаменевшие кости возрастом в
"десятки миллионов лет"?
Окаменение
окаменением, однако, оказывается, что некоторые кости даже динозавров почему-то
"не совсем" окаменевшие. Именно в таких костях (или в подобных
участках костей) наиболее успешны поиски сохранившихся биомолекул. У
молекулярных палеонтологов иной раз встречаются термины "
unmineralized" [13] и "nonpermineralized" [8], что, как кажется
сначала, не может означать ничего другого, кроме как "не окаменевшая"
и недоокаменевшая". Исследования [8, 13] доктора Мэри Швейцер с соавторами
были посвящены выделению и идентификации фрагментов белков из кости тиранозавра
возрастом в "65 млн. лет". И вокруг того, была ли та кость или же ее
исследованные участки окаменевшими, возникла критика со стороны эволюциониста,
доктора наук (Ph.D.) Дж. С. Харда (G.S. Hurd) [14]. Критикует же он статьи
известного креациониста доктора Карла Виланда (C. Wieland) [15, 16], в том
числе за то, что тот постоянно называет ту "недоокаменевшую" кость тиранозавра
совсем "не окаменевшей". Глобальный это вопрос, оказывается (см. в
[14]).
Дело
в том, что термин " unmineralized" — это не окаменевшая, а
"nonpermineralized" — действительно, как бы частично недоокаменевшая.
Перминерализация же — это проникновение минералов в район сосудистых участков
кости, заполнение минералами ее открытых частей [14, 17]. Две большие разницы,
как говорится: вовсе не окаменевшая, это, де, быть не может — иначе как бы она
сохранилась миллионы лет... А вот частично — пожалуйста, бывает такое.
Крепко
ополчился на своем сайте доктор Дж. С. Хард на креационистов по этому поводу,
обвиняя их в научной недобросовестности, натяжках и подтасовке фактов. Однако
исследование первоисточников показало, что все может оказаться с точностью наоборот.
В
своей первой статье в научном журнале ("Journal of Vertebrate
Paleontology") доктор М. Швейцер прямо в заголовке указала:
"...biomolecules in unmineralized bone from Tyrannosaurus". Было это
в самом начале, в 1994 г. [13]. Позже появилась публикация-интервью в
недоступном нам научно-популярном американском журнале "Earth" [18],
где, судя по [14] и [15, 16], она снова назвала ту кость "не
окаменевшей".
Доктор
К. Виланд поверил М. Швейцер и всюду в своих работах повторяет исходные слова
основной исследовательницы. Но, начиная с 1997 г. в научных статьях доктора М.
Швейцер по тиранозавру, мы более не встречаем термин "unmineralized",
зато в программной статье [8] имеется уже "nonpermineralized",
"недоокаменевшая частично", значит.
Доктор
Дж. С. Хард, отчитывая доктора К. Виланда, с жаром не раз пеняет ему на то, что
тот в своих выводах о "неокаменевшей кости" опирается на рекламную
публикацию М. Швейцер с соавтором под характерным названием "Реальный Парк
Юрского периода" в жалком научно-популярном журнале "Earth" в
1997 г. [18] (да и журнал тот, дескать, "приказал долго жить" после
выхода третьего номера [14]).
Однако
ни доктор Дж. С. Хард, ни доктор К. Виланд почему-то вовсе не упоминают на
своих сайтах о работе в журнале по палеонтологии позвоночных, посвященной
белкам в кости тиранозавра и опубликованной в 1994 г. [13]. Там эта кость, как
указано нами выше, прямо названа "не окаменевшей" в заголовке статьи.
Такое впечатление, что о работе [13] оба вышеуказанных доктора не ведают (иначе
бы К. Виланд мог ей оправдаться). Получается, что о той работе знают только
сама М. Швейцер со своим шефом и еще двумя соавторами (и помалкивают [14]), а
также ваш покорный слуга. Либо — что в 1994 г. были кости другого тиранозавра.
Последнее весьма сомнительно (да и сам факт "не окаменения" кости
возрастом в десятки миллионов лет не изменится от того, какому тиранозавру она
принадлежит). И малопонятно, почему в 1994 г., когда приступили к исследованию
той кости, она была "не окаменевшей", а к моменту главной публикации
в 1997 г. стала "частично недоокаменевшей".
"Фоссилизировалась" она местами за три года, что ли?
Как
ошиблись с окаменением в начале исследования, сказать трудно. Можно
предположить, что все дело в конъюнктуре: спохватились, когда несколько
неосторожно назвали не окаменевшую кость своим именем (как же тогда с десятками
миллионов лет?), и решили лучше подчеркнуть, что имелись некоторые
"недоокаменевшие" места в участках сосудистых структур, а вовсе не
то, о чем подумали в 1994 г.
Еще.
В своем очень познавательном обзоре по молекулярной палеонтологии за 2003 г.
[1] ведущий специалист в этой области, доктор Мэри Швейцер, в списке
цитированной литературы представила всего одну свою работу (не про тиранозавра)
из порядка десяти имеющихся. Нет там в списке ни единой статьи по идентификации
белков в кости тиранозавра (не окаменевших в 1994 г. и
"недоокаменевших" в 1997 г.), хотя в тексте и упоминается глухо о
"возможности присутствия гемоглобина в кости динозавра", причем
представлена все та же, единственная ссылка по совсем другому поводу
(Schweitzer et al., 1999). Упоминание имеется, но подробного разбора данных, а
также самих статей, в списке источников нет.
Такого
ваш покорный слуга за четверть века не встречал ни в одном обзоре: чтобы не
ссылались на свои же работы, будучи, притом, ведущим специалистом в данной
области и имея основополагающие публикации. Налицо, так сказать, какой-то
"тайный замысел". Ничем другим объяснить подобное нельзя. Ведь совсем
безобидным кажется на первый взгляд вопрос о "неокаменении" или
"недоокаменении", однако, как видим, страсти вокруг него разгорелись
серьезные. Такие страсти, что доктор М. Швейцер в 2003 г., видно, опасается
цитировать саму себя за 1994–1997 гг. В самом деле — прослывет "слепой
пособницей креационистов", и финансирование работ по грантам весьма
ужмется. А за такое профессор Дж. Хорнер (Jack Horner), шеф М. Швейцер, по
головке ее, наверное, не погладит.
По-видимому,
именно поэтому в вышеупомянутом обзоре 2003 г. [1] доктор М. Швейцер цитирует
одну из двух своих работ последних лет, из которой следует, что она, Швейцер,
стоит строго на эволюционных позициях: там развивается гипотеза о молекулярных
механизмах развития внешнего покрова в эволюционной линии динозавры — птицы
[19, 20]. Причем цитированная работа опубликована в узкопрофильном журнале по
экспериментальной зоологии ("Journal of Experimental Zoology") [20].
Зато нецитированная, по белкам тиранозавра, — в серьезном и широко известном
журнале АН США [8].
Столь
подробно указанный вопрос мы разобрали здесь потому, что следует понимать
степень субъективизма в представлении данных не только интерпретаторами важных
экспериментальных фактов (независимо от того, эволюционисты то или
креационисты), но и самих исходных исследователей. В особенности же в такой
области, как "эволюционизм" или Творение. К сожалению, часто
получается так, что мало какие из выходящих за рамки общепринятого научные (а
также околонаучные) факты и рассуждения можно сразу принимать на веру.
Необходимо убедиться не только в достоверности исходного источника, но и
изучить доступные сопутствующие публикации, в особенности фундаментальные.
4. Биологические макромолекулы, фрагменты которых
идентифицированы в останках организмов возрастом в "десятки и сотни
миллионов" лет
Как
уже упоминалось, в конце 1980-х и, особенно, в 1990-х гг. молекулярная
палеонтология достигла относительно больших успехов. Белки и ДНК были выделены
и идентифицированы из различных ископаемых остатков порой прямо-таки
умопомрачительного оцененного возраста. Подобные работы, помимо Кракова
(Польша), проведены в целом ряде лабораторий США, в Австралии, Нидерландах,
Германии и, если включить сюда митохондриальную ДНК кавказского
"неандертальца", даже в России [21].
В
табл. 1 представлены имеющиеся на настоящий момент данные по выделению и/или
идентификации белков и ДНК из ископаемых остатков в палеонтологическом плане:
т.е. древних в смысле геологической хронологии. Использованные в цитированных
работах методы (иммунохимический анализ либо сравнительное исследование
характеристик очищенных белков) позволяют однозначно утверждать: это фрагменты
(порой значительные) эндогенных макромолекул, т.е. принадлежащих самим
ископаемым организмам, а не являющиеся посторонними примесями за счет бактерий,
грибков и др.
Можно
видеть, что, несмотря на оцененные периоды в десятки, а порой и в сотни
миллионов лет, в образцах остались не распавшиеся фрагменты белков, которые
можно определить с помощью антител. То есть фрагменты такой величины, что они
способны антителами узнаваться.
Относительно
бета-кератина и коллагена следует отметить, что эти белки, вследствие своей
особой жесткой молекулярной структуры, являются наиболее устойчивыми как к
химическим воздействиям, так и к деградации микроорганизмами [34]. В то же
время, относительно сохранности даже коллагена в ископаемых остатках все не так
уж и ясно.
Ранние
работы были сфокусированы на идентификации именно коллагена, поскольку он может
быть детектирован в костях с помощью электронной микроскопии вследствие своей
уникальной фибриллярной структуры [1]. И действительно, в целом ряде
исследований коллагеновые микроструктуры были хорошо видны под электронным
микроскопом в остатках костей динозавров, мамонтов и других ископаемых животных
[6, 7, 13, 36–38]. Продемонстрировано, однако, что сохранение даже высокого уровня
микроструктур не указывает с необходимостью на действительное наличие белковых
молекул коллагена (структуры просто сохраняют их форму). В видимых коллагеновых
структурах далеко не всегда идентифицируются специфические для этого белка
аминокислоты [37] и не всегда такие структуры реагируют с антителами к
коллагену [39].
Отсюда
вывод: обнаружение под электронным микроскопом даже хорошо сохранившихся
коллагеновых структур (и сосудистых стенок) внутри ископаемых костей не
указывает однозначно на присутствие в них самого белка, поэтому ни к каким
"сенсационным" креационистским выводам такие структуры в костях,
например, динозавра [7], приводить не должны. Наверное, даже эти уже
безколлагеновые образования вряд ли способны выдержать миллионы лет, но
доказательств тому нет, поскольку в них, по-видимому, часто отсутствует
лабильный органический материал (как в упомянутых выше псевдоморфозах песчаных
мумий динозавров).
Представленные
же в табл. 1 данные, в том числе по коллагену, отражают действительную
идентификацию белковых фрагментов. Во всех перечисленных случаях действительно
выделили и/или детектировали части белков. Наиболее сохранными оказываются,
понятно, коллаген, кератины и остеокальцин, а наименее — более лабильные и
более сложные белки с глобулярной структурой, в частности альбумин.
Имеется,
однако, одно важное и фундаментальное исключение, связанное с работами все той
же доктора Мэри Швейцер.
1.
Кератины — белки, формирующие волосы, перья, чешую и т.п. образования.
Вследствие жесткости своей молекулярной структуры очень устойчивы к внешним
воздействиям. Бета-кератин для современных животных обнаружен только у рептилий
и птиц (чешуя, перья) [34].
2.
Представлена продолжительность периода или эпохи.
3.
Коллаген. Соединительная ткань организма формирует хрящи, сухожилия, связки,
остов костей и т.д. Механическая и поддерживающая функция этой ткани
обеспечивается нерастворимыми нитями, образованными высокополимерными
соединениями коллагена — самого распространенного белка животных. Мономеры
коллагена представляют собой трехнитевые белковые "тяжи", которые
связываются друг с другом поперечными молекулярными связями (сшивками), образуя
коллаген. Такая жесткая структура обеспечивает механическую прочность при
сопутствующей эластичности [34].
4.
Остеокальцин — низкомолекулярный костный белок, содержащий много глутаминовой
кислоты; специфичен для костей.
5.
Результаты авторов из мормонского университета (США), по-видимому, спорны:
имеется комментарий на данную работу ведущих молекулярных палеонтологов [35].
5. Фрагменты гемоглобина из кости тиранозавра
(Tyrannosaurus rex)
В
1990 г. в восточной части штата Монтана выкопали останки тиранозавра. Почти
сразу же (возможно, под влиянием фильма С. Спилберга), на Биологическом
факультете университета штата Монтата, в г. Бозмене (Bozeman), США, началось
исследование его костей в аспекте молекулярной палеонтологии. Работы
проводились в группе ассистента профессора, доктора биологических наук (Ph.D.)
Мэри Швейцер (Mary Higby Schweitzer). Руководителем лаборатории являлся (и является
до сих пор) профессор Джек Хорнер.
Если
посмотреть в Интернете страничку, посвященную сведениям о докторе М. Швейцер
[40], то на фото перед вами предстанет симпатичная и жизнерадостная особа,
имеющая, несмотря на свой не очень-то значительный возраст, солидный послужной
список и, по-видимому, высокую профессиональную квалификацию. Именно доктор
Мэри может ныне считаться, полагаю, одним из ведущих мировых исследователей в
области молекулярной палеонтологии.
Программная
экспериментальная работа, посвященная изучению макромолекул в кости
тиранозавра, опубликована в трудах АН США и, как все статьи этого издания,
полностью помещена в Интернете (Schweitzer M.H. et al., 1997) [8]. Последнее
позволяет углубленно ознакомиться со всеми методическими тонкостями и выводами
авторов без посещения специальной библиотеки. Специалисту видна тщательность
при выполнении экспериментов, адекватность методов и достоверность полученных
результатов.
Хотя
нашей задачей не является рассмотрение узких специальных вопросов биохимии и
иммунохимии, все же придется разъяснить, что сделано и как. Иначе будет
непонятно, да и слишком важна проблема.
Из
участка кости с видимыми под микроскопом сосудистыми стенками провели
экстракцию белкового материала. Такового было получено, с позиций биохимика-аналитика,
ощутимое количество — порядка 1 мг. Фрагменты распавшихся белков (полипептиды и
пептиды) явно имели небольшой размер, поскольку, как указывают авторы, они не
идентифицировались при электрофорезе в денатурирующих условиях [8]. Последний метод
— это стандартный подход при разделении белковых смесей в соответствии с их
молекулярной массой, и белки хорошо видны на электрофореграмме (при стандартных
условиях опыта), только когда они имеют молекулярную массу не менее
6.000–10.000 "углеродных единиц" (вспомним школьную химию: углеродная
единица — это 1/12 от массы обычного нам изотопа углерода 12C). Масса средней
аминокислоты (всего их 22) составляет 140 у.е. (от 89 до 240 у.е.; большинство
120–150 у.е.). Следовательно, чтобы белок был хорошо "виден" при
электрофорезе, он должен состоять из 40–70 аминокислот. Но в белковом экстракте
из кости тиранозавра такие полипептиды не обнаруживались, следовательно,
фрагменты оказались меньшими.
Априори
было ясно, что основную часть должны составлять фрагменты именно гемоглобина —
наиболее "обильного" белка крови (сравним только альбумин) — ведь
экстрагировали те участки кости, где локализовались видимые под микроскопом
стенки сосудов.
Далее
авторы иммунизировали белковым экстрактом крыс. Обычно иммунизируют кроликов
или морских свинок (у последних иммунный ответ сильнее, а от кроликов — больше
материала), но в данном случае, в связи с малым количеством белкового
экстракта, пришлось, наверное, выбрать крыс, которые меньше кроликов и свинок.
Иммуноген
(экстракт) вместе с адъювантом Фрейнда (стандартный способ усилить иммунный
ответ) вводили двум крысам, и у обеих выработались антитела (последнее
указывает, что иммуногенность была достаточно стабильна; значит, фрагменты не
являлись совсем уж ничтожными). Хорошо известно, что степень иммуногенности
(т.е. способность вызывать выработку антител у животных) очень зависит от
размера белковой или пептидной молекулы. Невозможно выработать антитела против
фрагмента белка с молекулярной массой менее 1000, т.е. состоящего из порядка
7–8 аминокислот (см., например, [41]).
Однако
авторы не просто получили "какой-то" иммунный ответ. Не это было их
задачей. Они использовали антисыворотку крови крыс для дальнейших
иммунохимических методов определения. Отсюда следует, что уровень антител в
сыворотке был достаточно высок (иначе методы бы не сработали), а такое может
быть обеспечено, только если фрагменты белка имели молекулярную массу
значительно более 1000.
Думаю,
что ни один специалист (даже иммунохимик) не скажет, какие точно минимальные
размеры фрагментов белка при иммунизации необходимы, чтобы антисыворотка имела
"рабочий вид". Он скажет, что иммуногенность зависит от конкретного
типа белка, от конкретного типа фрагментов (она связана и с аминокислотным
составом), от конкретных животных и т.п. Здесь просто голая эмпирика, можно
сказать, почти ремесло: кто дольше работал и с бóльшим количеством
белков, тот и способен дать более правдоподобный ответ. Тем более, что на
практике редко получают антисыворотку к столь малым молекулам, поскольку таких
белков в живом организме просто мало.
Ваш
покорный слуга, хотя и получал антисыворотку и делал аналогичные вещи в области
определения белков иммунохимическими методами, все-таки не является конкретно
иммунохимиком. И тем не менее позволю себе сделать следующий вывод. Чтобы
антисыворотка к каким-то белковым фрагментам, выделенным из той кости
тиранозавра, "работала" так, как это наблюдалось у авторов [8], она
все-таки должна была иметь ощутимый титр (концентрацию) антител. Поэтому и
иммуногенность вводимых крысам полипептидов была достаточно ощутима, а, значит,
и их молекулярная масса (длина молекулы) — тоже. Полагаю, что величина
последней составляла никак не менее 2000–3000 у.е., что соответствует цепочке
из порядка 15–20 аминокислотных остатков.
Указанный
вывод косвенно следует в том числе и из руководств по иммунохимическим методам
анализа (например [42]).
Далее
авторы [8], использовав полученную антисыворотку, с помощью двух
иммунохимических методов определили, реагирует ли она с препаратами
гемоглобинов (коммерческих, выпускаемых химическими фирмами) из различных
источников. При иммуноферментном анализе в растворе (ELISA) было обнаружено,
что антисыворотка отчетливо "узнает" гемоглобин индюка, а с помощью
иммуноблоттинга (это на специальной мембране) получены еще более исчерпывающие
данные.
В
[8] проделаны все стандартные контроли и представлен почти весь первичный
экспериментальный иллюстративный материал. Перед иммуноблоттингом авторы
убедились, что имеющиеся у них стандартные препараты гемоглобинов кролика,
индюка и змеи вполне качественные. Действительно, хотя и закупленные, наверное,
на крупных химических фирмах (в статье не указано, но вряд ли сами очищали),
такие препараты могут портиться при хранении даже в холодильнике (микробы съедят,
вода попадет). Это вам не доказывать, что выделенным не распавшимся фрагментам
белка тиранозавра миллионы лет. Попробуй не убедись, что твои стандартные
препараты современных белков не развалились у тебя (частично, конечно) при
хранении в течение нескольких лет, или же при неаккуратной транспортировке с
фирмы (когда лед положить забыли), и коллеги-биохимики могут указать на
возможность некорректности и артефактов, посмотрев полученные тобой данные.
Это
только у тиранозавра его полипептиды десятки миллионов лет нераспадаться
способны.
Как
бы там ни было, перед иммуноблоттингом авторы провели электрофорез своих
стандартных гемоглобинов (электрофореграмма представлена) и убедились, что все
они имеют присущую гемоглобинам молекулярную массу (порядка 64.000), то есть,
что препараты "не развалились".
После
этого проводили их иммуноблоттинг с антисывороткой к белковому экстракту из
кости тиранозавра и обнаружили отчетливую (во всяком случае, на фото) реакцию с
гемоглобинами кролика и индюка. А вот с гемоглобином змеи антитела не
реагировали, и это послужило контролем того, что антитела связываются не с
любым белком. Если бы антитела "узнали" еще и гемоглобин змеи, то
авторам пришлось бы для контроля исследовать реакцию с еще каким-нибудь белком,
не гемоглобином (с альбумином, к примеру). Чтобы сказать: да, реакция
характерна не просто для белков как таковых, а именно и только для
гемоглобинов.
Но
в молекуле гемоглобина змеи не оказалось того участка аминокислотной
последовательности, который соответствовал фрагментам гемоглобина тиранозавра,
в то время как в гемоглобинах индюка и кролика он имелся. Антитела не
среагировали с гемоглобином змеи, и, поэтому, авторам повезло: не пришлось
проводить дополнительное исследование реакции с каким-нибудь другим,
неспецифическим белком. В качестве его случайно выступил гемоглобин змеи.
С
первого взгляда кажется странным: антитела к белку тиранозавра, а реагируют с
гемоглобином кролика, но не змеи. Но это и не важно: просто такой участок
полипептидной последовательности во фрагментах весьма распавшегося гемоглобина
тиранозавра попался, которого нет в белке змеи. Тем более, что он имеется в
гемоглобине птицы (индюка), а именно к птицам ящеры типа тиранозавра и близки
[10, 11].
Авторы
[8] проделали также иммуноблоттинг с экстрактами из бактерий и даже из
окружавшего кость песчаника, но антитела со всем этим, конечно, не
среагировали. Таким образом, почти все мыслимые контроли были соблюдены.
Однако
идентификацией белковой части фрагментов гемоглобина тиранозавра М. Швейцер с
соавторами похвально не ограничились. В состав молекулы гемоглобина входит
специфичное молекулярное образование — гем: железо в особой координационной
форме в связи с порфирином (это кольцевая структура; грубо говоря, что-то типа
нескольких бензолов). Авторы [8] для идентификации специфической структуры гема
в экстрактах из костей динозавра применили целый комплекс из пяти
физико-химических методов: ЯМР, спектроскопию в ультрафиолете, ЭПР, HPLC и др.
(не станем подробно рассматривать суть этих известных методов). Было
обнаружено, что во всех случаях полученные показатели характерны для гема.
Кроме
того, в местах локализации структур, соответствующих сосудам внутри костей,
окраска была характерной для остатков крови (красно-коричневая). Такую же
окраску имел и белковый экстракт [8, 16].
Это
все, но этого вполне хватает, чтобы сделать следующие выводы:
1)
Работа проведена корректно; использованные подходы адекватны, а полученные
данные убедительны.
2)
Найдены остатки специфичной структуры гема в участках сосудистой стенки кости
тиранозавра.
3)
Строго идентифицированы белковые фрагменты молекулы именно гемоглобина
тиранозавра возрастом "65 млн. лет".
4)
Эти фрагменты, хотя и малы, вряд ли состоят из менее чем 15–20 аминокислотных
остатков, что составляет 3–5% от интактной (исходной) молекулы гемоглобина. В
самом теоретически "худшем" случае фрагменты не могут включать менее
7–8 аминокислот (2% от интактной молекулы), но этот случай весьма
проблематичен, исходя из их ощутимой иммуногенности. В наиболее же "лучшем"
теоретически случае фрагменты не могут быть длиной более 40–70 аминокислот
(10–15% от интактного белка), поскольку не видны при электрофорезе.
Таким
образом, гемоглобин тиранозавра за "65 млн. лет" почему-то не
распался на все 100%, а только максимум на 95–98%. Что же это за такой,
по-видимому, никому неизвестный сверхустойчивый полипептидный участок входит в
его состав? Новое слово в науке о гемоглобине и в науке о тиранозаврах.
6. Последствия работы доктора М. Швейцер с соавторами
Мы
уже знаем, как доктор Мэри поспешила со своей, по словам одного эволюциониста
"рекламной" [14], статьей-интервью в научно-популярном журнале в 1997
г.
"Реальный
Парк Юрского периода" [18] у нее в лаборатории, понимаешь. И кость
тиранозавра у нее почему-то то не окаменевшая [13], то "недоокаменевшая"
[8, 18].
Известный
креационист доктор К. Виланд уделил большое внимание всем этим исследованиям и
интервью, причем немного запутался с недоокаменением, к тому же слишком
сосредоточившись, видимо, на научно-популярном в ущерб действительно научному
[15, 16]. Он получил свою порцию критики от эволюциониста [14], и, наверное, не
от одного.
Однако,
как мы видели выше, фундаментальная работа по фрагментам гемоглобина
тиранозавра, опубликованная в журнале АН США [8], в дальнейшем явно стала
замалчиваться. Ее не цитирует даже сама доктор М. Швейцер в обзоре за 2003 г.
[1].
А
на справедливые замечания доктора К. Виланда, что для иммуногенности фрагменты
белка должны быть достаточно большими, какой-то эволюционист Джек Дебон (Jack
DeBaun) небрежно ответил ему, что для иммуногенности, дескать, было достаточно
гема с прикрепленными к нему 3–4 аминокислотами [16]. Спросил доктор К. Виланд
своего приятеля — специалиста по моноклональным антителам, правда ли это, но
тот сразу очень сильное сомнение насчет 3–4 аминокислот выразил [16]. И мы
скажем здесь: гем к иммуногенности отношения не имеет вовсе, иначе бы мы просто
жить не смогли, поскольку гем един для всех видов позвоночных, а эритроциты у
нас распадаются постоянно, и гем в кровь выходит. Ребенку ясно (только не Дж.
Дебону [16]), что не вынесли бы мы такой постоянной аутоиммунной нагрузки
собственными антителами к собственному гему. И чтобы пептид в 3–4 аминокислоты
наработку антисыворотки у крыс (причем "рабочей" антисыворотки)
вызывал, того не видано и у папуасов. С чем хочешь небелковым свяжи такой
пептид для иммунизации, все равно не получится.
А
еще видно, как изо всех сил стараются забыть про ту "unmineralized",
то есть "не окаменевшую" кость тиранозавра, какой она в 1994 г. была,
заменив ее на "недоокаменевшую частично" (nonpermineralized) [14, 17]
(доктор М. Швейцер, видимо обжегшись, и вовсе о ней помалкивает осторожно [1]).
Вопрос
же о возрасте кости сомнению эволюционистами не подвергается: 65 млн. лет, и
все тут [1, 14, 17]. Указывается, что это данные не только радиоизотопного
анализа, но и основанные на определении степени рацемизации аминокислот [17].
Смысл
последнего метода состоит в следующем. Все живущие на Земле организмы имеют в
составе белков только L-формы аминокислот (кристаллы которых вращают плоскость
поляризованного света влево). Однако если синтезировать аминокислоту химически
(а не выделить из биологического материала), то мы получим рацемат — смесь из
равных количеств L- и D-форм (оптических изомеров), т.е. из лево- и правовращающих.
Вследствие стремления к состоянию химического равновесия, соединение, исходно
представленное какой-то одной изомерной формой (L- или D-) со временем
превращается в рацемат из равных количеств обеих форм. И если организм умирает,
то, в зависимости от времени, соотношение L/D формы становится все меньше и
меньше, пока не достигнет единицы. Именно на определении подобного соотношения
и основано датирование ископаемых останков по степени рацемизации аминокислот
[1, 43, 44].
Но
и тут не все оказывается столь просто: даже беглое ознакомление со специальной
литературой показывает, что процесс рацемизации зависит от окружающих условий.
Так, присутствие воды — фактор, влияющий на рацемизацию, а для некоторых
аминокислот в процессе нагревания (105°С), выявляется обратная кинетика реакции
рацемизации [44]. Конечно, 105°С немало, но ведь это в лабораторных условиях,
когда время ограничено. А в течение сотен и тысяч лет, наверное, и 20–30°С роль
сыграют. Логичным это кажется с химических позиций. И вообще, скорость рацемизации
постоянна только при постоянной температуре [45], чего и следовало ожидать. В
результате даже использующие этот метод с осторожностью подходят к его
результатам, указывают на некоторые сложности [46] и рекомендуют применять его
в комплексе с радиоизотопной датировкой [1, 47].
А
те, кто занимается радиоизотопной датировкой, наверное, рекомендуют
использовать ее в комплексе с определением рацемизации.
Поэтому
сомнительно, что кто-то кроме любителей эволюции способен безоговорочно
доверять таким датировкам, которые насчитывают 65 млн. лет для образцов
сохранившихся полипептидов, обладающих к тому же иммуногенной активностью. Ведь
иммуногенная активность, все-таки, — это один из видов биологической
активности.
7.
Как молекулярные палеонтологи-эволюционисты объясняют возможность сохранения
фрагментов биомолекул в течение десятков миллионов лет
Как
только молекулярная палеонтология возникла, так, видимо, сразу появилась
необходимость объяснить механизмы, обусловливающие сохранность достаточно
высокоэнергетических биомолекул в течении десятков и сотен миллионов лет. Это
только палеонтологи прошлого не задумывались над подобным вопросом: считали,
что все, что сохранилось за "биллиарды" лет, окаменело, отвердело,
заместилось силикатами, песчаниками и кремнеземами. Или в виде угля и нефти
представлено. А иначе бы не сохранилось "по определению" [10, 11].
Молекулярным же палеонтологам пришлось волей-неволей разрабатывать возможные
механизмы, поскольку в противном случае эволюционная "наука" (в
смысле происхождения одних родов и семейств от других) могла лишиться главной
опоры своих умозрительных построений — гигантских промежутков времени.
Ваш
покорный слуга, кроме общих фраз типа адсорбции на неорганических носителях,
сам в этом роде придумать что-либо неспособен. И не остается ничего другого,
как только рассмотреть соответствующие места из все того же информативного
обзора доктора М. Швейцер за 2003 г. [1].
Однако
и там не очень много убедительного. Сначала признается, что все белки через
какое-то время распадаются вследствие воздействий протеолитических
(переваривающих) ферментов, микробов, окисления, гидролиза, внутри- и
межмолекулярных взаимодействий. Отмечается, что механизмы столь долгого,
миллионолетнего сохранения ДНК и белков еще только предстоит выяснить. (Mechanisms for the preservation of
organic compounds such as DNA or protein over the course of geological time
remain to be elucidated.) [1]. Затем говорится, что, тем не менее,
накапливается все больше фактов о реальности указанного сохранения. И действительно:
если иммуногенные фрагменты белков обнаруживаются в образцах, которым приписан
возраст до сотен миллионов лет (см. выше табл. 1), то, следуя логике
эволюционистов, возраст таких фрагментов сотни миллионов лет и должен
насчитывать.
Далее
автор обзора 2003 г., опираясь на гипотезы других исследователей, рассматривает
следующие возможные механизмы, обусловливающие указанные чудеса [1]:
1.
Распад биомолекул и разрушение внутримолекулярных связей могут приводить к
появлению продуктов, которые, реагируя между собой, формируют комплексы
биополимеров, резистентных к дальнейшей деградации.
Комментарий.
Это не совсем понятно, поскольку даже те комплексы биополимеров, все-таки,
биомолекулами со всеми высокоэнергетическими связями и остаются.
2.
Биомолекулы способны стабилизироваться через связывание с органическими
продуктами распада в окружающей почве, что ингибирует активность ферментов,
расщепляющих ДНК и белки. Такой феномен выявлен в лабораторных исследованиях
[1, 48].
Комментарий.
Вот только из этих исследований совершенно не ясно, как будут вести себя
подобные комплексы в течение не только миллионов, но и просто десятков лет.
3.
Раннее "цементирование" органических остатков при погребении
отложений, что защищает объекты от микробов и кислорода.
Комментарий.
И тут не совсем верится, что в течение геологических эпох (миллионы лет) те
"цементные пломбы" не будут нарушены какими-нибудь подвижками
пластов, землетрясениями, наводнениями и извержениями вулканов. Гемоглобин
тиранозавра, опять же. Допустим, "зацементирована" кость была,
защищена от микробов. Почему же тогда гемоглобин все-таки распался на 95–98%? А
если микробы и другие воздействия, несмотря на "цемент", место имели,
почему не до конца белок распался?
4.
Связывание (адсорбция) белков и ДНК с минеральным субстратом, причем
сохранность увеличена в биоокаменевших (biomineralized) тканях, где компонент
белка в минеральном кристалле попадает в закрытую систему, предохраняющую от
молекул воды. Например, сохранение белков в комплексе с апатитом (минеральной
составляющей костей) возможно в течение длительного времени. Это наиболее
важный механизм.
Комментарий.
Может, все и так, но окаменевшая кость, в которой к тому же имеются
"недоокаменевшие" участки, это не алмаз и даже не янтарь. Полагаю,
что те "закрытые системы" в кристаллах должны были не раз становиться
открытыми в течение геологических промежутков времени, когда подвергались
длительным воздействиям даже слабых растворов неорганических кислот,
образующихся путем взаимодействия между просачивающейся водой и минералами
(даже углекислая кислота могла сыграть роль). Или воздействиям слабых растворов
щелочей. Вода, как известно, она и камень точит.
Кто-то
заметит, что останки могли исходно оказаться погребенными столь глубоко, что на
их "белково-минеральные кристаллы" ни разу не попала никакая вода.
Думаю, что тогда эти останки никто и никогда бы не обнаружил. А раз эти
останки, как пишут исследователи, "excavated" (откопали), то значит,
что не так уж глубоко они и залегали (причем часто не в пустынях это было). И
значит, что вода вряд ли была так далеко, тем более в течение миллионов лет.
Или же надо предположить, к примеру, что в течение 64.999.999 лет останки того
тиранозавра без доступа воды в глубинах Земли жюль-верновских находились, и
только где-нибудь в последний год в верхние пласты поступили? Сомнительно это.
В
результате даже автор обзора по молекулярной палеонтологии [1] заключает:
"Существует,
однако, немного экспериментальных свидетельств о том пределе [промежутка]
времени сохранения, который может быть обусловлен указанными механизмами".
("However, there is
little experimental evidence for a temporal limit to preservation enhanced by
such mechanisms".)
Отдельным
является важный вопрос о термодинамических закономерностях сохранения пептидной
связи (между аминокислотами в белках). Эта связь достаточно стабильна, несмотря
на то, что ее свободная энергия гидролиза относительно велика, если сравнивать,
например, с неорганическими соединениями [34]. Чтобы разрушить химически все
пептидные связи в препарате белка, его раствор в очень концентрированной
соляной кислоте (6 н) запаивают в ампулу и 1–3 суток выдерживают при 100–105°C
[49]. В этом случае разрушаются все внутримолекулярные связи.
Другой
способ — те же условия, но при 37°C. Здесь белок распадается не полностью:
помимо отдельных аминокислот, получается много ди- и трипептидов (по 2–3
аминокислоты), но не более [49]. Однако пептиды в 2–3 аминокислоты не являются
иммуногенными, как то было с гораздо бóльшими фрагментами гемоглобина
тиранозавра, поэтому для наших прикидок можно считать, что белок практически
распался.
Протеолитические
ферменты (например, пепсин и трипсин) проделывают почти то же самое (хотя и не
до конца) при гораздо менее жестких условиях. Вернее, вовсе не жестких. И
микроорганизмы своими переваривающими ферментами осуществляют то же, причем
часто — до конца. Всякий знает, как быстро микроорганизмы деградируют белковые
питательные субстраты.
Вышеуказанное
химическое расщепление в сильной кислоте при температурах 37–105°C обусловлено
уже не биохимическими (ферментами), а чисто химическими, термодинамическими
процессами. Они подчиняются закону, выраженному уравнением, в которое входят
параметры свободной энергии связи и температура. Исходя из распада пептидных
связей за 1–3 суток при 37–105° C, специалист по химической термодинамике
способен, наверное, хотя бы прикидочно рассчитать то время, за которое должен
произойти распад, например, при 20°C. Концентрация водородных ионов
(кислотность) также является одним из параметров в исходных термодинамических
уравнениях равновесия химической реакции. И здесь, полагаю, можно оценить то
время, которое понадобится для распада при pH 7 (нейтральные условия) по
сравнению с pH сильных растворов соляной кислоты.
К
сожалению, в креационной литературе нам не встретились серьезные расчеты
подобного рода (хотя они, может, и имеются). Но есть большое подозрение, что
полученные в результате таких расчетов промежутки времени
"самораспада" окажутся на много порядков меньше тех "десятков и
сотен миллионов" лет, в течение которых полипептидные фрагменты
гемоглобина и других белков (см. табл. 1) оказались не разрушенными.
Самое
же главное относительно их сохранности — это, все-таки, вездесущее действие
микроорганизмов. Существуют большие сомнения, что те кости на нашей Земле могли
находиться в стерильных условиях миллионы — сотни миллионов лет.
8.
Фактическая сохранность фрагментов макромолекул в зависимости от времени,
прошедшего с момента захоронения
Кажется
познавательным представить сведения из, так сказать, областей молекулярной
археологии и молекулярной антропологии. А именно — сохранность иммуногенных
фрагментов белков и ДНК в останках доисторических и исторических людей (табл.
2).
Таблица 2(см. в материалах к публикации)
Испанские
исследователи вообще подвергают сомнению корректность сравнительного с
современным человеком расчета мутаций в амплифицированных ДНК тех
"неандертальцев", поскольку, как они пишут, никто не учитывал
вариаций в норме в определенном участке той ДНК митохондрий. Пересчитали испанцы
заново эту "генетику", и указывают, что никакого расхождения
("дивергенции") "неандерталец" — современный человек у них
не получается [65].
Наконец,
только что (2004 г) работы немецких исследователей ДНК неандертальца, похоже,
надолго закрыли вопрос с его "расхождениями" от нас [66]. Оказалось,
что экстракты из древних костей сами по себе обладают сильной способностью
вызывать повреждения в ДНК (мутации — точковые замены и делеции). Когда
последовательности современных митохондриальных ДНК помещали в экстракты из
кости неандертальца, то наблюдались их повреждения (77% исходных копий были
значительно изменены). И часто — именно в тех участках, что ранее столь любили
сравнивать в плане "неандерталец" — Homo sapiens. Авторы делают
предположение, что все дело в клеях и консервантах, которыми в прежние времена
пропитывали кости, и что "последовательности древних ДНК необходимо
исследовать с предосторожностями по крайней мере до тех пор, пока молекулярная
основа вызываемых экстрактом мутаций не будет понята" [66].
Из
табл. 2 видно, что, во-первых, чем старше образец даже по шкале в единицы тысяч
лет, тем хуже сохраняются белки. И хотя гемоглобин, например, идентифицируется
в самых древних костях, в останках возрастом единицы тысяч лет его содержание
уже очень мало [53].
Противоречивы
данные относительно сложного и лабильного белка иммуноглобулина G. С одной
стороны, он обнаружен "молекулярными археологами" в останках
доисторических детей, а, с другой стороны, — не идентифицирован судебными
медиками спустя всего 1,3 года после пребывания ткани с кровью в земле (см.
табл. 2).
Очень
иллюстративными кажутся эксперименты по идентификации в остатках костей
ископаемых животных остеокальцина. Они полностью запутывают картину датирования
геологических эпох.
Остеокальцин
представляет собой низкомолекулярный (масса 5200–5900 "у.е.") белок
позвоночных, состоящий из порядка 50-ти аминокислот и содержащий три остатка
глутаминовой кислоты. Его аминокислотная последовательность, если пользоваться
специальным термином, консервативна, т.е. мало отличается для различных видов
животных. На взгляд биохимика, этот белок просто чудовищно термостабилен: так,
после нагревания порошка из кости современной коровы при 165°C в течение 5,3 ч
остеокальцин распадается только на 90% [67].
Это
кажется почище вируса гепатита, который полностью инактивировать кипячением не
удается —приходится автоклавировать при температурах выше 100°C. И хотя
низкомолекулярные белки хорошо известны своей термостабильностью, должен
заметить, что показатель остеокальцина выходит за всякие мыслимые рамки.
Отсюда
вывод — очень стабилен белок остеокальцин к физико-химическим воздействиям.
Термодинамически стабилен, а, значит, сохраняться в костях должен долгое время
(если, конечно, микроорганизмы не учитывать — они быстро справятся с любым
растворимым белком). И действительно — еще в 1987 г нашли остеокальцин в
ископаемых костях быка и зубах грызуна [26], а позже — в костях древних бизонов
[67] и даже в останках динозавра [27]. Следовало бы ожидать, что в образцах от
быка и бизона остеокальцин сохранится много лучше, чем, например, в костях
динозавра. Однако это оказывается не так.
В
работе 2002 г. [67] получены уникальные в своем роде данные. Основная часть
исследования заключалась в микровыделении остеокальцина из порошка костей бизона
возрастом 56–59 тыс. лет. Авторам с помощью специальных современных методов
удалось его очистить, "умножить" количественно и определить
аминокислотную последовательность, которая была аналогичной показателю
современного остеокальцина. К сожалению, выход белка из тех костей, которым
насчитали 55–56 тыс. лет, авторы не представили. (Выход белка — его количество,
полученное из 1 г или из 1 кг исходного материала; в данном случае — костей.)
Зато
авторы представили выход остеокальцина из костей современной коровы и бизонов
возрастом по "120 и 300 тыс. лет". Определение в экстрактах из
костного порошка проведено с помощью радиоиммунологического метода с антителами
к остеокальцину современной коровы [67]. Чувствительность данного метода велика
— достаточно просто следовых количеств белков, а полученные значения отвечают
их истинной концентрации в пробах из тех или иных образцов [42].
Исходя
из приведенных авторами [67] значений (в специальных единицах — пикомолях на 1
мг кости) путем расчета удается узнать, каково содержание остеокальцина в более
общеизвестных единицах (например, в мг на 1 кг исходных костей). Нами построен
соответствующий график (рисунок) сохранения остеокальцина в костях в
зависимости от времени ("сотен тысяч лет"; оценено палеонтологами в
[67]).
Из
рисунка (см. материалы к публикации) видно, что нормальный уровень
остеокальцина в костях современной нам коровы (а, значит, и у бизонов должно
быть сравнимое значение) составляет 0,25 мг/кг кости. Это малое содержание:
вспомним, что даже из тиранозавра доктору М. Швейцер с соавторами удалось
получить порядка 1 мг гемоглобина [8]. Иными словами, в организме, вероятно,
содержится много меньше остеокальцина, чем гемоглобина (последнего — вспомним
анализы крови — 120–140 грамм на 1 л крови).
Несмотря
на всю стабильность остеокальцина, спустя "оцененные" 120 тыс. лет
после смерти животного уровень этого белка в костях бизона (судя по [67] —
"без вечной мерзлоты") уменьшился в 28 раз, а спустя 300 тыс. лет
(другой бизон, конечно) — в 2500 раз (см. рисунок). В последнем случае
детектируются просто следовые количества белка — одна десятимиллионная грамма
на 1 кг костных остатков. Это указывает, как кажется вначале, что даже столь
невероятно устойчивый к физико-химическим воздействиям остеокальцин плохо сохраняется
в образцах возрастом "сотни тысяч лет" (видимо — работа микробов).
Но,
при всем при том, известна идентификация остеокальцина в ископаемых останках
различных животных возрастом до 13 млн. лет [26]. Как он может там
обнаруживаться, если исходить из экстраполяции сохранности от времени согласно
графику на представленном нами рисунке?
Существует
еще один пример — остеокальцин в костях динозавра (и не одного) возрастом
"73–75 млн. лет" (1992 г.) [27[. Конечно, там также использовали
метод иммунохимического анализа, а именно: определяли уровень остеокальцина в
экстрактах из костей двух динозавров, используя антитела кролика против
остеокальцина современного аллигатора. Детектировали исследуемый белок
динозавров и с помощью HPLC (один из типов специальной высокоразрешающей
хроматографии).
Что
вы думаете? Остеокальцин прекрасно определялся в костях возрастом "73–75
млн. лет" [27]. Чувствительность иммунохимического метода, использованного
авторами [27], нисколько не выше, чем радиоиммунологического анализа при
изучении костей бизонов в [67]. Значит, содержание остеокальцина в костях тех
динозавров никак не меньше, чем у упомянутых древних бизонов, хотя возраст
костей динозавров больше в 250–600 раз. Более того, поскольку авторам [27]
удалось выделить остеокальцин динозавра с помощью HPLC, его содержание никак
нельзя назвать тем следовым, что детектировано для бизонов в 120 и 300 тыс.
лет. Скорее, оно соответствовало тому, что было характерно для костей бизона
возрастом 55–56 тыс. лет в [67], для которых как раз подобное микровыделение с
HPLC и проводили.
Это
уже почти 1200-кратная разница в возрасте ископаемых остатков.
В
костях же бизонов в "120 и 300 тыс. лет", как уже отмечалось (см.
рисунок), уровень остеокальцина совершенно ничтожен — 9 и 0,1 микрограмма на 1
кг (микрограмм — 0,001 мг). Чтобы выделить из таких костей белок хотя бы путем
HPLC, понадобились бы тонны ископаемых останков.
Но
остеокальцином вопрос не исчерпывается. Из табл. 1 (см. выше) видно, что
детектированы и даже получены (выделены, очищены) фрагменты других белки.
Непонятен весьма лабильный (нестойкий) альбумин, который идентифицировали в
костях мастодонта. Хотя известно, что последние мастодонты были современниками
человека, все-таки, по оценкам, их ископаемым останкам не менее 10 тыс. лет [68],
что кажется несколько многовато для сохранения даже частей молекулы альбумина.
И
каким образом в старой работе 1976 г. [4] ухитрились выделить фрагмент
гликопротеина из моллюска возрастом в "80 млн. лет", да не просто
выделить, а определить его аминокислотную последовательность, сравнить
последнюю с показателем современного нам такого же моллюска и сказать:
"Да, аналогичны". Ведь в 1976 г., когда проводили то исследование,
никаких сверхчувствительных методов выделения в сверхмикроколичествах, подобных
HPLC, насколько мне известно, не было. Имелись только различные виды обычной
хроматографии, что и было использовано в [4]. А для этих хроматографий
требуется много материала.
Вопросы,
вопросы... Гемоглобин тиранозавра доктора М. Швейцер с соавторами [8], опять
же. Лабильный белок. Это вам не крайне стабильная маленькая молекула
остеокальцина. Каким образом удалось выделить отнюдь не следовые количества
фрагментов гемоглобина, которые позволили иммунизировать животных и получить
антисыворотку?
Ответьте
мне все же на вопросы: что же это за таинственные механизмы стабилизации у
тиранозавра и что же это за столь различные условия захоронения, когда:
•
В одном и том же источнике (костях), хотя и разных животных;
•
Фрагменты значительно более лабильного белка (гемоглобина);
•
Сохраняются в 200–500 раз дольше, чем стабильного (остеокальцин);
•
Да еще в количествах, на много-много порядков выше.
Добавим:
а бета-кератин ящеров (до "140 млн. лет" — см. табл. 1). Как с ним?
Сохранился ведь.
Но
почему тогда, если взглянуть на "палеоантропологическую" и
"археологическую" табл. 2, мы обнаруживаем достаточно плохую детекцию
гемоглобина и других белков в образцах возрастом "всего-навсего"
порядка тысяч лет?
Так
что, помимо остеокальцина бизонов, очень многое свидетельствует о том, что даже
несоизмеримо меньшие по сравнению с геологическими промежутки времени весьма
отражаются на сохранности биомолекул. Впрочем, ничего другого биохимик не может
и ожидать: вспомним контрольные опыты М. Швейцер с соавторами [8], в которых
они проверяли интактность коммерческих, закупленных недавно на химических
фирмах препаратов гемоглобинов (то, что недавно — следует из гарантированного
срока годности подобных белковых препаратов).
И
позволим себе еще раз издать "глас вопиющего в пустыне": неужели
гемоглобин, который слабо определяется уже в некоторых костях с оцененным
возрастом всего в единицы тысяч лет (табл. 2), применительно к тому тиранозавру
вдруг попал в столь чудесные условия, что частично сохранился за промежуток
времени более чем в десятки тысяч раз продолжительный? И другие белки
ископаемых животных тоже (см. табл. 1). Кто-то может верить в подобное, но для
меня, например, все это кажется полным абсурдом, даже если прямых доказательств
обратному получить нельзя (как смоделируешь те химические и физические условия
за "десятки миллионов лет"?).
И
здесь следует твердо высказать свое мнение (пусть его назовут субъективным).
Биохимик-эволюционист, допускающий существование нераспавшегося за десятки и
сотни миллионов лет иммуногенного полипептида в кости, гораздо более далек от
понимания выявленных фундаментальными естественнонаучными дисциплинами
закономерностей, чем биохимик-креационист, который, хотя и не имеет
непосредственного опровержения, но, опираясь на те закономерности, полагает, что
фрагмент белка не может иметь столь гигантский возраст. Что те белки не могут
быть захороненными не только миллионы, но даже сотни тысяч лет назад.
9. Кто первый сказал: "Эритроциты
тиранозавра!"
В
последние годы вокруг этого вопроса развернулась весьма оживленная, с переходом
на личности, дискуссия между докторами-эволюционистами и
докторами-креационистами. "Костью в горле" для первых стали те
эритроциты. И именно эволюционисты более переходят на личности.
Как
уже отмечалось выше, доктор Мэри Швейцер с соавтором в 1997 г. поспешили дать
рекламную статью-интервью ("Реальный Парк Юрского периода") в
научно-популярный американский журнал "Earth" [18]. Журнал вскоре
прекратил свое существование [14], а та статья нам, конечно, недоступна. Но
основные моменты из нее широко цитируются доктором К. Виландом [15, 16, 69], а
потом его высказывания, основанные на этих цитатах, критикуются эволюционистом
доктором Дж. С. Хардом [14]. Сами цитаты последний сомнению не подвергает, он
только ставит К. Виланду в вину увлечение "научно-популярным" и
"рекламным" [14]. Поэтому мы можем смело представить те цитаты из
"Парка Юрского периода" доктора Мэри с соавтором [18].
Оказывается,
как только начали изучать срез кости того тиранозавра под микроскопом, то сразу
обнаружили нечто, весьма похожее на эритроциты:
"Лаборатория
наполнилась возгласами изумления, когда я сосредоточила [внимание] кое на чем
внутри сосудов; на том, чего ни один из нас никогда не видел когда-либо ранее:
крошечные круглые объекты, прозрачные, красные, с темным центром. Когда коллега
бросил всего один взгляд на них, то он закричал: "Вы обнаружили
эритроциты! Вы обнаружили эритроциты!" ("You’ve got red blood
cells!") (цитировано по [69]).
Относительно
"темного центра" надо сказать, что эритроциты лишены ядра только у
млекопитающих, но у птиц, пресмыкающихся и земноводных ядра в этих клетках
имеются. А не видели сотрудники доктора М. Швейцер эритроцитов под микроскопом
никогда раньше наверное потому, что они палеонтологи (про то же, как проходили
практику в институтах-университетах, они, видимо, давно забыли).
Рассматривая
далее критику доктором Дж. Хардом доктора К. Виланда, мы можем узнать на сайте
первого, что в той научно-популярной статье в "Earth" имелась еще и
фотография среза кости с подписью: "Кровь из камня" [14].
Таким
образом, наше исследование напоминает восстановление несохранившегося текста
работы Цельса на основе трактата Оригена "Против Цельса".
За
все эти "Парки Юрского периода" и "Крови из камня" доктору
Мэри Швейцер, конечно, досталось от эволюциониста доктора Дж. Харда, попутно с
пинками доктору К. Виланду. Уж очень любила, дескать, доктор Мэри представлять
репортерам результаты своих еще незаконченных работ в преувеличенном и
спекулятивном виде ("in very speculative and even grandiose terms")
[14]. В результате ее шефу, профессору Джеку Хорнеру, множество раз пришлось
оправдываться перед каждым встречным-поперечным, говоря нечто вроде: "Да
не нашли мы там на самом деле никаких клеток крови!" [14].
Доктор
Дж. Хард пытается подчеркнуть, что М. Швейцер с соавтором отмечали
предварительность и незаконченность своих исследований, что они всюду допускают
оговорки, что не следует понимать их утверждения в "Earth"
однозначно, и т.д., и т.п. [14]. Однако цитаты из работы тех исследователей
доктор Хард представляет довольно жалкие, типа:
"Возможно,
таинственные структуры были, в лучшем случае, производными крови,
модифицированной тысячелетиями геологических процессов". ("Perhaps the mysterious structures were,
at best, derived from blood, modified over the millennia by geological
processes".) [14]
Отметим:"millennia"
пишут (тысячелетия), а не "millions", тем более не "tens
millions" (десятки миллионов).
Просмотрел
тут доктор Дж. Хард в цитате, осрамился. Зато его очень занимает вопрос: кто же
это там в лаборатории когда-то первый воскликнул: "Вы обнаружили
эритроциты! Вы обнаружили эритроциты!" Указывает доктор Хард, что сейчас
никто почему-то не признается [14].
А
еще пишет он, будто говорили доктор М. Швейцер с соавтором, что, дескать,
необходимо проведение дальнейших работ для подкрепления... (это у нас,
исследователей, всегда стандартная фраза, чтобы деньги выделяли; безнадежно,
правда).
Какого
подкрепления еще надо, чтобы убедиться в наличие иммуногенных остатков
гемоглобина тиранозавра? Убедительной та экспериментальная работа [8] является.
И скажем эволюционистам: для вас лучше не подкреплять, а то вдруг такие большие
фрагменты белка выделят, что их даже при электрофорезе (см. выше) видно
будет... Что тогда о возрасте фрагментов думать станете?
И
закончим про кровь тиранозавра. Понятно, что прямого доказательства, являются
ли именно эритроцитами столь похожие на них под микроскопом образования,
получить нельзя. Не спросишь ведь их под микроскопом: "Ты эритроцит или
нет?". Да и мертвые они уже были... Много я эритроцитов под обычным
микроскопом видел, не написано на тех кружочках, что они именно красными
кровяными клетками являются. Всякие морфологически подобные артефакты за долгое
время накопится могут. Хотя, возможно, под электронным микроскопом и можно специфически
именно эритроциты идентифицировать, однако я этого не знаю, не специалист
тут...
Но
все эти рассуждения основаны на уж очень строгом теоретически подходе. Ибо
косвенных доказательств наличия именно эритроцитов динозавра доктора Мэри много
— и остатки гемоглобина из этих участков выделены, и специфическая структура
гема там имеется, и окрашивание. Однозначно все показано [8] (подробно мы
разобрали выше).
Наконец,
последнее подкрепление — аналогичные данные польских авторов из Кракова,
опубликованные в 1998 г. (их последняя работа) [5]. В кости динозавра (возраст
"80 млн. лет") обнаружены стенки кровеносных сосудов, в некоторых
участках которых (внутри сосудов) имелись образования, очень напоминающие
эритроциты в современных нам костях. Более того, продемонстрировано, что в
местах локализации указанных эритроцитоподобных образований аккумулируется
больше железа, чем в других участках сосудистой стенки [5].
Кажется,
нет более никакой возможности закрывать глаза на то, что "образы"
эритроцитов тиранозавра все-таки выявлены. Пусть и опубликованы первые данные
только в научно-популярном журнале и пусть они названы
"предварительными" [14, 18]. Пусть позже доктор М. Швейцер побоялась
их включить в свои научные статьи. Ведь получается, что в работах польских
авторов (с более чем 30-ти-летним стажем в области молекулярной палеонтологии)
получены аналогичные результаты. И у них "артефакт", значит?
Не
знаю как кому, но лично мне кажется очень маловероятным такое совпадение в
1990-х гг. артефактов по обе стороны Атлантики. Трудно поверить в такие чудеса.
Конечно,
не ясно, из чего ныне состоят те "образы" эритроцитов. Есть ли у них
в фантоме "мембраны" белки и липиды, из которых построены клеточные
стенки? Может, все заместилось песчаником-кремнеземом? Сказать пока
затруднительно, но все равно странно, что даже "образ" мембраны (тень
эритроцита называется) сохраниться мог.
Эволюционисты-палеонтологи
тоже чувствуют, что слишком уж чудесны совпадения артефактов в Польше и
Америке. В результате некоторые из них (не знаю как все, но американские —
точно) вовсе перестали принимать во внимание не только эритроциты, но и
однозначно выявленные фрагменты гемоглобина тиранозавра из США. Как мы уже
подчеркивали, даже сама, по-видимому, напуганная доктор Мэри Швейцер в обширном
обзоре по молекулярной палеонтологии за 2003 г. ничего не пишет о собственных
данных 1997 г. по тиранозавру (только глухо упоминает о "возможности
наличия гемоглобина", но ссылки нет). Слово "тиранозавр" в ее
обзоре вообще отсутствует [1]. И очень удачно для нас оказалось, что редакция
журнала АН США (междисциплинарного) в последнее десятилетие имеет обыкновение
помещать в Интернет полные тексты всех статей. Среди них и статья доктора Мэри
с соавторами 1997 г. [8] оказалась.
Польских
же работ для палеонтологов-эволюционистов США как бы вовсе не существует, не
упоминает о них ни доктор Мэри [1, 8], ни доктор Дж. Хард [14], ни эволюционист
Джек Дебон [16]. Не обсуждаются они и на соответствующих форумах, которые
"против креационизма" [17].
Все
это странно. Ваш покорный слуга не имеет отношения ни к эволюционизму, ни к
палеонтологии. Но, исходя из накопленного опыта, кажется удивительным: с какими
глазами молекулярные палеонтологи в США позволяют себе не упоминать и не
цитировать важные данные других авторов из той же области. Не обсуждать в своих
обзорах собственные серьезные работы. Когда всего-то публикаций по молекулярной
палеонтологии (применительно к белкам), похоже, насчитывается 2–3 десятка.
Из
этого отчетливо видна, полагаю, степень идеологизированности и субъективизма
тех, кто пытается стоять на позициях эволюционизма. Попытки с этих позиций
провести действительно научные экспериментальные работы в рамках молекулярной
палеонтологии должны с неизбежностью приводить именно к такому плачевному
итогу: селективному представлению "нужных" данных и замалчиванию
нежелательных.
А
иначе деньги по грантам поступать перестанут.
Какая
тут может быть "научность"...
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.portal-slovo.ru/