Чтобы объяснить, как появилась жизнь на Земле, надо разобраться с энергией живой клетки. Обратимся к источнику [5; 40 – 41, 46]:

«Синтез и гидролиз молекул АТФ – универсальный промежуточный этап огромного количества энергетических преобразований в клетках бактерий, растений и животных – от простейших до человека. Гидролиз молекул АТФ происходит под влиянием ферментов и коферментов, входящих в состав мышечных волокон, ионных насосов, в рибосомах при синтезе белков и т.д. Из-за больших размеров органических молекул и ферментных структур места выделения и использования энергии гидролиза часто разделены расстояниями, значительно превышающими межатомные. Поэтому возникает важный вопрос о механизме эффективного переноса энергии гидролиза молекул АТФ вдоль больших белковых молекул.

Механизму транспорта энергии в биологических системах было посвящено специальное заседание Нью-Йоркской академии наук в 1973 г. Обсуждались три главных вопроса: существует ли кризис в биоэнергетике? Если да, то какова его природа? Как может быть разрешен этот кризис? Уже сама постановка этих вопросов говорила об отсутствии понимания механизма эффективного переноса энергии.

Предлагаемые объяснения наталкивались на непреодолимые трудности. Эти трудности объяснялись тем, что количество энергии, выделяемое в одном акте гидролиза молекул АТФ (~ 0,5 эВ), слишком мало для возбуждения электронных состояний белковых молекул. Их возбуждение требует энергии, на порядок большей. А энергии, выделяемой при гидролизе молекул АТФ, достаточно только для возбуждения внутримолекулярных колебаний белковых молекул. Вот почему ряд выступавших на конференции учёных, в частности М. Клейр, Д. Грин, К. Штауб, считали, что в белковых молекулах энергия гидролиза молекул АТФ переносится в виде вибрационной энергии колебаний группы атомов С = 0, входящих в состав пептидных групп всех белков. Для возбуждения этих колебаний требуется только 0,21 эВ энергии.

Это предположение активно оспаривали другие участники конференции (в частности, Г. Вебер). Они утверждали, что в конденсированной среде (водное окружение, другие молекулы) время жизни вибрационного возбуждения отдельных пептидных групп должно составлять, как и время жизни вибрационных колебаний в молекулярных кристаллах, только 10-12 с. Значит, такие колебания не могли бы участвовать в переносе энергии гидролиза молекул АТФ на расстояние, значительно превышающие размеры самих пептидных групп.

Сторонники переноса энергии вибрационными колебаниями возражали, что, по-видимому, особая структура белковых молекул может играть ключевую роль в стабилизации и увеличении времени жизни вибрационных состояний, возбуждаемых в таких макромолекулах. Однако они не смогли убедительно обосновать это утверждение. Не нашли поддержки и неовиталистические высказывания некоторых участников заседания о необходимости установления новых закономерностей, управляющих энергетическими преобразованиями в живой природе, существенно отличающимися от закономерностей, установленных при исследовании тел неживой природы.

Участники конференции так и не пришли к единому мнению. Вопрос о «кризисе» в биоэнергетике остался неразрешенным.

В том же 1973 г. была опубликована работа Н. И. Кислухи и А. С. Давыдова. Исследователи установили, что в a-спиральных белковых молекулах могут распространяться без потери энергии и изменения формы колебательные возбуждения коллективной природы. Такие возбуждения в дальнейшем получили название давыдовских солитонов.

Исследование показало, что при наличии в цепочке двух волн разной амплитуды, волна с большей амплитудой, двигаясь с большей скоростью, всегда обгоняет волну с малой амплитудой. Неожиданно оказалось, что нелинейное взаимодействие во время столкновения не сказывается на последующем движении уединенных волн. После столкновения они продолжали движение, не меняя колоколообразной формы и скоростей. Смещалось лишь немного их положение по сравнению с тем, которое они занимали бы, если бы не было столкновения.

Таким образом, при столкновении уединенные волны не обмениваются энергией. Именно поэтому в численных расчетах Ферми (1955 г.) не наблюдалась термолизация. Обнаруженное замечательное свойство уединенных волн, сближающее их поведение с поведением частиц, позволило Забуски и Крускалу назвать их солитонами – сокращение от английского названия solitary wave».

Также А. С. Давыдовым было рассмотрено, как солитоны эффективно переносят энергию в белковых молекулах, в механизме мышечного сокращения, движения с помощью ресничек, жгутиков и флагеля. Но дальнейшие исследования показали, что и этот способ транспортировки неэффективен [6; 48-49]: