Краткая история почти всего на свете
Шрифт:
Эта естественная тенденция к собиранию вместе настолько сильна, что многие ученые ныне считают возникновение жизни куда более неизбежным явлением, чем мы обычно думаем. Говоря словами бельгийского биохимика, нобелевского лауреата Кристиана де Дюва [272] , жизнь является «обязательным проявлением материи, непременно возникающим всюду где есть соответствующие условия». Де Дюв считал, что такие условия могут встречаться миллионы раз в каждой галактике.
Разумеется, в приводящих нас в движение химических соединениях нет ничего столь уж экзотического. Если бы вы пожелали создать еще одно живое существо, будь то золотая рыбка, листики салата или человек, вам по существу потребовалось бы всего четыре основных элемента: углерод, водород, кислород и азот, — плюс небольшое количество немногих других, главным образом серы, фосфора, кальция и железа. Соедините их примерно в три десятка комбинаций, чтобы получить кое-какие сахара, кислоты и другие основные соединения, и вы сможете создать что-то такое, что живет. Как замечает Докинс: «В веществах, из которых состоят живые существа, нет ничего особенного. Живые существа, как и все прочее, представляют собой наборы молекул».
272
Кристиан де Дюв (Christian Rene de Duve) — бельгийский биохимик, открывший в 1940-1950-х гг. лизосомы и пероксисомы — новый тип органел в клетке. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1974 г.
В конечном счете жизнь удивительна, приятна и, возможно, это даже чудо, но едва ли она невероятна — что многократно подтверждается нашим собственным скромным существованием. Конечно, многие тонкие детали истоков жизни остаются довольно неопределенными. Каждый сценарий необходимых условий возникновения жизни, который вы когда-либо читали, обязательно требует наличия воды — от «маленького теплого пруда», в котором, как полагал Дарвин, брала начало жизнь, до бьющих из морского дна скважин, которые теперь являются самыми популярными кандидатами на признание их истоками жизни, — но во всех примерах упускается тот факт, что соединение мономеров в полимеры [273] (то самое, что дает начало белкам) включает реакцию, известную в биологии как «синтез с выделением воды». Как отмечается в одном крупном труде по биологии, не без нотки смущения, «исследователи сходятся во мнении, что в силу закона действующих масс такие реакции не были бы энергетически выгодными в первозданном море и, по существу, в любой водной среде». Это отдаленно похоже на то, чтобы сыпать сахарный песок в стакан с водой и там превращать его в кусочек сахара. Из этого ничего не должно получиться, но в природе каким-то образом получается. Химические подробности всего этого для нас несколько сложноваты, но достаточно лишь знать, что если намочить мономеры, они не превращаются в полимеры — за исключением возникновения жизни на Земле. Как и почему это случилось тогда, но не происходит в других случаях, — один из больших, не получивших ответа вопросов биологии.
273
Мономерами называют небольшие биологические молекулы, способные соединяться друг с другом, образуя длинные цепочки — полимеры.
Одной из самых больших неожиданностей в науках о Земле за последние десятилетия стали открытия, касающиеся периода земной истории, в котором возникла жизнь. До 1950-х годов считалось, что жизнь существует менее 600 млн лет. К 1970-м годам несколько смельчаков сочли, что она, возможно, берет начало 2,5 млрд лет назад. Но вот ныне признаваемый срок в 3,85 млрд лет представляется потрясающе ранним. Поверхность Земли затвердела только 3,9 млрд лет назад [274] .
274
В самое последнее время найдены признаки того, что земная кора могла затвердеть около 4,1 млрд лет назад или даже еще раньше.
«Из такой быстроты мы можем лишь заключить, что жизни бактериального уровня "не трудно" развиваться на планетах, имеющих соответствующие условия», — отмечал в 1996 году на страницах «Нью-Йорк таймс» Стивен Джей Гоулд. Или, как он выразился в другом случае, трудно не прийти к заключению, что «жизни, возникающей при первой возможности, химически предначертано быть».
Жизнь действительно возникла так быстро, что некоторые авторитеты думают, что ей, должно быть, помогли — возможно, сильно помогли. Идея, что земная жизнь пришла из космоса, имеет удивительно долгое и даже порой знатное прошлое. Сам знаменитый лорд Кельвин поставил вопрос о такой возможности еще в 1871 году на собрании Британской ассоциации содействия развитию науки, предположив, что «зародыши жизни могли быть занесены на Землю каким-нибудь метеоритом». Но эта идея оставалась не более чем предположением, пока в одно сентябрьское воскресенье 1969 года десятки тысяч австралийцев не были напуганы серией громовых ударов и прочертившим небо с востока на запад болидом. Летевший болид вызывал странное потрескивание и оставлял запах, который некоторые сравнивали с запахом метилового спирта, а другие считали просто отвратительным.
Болид разрушился над Мурчисоном, городишком в 600 жителей в долине Гоулберна к северу от Мельбурна, и выпал дождем осколков, некоторые весом до 5 кг. К счастью, никто не пострадал. Метеорит был редкой разновидности, известной как углеродистые хондриты, а жители городка помогли собрать и сдать около 90 кг осколков. Момент оказался, как никогда, подходящим. Менее чем за 2 месяца до этого на Землю на корабле «Аполлон-11» вернулись астронавты с полным мешком лунных пород, так что лаборатории всего мира были готовы — даже требовали — получить образцы внеземного происхождения.
Было определено, что Мурчисонскому метеориту 4,5 млрд лет и что он усеян аминокислотами — всего 74 вида, 8 из которых участвуют в образовании земных белков. В конце 2001 года, более чем через 30 лет после его падения, Эймсовский научно-исследовательский центр в Калифорнии сообщил, что мурчисонские обломки содержали также сложные группы сахаров, называемых полиолами, которые раньше вне Земли не обнаруживали.
После 1969 года с Землей повстречались еще несколько углеродистых хондритов — один из них, упавший близ озера Тагиш на плато Юкон в Канаде в 2000 году видели над большей частью Северной Америки, — и они также подтвердили, что Вселенная на самом деле богата органическими соединениями. Ныне считают, что комета Галлея примерно на 25 % состоит из молекул органических веществ. Упади достаточное число этих молекул на подходящее место — скажем, на Землю, — и вот вам основные элементы, нужные для жизни [275] .
275
В основном это не аминокислоты, а простейшая органика, такая, например, как метан. Попадание этого вещества на Землю вряд ли повлияло бы на перспективы зарождения жизни.
С панспермией, как называют теории внеземного происхождения жизни, возникают две проблемы. Первая состоит в том, что она не дает ответа ни на один вопрос о возникновении жизни, а лишь переносит ответ куда-то еще. Вторая состоит в том, что панспермия иногда толкает даже самых почтенных ее приверженцев на такие спекуляции, которые вполне можно назвать безрассудными. Один из первооткрывателей структуры ДНК Фрэнсис Крик и его коллега Лесли Орджел высказали предположение, что Землю «преднамеренно засеяли жизнью разумные инопланетяне», — идею, о которой Гриббин говорит, что она «находится на грани научного приличия», или, иными словами, это фантазия, которую сочли бы совершенно безумной, если бы ее высказал не нобелевский лауреат, а кто-нибудь другой. Еще больше подорвали восторги по поводу панспермии Фред Хойл и его коллега Чандра Викрамасингхе, высказав мысль, о которой упоминалось в главе 3, будто из космоса к нам занесена не только жизнь, но и множество болезней, таких как грипп и бубонная чума, идею, без труда опровергнутую биохимиками.
Но что бы ни подтолкнуло к появлению жизни, это случилось лишь единожды. Самое необычайное явление в биологии и, пожалуй, самый удивительный известный нам факт. Все, что когда-либо жило — растение или животное, — берет начало от одного и того же первичного движения. В какой-то момент невообразимо далекого прошлого некий маленький мешочек химических веществ дернулся, ожил. Он поглотил какие-то питательные вещества, тихо запульсировал и короткое время жил. Такое, может быть, случалось и раньше, возможно, много раз. Но этот первичный мешочек совершил что-то дополнительное и необычайное: он разделился и произвел на свет наследника. Крошечный пучок генетического материала перешел из одного живого существа в другое, и с тех пор это движение не прекращалось. То был момент сотворения всех нас. Биологи иногда называют его Большим Рождением [276] .
276
В русском языке подобное выражение не прижилось. Вообще выделить некий фиксированный момент, когда неживое вещество становится живым, вряд ли возможно. Надежных представлений о том, как это происходило, в современной науке нет. Однако достаточно широко распространено представление о том, что появлению жизни предшествовала химическая эволюция сложных молекул, которые «размножались» в процессах автокатализа и «конкурировали» друг с другом в процессах, подобных естественному отбору. Таких представлений придерживается, в частности, академик В. Н. Пармон. При этом подходе между химической и биологической эволюцией нет четкой границы.
«Куда бы в мире вы ни отправились, на какое бы животное, растение, насекомое ни посмотрели, если оно живое, то будет пользоваться одним и тем же словарем и будет знакомо с одним и тем же кодом. Вся жизнь есть одно», — говорит Мэтт Ридли [277] . Все мы — результат одного генетического трюка, передаваемого из поколения в поколение на протяжении почти 4 млрд лет, до такой степени, что можно взять фрагмент генетического кода человека, залатать им поврежденную дрожжевую клетку, и она примет его в работу как свой собственный. В самом глубоком смысле он и есть ее собственный.
277
Мэтт Ридли (Matt Ridley) — британский научный писатель, специализирующийся на вопросах генетики и теории эволюции, автор книги «Геном», в которой каждая глава посвящена одной паре человеческих хромосом.
Начало жизни — или что-то очень близкое к нему — лежит на полке в кабинете приветливого геохимика Виктории Беннетт, которая работает с изотопами, в корпусе наук о Земле Австралийского национального университета в Канберре. Американка госпожа Беннетт приехала в университет из Калифорнии по двухлетнему контракту в 1989 году и остается здесь до сих пор. Когда в 2001 году я побывал у нее, она дала мне подержать увесистый кусок породы, состоявший из тонких полосок белого кварца, перемежающихся с серовато-зеленым веществом, клинопироксеном. Порода получена с острова Акилия у побережья Гренландии, где в 1997 году были обнаружены особенно древние породы. Им 3,85 млрд лет, и они представляют древнейшие морские отложения из когда-либо найденных.