Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле
Шрифт:
Примерно в то же время, когда Оро публиковал свои первые результаты, в игру включился Сирил Поннамперума. Он, как и Оро, родился в 1923 году, только не в Испании, а в городе Галле на принадлежавшем Британии острове Цейлон (сейчас это Шри-Ланка)[90]. Став для начала бакалавром философии, молодой человек увлекся химией – в частности потому, что понадеялся на более стабильный заработок. После переезда в 1962 году в Соединенные Штаты Поннамперума занялся в Исследовательском центре NASA, Калифорния, экзобиологией (наукой о гипотетической внеземной жизни). Как и Оро, он добился известности благодаря синтезу ключевых
Его главное достижение относится к 1963 году – тогда Поннамперума получил аденозинтрифосфат (АТФ)[92]. По своей химической структуре это вещество похоже на аденин, синтезированный Оро. Молекула АТФ содержит в себе аденин, который соединен с сахаром-рибозой, а к ней уже прикреплена цепочка из трех остатков фосфорной кислоты. АТФ был открыт в 1929 году, но его огромное биологическое значение стало понятно лишь ближе к 1940-м[93]. Эта молекула представляет собой химическую “батарейку”: получаемую из пищи энергию организм хранит в форме АТФ и использует по мере надобности.
Поннамперума был научным руководителем молодого ученого по имени Карл Саган, который позже прославился благодаря телесериалу “Космос”[94]. Но наш рассказ относится ко времени, когда Сагану не было еще и тридцати. Тогда он как раз разводился со своей первой женой, микробиологом Линн Маргулис. Причиной развода стало чрезмерное увлечение Сагана собственной карьерой, мешавшее ему воспитывать двоих детей. Из-за этой истории едва не пострадала карьера самой Маргулис[95], однако в итоге ей удалось войти в число виднейших биологов XX столетия[96].
Написав под руководством Юри бакалаврскую работу о возникновении жизни, Саган решил и дальше заниматься этой темой. Он предположил, что смесь аденина, сахаров и фосфатов могла образовать АТФ – если при этом не экономить на ультрафиолетовом излучении. Лаборантка Рут Маринер провела большую часть таких экспериментов и сумела получить некоторое количество АТФ. Это был большой успех, однако вскоре подоспела и критика: сомнения вызывало то, могла ли концентрация фосфатов быть настолько высокой на юной Земле.
Тем временем Миллер тоже продолжал свои исследования. К 1980-м он стал очень авторитетен и весьма охотно брался оценивать (особенно критиковать) любые предложенные ему новые идеи. Однако его карьера оборвалась в 1999 году, когда серия инсультов лишила его способности говорить. В итоге Миллер оказался в доме престарелых. Здесь его часто навещал Джеффри Бада, который в 1965–1968 годах написал под руководством Миллера диссертацию и позднее стал его сотрудником. Врач пытался заново научить Миллера выводить отдельные буквы, и пациент очень огорчался своим неудачам. Тогда Бада предложил Миллеру изобразить структуру метана, и последний, к изумлению присутствующих, уверенно и правильно написал “CH4”. Во всяком случае, часть его обширных знаний после инсульта уцелела.
И хотя карьера Миллера подошла к концу, его эксперименты в скором времени внезапно получили новую жизнь. В 2007 году надо было освободить его прежнюю лабораторию, а Миллер хранил там многие образцы, включая и полученные им в ходе первых опытов. Ученый тогда уже стал глубоким инвалидом, потерявшим способность говорить и понимать обращенную
Бада и его сотрудники провели повторный анализ с применением современных методик и установили, что Миллер на самом деле синтезировал больше различных аминокислот, чем предполагали, хотя и в совсем маленьких количествах. В одном из своих экспериментов, желая воспроизвести условия извержения вулкана в очень влажной среде, он немного изменил установку: одна из стеклянных трубок была тоньше, из-за чего через электрические разряды приходило больше пара[97]. Такая модификация эксперимента позволила получить 22 разные аминокислоты, включая те, что не встречаются в современных белках[98]. Исходно предполагалось, что извержения вулканов выполняли на древней Земле роль химических заводов, производящих органические молекулы.
Еще любопытнее то, что в 1958 году Миллер пробовал использовать цианамид. Это белая пудра, похожая на муку, которую определенно не стоит совать в рот. Цианамид – очередная простая молекула, состоящая всего из пяти атомов: углерода, двух азотов и двух водородов. Тем не менее такое неприметное химическое вещество, вероятно, позволило Миллеру получить важные биологические молекулы – белки. Дело в том, что цианамид вызывает дегидратацию, то есть отнимает воду у других химических веществ. К реакциям дегидратации относится и синтез нуклеиновых кислот, в частности ДНК или белков из аминокислот. Когда команда Бада исследовала образцы с цианамидом, она обнаружила добрую дюжину аминокислот, причем некоторые из них к тому же оказались соединены попарно[99].
Никто не знал, почему Миллер не опубликовал эти результаты, – ведь эта его идея оказалась пророческой. В целом потоке статей 1977 года Оро продемонстрировал, что именно цианамид позволяет синтезировать множество органических молекул, в том числе простые белки[100]. Позднее (в главе 14) мы увидим, что цианамид имеет куда большее значение, чем Миллер мог себе вообразить.
Хотя финал этой истории и радует, однако в первое десятилетие после основополагающего эксперимента Миллера все это, по-видимому, не было так уж важно. Шла своего рода “борьба за химию”, хорошей иллюстрацией чему служит тот скептицизм, с которым встретили синтез АТФ Поннамперумой и Саганом. Тогда же возникли споры и о природе атмосферы юной Земли, и о том, можно ли всерьез относиться к поэтапному синтезу в пребиотических условиях.
Однако куда важнее оказались события 1950-х и 1960-х. Открытие структуры ДНК стало огромным прорывом в понимании того, как работают живые клетки. Выяснилось, что жизнь неизмеримо сложнее, чем Опарин, Холдейн и Миллер могли себе представить в 1953 году, и что получение некоторых аминокислот и других органических компонентов первичного бульона вовсе не равно объяснению зарождения жизни. То есть тогда был сделан лишь первый шаг на пути, который оказался неожиданно долгим.
Часть II
Странные сущности
Живые организмы – это странные сущности, что в той или иной мере наверняка осознавали люди разных эпох.
Жакоб Моно,
“Случай и необходимость”[101]