Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле
Шрифт:
Вэхтерсхойзер, прекрасно понимавший, что его идеи вызвали множество вопросов[366], не проводил никаких экспериментов уже много лет и потому нуждался в помощниках.
В начале 1990-х он стал работать вместе со Штеттером, которому уже удалось получить пирит из сероводорода. В целом это отвечало идеям Вэхтерсхойзера; правда, на одном из этапов вместо железа был использован сульфид железа[367]. Также Штеттер показал, что образование пирита может сопровождаться образованием органических молекул, в том числе аминокислот[368].
Начиная с середины 1990-х, Вэхтерсхойзер сотрудничал главным образом с Клаудией Губер
Например, в своей первой статье Губер и Вэхтерсхойзер описывают превращение углекислоты в уксусную кислоту (ту, что содержится в уксусе) через промежуточную стадию тиоэфира[369]. В современных живых клетках образование многих жизненно важных соединений происходит путем образования тиоэфиров. “Тиоэфиры были чашей Грааля для биохимии”, – утверждает Вэхтерсхойзер. И в самом деле: клеточный биолог Кристиан де Дюв даже предложил отдельную гипотезу “Мира Тиоэфиров” для объяснения возникновения жизни[370]. Уксусная кислота тут очень важна.
Получение тиоэфиров и уксусной кислоты стало, вне всяких сомнений, большим достижением. Но для этого Губер и Вэхтерсхойзеру пришлось вмешаться в ход химических процессов и изменить их. Вместо приводящей к образованию пирита реакции они использовали смесь из сульфидов никеля и железа.
Через год им удалось соединить аминокислоты и тем самым синтезировать простые белки – опять-таки используя смесь сульфидов никеля и железа, а также угарного газа[371]. Позднее исследователи выяснили, что эта производящая белки реакция может происходить одновременно с другими реакциями – теми, что приводят к распаду белков обратно на аминокислоты. Получился простой метаболический цикл, без устали синтезирующий все новые мини-белки и снова их разрушающий. Энергию для него поставляет поток угарного газа[372].
Все это стало впечатляющей иллюстрацией возможной роли химии железа и серы при возникновении жизни. И все же вопросы еще оставались. В частности, не удавалось использовать железо-серную химию для обеспечения энергией стабильные автокаталитические наборы. Из этого следовало, что созданные Губер и Вэхтерсхойзером циклы реакции могут не иметь биологического значения. Это отличает их от полученных на основе нуклеиновых кислот или белков, ставших основой для автокаталитических наборов. Также сохранялся вопрос о том, как в таких условиях могло образоваться нечто вроде клетки.
И все же идеи Вэхтерсхойзера были, безусловно, гениальны и останутся таковыми, даже если окажутся совершенно неправильными. Подобно Кернс-Смиту, он заставил всех взглянуть на проблему зарождения жизни по-иному. Его основная гипотеза, состоявшая в том, что жизни был с самого начала необходим источник энергии, без сомнения, верна. Более того: хотя Вэхтерсхойзер, возможно, и ошибается, утверждая, что именно реакции с участием железа и серы служили источником энергии, он, тем не менее, вполне может быть прав насчет химической природы этого источника. Единственной очевидной альтернативой здесь является энергия света – способность использовать ее действительно возникла в ходе эволюции после гетеротрофного питания.
Но, пожалуй, самый большой комплимент Вэхтерсхойзеру – это тот факт, что менее чем через год у его теории появилась конкурентка. Новая теория также утверждает, что метаболизм возник первым, и подчеркивает необходимость в химической энергии для начала жизни – и потому эти две теории вроде бы легко спутать. Однако в действительности их отличает друг от друга множество деталей. История этой
Глава 11
Рожденные в глубинах
8 февраля 1977 года научно-исследовательское судно “Кнорр” покинуло западную часть Панамского канала и взяло курс на Тихий океан, точнее – на Восточно-Тихоокеанское поднятие. Здесь находится хребет, расположенный на границе двух тектонических плит океанического дна. Научно-исследовательские экспедиции ранее уже описали потоки поднимающейся тут теплой воды. Кроме того, в этом месте на поверхности воды были замечены погибшие глубоководные рыбы[373]. Все это заставило ученых заподозрить присутствие здесь так называемых гидротермальных источников. Прежде таких источников еще никто никогда не видел: они представляют собой потоки горячей воды, нагретой вулканическими горными породами и магмой в толще дна и прорывающейся сквозь него в холодный океан.
На “Кнорре” находилась команда океанографов, в том числе Джон (“Джек”) Корлисс, Тьерд ван Андел и Роберт Баллард[374]. Они отправились на поиски гидротермальных источников, потому что верили в их существование. Никто из них не подозревал, что им предстоит произвести настоящую революцию в биологии – и тем самым вдохновить представителей группы “вначале был метаболизм” на создание новой гипотезы зарождения жизни.
Остановившись над Восточно-Тихоокеанским поднятием, ученые погрузили в воду устройство под названием ANGUS[375], напичканное камерами, фонарями и различными сенсорами. Соединенный с кораблем при помощи кабеля, ANGUS перемещался у дна на расстоянии 4,5 метра от него и каждые 10 секунд делал фотографии. Около полуночи он зарегистрировал резкий скачок температуры: аппарат попал в восходящие потоки теплой воды. Когда у ANGUS кончилась пленка, его вытащили на поверхность и на следующий день проявили все 70 000 снимков.
На большинстве их видны лишь голые скалы – кажущиеся бесконечными раздолья застывшей лавы, выброшенной из океанического дна. Но на тринадцати фото, которые были сделаны во время путешествия устройства по температурной аномалии, оказалось нечто совершенно иное. Там буйствовала жизнь! “Поток застывшей лавы окружали сотни белых моллюсков и коричневых ракушек, – напишет позже Баллард[376]. – Такого обилия живого в глубинах океана еще никто никогда не видел – оно появилось внезапно из-за облака мутно-синеватой воды и вскоре исчезло из поля зрения”. Это стало настоящим сюрпризом. В команде исследователей не было биологов: никто даже не подозревал, что они могут понадобиться.
На следующий день к месту действия прибыл второй корабль. На нем находился подводный аппарат “DSV Элвин”, при помощи которого ранее разыскивали потерянную в море военно-воздушными силами США водородную бомбу. В 1986-м Баллард также использовал “Элвин” для глубоководного погружения на севере Атлантики – там он исследовал останки затонувшего “Титаника”. Однако в этот раз на борт “Элвина” взошли Корлисс и ван Андел, а управлял им пилот Джек Доннелли. Вскоре после рассвета судно, начав погружение, достигло глубины 2700 метров. Температура воды составляла всего 2 °C, давление было огромным, и повсюду царила полная темнота. Прожекторы “Элвина” выхватили крошечный участок морского дна, окруженный прямо-таки стигийским мраком. Скалы, скалы, одни лишь голые безжизненные скалы… Но вот подводный аппарат добрался до места назначения, и пейзаж сразу переменился. Температура воды подскочила до 8 °C, и перед удивленными Корлиссом и ван Анделом предстали гидротермальные источники[377].