Загадки мироздания
Шрифт:
Так что неудивительно, что разрушить эту зачарованность первым сумел биохимик из Советского Союза — официально атеистического государства. Этим биохимиком оказался А.И. Опарин, чьи труды на эту тему датируются начиная с 1924 года. По его гипотезе, первые живые клетки появились благодаря неизбежному и достаточно простому природному явлению.
В частности, большую роль Опарин придавал естественному образованию капель одной из жидкостей при растворении в другой в тех условиях, которые преобладали в первобытном океане.
Сейчас, поколение спустя, в этом же направлении гораздо дальше продвинулся Сидней Фокс из Института молекулярной
Профессор Фокс для начала создал химическую систему, разработанную таким образом, чтобы максимально воспроизводить условия, бытовавшие, по представлениям химиков, на Земле несколько миллиардов лет назад, и стал эту систему нагревать — уж чего-чего, а тепла, благодаря Солнцу, на нашей планете всегда было предостаточно.
Сначала в растворе находились лишь простые вещества, которые были очень широко распространены на Земле много эпох назад; и выяснилось, что одного лишь нагревания достаточно, чтобы из этих веществ образовывались аминокислоты, а затем эти же аминокислоты сами по себе объединялись в длинные белкообразные цепочки, которые ученый назвал «протеиноидами».
Лучше всего это получалось при температурах выше точки кипения воды, и некоторые биологи сомневались, что в условиях первобытной Земли такой процесс мог происходить без того, чтобы образуемые протеиноиды не распадались с той же скоростью, с какой и формировались. Однако Фокс тут же обрисовал картину, при которой протеиноиды образовывались в горячем вулканическом пепле, а затем тут же растворялись и смывались горячим дождем, не успевая в массе своей распасться.
Далее Фокс обнаружил, что при растворении его протеиноидов в горячей воде и последующем остывании раствора большие белкообразные молекулы демонстрируют тенденцию скапливаться вместе и слипаться в крошечные шарики, которые ученый назвал «микросферами».
Эти микросферы во многом напоминают простейшие клетки. По размеру и форме они напоминают маленькие бактерии. Как и клетки, они окружены некоей мембраной. Путем соответствующих изменений окружающей жидкости их, как и клетки, можно заставить раздуваться или, наоборот, ссыхаться. На них могут образовываться почки, которые могут иногда вырастать до больших размеров и отсоединяться. Они могут делиться надвое, могут объединяться в цепочки. Даже вещество внутри микросфер имеет некоторые свойства рабочих лошадок живой ткани — ферментов.
Конечно, микросферы не соответствуют ни одному определению живой ткани, но разве граница между живым и неживым непременно должна быть четкой и резкой? Многие биологи считают, что такой однозначной границы быть не может. Скорее живую и неживую материю разделяет широкая зона, находящиеся в которой объекты можно рассматривать как в некоторой степени живые, а в некоторой — неживые. Если придерживаться такой точки зрения, то микросферы, хоть им и далеко еще до собственно живой ткани в строгом смысле слова, уже не являются полностью неживыми.
Возможно, Фокс или кто-то другой сможет, подталкивая микросферы все дальше, провести их через весь путь от неживого к несомненно живому. А может быть — нет. Сложно сказать.
Может быть, попытки перепрыгнуть от ничего сразу к клетке — изначально ошибочны. Вполне возможно, что клетка — не самый подходящий объект для выбора в качестве первичной цели в попытке создать живую материю. Скорее всего, не она первой появилась на свет в ходе естественной эволюции от неживого к живому. Клетка в том виде, в котором мы ее знаем, может представлять собой не пример самой примитивной живой ткани, а результат ее долгой эволюции. Ведь на протяжении несчетных миллионов лет перед тем, как появилась первая клетка, наверняка должны были существовать более простые структуры. Просто стоило появиться на свет клеткам, как они полностью вытеснили своих предшественников в ходе конкурентного отбора, и теперь нам кажется, что проще клеток ничего нет, не было и быть не может.
Но эти «протоклетки» исчезли не совсем бесследно.
В каждой клетке содержатся еще более мелкие тела. Например, клеточное ядро, в котором находятся хромосомы, обеспечивающие механизм наследственности. Снаружи ядра в клетке располагаются митохондрии, представляющие собой энергетический аппарат. В клетках растений имеются хлоропласты — живые аналоги солнечной батареи, превращающие энергию солнечного света в пищевые запасы энергии химической.
Все эти органеллы могут представлять собой потомков протоклеток. Возможно, что протоклетки пришли к совместному существованию с образованием сложных структур как к более эффективному, чем самостоятельное. И уже эти объединения протоклеток (известные нам сейчас как клетки) и завоевали весь мир.
Самыми важными изо всех органелл можно назвать хромосомы. Каждому виду живых существ свойственно свое характерное количество хромосом. Например, в клетках человека их 46, и все вместе на определенных стадиях роста клеток они напоминают массу толстых переплетенных макарон.
Каждый раз, когда клетка делится надвое, каждая хромосома подвергается изменениям, в результате которой из одной хромосомы получается две, причем абсолютно одинаковые. Этот процесс получил название «репликация». Если проследить историю 46 хромосом любой из 50 триллионов клеток организма взрослого человека, то выяснится, что они происходят от 46 хромосом изначальной оплодотворенной яйцеклетки. А хромосомы этой оплодотворенной яйцеклетки были получены из двух родительских клеток, половина — из отцовского сперматозоида, половина — из материнской яйцеклетки. И происхождение каждой из них тоже можно проследить вплоть до оплодотворенной яйцеклетки соответствующего родителя и т. д.
Именно хромосомы отвечают за формирование ферментов в клетке. В каждом поколении хромосомы обоих родителей образовывают новую комбинацию; да и иные небольшие изменения в хромосомах тоже происходят при переходе от родителей к детям. В результате не бывает двух живых существ, чьи хромосомы в точности совпадают, а значит, в чьих клетках производятся в точности одинаковые ферменты. (Из этого правила есть одно исключение — однояйцовые близнецы, происходящие из одной и той же оплодотворенной яйцеклетки.)
Именно ферменты отвечают за химические механизмы, действующие в каждой клетке, а значит, именно они придают каждому живому существу его индивидуальность. Поэтому и следует рассматривать хромосомы как основу клетки, так же как мы рассматриваем клетку как основу взрослого живого существа.
Микросферы Фокса не имели этой важнейшей составляющей. Если бы мы могли синтезировать хромосомы, а затем внедрить их в микросферы, у нас, несомненно, получилась бы живая материя. Впрочем, если бы мы могли синтезировать хромосомы, то не исключено, что можно было бы создать им такие условия, когда они сами собрали бы вокруг себя целые клетки.