Читать книгу Серый слон. Или зачем живут люди на Земле - Игорь Хамдамов - Страница 5

Прежде чем попытаться понять смысл жизни людей, попробуем разобраться, что же такое жизнь, когда и как она возникла, зачем существует, как развивается.

Тема возникновения жизни, это одни сплошные вопросы, и главный из них, на мой взгляд, звучит так: «Как органические вещества, неизвестно откуда взявшиеся на молодой планете, смогли организоваться в живую клетку?» До недавнего времени наиболее полно разработанной, аргументированной и имевшей широкое признание, считалась гипотеза происхождения жизни путем биохимической эволюции, а именно: гипотеза Опарина-Холдейна. Она утверждает, что жизнь на Земле возникла из неживой материи, в условиях, имевшихся на планете миллиарды лет назад. Эти условия включали в себя наличие источников энергии, определенного температурного режима, наличие воды, вулканических газов и других неорганических веществ – предшественников органических соединений. Эта гипотеза была разработана в 20-е – 30-е годы XX-го века. А. И. Опарин открыл, что в определенных условиях растворенные белки собираются в компактные капли – коацерваты, которые, подобно живым клеткам, могут поглощать растворенные вещества из внешней среды и делиться. Он предположил, что атмосфера молодой Земли была бескислородной, и в ней мог протекать абиогенный синтез органики. Джон Холдейн (Великобритания) развил идею «первичного бульона» – океана, взаимодействовавшего с первичной атмосферой Земли, в котором под воздействием грозовых разрядов, вулканической деятельности и солнечного ультрафиолета происходили разнообразнейшие химические реакции, приводившие, в том числе, к созданию сложных органических молекул. Эти молекулы, в свою очередь, объединялись в коацерватные капли – предшественницы живых клеток. В 1953-ем году С. Миллер (США), для подтверждения гипотезы Опарина-Холдейна, создал установку, в которой он воспроизвел состав первичной атмосферы Земли, руководствуясь своими, как потом выяснилось, не совсем верными представлениями. Затем, он с помощью электрических разрядов, имитирующих грозы, синтезировал в этой установке набор органических веществ, включая аминокислоты. Спустя некоторое время С. Фокс (США) получил полипептиды различной длины путем нагревания смеси сухих аминокислот. На этом достижения сторонников теории абиогенеза кончились. Но при всей кажущейся скромности этих результатов, их значение сложно переоценить, поскольку Миллер доказал принципиальную возможность синтеза органики из простых неорганических соединений. Затем, почти на полвека, в этой области науки воцарились застой и безысходность. Ведь между набором органических веществ и живой клеткой лежит пропасть, преодолеть которую крайне затруднительно. Собраться в самую примитивную живую клетку случайным образом органические вещества никак не могут, а доклеточных форм жизни не существует. Вирусы являются обязательными внутриклеточными паразитами, поэтому предшественниками бактерий они не являются. Краткое перечисление проблем, с которыми столкнулись ученые, пытаясь создать живое из неживого, представляло бы из себя текст, превосходящий по объему мою книгу в несколько раз; поэтому я отсылаю всех интересующихся этой темой к книге Михаила Никитина «Происхождение жизни. От туманности до клетки». Она написана максимально доступным для такой серьезной темы языком, и при желании, неподготовленный человек сможет ее одолеть.

В двухтысячные годы дело сдвинулось с мертвой точки, и на наших глазах в этой области науки происходит революция. Я упомяну два наиболее важных, с моей точки зрения, события.

Во-первых, Джону Сазерленду (Великобритания) удалось синтезировать весь набор органических веществ, необходимых для зарождения жизни. Синтез происходил в условиях ранней Земли, воспроизведенных по его представлениям. Попутно выяснилось, почему существуют всего четыре буквы генетического кода (нуклеотиды аденин, гуанин, цитозин, тимин). Просто из всех нуклеотидов они оказались наиболее устойчивыми к ультрафиолетовому излучению, тогда как другие нуклеотиды под действием ультрафиолета разложились. Отсюда следует один важный вывод: если где-то во вселенной и существует белковая форма жизни, то в ее основе, скорее всего, находятся те же четыре нуклеотида, ведь ультрафиолетовое излучение есть везде. То есть вполне возможно, что генетический код универсален для всей вселенной.

Во-вторых, Крейгу Вентеру (Швейцария) удалось синтезировать геном бактерии Mycoplasma mycoides и вставить его в клетку другого микроорганизма – Mycoplasma capricolum, из которой перед этим были удалены все гены. Полученный микроорганизм получился жизнеспособным и повел себя как обычная бактерия Mycoplasma mycoides. Тем самым Крейг Вентер доказал, что живые организмы (по крайней мере, бактерии) это конструкторы, которые можно собирать-разбирать.

Пропасть между набором органических веществ и живой клеткой еще не преодолена, но уже не кажется непреодолимой. Тем не менее, что-то или кто-то должен был сконструировать первые живые организмы на ранней Земле, ведь вероятность случайной «самосборки» фактически нулевая. Ничего лучше и надежней Дарвиновского механизма отбора ученые пока не придумали, но, как и зачем разным веществам, пусть и органическим, конкурировать? Это звучит так же нелепо, как утверждение, что два булыжника конкурируют друг с другом за место на тротуаре. Они и не конкурировали. Геохимический подход к теме возникновения жизни на Земле предполагает, что конкурировали друг с другом геохимические циклы, а органические вещества были затянуты в эти циклы и послужили катализаторами и стабилизаторами последних. Многие из нас, даже двоечники, еще со школьной скамьи помнят выражение «круговорот веществ в природе». Например, углерод из атмосферы усваивается растением, после этого попадает в организм растительноядного животного, затем в организм хищника, затем в почву, потом опять в атмосферу. Это очень упрощенное описание геохимического цикла углерода, который крутится посредством живых существ за счет энергии солнца. В своей книге «Удивительная палеонтология. История Земли и жизни на ней» К. Ю. Еськов, ссылаясь, в свою очередь, на А. С. Раутиана (1995), предлагает взглянуть на загадку возникновения жизни с геохимической точки зрения. Далее я кратко излагаю по его книге.

Геохимический подход к теме возникновения жизни

Между холодным космосом и планетой, подогретой центральным светилом, возникает температурный градиент (ТГ). Если планета обладает при этом подвижной газообразной и/или жидкой оболочкой (атмосферой и/или гидросферой), то ТГ порождает в этих оболочках за счет конвенции физико-химический круговорот, в который с неизбежностью вовлекается и твердая оболочка планеты (в случае Земли – кора выветривания), в результате чего возникает глобальный геохимический цикл – прообраз биосферы. Геохимические циклы, едва зародившись, попали под действие отбора по двум параметрам:

Во-первых, отбор на стабильность. При вращении Земли вокруг своей оси энергетическая подпитка геохимических циклов солнцем прекращалась в ночное время, поэтому для поддержания своей структуры, геохимические циклы должны были «научиться» запасать энергию.

Во-вторых, отбор на скорость оборота вовлеченных в геохимические циклы веществ. По этому параметру должны были выиграть те из них, что обзавелись наиболее эффективными катализаторами.