Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле
Шрифт:
Наверняка Миллер к тому времени уже осознал, что провел эпохальный эксперимент, который вдобавок пришелся по душе журналистам. “Если бы их аппарат был размером с океан и проработал миллион лет кряду, он смог бы произвести что-то вроде первых молекул жизни”, – заявлял журнал Time[79]. Газета The New York Times вышла с вызывающей передовицей “Жизнь и стеклянная Земля”[80]. Всего за одну ночь Миллер превратился из безвестного аспиранта в настоящую звезду. Ему предстояло бороться с этим обстоятельством всю свою жизнь, как и многим из тех, чье самое большое достижение пришлось на начало карьеры. Ни одному из последующих экспериментов Миллера так и не удалось сравниться с этим, самым первым.
Тем временем в науке о возникновении жизни наметился прорыв. В августе 1957 года Опарин организовал в Москве первую международную конференцию, посвященную происхождению жизни[81]. Миллер наряду со многими западными учеными решился принять в ней участие, несмотря на риск преследований со стороны властей США. К нему и вправду обратились представители ЦРУ, которых интересовало положение дел в советской науке[82]. Видимо, их пугала перспектива упустить первенство в биологии, как это случилось с космической программой: в октябре того года Советский Союз первым запустил искусственный спутник Земли, “Спутник-1”.
На самом деле этот бум исследований происхождения жизни можно объяснить только веянием времени. В те годы умами владели космическая гонка и холодная война. Почти все исследования происхождения жизни в США финансировало и проводило NASA, усиленно разыскивавшее внеземную жизнь. К тому же все подобные изыскания сопровождались чрезвычайно бравурной риторикой, в духе “мы вот-вот завоюем космос”. В воздухе витали ощущение огромных возможностей и предвкушение открытия новых горизонтов.
В конечном счете из эксперимента Миллера выросла целая самобытная научная отрасль синтеза пребиотиков (то есть веществ преджизни). Самым выдающимся ее представителем стал, пожалуй, Хуан Оро-и-Флоренса.
Оро родился в 1923 году в местечке Льейда на севере Испании[83]. Подобно Опарину, он вырос в эпицентре грядущего конфликта. За месяц до его рождения офицер армии по имени Мигель Примо де Ривера сместил парламент Испании и установил в стране собственную диктатуру. Демократия была восстановлена лишь спустя семь лет, но напряжение сохранялось, и в июле 1936 года в Испании началась гражданская война. Она закончилась через три года, когда генерал Франсиско Франко стал новым испанским диктатором, правившим вплоть до своей смерти в 1975 году.
Оро увлекся вопросами происхождения жизни в подростковом возрасте, что в какой-то степени было вызвано его растущим скептицизмом в отношении религии. Именно поэтому он хотел изучать биохимию, которую, однако, в испанских университетах не преподавали. В конце концов в 1947 году он получил степень по химии, после чего вернулся в свой родной город и попытался найти работу по специальности. К сожалению, это ему не удалось, и он, потерпев неудачу в двух компаниях, пошел работать в отцовскую пекарню. В 1948 году он женился на Франческе Фортезе, и вскоре у них родился первый из четырех детей.
Желая заняться биохимией, Оро принял решение переехать в Соединенные Штаты. Он нашел себе место в Институте Райса (переименованном позже в Университет Уильяма Марша Райса) в Хьюстоне, штат Техас, и, покинув семью, отправился туда в августе 1952 года. Следующие три года он посвятил своей диссертации, не решаясь выезжать за пределы страны из опасения, что его не впустят обратно. Но в итоге ему удалось устроиться в Хьюстонский университет и его семья тоже перебралась в США.
Получив долгожданную возможность изучать пребиотическую химию, Оро в 1960 году совершил нечто удивительное[84]. Он получил аденин, один из ключевых компонентов ДНК[85]. Внезапно выяснилось, что на юной Земле мог существовать еще один класс биологических молекул. Оро использовал цианистый водород[86],
молекула которого состоит из трех атомов: по одному атому водорода, углерода и азота. Он смешал это вещество с гидрохлоридом аммония и получил цианид аммония, который затем нагревал до 90 °C в течение 24 часов. Далее Оро удалил примесь черной смолы и смешал оставшееся с соляной кислотой – той самой кислотой, что содержится в желудке. В итоге образовалось небольшое количество аденина. Следует отметить, что установка Оро сильно отличалась от той, которая служила Миллеру моделью моря и атмосферы. Работа на установке Оро проходила в несколько этапов, и для нее требовались более изощренные реагенты.Два из использованных Оро веществ (формальдегид и цианистый водород) позднее будут использованы в сотнях других подобных синтезов[87]. Оба соединения связаны со смертью: формальдегид веками применялся для бальзамирования трупов, а синильную кислоту в виде Циклона Б использовали нацисты для умерщвления людей в промышленных масштабах. Удивительно, что именно они сыграли решающую роль в поиске ответа на вопрос о зарождении жизни.
В конце 1960-х годов Оро заинтересовался другими планетами и начал изучать органические соединения, обнаруженные в метеоритах. Он предположил, что необходимые для зарождения жизни вещества присутствовали в породах, из которых исходно состояла Земля[88]. После того как в Испании была восстановлена демократия, Оро вернулся в родную страну. Он умер от рака в 2004 году, появившись незадолго до смерти на испанском телевидении и в нескольких словах объяснив свое к ней спокойное отношение: “Мы всего лишь звездная пыль… Я счастлив вернуться обратно к звездам”[89].
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 биологических молекул, а позже углубился еще и в проблему освоения космоса[91].
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.