Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле
Шрифт:
Пока сложно решить, которое из двух описанных мест действия предпочтительнее. Но этого и не требуется. Сейчас мы, вне всякого сомнения, располагаем обширными экспериментальными доказательствами того, что биологические молекулы сформировались в подобных ландшафтах на Земле. Также существуют подтверждения возможности их самопроизвольного объединения. Как показали десятилетия экспериментов, использование производных цианида позволяет получить строительные блоки жизни. Кроме того, Шостак продемонстрировал, что эти блоки могут собираться в протоклетки, очень похожие на настоящие. С морскими местообитаниями (вроде глубоководных источников) дело, однако, не пошло. Гипотеза геотермальных источников требует наличия некоего механизма для превращения в эти самые строительные блоки углекислоты – а она неохотно вступает в реакции. Растения, правда, умеют
Так что в итоге самой перспективной оказалась гипотеза о зарождении жизни в теплом водоеме на суше из строительных блоков, образовавшихся при участии цианида. Лучшим доказательством стало бы создание на ее основе новой жизни с нуля: нечто вроде имитирующего условия на древней Земле эксперимента Миллера, который бы привел к получению беспорной жизни. Пытаться угадать, когда такой эксперимент станет возможен, – неблагодарная задача. Но он кажется вполне вероятным – и есть все шансы, что имитируемой средой станет водоем на суше, а не море.
Но даже такой впечатляющий результат не сможет положить конец дискуссии о зарождении жизни. Что, если эксперименты укажут на возможность многократного зарождения жизни? В этом случае будет особенно трудно определить, который из сценариев произошел в действительности, либо даже исключить возможность того, что несколько различных форм жизни сформировались в разных местах, а затем или слились воедино, или существовали одновременно и конкурировали. Лучшее, на что мы можем надеяться в ближайшем будущем, – это отыскать такие пути зарождения жизни, один или более.
Если окажется, что жизнь и в самом деле может возникнуть в геотермальном источнике или водоеме на дне метеоритного кратера, то мы убедимся, что история науки умеет быть ироничной. Ибо выяснится, что Чарльз Дарвин был абсолютно прав, когда писал одно свое небрежное и короткое письмо. Теперь это его послание из 1871 года выглядит поистине пророческим. Дарвин мысленно представил себе жизнь возникшей в “теплом маленьком водоеме” (!), содержащем “фосфорные соли” (устаревшее название фосфатов) и наполненном “светом, теплом и электричеством”. До сих пор было принято считать, будто предположение Дарвина о том, что первым шагом на пути к живому стало “образование белков”, является упрощением. Однако именно в год написания этого письма Дарвином мир впервые узнал, что нуклеиновые кислоты в принципе существуют. Огромное значение этих соединений выяснилось позже – тогда же внутреннее устройство клеток было загадкой. Если учесть относительно небольшой объем доступной ему информации, то станет понятно: Дарвин оказался первоклассным пророком.
Эпилог
Смысл жизни
Все то, что ты знаешь, вся ваша цивилизация – все берет свое начало вот здесь, в этой маленькой лужице жижи. Довольно символично, не правда ли?
“Звездный путь: Следующее поколение”, эпизод “Все блага мира”. Авторы сценария Рональд Д. Мур и Брэннон Брага[578].
Позади у нас остались четырнадцать глав этой книги, из которых мы узнали историю исследований зарождения жизни на нашей планете. Первой вашему вниманию была предложена гипотеза первичного бульона, которую создали Опарин и Холдейн, – она потерпела неудачу, поскольку жизнь оказалась намного сложнее, чем могли себе представить ее авторы. Следующие гипотезы (вроде Мира РНК) стремились свести жизнь к одному из ее ключевых компонентов: либо к определенному веществу (скажем, белкам), либо к определенному процессу (например, метаболизму). Однако выполненные в русле этих гипотез эксперименты, несмотря на многолетние усилия, не создали ничего, что можно было бы уверенно назвать живым. Зато выяснилось, что все вещества-строительные блоки жизни могут быть получены на основе одного и того же сырья. Также оказалось, что уже синтезированные биологические молекулы склонны собираться в более сложные структуры, которые напоминают живые клетки. Иначе говоря, первая жизнь не была “построена вокруг” какого-то одного своего компонента. Она возникла, имея сразу все свои главные ингредиенты, – хотя поначалу и в сильно упрощенной форме.
На данный момент – это лучшее объяснение возникновения жизни на Земле.
Путь к нему занял большую часть прошедшего столетия, и нет никаких сомнений в том, что эта история пока далека от завершения. Предстоит уточнить множество деталей и решить целый ряд вопросов. Но все же мне кажется, что в основе своей гипотеза, о которой говорится чуть выше, останется неизменной, – и тому есть две причины. Во-первых, она рассматривает только те молекулы, которые или обнаружены в самих живых организмах, или широко распространены на Земле. Нет нужды привлекать еще и какие-то искусственные нуклеиновые кислоты или “отчасти живую” глину. Во-вторых, описанная картина базируется на фундаментальных законах биологии и экологии – скажем, на представлениях о том, что все живые организмы всегда живут в составе сообщества. Возможно, первые существа имели совершенно другой химический состав, однако же по своей природе они очень близки как нам, так и любым другим привычным организмам. И когда мы говорим, что каждый такой протоорганизм по отдельности был несовершенным и ограниченным, что он нуждался в помощи “соседей” для выполнения недоступной ему работы и выживания, – то мы в каком-то смысле говорим о себе.Теперь, подводя итог, давайте рассмотрим в свете всего изложенного выше еще три фундаментальных вопроса. Существует ли внеземная жизнь? Сможем ли мы узнать ее при встрече – иными словами: что есть жизнь? И, наконец, какое значение имеют для нас знания о возникновении жизни и ее природе?
Прежде всего, что мы можем сказать о существовании жизни где-то еще во Вселенной? Жизнь есть повсюду – или ее нет больше нигде? Кишит ли космос жизнью или являет собой бесплодную пустыню, в которой обитаема одна лишь сияющая голубая точка – наша Земля?
Первым делом стоит отметить, что пока нам не удалось обнаружить никаких серьезных доказательств жизни за пределами нашей планеты. Представим себе Солнечную систему. Еще в начале XX века многие астрономы были убеждены, что другие планеты покрыты густыми дождевыми лесами или даже населены развитыми цивилизациями. Однако наши вылазки в космическое пространство развеяли эти надежды. Если где-то в Солнечной системе и существует жизнь, то она скорее всего является одноклеточной и микроскопической.
Нет сомнений: среди планет Солнечной системы лучшим кандидатом на то, чтобы оказаться обитаемым, имеет Марс. Но и его шансы не назовешь высокими. У Марса есть лишь очень тонкая атмосфера, а температура на его поверхности регулярно оказывается намного ниже 0 °C. Марс – это заваленная кирпично-красными камнями пустыня, по которой то и дело проносятся песчаные бури. В ходе эксперимента, воспроизводившего условия, подобные марсианским, смогли выжить лишь немногие микробы – большинство быстро погибало.
Когда запущенные NASA марсоходы “Викинг” достигли в 1976 году своей цели, они собрали пробы грунта и исследовали их на предмет обнаружения следов жизни. Один из экспериментов вроде бы даже зафиксировал ее признаки[579]. Но это очень спорные результаты, и сейчас ученые скорее склоняются к тому, что они не доказывают наличие жизни на красной планете[580]. Похожая ситуация сложилась с метеоритом марсианского происхождения: в 1990-е предполагали, что он содержит бактерии – “окаменелые останки биоты из марсианского прошлого”[581]. Но и это доказательство оказалось сомнительным: обзор 2012 года отдает предпочтение “простому и приземленному” объяснению этих наблюдений[582]. Так что пока вопрос о жизни на Марсе остается открытым, но, возможно, в дальнейшем положение дел изменится: не исключено, что на глубине многих километров под поверхностью красной планеты все же существуют какие-то микробы.
Впрочем, даже если сейчас Марс окажется полностью необитаемым, он все-таки мог в далеком прошлом быть более гостеприимным. Его поверхность покрыта вытянутыми долинами – вероятно, они были созданы потоками воды[583]. На южном полюсе современного Марса под ледниковым покровом обнаружена жидкая вода[584]. К тому же в прошлом он был вулканически активен – стало быть, на планете могли существовать геотермальные источники, а это подходящее место для возникновения жизни.
Другими перспективными объектами являются спутники планет-гигантов – Европа (один из спутников Юпитера), а также два спутника Сатурна: Энцелад и Титан.