Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 04

Возможная конфигурация Солнечной системы с вновь открытыми планетами.

«Теория профессора Маркоса основывается на эффекте Козаи, — прояснил ситуацию завотделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН (ИНАСАН) Дмитрий Вибе. — Говоря проще, несколько астероидов летают не по привычному маршруту, а на каждом витке словно облетают какой-то невидимый предмет».

По словам ученого, попытки отыскать загадочное тело за Нептуном предпринимали не один раз многие астрономы при помощи различных телескопов. Однако мощности оптических инструментов пока недостаточно, чтобы увидеть эти небесные тела воочию. Но расчеты по гравитационным возмущениям показывают, что по размерам они должны превышать Землю. Установили исследователи и расстояние до этих тел: одно должно находиться в 200 астрономических единицах (а.е.) от Солнца, другое — в 250 а.е.

И. ЗВЕРЕВ

Все на свете состоит из электронов и протонов, возьмите хоть камень, хоть слона. Каким же образом неживые молекулы неорганических веществ смогли превратиться в «живые» органические соединения?

Ученые выдвинули немало гипотез по этому поводу. А недавно нашли и довольно оригинальные способы их проверки.

Долгое время главной гипотезой о происхождении жизни на Земле считалась выдвинутая еще в 1922 году гипотеза Опарина-Холдейна. В ее основе лежит теория абиогенного синтеза (абиогенез — происхождение живого из неживого).

То есть, говоря проще, ученые, именами которых была названа данная гипотеза, полагали, что вначале на нашей планете были лишь водород, вода, углекислый газ, метан и аммиак. Солнечное излучение, молнии, радиация и вулканическая лава создали из этих веществ первые органические соединения, которые затем соединились в аминокислоты, полисахариды и нуклеотиды, из которых затем образовались первые белки.

Параллельно из тех же составляющих (конечно, тоже совершенно случайно!) были синтезированы и первые молекулы ДНК, которым затем суждено было стать хранительницами генетической информации. Потом молекулы белка и ДНК опять-таки случайно встретились и непостижимым образом «договорились» существовать и работать в едином организме, в котором белок защищал бы ДНК от стрессов, а ДНК хранила бы в себе информацию о строении этого белка. Так возникли простейшие безъядерные бактерии (молекулы ДНК, завернутые в белковую оболочку), а потом и первые организмы.

Главным сторонником гипотезы Опарина-Холдейна считается американский биохимик Стенли Миллер из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Именно ему первому в начале 50-х годов ХХ века удалось, пропуская в колбе через смесь метана, аммиака, водорода и паров воды мощные электрические разряды, получить отдельные молекулы аминокислот — «кирпичиков», из которых строятся белки. Более того, в экстремальных условиях — внутри мощных автоклавов, где создавались чрезвычайно высокие давления и температуры — исследователям удавалось несколько раз создавать из водорода, углекислоты, метана и аммиака пептиды — простейшие белки.

Однако правоту гипотезы Опарина-Холдейна это вовсе не доказывало. Во-первых, в лаборатории вряд ли в точности воспроизводились условия, что некогда существовали на Земле. Во-вторых, синтезированные белки никак не хотели самоорганизовываться, а, напротив, норовили распасться на простые соединения.

Далее, профессор МГУ Лев Блюменфельд вычислил, что вероятность случайного появления на свет молекулы ДНК за время существования Земли равна 10 800.То есть для того, чтобы получить всего одну ДНК, у нас должно быть 10 800планет возраста Земли. А наша Вселенная, считают специалисты, состоит всего из 10 80атомов, не говоря уж о планетах.

Между тем, как показали исследования геологов, на Земле в породах, возраст которых 3,8 млрд. лет (а возраст самой нашей планеты, напомним, чуть превышает 4 млрд. лет), уже наблюдаются ископаемые остатки довольно-таки сложных организмов. Откуда они взялись?

Все это привело к тому, что ныне среди ученых становится все более популярным принцип: «Живое только от живого», имея в виду, что жизнь на нашу планету, скорее всего, попала в виде зародышей из космоса. Что вроде и подтверждается анализом вещества, добытого из недр кометы Темпель-1, а также из метеоритов, некогда упавших на нашу планету.

Однако недавно исследователи из университета Глазго под руководством профессора Ли Кронина вернулись и к варианту Опарина-Холдейна-Миллера, поскольку им все же удалось добиться положительных результатов, создав химическую систему, способную эволюционировать, подобно простейшим организмам.

Профессор Ли Кронин.

Работы ведутся в рамках программы, целью которой является создание необычных форм жизни, не использующие молекулы ДНК и другие биологические составляющие сложных соединений. Этот этап исследований базируется на предыдущей работе профессора Кронина, в которой было исследовано множество видов оснований — составляющих компонентов для синтетической жизни.

На этот раз процесс создания искусственной жизни был автоматизирован с помощью усовершенствованного 3D-принтера, который впрыскивал строго дозированные капельки специальных маслянистых составов в определенные места чашек Петри, наполненных водой.

Капельки эти представляют собой смесь 4 различных химических соединений-оснований. Комбинации соотношения количества этих соединений позволяют создать около 225 видов составов, отличающихся свойствами, поведением и способностью к преобразованию химической энергии в энергию движения. Наличие же источника энергии для движения превращает каждую капельку в своего рода примитивный движущийся робот.

В чашках Петри ученые моделируют процесс эволюции при помощи простых химических соединений.

При помощи видеокамер система позволяет исследователям наблюдать за перемещениями групп капелек, их разделением и слиянием. Те группы, которые преуспели в этих процессах, пополняются свежими веществами и продолжают эволюционировать дальше.

В итоге выяснилось, что уже после смены 20 «поколений» капелек процессы химического совершенствования начинают походить на процесс естественной эволюции, а поведение самой колонии становится более стабильным и прогнозируемым.

«В природе процессы развития организмов от простых к более сложным идут долго, — рассказал профессор Кронин. — Но в нашей системе мы можем изучать эволюционные процессы на более простом уровне. К тому же в чашке Петри реакции происходят гораздо быстрее, чем в природе, что позволяет нам экспериментировать с химической эволюцией достаточно широко».