Н Хоровиц - Поиски жизни в Солнечной системе

Моделируя условия па первобытной Земле, Миллер на лил на дно колбы немного воды и заполнил ее смесью газов, которые, по мнению Юри, должны были составлять при митивную атмосферу: водорода, метана, аммиака. Затем через газовую смесь пропускался электрический разряд. К концу недели, проводя химический анализ растворенных в воде продуктов, ученый обнаружил среди них значительное количество биологически важных соединений, включая гли цин, аланин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты - четы ре аминокислоты, входящие в состав белков. В дальнейшем эксперимент был повторен с использованием более совер шенных аналитических методов и газовой смеси, в большей степени соответствующей принятым ныне моделям прими тивной атмосферы. При этом аммиак (который, вероятно, был растворен в первичном океане) в основном заменили азотом, а водород вообще исключили, поскольку сейчас

предполагается, что в самом лучшем случае его содержание в примитивной атмосфере было незначительным. В этом экс перименте образовались 12 аминокислот, входящих в состав белков*, а также ряд других, небелковых соединений, что представляло не меньший интерес по причинам, о которых мы расскажем впоследствии.

Изучение этих необычных реакций синтеза показало, что электрический разряд вызывает образование определенных первичных продуктов, которые в свою очередь участвуют в последующих реакциях до тех пор, пока полностью не растворятся в воде, образуя конечные продукты. К числу наиболее важных первичных продуктов, возникающих в процессе синтеза, относятся цианистый водород (HCN), фор мальдегид (НСНО), другие альдегиды и цианоацетилен (HCCCN). Аминокислоты образуются из цианистого во дорода по крайней мере двумя путями: в результате взаи модействия в растворе цианида, альдегида и аммиака и путем превращения самого HCN в аминокислоты-через сложную последовательность реакций, протекающих в вод ном растворе.

По всей вероятности, основным источником энергии на примитивной Земле, как и в настоящее время, было излу чение Солнца, а не электрические разряды. Поэтому раз личные исследователи пробовали использовать в качестве источника энергии, необходимой для синтеза аминокислот, ультрафиолетовое (УФ) излучение. Эксперимент дал поло жительные результаты. Максимальный выход аминокислот был получен, когда в газовую смесь, предложенную Юри, включали сероводород (H^S), который поглощает более длинноволновое УФ-излучение, преобладающее на поверх ности Земли. Аминокислоты образовались и в том случае, когда источником энергии служили ударные волны, порож дающие короткие "всплески" высокой температуры и дав ления. Источники энергии такого типа, вероятно, возникали в первичном океане под действием волн, а в атмосфере создавались раскатами грома, электрическими разрядами и падающими метеоритами.

Важным дополнением к опытам Миллера явились экспе рименты Хуана Оро, Лесли Оргела и их сотрудников. Они показали, что четыре основания РНК (три из них встре

* Этими аминокислотами были глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, серии, треонин, аспарагин и глутамин.

чаются и в ДНК) образуются в последующих реакциях, в которые вступают первичные продукты реакций, вызванных искровым разрядом. Характерно, что в серии реакций, про исходящих в водном растворе, цианистый водород само конденсируется с образованием пуринового основания аде нина; другая разновидность реакций такого типа производит еще один пурин-гуанин. Пиримидиновые основания цито зин и урацил получаются в заметных количествах из циа ноацетилена в реакциях, которые также, возможно, про исходили на примитивной Земле. Однако до сих пор не было сообщений о получении в таком "предбиологическом син тезе" тимина, который входит в молекулу ДНК вместо урацила.

Давно известно.. что при определенных условиях фор мальдегид конденсируется в растворе, образуя различные сахара. Одним из продуктов этой реакции является ри боза-углеводный компонент РНК. Таким образом, как ви дим, большая часть молекулярных компонентов, форми рующих генетическую систему, может возникать в резуль тате ряда реакций, вполне вероятных в условиях прими тивной Земли.

Метеориты и облака межзвездной пыли

Недавние открытия, касающиеся химического состава метеоритов и межзвездных газово-пылевых облаков, сви детельствуют о том, что в нашей Галактике, как прежде, так и теперь, происходит в широких масштабах синтез био логически важных молекул. Метеориты, о которых пойдет речь, относятся к классу углистых хондритов и составляют около 5% от общего числа метеоритов, ежегодно падающих на поверхность Земли. Эти интересные объекты представ ляют собой не претерпевшие существенных изменений "об ломки" протосолнечной туманности. Они считаются первич ными, поскольку образовались одновременно с Солнечной системой, т. с. 4,5 млрд. лет назад. Метеориты слишком малы, чтобы иметь собственную атмосферу, но по отно сительному содержанию нелетучих элементов углистые хондриты весьма сходны с Солнцем. Их минеральный состав свидетельствует о том, что они сформировались при низкой температуре и действию высоких температур никогда не подвергались. Они содержат до 20% воды (связанной в виде гидратов минералов) и до 10% органического вещества. С прошлого столетия углистые хондриты привлекали к

себе внимание из-за их возможной биологической значи мости. Шведский химик Якоб Берцелиус, обнаружив в ме теорите Алэ (упавшем в 1806 г. на территорию Франции) органические вещества, поставил вопрос, свидетельствует ли их наличие в веществе метеорита о существовании внеземной жизни? Сам он полагал, что нет. Говорят, что у Пастера был зонд специальной конструкции для получения незагрязнен ных проб из внутренних частей метеорита Оргейль-другого известного хондрита, упавшего также во Франции в 1864 г. Произведя анализ проб на содержание в них микроорга низмов, Пастер получил отрицательные результаты.

До недавнего времени идентификации органических сое динений в углистых хондритах не придавалось большого значения, поскольку довольно трудно выявить различия между соединениями, входящими в состав самого метеорита, и загрязнениями, приобретенными при вхождении в атмос феру Земли, ударе о ее поверхность или внесенными впо следствии человеком при сборе образцов. Сейчас благодаря разработке сверхчувствительных аналитических методов и тщательным мерам предосторожности при сборе образцов отношение к этому вопросу в корне изменилось. Два недавно изученных хондрита-метеориты, упавшие в 1969 г. в районе Мерчисона (Австралия) и в 1950 г. в Мюррее (США) содержали ряд эндогенных аминокислот*.