Н Хоровиц - Поиски жизни в Солнечной системе

* Репликация синтез дочерней молекулы на родительской, подобный получению реплики на матрице.- Прим. перев.

** Трансляция процесс, с помощью которого генетическая ин формация переводится из нуклеиновой кислоты в белок. -Прим. перев.

не только у насекомых, но и у бактерий, у которых ус тойчивость к антибиотикам вырабатывается настолько час то, что это ставит серьезные проблемы перед здравоохра нением. Исследования показали, что инсектициды и анти биотики сами по себе не вызывают мутаций, приводящих к возникновению устойчивости. Очевидно, что подобные му тации присутствуют в популяциях, еще не подвергавшихся воздействию препаратов, однако там они встречаются до вольно редко. Неоднократное воздействие токсического ве щества уничтожает особей, чувствительных к этому вещест ву, тогда как устойчивые мутанты, размножаясь, приходят на смену исходному типу.

Приведенные примеры касаются случаев небольших эво люционных изменений, которые произошли сравнительно недавно. Вся же генетическая информация, заложенная в организмах того или иного вида, является результатом очень длительной истории таких изменений. Таким образом, всю совокупность генов можно рассматривать как "летопись" случаев полезных мутаций, идущую из далекого прошлого.

Теперь мы можем ответить на вопрос: "Что такое жизнь?". Характерным генетическим признаком живых су ществ является способность к саморепликации и мутациям, лежащая в основе эволюционного развития всех структур и функций, которыми и отличаются живые объекты от не живых. В таком случае на наш вопрос можно ответить примерно так: жизнь равнозначна наличию генетических свойств. Любая система, способная к свободным мутациям и их последующему воспроизведению, почти неизбежно долж на развиваться по пути, обеспечивающему ее выживание. За свою долгую эволюцию она достигает той степени слож ности, разнообразия и целесообразности в своем строении, которую и принято обозначать словом "живое". Таким образом, тот "творец", следы деятельности которого мы находим повсюду в живом мире, есть не что иное, как естественный отбор, влияющий на спонтанные мутации на протяжении длительного времени.

Взгляд на природу жизни в генетическом аспекте был впервые изложен одним из основателей современной ге нетики американским ученым Г.Дж. Мёллером (1890-1967), открывшим мутагенное воздействие рентгеновского излу чения. Задолго до того, как была выяснена химическая природа генов и их связи с белками, Мёллер написал работу "Ген как основа жизни", которую представил на между народном конгрессе, состоявшемся в 1926 г. В ней отме

чалось, что в основе феномена жизни лежат саморепликация и мутабильность. Мы не можем здесь подробно излагать его тщательно аргументированные доводы, но приведем хотя бы небольшой отрывок из резюме статьи, где отражены логика и стиль автора.

Замечено, что процесс роста включает в себя механизм "специфического аутокатализа". без которого существование жизни невозможно. Известно, что ген. находясь в окружении протоплазмы, обладает подобным свойством. Еще более уди вительно, что iCH может мутировать, нс теряя своей специ фической аутокаталитичсской способности. Благодаря такому исключительному свойству его возможности превышают уро вень. соответствующий простому функционированию, а это вызывает невероятные предположения, что любая другая часть протоплазмы независимо от юна также обладает аутоката литической активностью, ибо в действительности "рост" ос тальной части протоплазмы, вероятно, следует рассматривать как побочный результат генной активности. Точно так же невероятно трудно предположить, что за аутокатализ ответ ci венна основная часть простейшей живой материи, высоко организованного ("протоплазменного" по своей природе) ве щества. связанного с геном. Следуя этой логике, приходим к выводу, что простые по своей структуре гены. по-видимому, и сформировали основу первичной живой материи. Возможность мутировать без потери способности к росту, присущая только живым организмам, позволила им эволюционировать в более сложные формы с образованием таких побочных продуктов, как протоплазма, сома и т.д., которые в наибольшей степени способствовали их выживаемости. Таким образом, вероятно. именно гены и составляю] основу жизни.

Подобный генетический подход признается сейчас прак тически всеми учеными. Негенетические определения жизни обычно выглядят слишком расплывчатыми либо чересчур ограниченными. Например, если пользоваться ими, то крис таллы или пламя трудно исключить из разряда "живого". Ведь кристаллы обладают высокой степенью упорядочения и способностью к росту, так как зародыши кристаллизации могут воспроизводить самих себя. Пламя способно не толь ко к росту и самовоспроизведению в виде искр-благодаря активному "метаболизму" оно может поддерживаться.

Генетическое определение жизни позволяет нам сделать чрезвычайно важное заключение общего характера: посколь ку все гены и белки построены из одних и тех же нуклеотидов и аминокислот, а генетический код (за небольшими исклю чениями) также универсален, все земные организмы в своей основе одинаковы. Несмотря на всю загадочность феномена жизни, на Земле существует только одна ее форма, и она должна была зародиться лишь однажды.

Жизнь и химия углерода

Генетический подход к эволюции подразумевает, что жизнь связана с химическим составом живой материи. Об этой связи и пойдет речь. Вопрос о химическом строении биологических форм, безусловно, интересен сам по себе, но представление о химической структуре внеземных организ мов особенно важно для каждого, кто занимается поисками жизни на Марсе. Жизнь на нашей планете определяется химическими свойствами углерода. Компоненты генетиче ской системы образованы соединениями углерода с неболь шим числом других, главным образом легких элементов: водорода, азота, кислорода (см. табл. 2). А может ли какой-то другой химический элемент заменить углерод в биохимических процессах? Хотя писатели-фантасты нередко отвечают на этот вопрос утвердительно, это отнюдь не означает, что подобная замена действительно возможна.

Химики не раз отмечали, что характерной особенностью атомов углерода является способность к формированию, по-видимому, безграничного числа больших, сложных, но вместе с тем достаточно стабильных молекул. Прежде всего атом углерода обладает уникальной способностью обра зовывать четыре сильные химические связи-называемые ковалентными-с другими атомами, включая атомы самого углерода. Поскольку ковалентные связи имеют пространст венную ориентацию, атомы углерода могут создавать ске леты гигантских трехмерных структур определенной архи тектуры, подобные белкам и нуклеиновым кислотам.