Олег Фейгин - Внеземной разум. Мифы и реальность

Но загадка жизни оказалась намного сложнее. И хотя после классических работ академика Опарина наука казалась близкой к ее решению, впоследствии у биологов снова появились сомнения. Сегодня предлагается много новых гипотез, но ни одна из них не представляется экспериментально убедительной, ведь как писал в свое время выдающийся физик-теоретик Эрвин Шредингер в своей книге «Что такое жизнь? С точки зрения физика»:

…расположение и взаимодействие атомов в наиболее важных частях живого организма коренным образом отличаются от того расположения атомов, с которым физики и химики имели до сих пор дело в своих экспериментальных и теоретических исследованиях. Однако это отличие, которое я только что назвал коренным, легко может показаться ничтожным всякому, кроме физика, глубоко убежденного в том, что законы физики и химии являются законами статистическими. Именно со статистической точки зрения структура важнейших частей живого организма полностью отличается от структуры любого вещества, с которым мы, физики и химики, имели до сих пор дело практически в наших лабораториях и теоретически за письменным столом. Конечно, трудно представить, чтобы законы и правила, нами открытые, были непосредственно приложимы к поведению систем, не имеющих тех структур, на которых основаны эти законы и правила.

Наши далекие предки и не подозревали, что вопрос о происхождении живого из неживого для их потомков окажется столь сложным. Для них-то все вокруг было живым, одухотворенным: солнце и воздух, горы и реки, облака и море. Мудрецы Античности и Средневековья тоже не видели непроходимой грани между живым и неживым. Вслед за Аристотелем все ученые вплоть до XVII века полагали самозарождение жизни самым обычным явлением. В гниющих отходах зарождаются черви и мухи, в старом тряпье – мыши, на подводных камнях и днищах кораблей – моллюски. Могучая «животворная сила» пронизывает мироздание; она-то и заставляет косную материю порождать жизнь. Это учение – витализм – не противоречило и библейской версии происхождения жизни. Современные опыты биохимиков по созданию «кирпичиков» жизни – нуклеотидов, из которых построены все генетические молекулы, показали, что смеси газов, выделяющихся в местах прорыва горячей лавы на дне Мирового океана, содержат те же циклы взаимосвязанных химических реакций, которые характерны для живых клеток. (Известный космофизик Л. М. Мухин даже выдвинул гипотезу о возможности образования живых клеток в первичном «бульоне» органических соединений под воздействием подводной вулканической деятельности. По его мнению, извержение подводных вулканов создает в окружающей среде широкий спектр температур и давлений. Кроме того, вулкан сам становится источником таких газов, как аммиак, водород, окись углерода, метан.) Это открытие породило бурную полемику среди ученых: гидробиологи утверждали, что жизнь «самозародилась» на дне первичного океана при высокой температуре, тогда как другие исследователи указывали на приповерхностные слои морей и мелководные лагуны. Последняя гипотеза учитывала установленный к тому времени факт, что Солнце во времена образования Земли, 4,5 миллиарда лет назад, было намного тусклее, чем сейчас. Поэтому утверждалось, что земной океан был поначалу покрыт ледяным панцирем, который изредка взламывался падавшими крупными метеорами и астероидами; благодаря им в океан попадали органические вещества.

Во всех этих вариантах действительно присутствовал процесс самозарождения жизни, причем с такой химической неизбежностью, что некоторые ученые даже уверовали, что загадка жизни решена. Вскоре, однако, им в этом пришлось всерьез усомниться.

По мере дальнейшего изучения молекулярной структуры белков биологи поняли, что молекулы, лежащие в основе земной жизни, гораздо сложнее по строению, чем те простейшие аминокислоты и нуклеотиды, которые возникали в лабораторных экспериментах. Конечно, можно было оптимистически предположить, что каким-то (еще неизвестным) образом эти аминокислоты и нуклеотиды впоследствии все так же самопроизвольно и случайно сложились в более сложные молекулы белков, но очень быстро выяснилось некое принципиальное обстоятельство, которое положило конец и этой надежде. Известный биохимик Уильям Гилберт в свое время писал:

На первых стадиях эволюции молекулы РНК развиваются по схеме самоудвоения, используя обмен своими участками и случайные мутации для выработки новых свойств и приспособления к новым жизненным нишам. По мере такого усложнения эти молекулы начинают использовать свои зачаточные каталитические способности, чтобы наладить синтез простейших белков. Белки, будучи намного более мощными катализаторами, сразу же после своего появления берут на себя управление процессами в клетке и помогают создать ДНК, которая становится тем «жестким диском», где записывается вся клеточная информация.

Оказалось, что удвоение молекул ДНК, происходящее во время каждого клеточного деления и обеспечивающее передачу клеткам-потомкам наследственности родителя, может происходить только при участии белков-катализаторов, и напротив, образование этих белков происходит по »инструкциям» ДНК, то есть только в ее присутствии.

Итак, все живое на Земле существует благодаря двум органическим соединениям – ДНК и белкам. ДНК выполняет задачу хранения наследственной информации. Белки выполняют все «энергетические работы». Разделение труда здесь достаточно строгое, ведь белки не хранят наследственную информацию, а ДНК не совершает активной работы. Иными словами, белки не могли появиться без наличия ДНК, а ДНК – без наличия белков. Но допустить, что они самопроизвольно и случайно образовались одновременно и в одном и том же месте, не могли даже самые пылкие оптимисты – биологи. Ученые снова зашли в тупик.

Первый намек на возможность выхода из него указали микробиологи. Они открыли новый тип ферментов, состоящих не из белков, как обычно, а из так называемой рибонуклеиновой кислоты (РНК), которую можно назвать третьей основой жизни, наряду с ДНК и белками. Образование ДНК идет при непосредственном участии РНК. По своему химическому строению молекула РНК очень похожа на молекулу ДНК: она также состоит из длинной цепи «кирпичиков – нуклеотидов» нескольких различных типов. Если рассматривать каждый нуклеотид как символ или даже своеобразную «букву», то можно понять, как с помощью таких букв, чередующихся вдоль цепи молекулы в определенном порядке, природа записывает и сохраняет любую наследственную информацию. Нуклеотиды РНК несколько отличаются от нуклеотидов ДНК по составу и по виду, кроме того, РНК представляет собой одиночную цепь, тогда как молекула ДНК состоит из двух взаимно дополнительных (по нуклеотидному составу) цепей, обмотанных друг вокруг друга в виде так называемой двойной спирали.

Читать дальше