Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда
Тем не менее, хорошенько поискав, мы можем раскопать истории, в которых будут содержаться вожделенные подсказки.
Большинство научных гипотез о происхождении жизни сводят процесс к двум этапам: абиогенный и биогенный. Зачастую проблему упрощают ещё более, сводя рассмотрение к процессам неорганической химии до появления жизни и органической – после. Иначе говоря, к двум основным разделам химии. Органическая химия изучает большие, сложные молекулы, образованные с участием атомов углерода, а неорганическая – всё остальное. Органическая химия напрямую связана с формой жизни, существующей в Круглом мире. Однако было бы непростительной ошибкой думать, что проблема происхождения жизни ограничивается этой простой, но вполне случайной парой категорий. Органические молекулы, вернее всего, существовали и до того, как их начали использовать организмы. Поэтому попытка представить возникновение жизни как внезапный скачок от неорганической химии к органической в принципе неверна и путает божий дар с яичницей.
Да, были времена, когда жизни не существовало, и наступило время, когда она возникла. Но произошло это отнюдь не нежданно-негаданно: раз! – и вот она, жизнь. Был долгий, возможно, даже очень долгий переходный период так называемого мезабиоза, то есть промежуточного состояния, занявшего миллионы лет, в ходе которых химия, как органическая, так и неорганическая, создавала жизнь. Это был длительный процесс, без отправных и конечных точек.
Было предложено немало альтернативных путей, по которым могла возникнуть жизнь. Ещё в 80-е годы Джек насчитал 35 различных правдоподобных, по его мнению, гипотез. Сейчас их количество, наверное, приближается к нескольким сотням. Осознание того, что в результате мы можем так никогда и не узнать, как именно жизнь возникла, действует отрезвляюще. А ведь это вполне вероятно. Вернее всего, путь, который она избрала, был одним из тысяч, до которых мы пока не додумались. Некоторым из нас достаточно просто знать, что всё началось с химии и закончилось биохимией; другим, прежде чем они поверят, что стоят на правильном пути, нужно увидеть жизненные формы на уровне бактерий, созданные в лабораторных условиях. А кое-кто, даже увидев живого слона, синтезированного в пробирке, будет настаивать, что его дурачат.
Многие из вас уверены, будто живое настолько отличается от неживого или даже от только что бывшего живым, что никакая более или менее непрерывная цепочка шагов, ведущая от одного к другому, не укладывается у вас в голове. Отчасти подобная предубеждённость берёт начало в нашей нейрофизиологии: для того чтобы думать о живых и неживых объектах, например мышах и булыжниках, мы используем различные участки мозга. Поэтому нам сложно построить мысленную цепочку, ведущую от камня к мыши или даже от пробирки с химическим веществом – к микробам. Взамен мы предлагаем туманные доктрины, вроде так называемой «души», демонстрирующие чёткое разделение между тем, как мы думаем о живом существе и о мертвом теле.
Сейчас мы коротко изложим основные тезисы некоторых логичных концепций происхождения жизни, чтобы вы смогли оценить предлагаемые идеи и различные подходы к решению данной проблемы. Мы уже неоднократно писали о происхождении жизни на страницах книг «Наука Плоского мира», поэтому сейчас попытаемся подойти к задаче несколько с другой стороны. Например, о тех же вирусах мы ещё с вами не говорили. В начале нового тысячелетия история происхождения вирусов скромно держалась в тени, пока в 2009 году не вышел обзорный доклад Гаральда Брюссоу, открывшего дискуссию на эту тему. Однако чтобы понять контекст, нам совершенно необходимо больше узнать о предыдущих гипотезах.
Из ранних экспериментов наибольший интерес представляет опыт Стэнли Миллера, работавшего в 50-х годах XX века в лаборатории Гарольда Юри. Он смоделировал эффект удара молнии в атмосфере молодой Земли (в разумном приближении состоящей из аммиака, двуокиси углерода, метана и водяного пара). Он получил смесь токсичных газов типа цианида и формальдегида, что вселило в Миллера определённые надежды. Ведь «токсичность» – это отнюдь не объективное свойство вещества, а всего лишь эффект, который оно оказывает на живой организм. Большинство газов вообще жизнь не жалуют. В ходе дальнейших экспериментов были получены аминокислоты, то есть химические вещества, наиболее важные для живых организмов, поскольку они в принципе могут агрегировать в белки. В итоге ему удалось получить даже небольшие органические молекулы.
Разобраться, как именно возникли эти молекулы, непросто, однако эксперимент Миллера показал, что природа вполне могла самостоятельно достичь подобных результатов. Нет никаких оснований полагать, что в описанном ранее эксперименте Бенфорда задействовано нечто, не относящееся к стандартной химии, подчиняющейся обычным физическим и химическим законам. Мы можем рассказать вам непротиворечивую, с химической точки зрения историю о том, как соединяются и изменяются атомы и молекулы. Это происходит постоянно, благодаря чему и существует такая наука, как химия. Одним из ключевых моментов является то, что любая достаточно обстоятельная модель призвана охватить все основные этапы, однако реальность намного сложнее любых мыслимых моделей. То, что кажется трудным для нас, непроизвольно происходит в природе.
Исследователи, повторившие эксперимент во всевозможных модификациях земной атмосферы того периода, получили и другие органические соединения, в частности сахара и даже основания, соединения которых ведут к формированию ДНК и РНК – основополагающих молекул земной жизни. Мы уже упоминали о ДНК и её двойной спирали, в любом случае сегодня она всем хорошо известна. Рибонуклеиновая кислота (РНК) популярна гораздо меньше. Она, в общем-то, похожа на ДНК, только попроще устроена. За редкими исключениями РНК образует одну цепочку вместо двух. Определённые виды РНК весьма существенны для живых организмов.
Мы считаем, что обе эти молекулы могли легко образоваться на юной Земле. Даже более того, их появление было совершенно неизбежным. К тому же, как нам сейчас известно, многие метеориты несут на себе компоненты этих простых органических соединений – значит, последние могут образовываться в открытом космосе. Таким образом, метеориты являются вторым надёжным источником органической химии. Короче говоря, небольшие органические молекулы на молодой Земле имелись в изобилии. Дело только в том, что с живыми организмами они не имеют ничего общего.
Многообещающих на первый взгляд простых химических процессов недостаточно. Ведь ключевые молекулы живых организмов намного сложнее и включают в себя значительно больше атомов, расположенных довольно заковыристым образом. Грэм Кернс-Смит предположил, что молекулы глины могли бы быть идеальным катализатором для превращения простых органических соединений в полимеры, аналогичные имеющимся у живых организмов. При этом аминокислоты соединялись бы в пептиды и белки, а нуклеотидные основания, возможно, связывались бы с фосфором и сахарами, образуя короткие цепочки нуклеиновых кислот, в том числе РНК и ДНК. Как видите, для достижения цели снова не требуется ничего, кроме простой химии, никаких инопланетян. Напротив, было бы даже странно, если бы первобытные моря не кишели бы полимерами, ведь с их возникновением нет проблем. Может быть, проблемы с макромолекулами и возникнут у нас, у природы их не будет: она просто следует собственным правилам, неизбежным следствием которых является определённая сложность.
