Джон Малоун - Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения
В конце 1970-х годов Карл Уоуз из Иллинойского университета применил сравнительный анализ последовательностей к молекулам РНК, имеющимся у всех живых существ, и получил более сложное филогенетическое древо, чем предполагалось. Три основные ветви древа соответствовали трем основополагающим царствам живых организмов: прокариотам, археям и эукариотам. К прокариотам относятся микроорганизмы типа бактерий. Предложенное Уоузом новое подразделение — археи включает вторую группу бактерий, которые обнаружены в очень жарких местах планеты, таких, как горячие источники. Эукариоты — это организмы, состоящие из крупных клеток, в которых имеется оформленное ядро; сюда входят все многоклеточные организмы — растения и животные, в том числе человек.
Однако с начала 1980-х годов, когда уже было расшифровано больше геномов по всем трем царствам, картина стала более неопределенной. Характер древ, основанных на генах, отличных от первоначальной белковой модели Уоуза, оказался совершенно иным. Кроме того, гены удивительным, даже неожиданным образом перегруппировываются. Эти вариации чрезвычайно затрудняют прослеживание таких генов в прошлое вплоть до общих предков и, что еще более неприятно, наводят на мысль о том, что первичный ген — родоначальник жизни — сам имел весьма сложное строение, более сложное, чем следовало иметь «исходному» гену. Единственное правдоподобное решение этой проблемы состоит в допущении, что вместо роста все время вверх с образованием вертикальных ветвей на ранних стадиях эволюции жизни древо давало боковые ответвления, и некоторые гены переносились по горизонтали. Эта идея подкрепляется тем, что даже в настоящее время бактерии способны передавать некоторые гены в горизонтальном направлении, в том числе, к сожалению, те гены, которые делают бактерии устойчивыми к антибиотикам. Данный вывод означает, что древо жизни, вместо того чтобы иметь красивый прямой ствол, превращается в нечто, напоминающее живопись Джексона Поллока. Это по меньшей мере обескураживает.
Но Карл Уоуз не смутился. Он выдвинул гипотезу, что одноклеточный организм, долгое время считавшийся первоначальной формой жизни, возможно, представлял собой своего рода колонию, состоящую из клеток нескольких типов, способных довольно легко обмениваться генетической информацией по горизонтали. Некоторых ученых эта предполагаемая легкость смущает. Она означает, что механизм репликации (воспроизведения) генов, наблюдающийся в ДНК и являющийся весьма точным механизмом, развился у клеток только в более позднее время. Колония в конце концов должна была подняться на более высокую ступень развития, когда каждый организм приобретет свою собственную форму. Но когда это произошло?
Как возникла жизнь на Земле?
В настоящее время специалисты приписывают совершенно разные сроки моменту, когда стройные древа ДНК стали образовывать вертикальные ветви, — в диапазоне от всего лишь миллиарда лет назад и почти до предполагавшихся ранее 4 млрд. лет. Как и в ситуации с теорией Большого Взрыва в происхождении Вселенной, благодаря новым открытиям и способам измерений по мере расширения наших знаний, теории возникновения жизни на Земле не упрощаются, а усложняются. По этой причине иные объяснения происхождения жизни, которыми долгое время пренебрегали как фантастическими, сохранили некоторых сторонников.
Не могла ли жизнь оказаться занесенной на нашу планету из окружающего пространства? Конечно, астероиды, метеориты и кометы содержат элементы, образующие строительный материал живого вещества, и общепризнано, что жизнь на Земле возникла из сочетания таких материалов — уже существовавших на нашей планете и занесенных из космоса. Однако строительный материал — это одно, а сама жизнь — совсем другое. Некоторые видные ученые придерживаются мнения, что первичная жизнь была занесена на Землю из космоса уже полностью сформированной, т. е. не просто составные части, а сами организмы. Еще в 1821 г. Сальс-ГийондеМонтливоль высказал предположение, что источником жизни на Земле послужила Луна. Эта идея возродилась в отношении Марса в 1890 г., когда американский астроном Персиваль Ловелл (предсказавший существование планеты Плутон и вычисливший ее орбиту) заявил, что видимые на поверхности красной планеты каналы могли быть построены только разумными существами. Уильям Томсон (лорд Кельвин), разработавший абсолютную шкалу температур, в конце XIX века предположил, что жизнь принесена на Землю метеоритами.
Никто не был так одержим подобными идеями, как шведский химик Сванте Аррениус, получивший в 1903 г. Нобелевскую премию за основополагающую работу по электрохимии. Согласно его теории панспермии, рассеянные в холодном мировом пространстве споры бактерий могут перемещаться на большие расстояния в состоянии анабиоза и готовы пробудиться, если встретят на своем пути гостеприимную планету. Он не был знаком с проблемой смертоносного космического излучения. Фред Хойл пропагандировал некоторый вариант гипотезы панспермии в связи со своей теорией стационарной Вселенной, о которой говорилось в гл. 1. Хойл зашел столь далеко, что утверждал, будто такие эпидемии, как пандемия испанки в 1918 г., вызваны микробами из космоса, а нос человека развился, чтобы препятствовать попаданию в его организм занесенных из космоса возбудителей болезней. Фрэнсис Крик (получивший в 1962 г. Нобелевскую премию по медицине вместе с Джеймсом Уотсоном и Морисом Уилкинсом за открытие двойной спирали ДНК) и родоначальник добиологической химии Лесли Орджел пошли еще дальше, поддержав идею о том, что жизнь была «посеяна» на Земле представителями высокоразвитой внеземной цивилизации. Они назвали эту гипотезу «направленной панспермией».
Приверженцы НЛО, конечно, рады иметь в числе своих сторонников Нобелевского лауреата Крика, а авторы научно-фантастических романов всегда готовы ухватиться за подобные идеи. Марсианские каналы Ловелла в какой-то степени вдохновили Герберта Уэллса на создание известного романа «Война миров», вышедшего в свет в 1898 г. Хотя многие авторитетные ученые открыто протестуют против идеи панспермии, прямо или косвенно, некоторые высказываются более осторожно. Кристиан де Дюв пишет: «При таких знаменитых сторонниках гипотеза панспермии едва ли может быть отвергнута без подробного разбора», несмотря на то, что, по его мнению, у подобных теорий нет никаких убедительных доказательств. Этот вывод был сделан в 1995 г., однако уже на следующий год весь мир обошли газетные заголовки с заявлением, сделанным NASA.
Сообщение NASA касалось одной из горных пород, найденных в 1984 г. в Антарктиде. Образцы представляли собой фрагменты метеорита, названные SNCs (произносится как «сниксы») — аббревиатура от названий местностей, где были обнаружены первые три таких фрагмента, Shergotty — Nakhla — Chassigny. На пресс-конференции, посвященной этому событию, образец породы лежал на голубой бархатной подушечке, и глава NASA Дэн Голдин обратился к присутствующим со словами: «Не сегодня-завтра мы будем знать, только ли на Земле существует жизнь», — что оказалось прекрасным способом привлечь внимание журналистов.
Затем ученые NASA рассказали о том, что было определенно известно об этих породах. Исследования показали, что они образовались на Марсе около 4,5 млрд. лет назад. В течение полумиллиарда лет порода находилась под поверхностью Марса, но после того как в результате метеоритных ударов на поверхности Марса образовались трещины, она подверглась воздействию воды. Новые события произошли с этой породой приблизительно 16 млн. лет назад, когда на Марс упал какой-то космический объект, возможно, астероид, в результате чего фрагмент марсианской коры был выброшен в окружающее пространство. Пропутешествовав в космосе миллионы лет, этот фрагмент упал в Антарктиде всего 16 тыс. лет назад. Еще в 1957 г. писатель-фантаст Джеймс Блиш выпустил роман «Холодный год», в центре внимания которого была горная порода, найденная в Арктике и оказавшаяся остатком планеты, разрушенной марсианами во время войны двух миров, что заставило героя воскликнуть: «История вселенной в кубике льда!» События, происходившие на конференции NASA, были менее драматичными, хотя газеты сделали все, чтобы раздуть эту историю.
В породе, обнаруженной NASA, присутствовали карбонаты, аналогичные тем, которые образуются на Земле с участием бактерий. Также были обнаружены мелкозернистые сульфиды железа и другие минералы, напоминающие продукты жизнедеятельности бактерий. Кроме того, с помощью сканирующего электронного микроскопа были выявлены крошечные структуры, которые могли быть ископаемыми остатками марсианских бактерий — они были погружены столь глубоко, что не могли образоваться на Земле. Не желая оказаться в затруднении, представители NASA имели под рукой ученого, сказавшего, что эти структуры слишком малы, чтобы быть бактериями, а карбонаты, по-видимому, сформировались при слишком высоких температурах, несовместимых с жизнью. Но его скептические высказывания ни в коей мере не смогли предотвратить появления в газетах гигантских кричащих заголовков: «Жизнь на Марсе!»
