Часть I. Загадки происхождения

 

«В начале было Слово». Так говорит Библия. А вот сторонники материалистической точки зрения полагают, что жизнь родилась от молнии. Однако ныне появилась еще одна, третья точка зрения, которая, возможно, примирит противоборствующие стороны…

 

В НАЧАЛЕ ВСЕХ НАЧАЛ.

УРОЖДЕННЫЕ МОЛНИЕЙ…

 

…Близкая молния шарахнула так, что алюминиевый контейнер подпрыгнул.

«Я уж подумал, мне конец пришел, – сознавался потом американский исследователь Пад Францблау. – Согласитесь, неплохая смерть для ученого, который решил выяснить, как же начиналась жизнь на Земле…»

Ученый, конечно, пошутил относительно своей кончины. Но вот о том, что все мы – от микробов до людей – должны быть благодарны своим рождениям молниям, исследователи говорят совершенно серьезно.

А дело было так…

Десятки, а то и сотни миллионов лет крутилась Земля в полной темноте, окутанная плотной газовой пеленой, пока ее атмосфера не стала постепенно очищаться. Первые лучи Солнца осветили пустую и безжизненную поверхность планеты.

Прошли еще многие миллионы лет пока пары, содержавшиеся в атмосфере, не стали конденсироваться, превращаясь в воду. И лишь когда наполнился первичный океан, появилась возможность перейти к следующему акту творения – созданию жизни на Земле. Как это происходило? Какие химические реакции, происходившие в первичном бульоне, привели в конце концов к превращению неживого в живое, дали толчок эволюции?..

«Предварительные реакции, необходимые для сотворения живой материи, происходили, по–видимому, в хорошем темпе, – полагает американский исследователь Стенли Миллер. – Всего 10 миллионов лет понадобилось природе, чтобы пройти путь от первого подобия одноклеточных до появления первых цианобактерий, окаменелые остатки которых были обнаружены в Австралии и Африке. Их возраст современная наука определяет в 3,5 миллиарда лет».

«Еще 400 миллионов лет понадобилось эволюции, чтобы усовершенствовать первый микроорганизм, – поддерживает своего коллегу другой американский ученый Томас Сеч. – Эволюция простейших форм жизни шла, видимо, очень быстро…»

Свое мнение они и другие исследователи из лабораторий США и Германии подтверждают многолетними исследованиями и экспериментами, в ходе которых они попытались воссоздать те условия, которые некогда существовали на нашей планете. Следующий этап – воссоздать и те реакции синтеза, которые в конце концов привели к появлению живой материи.

Свои попытки ученые базируют на рибонуклеиновых кислотах (РНК) – двигателе всех жизненных процессов. Это соединение, как известно, способно давать копии наследственной информации – «слепки» генетического кода. Они затем в виде спирали ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты – сохраняются в ядре клетки. РНК–матрицы служат также «чертежами», по которым синтезируются всевозможные белки. Причем в синтезе обязательно участвуют энзимы – катализаторы, управляющие биохимическими реакциями в клетке.

Правда, довольно долгое время никто из исследователей никак не мог решить «вечный» вопрос. «Что появилось раньше – яйцо или курица? – рассуждал, к примеру, американский биохимик Томас Сеч. – Или, применительно к данному случаю, какое из соединений возникло раньше – энзим, который должен быть построен по плану, заложенному в РНК, или РНК, воссоздающаяся в результате реакции, управляемой энзимами?..»

 

* * *

 

Впрочем, в 1982 году Сеч, наконец, нашел «начало всех начал». Ему удалось выяснить, что РНК в биохимических процессах играет двоякую роль и в некоторых случаях части этой молекулы могут играть роль энзимов–катализаторов. Стало быть, синтез должен был начинаться с РНК или, по крайней мере, с той его каталитической части, которая ныне носит название «рибозим».

Мнение Сеча какое‑то время спустя подтвердил Сидней Алтман, отыскавший экспериментально один из рибозимов в кишечных бактериях. За это открытие оба коллеги были удостоены Нобелевской премии в 1989 году.

Столь высокая оценка заставила других ученых вспомнить о работе еще одного нобелевского лауреата – Гарольда Урея и его ученика Стенли Миллера. Еще в 50–е годы студент Миллер услышал на одной из лекций профессора Урея рассуждения о том, как могла возникнуть жизнь на нашей планете. Профессор полагал, что во всем мы должны благодарить молнии. Именно атмосферные электрические заряды заставили смесь аммиака, водяного пара и водорода, из которого состояла первичная атмосфера, подвергнуться синтезу, в результате которого и появились первые органические молекулы – предшественники всего живого на нашей планете.

Заразившись верой своего учителя, студент Миллер решил проверить эту гипотезу экспериментально. Он смешал в реторте вышеупомянутые газы, опустил в эту смесь два электрода и стал пропускать через них электрические заряды.

Уже на следующий день в сосуде были обнаружены первые аминокислоты и другие органические соединения, являющиеся исходным строительным материалом для создания белков. Из них возникли пурины и их химические родственники пиримидины. А из тех, в свою очередь, появились четыре основных элемента, из которых и поныне состоит РНК. Ну а как только образовались первые РНК–цепочки, они тут же стали себя тиражировать, используя помощь катализаторов–рибозимов.

«Возможно, именно саморазмножающаяся каталитическая РНК–молекула стала примерно четыре миллиарда лет назад первым живым существом в первичном океане», – предположил известный американский ученый Карл Саган.

 

* * *

 

Итак, получается, первые результаты столь оригинальных опытов по воссозданию жизни на нашей планете были проведены еще полвека назад. Так что же делают исследователи все это время? Пытаются продвинуться дальше…

Причем продвижение это идет в двух направлениях.

Одни продолжают в лабораторных условиях исследования синтезированного ими «первичного бульона» и тех молекул, которые в нем возникают. Автоматизированные установки не только компануют всевозможные варианты РНК–цепочек, но и наращивают их цепи, стараясь дойти до такого этапа, чтобы РНК–энзимы однажды начали сами собой размножаться, воспроизводя те циклы, которые мы наблюдаем сегодня в живой природе. Венцом этого направления будет лабораторное создание хотя бы простейшего вируса, а еще лучше – микроба или какой другой живой клетки, обладающей способностью к самопроизводству.

Сторонники другого направления пытаются исследовать молниевые процессы, происходящие в природе. «Ведь одно дело – лабораторные электроразряды, – полагают они, – и совсем другое – природные молнии».

И тогда американский химик Пад Францблау, о котором мы упоминали в самом начале, пошел в своих исследованиях довольно оригинальным путем. Он отыскал на свалке металлический контейнер для транспортировки и хранения сухого льда и затащил его на вершину горы Саут–Болди, которая на три с лишним километра возвышается в центре штата Нью–Мексико. Контейнер имел надежное заземление, так что во время частых в этих краях гроз Францблау получил возможность отсиживаться в безопасности внутри своего убежища, превращенного в полевую лабораторию.

И, как вскоре выяснилось, сидел он на горе не напрасно. Первое открытие, которое удалось сделать ученому – молнии в значительно большей степени способствуют связыванию атмосферного азота и транспортировке его в почву, чем считалось еще недавно. До сих пор исследователи полагали, что основную роль в этом процессе играют клубеньковые бактерии. Однако исследования Францблау показали, что молнии ежегодно переправляют в почву около миллиарда тонн азота! Эта цифра в 100 раз больше той, что называлась теоретиками ранее.

А ведь на первобытной Земле свирепствовали куда более частые и мощные грозы, чем ныне. Стало быть, им было вполне по плечу заварить если не кашу, то «бульон», с которого, собственно, все и началось…