Помоги проекту - поделись книгой:
Величайшие загадки человека
Автор–составитель С. Н. Зигуненко
К ЧИТАТЕЛЮ
«Познай самого себя». Эта надпись красуется на фронтоне Дельфийского храма вот уже три тысячи лет. Однако до сих пор никто не может сказать, что выполнил завет древних. Человек и по сей день остается одной из самых великих тайн Вселенной.
Тем не менее мы знаем о себе сегодня достаточно много, чтобы получить ответы на вопросы, интересующие не только специалистов. Однако должен предупредить: не ищите в этой книге истину в последней инстанции. Хотя бы потому, что мы с вами живем в очень интересное время — на каждый вопрос ныне есть, как минимум, два ответа. И никого как‑то особо не пугает, что оба они могут взаимно исключать друг друга. Более того, кое‑кто ухитряется примирить между собой две, казалось бы, диаметрально противоположные точки зрения.
Ну вот, например…
«В ДНК зашифровано послание Создателя!» — к такому выводу пришли академик П. П. Гаряев и его коллеги по отделу теоретических проблем РАН.
«Ученые до сих пор полагали, что молекула ДНК управляет организмом через генетический код, — рассказал исследователь. — Но, как теперь доказано, код этот занимает лишь один процент всей длины молекулы ДНК. Остальную ее часть ученые, «обиженные» тем, что не могут найти ей применение, прозвали «эгоистической» или «мусорной».
П. П. Гаряев полагает, что это не так. Он ссылается на мнение своего предшественника, известного русского ученого А. Г. Гурвича, который еще в 20—30–е годы XX века говорил, что нельзя генетический код расшифровывать точно так же, как древнюю рукопись. Такое чисто вещественное понимание роли гена может завести в тупик.
Выход из этого тупика нынешние исследователи видят вот в каком направлении. «Мы живем в такие времена, — рассуждают они, — когда письменные источники и печатная продукция — отнюдь не единственные способы хранения и передачи информации. Все большее значение получает электронный способ передачи информации, когда сведения распространяются по эфиру и проводным сетям. А новейшие способы ее хранения и воспроизведения позволяют получить не только звук, но и объемное, голографическое изображение».
«Упрощенно говоря, генетический аппарат и есть голограмма», — утверждает П. П. Гаряев. Подробнее об его опытах и рассуждениях мы поговорим позднее. А пока скажем лишь, что отечественные исследователи предполагают, что генетический код тоже содержит сведения обо всем организме как бы в голографической форме. Поэтому клетки зародыша, вначале неотличимые друг от друга, на определенной стадии развития организма неожиданно начинают превращаться одни в мышцы, другие в кости, третьи в кровь…
Таким образом, в своем развитии организм как бы управляется некой программой, записанной в ДНК в голографическом виде. Иными словами, все скопление генов — геном — представляет собой биокомпьютер с определенным языком программирования, собственной программой, определяющей его развитие, поведение и т. д.
Не знаю, как вам, но мне почувствовать себя биокомпьютером было непривычно, странно, неуютно. И не только потому, что как‑то не хотелось ощущать себя подобием машины, пусть даже и мыслящей. В мозгу вдруг возникла такая ассоциация. Программу для обычных компьютеров составляют программисты, то есть люди. А кто тогда составил программу для функционирования биокомпьютера?
Такой вопрос ввергает нас в пучину зыбких предположений и недоказанных гипотез. Более того, если продолжать рассуждения в данном направлении, то неожиданно получается, что позиции материалистов во многом могут оказаться сходными с точкой зрения идеалистов. Тем не менее, что поделаешь: логика рассуждений диктует определенную последовательность — сказав А, нужно говорить и Б…
Всемирно известный ученый, лауреат Нобелевской премии, полученной им за расшифровку кода ДНК, Френсис Крик не столь давно опубликовал статью «Семена со звезд», в которой развивает такую гипотезу.
Некий разум рассылает по всей Вселенной посылки в виде капсул с органическими веществами, которые, попав в подходящие условия, дают начало новой жизни. «Самыми подходящими для этой цели, — указывает Ф. Крик, — оказались бы бактерии. Их размеры очень малы, поэтому можно рассеивать их в больших количествах. Бактерии остаются жизнеспособными при очень низких температурах, значит, имеют наибольший шанс сохраниться и размножиться в «бульоне» первичного океана. И, видимо, не случайно самые древние ископаемые организмы, которые мы обнаруживали до сих пор, принадлежат именно к этой разновидности».
Правда, такой оборот событий порождает новые, не менее трудные вопросы. А где именно находится та «почта», с которой расходятся «посылки» по всей Вселенной? Как именно выглядят ее работники? Контролируют ли они потом результаты своего «посева»? И если «да», то не являются ли НЛО их наблюдательными пунктами?.. В общем, вопросам несть числа. Но коль они заданы, надо, наверное, попытаться ответить хотя бы на некоторые из них. Итак, где именно находится «почта» и кто на ней «почтмейстер»? Есть два варианта ответа на этот вопрос. Идеалисты опять‑таки полагают, что тут все ясно: «посылки» по Вселенной рассылает сам Бог. Современный вариант ответа на тот же вопрос: это делает некий Создатель, которого можно себе представить и в виде этакого вакуумного супермозга, который все может…
Однако оба эти варианта невольно заставляют задать следующий вопрос: «А кто создал Создателя (или Бога)?..» Какой‑нибудь Сверхсоздатель?.. Но эта цепочка может растянуться до бесконечности… Не проще ли тогда согласиться с предположением, выдвинутым еще в конце XIX века известным шведским ученым Сванте Августом Аррениусом? Он считал, что по всей Вселенной в пространстве рассеяны споры микроорганизмов, они являются ее такой же неотъемлемой частью, как прочие небесные тела — галактики, звезды, планеты…
А известный американский фантаст Айзек Азимов более четверти века назад предложил свой вариант ответа на вопрос: «Кто создал Вселенную?». В рассказе «Последний вопрос» он развивает такой сценарий.
В XXI веке инженеры и техники создали огромную вычислительную машину «Мультивак», раскинувшуюся на площади в несколько квадратных километров и получавшую энергию для работы непосредственно от Солнца. Но два специалиста, обслуживающие эту супер–ЭВМ, однажды забеспокоились: «А что будет, когда Солнце погаснет? Нельзя ли включить его снова?..» Вопрос был задан «Мультиваку», и компьютер ответил: «У меня недостаточно информации…»
Прошли столетия. Межзвездные путешествия стали реальностью. Человечество, расселяясь по Вселенной, достигло уже планет при других солнцах. Каждая планета, в свою очередь, обзавелась своей гигантской ЭВМ, которая управляла экономикой и решала прочие насущные дела. Все эти машины были связаны как между собой, так и с компьютерами, установленными на звездолетах, в единую сверхмощную вычислительную сеть. И вот папа одного семейства, путешествующего на таком корабле, будучи не в силах сам ответить на вопрос, заданный любознательным сыном, адресует его машине. И снова получает тот же ответ: «Недостаточно информации для точного ответа…»
Прошли еще миллионы лет. Человечество освоило всю нашу Галактику— Млечный Путь. Став бессмертными, люди стали думать о колонизации других галактик. Управление хозяйством давно уж вела всегалактическая вычислительная система, доступ к которой, тем не менее, имел каждый человек. Но когда кто‑то задал все тот же вопрос, он снова получил ответ о недостаточности информации.
Прошли еще сотни миллионов лет, человечество распространилось на все галактики. Люди перестали быть физическими телами, превратились в сгустки энергии, обладавшие личностью и индивидуальностью. «Вселенская разумная машина» теперь представляла собой почти невидимый шар диаметром около двух футов, часть которого существовала уж не в обычном, а в некоем многомерном «гиперпространстве». Она воспринимала «личную энергию» всего человечества и отвечала на любой вопрос, где бы ни был спрашивающий. Но и теперь извечный вопрос оказался ей не под силу.
Прошли еще миллиарды лет, человечество потеряло индивидуальность своих членов. Они представляли теперь единую личность, образованную триллионами человеческих существ, каждый из которых сознавал свою неразрывность со всем человечеством. Слияние людей распространилось на всю Вселенную, но все же человечество по–прежнему зависело от постепенно уменьшающегося излучения умирающих звезд. Наша ЭВМ стала теперь «космической разумной машиной» и полностью переместилась в гиперпространство. Это означало, что она была нигде и все же существовала повсюду, поскольку гиперпространство контактирует с обычным в каждой его точке. Видя гибель звезд, человечество вновь и вновь спрашивало, как возродить светила, и снова не получало разумного ответа.
Прошли еще триллионы лет, стали гаснуть последние звезды, смерть Вселенной, казалось, стала неотвратимой. Люди теперь слились в единое целое с машиной — вездесущей и всемогущей, и все‑таки еще не всё могущей, поскольку перед тем, как с нею слилась последняя человеческая сущность, машина получила все тот же вопрос и опять‑таки не смогла дать ответа.
И вот наступил последний акт нашей истории. Материя и энергия кончились, а вместе с ними перестали существовать пространство и время. Осталась только машина, которая работала, стараясь ответить на последний заданный ей вопрос. Вся информация, которую можно было накопить, была уже собрана, оставалось ее обработать. И когда все было сделано, машина, наконец, произнесла: «Да будет свет!» И стал свет. И все началось сначала.
…Вот так мы с вами хотя бы из уст фантаста получили ответ, как машина может стать создателем человечества и где она должна располагаться.
В дальнейшем мы поговорим подробнее, насколько обоснованна такая точка зрения. Заканчивая же предисловие, мне хотелось бы добавить еще вот что.
Стремясь объять необъятное, мне пришлось разбить книгу на несколько частей, каждая из которых посвящена одной какой‑либо проблеме. Но поскольку, как уже говорилось, мы живем в век парадоксов и мне для объективности хотелось осветить разные точки зрения, то не ищите в изложении особенной цельности и законченных выводов. Автор видел свою задачу прежде всего в предоставлении читателю информации. Ну а выводы пусть каждый делает сам.
Поскольку один человек не может знать всего, в своей работе мне пришлось пользоваться многочисленными источниками, в числе которых известные и любимые многими журналы: «Наука и жизнь», «Техника — молодежи», «Знания — сила», «Юный техник», «НЛО», «Огонек», «Итоги» и некоторые другие, а также газеты: «Известия», «Труд», «Комсомольская правда», «Трибуна», «Аргументы и факты», «Алфавит», «Мегаполис–Экспресс», «Не может быть», «Парламентская газета», «Совершенно секретно»… Кроме того, в работе использовались сведения, почерпнутые из сообщений информационных агентств и Интернета.
Пользуясь случаем, хочу также выразить признательность за содействие и помощь в работе друзьям и коллегам по журналистскому цеху, в том числе С. Александрову, В. Белову, А. Валентинову, А. Вершинскому, А. Волкову, М. Дмитруку, М. Зубову, A. Ивахнову, Г. Лисову, И. Мосину, Н. Непомнящему, А. Самохину, B. Псаломщикову, В. Правдивцеву, В. Черноброву, Ю. Филатову… Простите великодушно, если я забыл кого‑то упомянуть.
ЧАСТЬ I. ЗАГАДКИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
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…
КАК ВАРИТЬ «ПЕРВИЧНЫЙ БУЛЬОН»?
«Нам неизвестно, какое химическое сырье имелось на Земле в изобилии до возникновения жизни, — пишет американский биолог Ричард Докинз. — Однако среди возможных химических веществ, по всей вероятности, были вода, двуокись углерода, метан и аммиак — все это простые соединения, имеющиеся, по крайней мере, на некоторых других планетах нашей Солнечной системы».
И вот взяв эти вещества, химики уже в наши дни попытались повторить процесс, который, по их мнению, мог в те давние времена самопроизвольно произойти на нашей планете. Для этого они воспроизвели условия, существовавшие некогда на юной Земле. В сосуд, где помещалась исходная смесь, они подавали энергию в виде электрических разрядов, имитирующих молнии, освещали ультрафиолетовой лампой (ведь Солнце излучает и ультрафиолет), даже подогревали, решив, что смесь вполне могла нагреться, скажем, в результате процессов, происходящих в жерлах вулканов и их окрестностях…
И в конце концов добились своего. После нескольких недель такого воздействия в сосуде обнаружилось нечто интересное: жидкий коричневатый «бульон» содержал множество молекул более сложных, чем те, что были помещены сюда первоначально. В частности, в «бульоне» нашли аминокислоты — блоки, из которых построены белки, составляющие один из двух главных классов биологических молекул.
«Если бы такие аминокислоты были обнаружены, скажем, на Марсе, то наличие жизни на Красной планете практически не вызывало бы сомнений, — обрадовались экспериментаторы. — Ну а для тех, кто в том сомневается, мы готовы повторить эксперимент еще и еще раз…» И повторили. И в конце концов добились того, что, кроме аминокислот, в сосуде удалось синтезировать пурины и пиримидины — вещества, из которых построена главная молекула жизни. Она называется дезоксирибонуклеиновая кислота, или, сокращенно, ДНК. Именно это соединение, как мы убедимся немного позднее, является главным на «фабрике» воспроизводства молекул, которая работает в каждой живой клетке. А стало быть, теперь уж в возникновении жизни в пробирке (или в сосуде) сомневаться не приходится.
Но вернемся к «первичному бульону». Именно из него, как полагают биохимики, состоял Мировой океан 3—4 миллиарда лет назад.
В какой‑то момент времени, после многочисленных бесплодных попыток, появилась особенная молекула. Давайте назовем ее репликатором, что в переводе с латыни означает «повторитель». Это не обязательно была самая большая и сложная молекула, но она обладала действительно замечательным свойством — она умела повторять, воспроизводить саму себя.
С возникновением репликатора, его копии довольно быстро, по историческим меркам, стали распространяться по морям и океанам Земли, воспроизводя самих себя из подручного материала — тех органических молекул, которые имелись по соседству.
На том бы, возможно, все и закончилось, если бы при повторении не случались время от времени какие‑то сбои.
Я очень надеюсь, что в этой книге нет ошибок и опечаток, но внимательный читатель наверняка обнаружит хоть одну. Впрочем, они не помешают понять суть дела, поскольку скорее всего относятся к «ошибкам» «первого поколения». Однако представьте себе, что происходило с книгами в те времена, когда книгопечатания еще не было и такие фолианты, как, скажем, Библия, переписывались от руки. Каждый из переписчиков, сколь бы внимателен он ни был, неизбежно допускал сколько‑то ошибок, а некоторые вообще были склонны сознательно вносить свои «улучшения» в текст. Это было бы небольшой бедой, если бы все они переписывали с одного оригинала. Но копии делались с более ранних копий. А те, в свою очередь, служили оригиналами для последующих поколений переписчиков… Так что, получается, ошибок ныне в той же Библии видимо–невидимо.
Но то, что плохо для книги, оказалось весьма неплохо для зарождающейся жизни. По мере того как возникали и множились ошибки репликаторов, «первичный бульон» наполнялся молекулами, все больше отличавшимися друг от друга. Многие отличия были вредными, и получившие их молекулы вскоре разлагались. Но некоторые оказывались полезными, обеспечивали репликаторам большую стабильность, высокую скорость воспроизводства и т. д. Такие молекулы получали очевидные преимущества по сравнению с другими, их становилось больше, качественные изменения в них накапливались…
Конечно, все это куда быстрее сказать, чем сделать… Проходили века за веками, тысячелетия за тысячелетиями, природа вела счет даже на миллионы лет, пока, наконец, первичные молекулы, объединяясь между собой, не образовали простейшие одноклеточные микроорганизмы.
ЖИЗНЬ РОДИЛАСЬ ВОВСЕ НЕ ТАК…
В наши дни научные исследования настолько специализированы, что дилетантам в науке, кажется, делать нечего. Но вспомните, как делаются открытия по словам А. Эйнштейна: «Все знают, что этого не может быть. Наконец, находится кто‑то, кто этого не знает— он‑то и делает открытие…» Очередным подтверждением данного афоризма и стала научная концепция, выдвинутая германским юристом Гюнтером Векстерсхойзером и опубликованная журналом «Сайнс».
Впрочем, справедливости ради отметим, что скромный юрист–патентовед из Мюнхена вовсе не такой уж невежда. В свое время он начал изучать органическую химию в Магдебургском университете и даже защитил докторскую диссертацию. И лишь потом, разочаровавшись в мире формул, стал заниматься юриспруденцией. Но тяга к непознанному, как видим, у него осталась.
Как осознает сам исследователь, многое в его труде противоречит традициям. Так, например, он начал не со сбора фактов, на которых должна, по идее, базироваться его концепция, а прямо с ее изложения, отложив экспериментальное подтверждение на потом.
История, впрочем, знает еще одного патентоведа, поступившего сто лет назад точно таким же образом. Альберт Эйнштейн сначала изложил на бумаге пришедшие в его голову мысли, предложив уже своим последователям искать им подтверждение в реальной жизни. И то сказать, тем он в значительной степени облегчил поиски. Ведь было уже известно, что именно надо искать.
Аналогичным образом рассуждал и известный английский философ Карл Попер. «Истинная наука, — говорил он, — развивается так. Сначала она конструирует теорию, а уже вслед затем доказывает ее, пытаясь опровергнуть опытом». Таким образом, любая теория должна нести в себе возможность ее опровержения. А коли так, рассудил Векстерсхойзер, то и нечего время терять на поиски фактов. Тем более что реально исследовать зачатки жизни, которая, по словам некоторых исследователей, зародилась на Земле порядка двух миллиардов лет тому назад, в действительности не представляется возможным. Все теории опять‑таки зиждятся на логических рассуждениях, уже потом подтверждаемых кое–какими опытами.
Если помните, до сих пор большинство ученых полагало, что родоначальником жизни на нашей планете стал еще не остывший океан. Над ним нависала богатая кислородом атмосфера, а в качестве катализатора служили электрические разряды бесконечных гроз.
Методом проб и ошибок авторы теории «бульона», например академик А. И. Опарин, создавали в своих лабораториях более или менее точные модели. Они наливали в колбы растворы различных веществ, пропускали через них электрические разряды, имитировавшие молнии, и смотрели, что из этого получается. Иногда у них выходило, что в результате реакций в «бульоне» образовывались более–менее сложные органические соединения. «Ага! — ликовали исследователи. — Именно так и зародилась жизнь на нашей планете…»
Герой нашей истории и сам долгое время верил в теорию «первичного бульона». Однако познакомившись с Карлом Везе, микробиологом из Иллинойского университета, ознакомившего его с некоторыми деталями подобных работ, понял, что теория «не звучит»; многие ее аспекты далеки от реальности.
Тогда Векстерсхойзер решил сам попытать счастья и в конце концов разработал некую логическую концепцию. Теория «первичного бульона» предполагает, что первые органические соединения зародились в среде, имеющей три измерения, рассуждал исследователь. Однако вещества, свободно перемещающиеся в воздухе или воде, не остаются вместе надолго. Обычно реакции происходят на какой‑нибудь поверхности. Это знают все экспериментаторы, старающиеся обеспечить именно наибольшую поверхность реагирующим веществам, ввести какие‑то катализаторы, обеспечивающие эффективность соединения.
Поверхность, на которой формировались предшественники жизни, полагал исследователь, должна была омываться водой. Кроме того, она должна была нести на себе положительный заряд — в противном случае вещества жизни, заряженные чаще всего отрицательно, просто на ней не удержались бы. Вещество же самой поверхности должно представлять собой сульфит некоего металла, соль сероводородной кислоты, обеспечивающей хорошие исходные условия для протекания реакций.
«Все гипотезы о происхождении жизни можно разделить на три класса, — пишет сам исследователь. — Одни считают, что жизнь началась с клеточных мембран, но тогда нужно пояснить, как питательные вещества проходили через такие мембраны. Другие полагают, что первоосновой всего стали нуклеиновые кислоты; но тогда надо разобраться, как могли образоваться столь сложные соединения. Я полагаю, что жизнь началась с метаболизма, обмена веществ…»
Другими словами, он уповает на повторяющиеся циклы химических влияний. Проходя раз за разом, эти реакции потом и потребовали усовершенствования механизма их происхождения. Так появились и мембраны, и нуклеиновые кислоты… Участвовали же в обмене веществ прежде всего атомы углерода, весьма распространенного на Земле элемента. При метаболизме они соединялись попарно — в науке это называется циклом фиксации углерода.
Побочным и поначалу бесполезным продуктом этого метаболизма и оказались аминокислоты — строительные блоки будущих белков. Накапливаясь, со временем они стали служить катализаторами — ускорителями тех химических перемен, которые творились вокруг. Нуклеиновые кислоты тоже появились как побочные продукты, но, обладая опять‑таки способностями самокатализа, они также стали быстро накапливаться. И в конце концов вышли в передовики самопроизводства…
Рано или поздно они еще повысили интенсивность производства, отгородившись от мешавшей им среды специальной пленкой — мембраной. Вот тогда‑то и родилась первая клетка.
Такова схема. Ну а как она выглядит при проверке экспериментом? Оказалось, что гипотеза Векстерсхойзера получила экспериментальную поддержку в опытах биохимиков. Причем они подтвердили реальность самого главного элемента — возможности фиксации углерода при описываемых исследователем условиях.
Так скажем, современные бактерии до сих пор сохраняют редкую способность, родившуюся вместе с ними — они умеют синтезировать уксусную кислоту — простое вещество, охотно вступающее в различные химические реакции. В основе же уксусной кислоты лежат как раз два атома углерода, соединенные в молекулу. Но может ли где‑нибудь и сегодня идти такой синтез прямо в природе? Да, может. Он происходит в горячих серных газах, вырывающихся из подводных вулканов…
Как, стало известно относительно недавно, именно там, при температуре в сотни градусов, привольно обитают бактерии, питающиеся серой. И там же полным–полно всевозможных сульфидов металлов. Таким образом, именно подводные вулканы претендуют сегодня на роль тех реакторов, где когда‑то впервые родилась жизнь. «Первичный бульон», получается, действительно родился в океане, но отнюдь не на его поверхности, как полагали еще недавно большинство исследователей.
Векстерсхойзер вспомнил молодость, раздобыл пробы вулканических газов и стал помешивать их в присутствии железных и никелевых сульфидов. И что же: синтез уксусной кислоты не заставил себя ждать! А она, как уже говорилось, самый вероятный кандидат для возникновения метаболизма — предшественника жизни. Уксусная кислота — весьма активное вещество, и значит, вероятность реакции куда выше, чем при теории «первичного бульона», где действуют вещества достаточно пассивные. Не случайно они могут вступать в реакцию лишь при молниевых разрядах.
Впрочем, сторонники традиционной теории вовсе не намерены складывать оружие вот так запросто. Например, уже упоминавшийся нами Стенли Миллер — патриарх теории «первичного бульона», еще в 1953 году проведший эксперимент, который показал, как в первичном океане могли бы образоваться первичные аминокислоты, ехидно намекает, что вот в экспериментах Векстерсхойзера таких аминокислот пока не видно. По мнению Миллера, возможность происхождения органических реакций и самой жизни в высокотемпературной среде подводных вулканов — попросту чушь!
Кстати, Миллер не хочет знать и о тех бактериях, которые обнаружены при подводных исследованиях донных вулканов. Ему, видимо, уже поздно менять свою точку зрения.
А вот ученые помоложе относятся к идее химика–юриста довольно спокойно. Скажем, Норман Рейд из Калифорнийского университета в Беркли считает, что Векстерсхойзер сделал полезное дело уже тем, что создал альтернативу «бульонщикам». «Данная работа, — полагает он, — дает возможность сменить парадигму, а это уже хорошо…»
Надеется ли исследователь воспроизвести более полный цикл своих исследований экспериментально? Такой вопрос Векстерсхойзеру задают нередко. «Все дело в определении, что такое жизнь, — рассуждает ученый. — Цикл метаболических реакций на поверхности не может остановиться, не может умереть. А значит, есть возможность проследить за ходом механизма и далее…»
ОТКУДА ПОСЫЛКА?
Поделиться книгой: