Эволюция для всех, или Путь кентавра - Гангнус Александр Александрович. Страница 4
ЖИЗНЬ НЕИЗБЕЖНА?
И вообще, споры в науке не решаются большинством голосов. Лет восемьдесят назад правило «живое из живого» было настолько всеми признано, что казалось несовместимым с самой мыслью о происхождении жизни из неживых веществ.
И тогда появился человек, который не побоялся усомниться в том, что казалось всем несомненным.
Правило «живое из живого» не могло иметь силы во времена, когда живого не было!
Тогда действовало другое правило, по которому в растворах древних океанов, морей и озер обязательно должны были накапливаться, взаимодействовать и все более усложняться разные соединения углерода — главного элемента жизни.
Рано или поздно среди этих соединений неизбежно должны были появиться и такие сложные, от коих до нынешних веществ, веществ, из которых мы «сделаны» и благодаря которым мы живы, останется только маленький шаг.
Учение о добиологической, химической эволюции в нашей стране развивал российский ученый Александр Иванович Опарин. Четверть века назад один из его последователей, тогдашний студент американец С. Миллер, провел знаменитый, хотя и необычайно простой опыт.
В запаянную колбу налита вода. Над водой не воздух, а несколько газов, которых много в нынешней атмосфере планеты Юпитер и, как думают некоторые геологи, много было в древней атмосфере Земли. Через стеклянные стенки пропущены проволочки, на которые подается электрический ток. Время от времени между проволочками проскакивает искра. Гроза!
Прямо на глазах вода в колбе желтела и бурела, наполняясь какими-то смолистыми веществами. Когда колбу вскрыли и сделали химический анализ, оказалось, что смолистые комочки — это сложные химические вещества, знакомые биохимикам как важные составные части тканей тел животных и растений, вещества, которые, как прежде думали, могут производиться только живой клеткой.
Открытие С. Миллера прогремело на весь биохимический мир, но вскоре, как это всегда в науке бывает, раздались голоса критиков. Некоторые говорили, что газы, взятые Миллером для опыта, не те. Что на Земле сначала были не водород, метан и аммиак, как на теперешнем Юпитере, а углекислый газ и азот, как и в атмосфере Венеры. Что гроз на молодой Земле могло и не быть и т. д.
Ученые снова взялись за опыты. И тут произошло самое удивительное. Газы в колбе заменили — и получили тот же результат, те же вещества, необходимые для химической эволюции. Вместо электрической искры попробовали другие источники энергии — ультрафиолетовые лучи, сильные удары (как будто падают метеориты), радиоактивность, просто нагревание. И каждый раз, то быстрее, то медленнее, в растворе появлялись все те же вещества. Получалось, что путей, ведущих к началу жизни, много. И что, как бы ни обернулись события на молодой Земле, химическая эволюция не могла не начаться. Как уже было сказано, может быть, она началась еще до рождения Земли — в космосе. Вещества из колбы Миллера находят в метеоритах и в межзвездных облаках… Как писал в начале XIX века дед великого Чарльза Дарвина поэт и ученый Эразм Дарвин:
В ОГНЕННОЙ КОЛЫБЕЛИ
…Вулкан ревел, но вдруг этот рев стал глуше. Из черной тучи-джинна, быстро закрывающей небо, пошел густой пепел. Туча сверкала молниями, треск разрядов пытался перекричать рев вулкана. И тут в раскаленном тумане появились люди. Они не бежали от тучи, они шли в самую мглу — в комбинезонах, шлемах и масках. Вот один из них присел и стал быстро черпать из воронки еще горячий пепел, ссыпая его в стеклянный цилиндр…
Евгений Константинович Мархинин, вулканолог, мой старый знакомый, отложил в сторону фотографии.
— Ну и?. — нетерпеливо спросил я.
— Там были все эти соединения. — Он кивнул головой на рисунок, рассказывающий об опытах Миллера. — Мы подсчитали: во время того извержения вулкана Тятя этих веществ было выброшено около ста тысяч тонн. И аминокислоты там тоже были.
Поясню: аминокислоты (а их находили и в метеоритах, и в колбах с «древней атмосферой Земли») — это те вещества, из которых, как цепь из звеньев, состоит молекула основного вещества жизни-белка.
Я опять посмотрел на фотографии извержения вулкана Тятя в 1973 году. Обугленные деревья, пустыня из пепла.
Все-таки удивительно это. Для раскрытия тайны происхождения жизни ученый исследует метеориты или, рискуя собственной жизнью, идет туда, где гибнет все живое. Но ведь это еще не жизнь была. Преджизнь, химическая эволюция… А каждый химик, даже любитель, знает: для сложных химических реакций нужна энергия. Нужны вещества — катализаторы, ускорители реакций. Всего этого в избытке при вулканическом извержении. Основа жизни — углерод. А соединений углерода много в вулканических газах.
Работа Мархинина как бы продолжала опыты американского ученого профессора Сиднея Фокса. Смесь искусственно созданных в колбе аминокислот Фокс запек, как пирог, в печи на поверхности… вулканической лавы. И аминокислоты начали соединяться между собой, образуя цепочки длинных молекул-полимеров, очень похожих на белки. Не так ли все это происходило на молодой Земле, покрытой рычащими, пылающими вулканами и окутанной вулканическими газами вместо воздуха? В огненной колыбели подрастало то, что в дальнейшем должно было стать жизнью.
А что дальше? Допустим, в какой-то момент на Земле среди вулканов появились первые океаны, вода. В одном из опытов профессор Фокс бросил янтарный комочек полученного им похожего на белок полимера в горячую воду, размешал палочкой, остудил, посмотрел в микроскоп. Он увидел, что искусственный «белок» собрался в капельки, внешне похожие на какие-то простые существа типа одноклеточных водорослей или бактерий. Они, конечно, не были живыми, эти капельки, но они вели себя иногда почти как живые. Если в воду капали кислотой или, наоборот, разбавляли ее, капельки реагировали — то росли, то съеживались. Как живые клетки, капельки окружали себя тонкой пленкой — двойной мембраной, через которую химические вещества идут уже не как попало, а с толком. Капелька удаляет одни вещества и собирает из раствора другие, нужные ей для роста, как бы «питаясь». Капельки могут соединяться или делиться — очень похоже на то, как это делают живые клетки. Это было еще не живое существо, а «предживое вещество», модель организма, но она хорошо работала, эта модель, и о многом рассказала. А получена была в химической лаборатории очень несложным способом!
Между прочим, когда профессор Фокс получил свой полимер, похожий на белок, он обнаружил, что бактерии — а их множество в каждом наперстке нынешнего воздуха Земли — не стали «раздумывать», белок это или не белок, а принялись деловито пожирать его, как настоящий. Так же отнеслись к этому веществу и лабораторные крысы. Это значит, что вещества преджизни, появляясь на свет сейчас, в наше время, долго не залежатся. Их моментально съедят.
На молодой же Земле эти вещества никто не ел — некому было, — они накапливались, и это накопление было совершенно необходимо для массы сложных химических реакций, ведущих к первой жизни. Но когда появилась жизнь, появились и прожорливые едоки — скопления веществ преджизни исчезли. Это значит, что жизнь, возникнув однажды, уже больше ни разу возникнуть не может: начинает действовать закон «живое из живого».
Впрочем, если правы те палеонтологи, которые настаивают, что нашли в метеоритах (возраст которых около 4,4 миллиарда лет) и в самых древних породах Земли одни и те же сине-зеленые водоросли, цианобактерии, то вопрос сразу оборачивается другой стороной. В горячих бассейнах на склонах вулканов цианобактерии — первые и часто единственные обитатели, там же они и окаменевают быстро, в течение часов, чтобы без изменений храниться миллиарды лет. Тогда исследования Фокса и Мархинина рассказывают не о том, как зарождалась жизнь на Земле, а о том, как она зарождалась, делала первые шаги в космосе, на вулканах какой-то иной планеты, может быть, в иной, не Солнечной системе. Осколки той планеты и стали метеоритами. А те уже и разнесли зародыши жизни по Вселенной.