Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле - Маршалл Майкл

В итоге в 1960-е годы и позже, вплоть до конца XX века, исследователи выдвигали конкурирующие между собой идеи, каждую из которых отстаивала та или иная группа ученых. Любая такая гипотеза фокусировалась на некоем одном ключевом компоненте клетки: предполагалось, что первым возник именно он, а остальные компоненты присоединились к нему позднее в силу необходимости. Одна из подобных популярных идей – “Мир РНК” – сводится, например, к следующему: первыми образовались те простые молекулы, которые умели и кодировать в себе генетическую информацию, и создавать собственные копии.

Но все эти идеи оказались, к сожалению, нежизнеспособными, ибо ни один из компонентов клетки сам по себе не может приобрести свойства чего-то по-настоящему живого.

Наступил XXI век, и исследователи поставили перед собой задачу создать искусственным путем живые клетки – со всеми главными компонентами, однако в очень упрощенном виде и на основе очень ограниченного набора веществ. Долгое время такой подход казался нереалистичным, но в итоге именно он привел к целой серии потрясающих успехов. Хотя от прежних идей полностью не отказались, новая гипотеза имеет куда больше шансов оказаться верной. Итак, сейчас ученые склоняются к тому, что жизнь началась не с одного какого-то отдельного компонента вроде гена, а сразу с нескольких компонентов, научившихся “работать в команде”. Следовательно, жизнь – это не какие-то особенные вещества, а скорее особенное поведение ряда веществ, которые собрались вместе.

Изучая зарождение жизни, мы одновременно ищем ответ на очень важный вопрос: была ли жизнь каким-то образом предопределена? Иначе говоря, сама Вселенная устроена так, что возникновение жизни в ней закономерно, – или же жизнь возникла лишь в результате нелепой случайности?

В 1970 году французский биохимик Жак Моно в своей книге “Случайность и необходимость” (Le Hasard et la nécessité) решительно заявил, что Вселенная совершенно не приспособлена для жизненных форм вроде нас с вами[1][2]. Он делает вывод о том, что возникновение жизни на Земле было событием крайне маловероятным. И очень может статься, что за все время существования Вселенной жизнь возникла всего один раз – именно здесь, на Земле. “Вселенная не была «беременна» жизнью, как и биосфера не была «беременна» человеком, – заключает он. – Так надо ли удивляться тому, что мы, подобно только что выигравшему в казино миллион счастливчику, можем чувствовать себя странно и несколько иллюзорно?” Моно явно подпал под влияние экзистенциальных философов вроде Жана-Поля Сартра и Альбера Камю, писавших о жизни как о чем-то тошнотворном, отстраненном и лишенном моральных ориентиров, которые некогда мог предоставить Бог. Он считал, что все мы должны чувствовать себя “одинокими в безучастной бездне Вселенной”.

Высокий штиль риторики Моно годами впечатлял многих, хотя доказательств его напыщенной прозе явно недостает. Главным аргументом ученого стал случайный характер изменений в генах, который и создает новые виды в ходе эволюции. Из этого якобы следует, что ею управляет исключительно “ничем не ограниченная случайность, абсолютная, но слепая”. Моно, однако, сильно преувеличивает. Генетические мутации действительно имеют случайный характер, но то, смогут ли эти мутации сохраниться и насколько широко они распространятся, – вовсе не обязательно случайность. На самом деле в популяции закрепляются те мутации, которые предоставляют своему обладателю преимущество либо, по меньшей мере, помогают соответствующим генам получить большее распространение. Это объясняет, почему некоторые черты возникали в ходе эволюции более одного раза, на различном генетическом материале. Скажем, полет независимо друг от друга освоили насекомые, птицы и летучие мыши. Моно взглянул на историю жизни через “очки случайности”, но придавать слишком большое значение случайностям эволюции, пренебрегая при этом множеством ее закономерностей, было бы ошибкой.

Теперь давайте рассмотрим противоположную точку зрения. Нередко исследователи зарождения жизни утверждают, что возникновение живого было каким-то образом предопределено. Хотя тут есть некий намек на мистику, подобное утверждение все же имеет под собой некоторые основания.

Самым энергичным защитником неизбежности возникновения жизни был Кристиан де Дюв[3], клеточный биолог из Бельгии. В своей книге “Живая пыль” (Vital Dust) он называет жизнь “космическим императивом”[4]. Отмечая необычайную сложность устройства живых существ, де Дюв приходит к выводу, что их самопроизвольное возникновение крайне проблематично. “Нам выпали все 13 карт пиковой масти из колоды, и не единожды, а тысячи раз подряд, – пишет он. – Это совершенно невероятно, если, конечно, колода не подтасована”. Другими словами, при наличии подходящих условий жизнь зарождается с легкостью – иначе бы нас здесь просто не было. По мере развития нашего повествования мы с вами убедимся, что существует множество естественных процессов, которые способствуют образованию как химических веществ, являющихся основой жизни, так и некоторых структур, напоминающих живое, – и это подтверждает слова де Дюва. По сути, де Дюв придерживался практического правила, называемого принципом Коперника, или принципом заурядности. Его суть проста: считайте, что мы как все. Ученые приняли данный принцип на вооружение с тех самых пор, как астроном Николай Коперник доказал, что Земля вращается вокруг Солнца и не является центром Вселенной, как полагали в то время. Принцип Коперника гласит, что химический состав и условия окружающей среды на Земле, возможно, являются типичными для планет с твердой поверхностью. В таком случае на любой из них, если она более или менее напоминает Землю и вращается по подходящей орбите вокруг подходящей звезды, вероятно возникновение жизни.

Однако слишком уж увлекаться подобной идеей все-таки не стоит. Перечитайте еще раз последнюю фразу предыдущего абзаца. Видите, сколько в ней оговорок? Возникновение жизни, может, и вероятно, но – и де Дюв знал об этом – вовсе не типично. Окинув беглым взглядом известную нам Вселенную, мы увидим, что вряд ли в ней есть места, пригодные для жизни.

Представьте себе Землю, эту единственную известную нам обитаемую планету. Большая ее часть совершенно негостеприимна. Подходящая для жизни область имеет толщину максимум в несколько десятков километров и включает в себя внешнюю часть земной коры, моря и океаны, а также нижнюю часть атмосферы. Однако стоит подняться повыше, как воздух становится слишком разреженным, излучение Солнца слишком жестким, а температура – экстремальной. Что же касается земных глубин, то и там температура и давление гибельны для всего живого. Наш мир, может статься, и обитаем, но более 90 % его массы безжизненны.

За пределами Земли все выглядит еще драматичнее. Даже если миллиарды планет и приютили жизнь, в каждой звездной системе все равно остаются огромные объемы пустоты, не говоря уже о межзвездном пространстве и совершенно невообразимых просторах, разделяющих галактики. Некоторые из этих пустот имеют в поперечнике тысячи миллионов световых лет. Жизнь вряд ли отыщется внутри звезд или в черной пустоте межгалактических пространств, так что Вселенная по большей части мертва. Можно смело утверждать, что 99 % объема нашей Вселенной безжизненно, как и 99 % материи.

Вот почему заявлять, будто Вселенная имеет “благоприятствующие жизни” условия, значит неверно понимать саму суть понятия “благоприятствование”. Все обстоит ровно наоборот: условия в нашей Вселенной, за исключением всего нескольких ее крошечных уголков, крайне неблагоприятны для жизни. И если эта Вселенная для чего-то и идеальна, так разве что для пустоты, пыли, звезд и планет. Но тем не менее на поверхности некоторых из этих планет возникновение жизни все же возможно. Жизнь в космосе – явление исключительное, нечто такое, что завелось в нем без спроса.

Подобная точка зрения, хотя и является промежуточной между двумя крайностями, обозначенными Моно и де Дювом, все же ближе к позиции де Дюва. Вселенная не представляется механизмом по производству жизни, но она и не помешана на изничтожении всего живого. Вселенная в основном занята совершенно другими вещами. На протяжении нашего рассказа мы приглядимся к нескольким особенным местам на Земле, которые кажутся идеальными инкубаторами для жизни, и убедимся, что такие места во Вселенной – большая редкость.