Величайшие загадки человека - Станислав Зигуненко

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?

Еще в 60–е годы XX столетия Дж. Оро из Хьюстонского университета высказал предположение, что на поверхности некоторых «небесных камней» — метеоритов — можно обнаружить органические соединения, аминокислоты, которые затем и стали основой жизни на нашей планете. Поначалу на эту гипотезу никто не обратил внимания. Однако позднее она подтвердилась экспериментально: на поверхности так называемых углистых хондритов, составляющих около 5% падающих на Землю метеоритов, действительно были обнаружены подобные соединения.

Найдены ответы и на вопросы такого рода: «Как именно аминокислоты уцелели, когда метеорит «продирался» сквозь атмосферу?» Одна из наиболее распространенных версий гласит, что эти вещества попросту сдуло с поверхности метеорита в самых верхних слоях атмосферы и они уж потом самостоятельно «парашютировали» на поверхность Мирового океана, где и получили надлежащие условия для дальнейшего развития. Те же соединения, которые остались на поверхности самого метеорита (где потом и были обнаружены), могли уцелеть, прикрытые толстым слоем льда, которым был первоначально покрыт метеорит.

Таким образом, полагает исследовательница внеземной жизни Анна Ткачева, мы неожиданно для себя получили доказательство существования во Вселенной еще неких источников разума, кроме нашей Земли. Ведь согласно этой гипотезе, само наше существование является доказательством наличия такого разума. Мы — его порождение; те существа, которые выросли, развились из «семян», посланных некогда со звезд.

В октябре 2000 года один из самых авторитетных в мире научных журналов «Нейчур» опубликовал сообщение, что исследователи обнаружили и без особых затруднений пробудили к активной жизни споры бактерий, пролежавшие в соляном кристалле 250 миллионов лет.

Получается, что микроорганизмы, существуя в виде спор, практически бессмертны. Для непосвященного это не более чем странный факт. Популярная пресса на него почти не отреагировала. Однако в самой научной среде начался форменный переполох. Потому что из живучести бактерий в конечном счете вытекала возможность того, что все мы, обитатели Земли, по происхождению своему — инопланетяне, что наша планета заразилась жизнью через микроорганизмы из космоса.