Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир [litres] - Тим Грегори

Как получается, что неодушевленные атомы, углерод, кислород, водород, добавки других элементов, определенно не будучи сами по себе «живыми», сочетаются, образуя таких существ, как мы – определенно «живых»? Как химические соединения, начиная с таких простых основ, как крутящееся облако газа и пыли в протопланетном диске, приобретают сознание и становятся одушевленной частью планеты? Скажем проще: как, когда и где возникает жизнь? Процессы, которые изначально преобразовывали неживые химические элементы в живые организмы, формально называются «абиогенезом». И в то время, как в научном сообществе нет согласия по вопросу о том, как, когда или где именно произошел абиогенез, сомнений в том, что он произошел, нет – иначе как мы могли бы существовать?

Возможно, часть этой истории разыгрывалась в протопланетном диске и записана в «каменной летописи» новорожденной Солнечной системы. И какие-то ответы могут таиться в углистых хондритах.

Невзирая на мистификацию с Оргеем, исследование происхождения сложных органических молекул в некоторых углистых хондритах оставалось вполне серьезной и активной областью науки. Здесь просматривались три возможности: что эти молекулы принадлежали земной биосфере и были не более чем загрязнением метеоритного вещества; что в некоторый момент ранней истории Солнечной системы они самопроизвольно объединились чисто химическим путем; или – самая увлекательная возможность – что они сами были продуктами одушевленных конгломератов органических биологических молекул, то есть жизни.

Здесь встала трудная задача описания химического состава органики, содержащейся в углистых хондритах. В лабораториях по всему миру углеродосодержащие молекулы были одна за другой осторожно выделены из необычных метеоритов и идентифицированы на основании их химических свойств. Некоторые из них оказались простыми – они состояли всего из одного-двух атомов углерода, связанных короткими ответвлениями с кислородом и водородом. Но были и очень сложно устроенные: в них змеились длинные углеродные цепи, украшенные торчащими из них молекулярными рукавами, перекрученными наподобие узловатых ветвей; кольца, составленные из атомов углерода, были оторочены по периметру причудливыми молекулярными выступами, отходящими от окружности кольца под всевозможными углами. Углерод соединялся с большим количеством водорода и кислорода, к которым иногда добавлялось немного азота, фосфора и серы. Сложность и разнообразие этих молекул поражали.

Особенно богатое разнообразие органических молекул обнаружилось в метеорите Мюррей, который принадлежал к группе углистых хондритов, называемых «СМ-хондритами» (по названию метеорита Михей, упавшего в Украине в 1889 году). СМ-хондриты знамениты обилием органических молекул. В предрассветный час 20 сентября 1950 года в штате Кентукки (США), пролетев по небу в виде огненного шара через пять американских штатов с грохотом, от которого задребезжали оконные стекла на площади в 2 600 квадратных километров, метеорит Мюррей грудой обломков обрушился на землю. Один из его кусков пробил крышу жилого дома и остался лежать на полу. (Никто не пострадал.) Общий вес метеорита составил чуть выше двенадцати килограммов – он оказался одним из крупнейших известных СМ-хондритов. Некоторые обломки тут же подобрали, но поисковая партия была снаряжена только спустя несколько недель, во время которых шли дожди.

В 1962 году исследователи из Калтеха, занимавшиеся анализом органического «бульона», который пропитывал каменную ткань Мюррея, сделали волнующее открытие. Они идентифицировали в метеорите характерный класс органических молекул, существенных для жизни в том ее виде, в каком мы ее знаем: аминокислоты. Элементарные составляющие белков, аминокислоты, соединяются воедино, как кусочки мозаичного пазла, образуя биомолекулы, из которых состоим мы – как и все остальные живые организмы на Земле. Поэтому их называют «строительными кирпичиками жизни». В молекулярной машинерии они играют центральную роль, поскольку обеспечивают многие жизнеобразующие процессы.

Вот они-то, строительные кирпичики жизни, и плавали в море органических молекул, пропитывающем CM-ондрит.. На протяжении последовавших нескольких лет аминокислоты продолжали обнаруживать в различных группах углистых хондритов, таких как CI-хондриты (в том числе и в тех фрагментах метеорита Оргей, которые ранее оставались нетронутыми). Ситуация начинала выглядеть более сложной, чем казалось раньше. Но главная проблема оставалась нерешенной: найденные аминокислоты присутствовали в метеоритах в микроскопических количествах – как правило, несколько миллионных долей грамма во фрагменте метеорита размером с кусочек сахара. Они вполне могли оказаться результатом загрязнения метеорита в земной биосфере.

Регистрация в метеоритах крохотных количеств каких-либо веществ – органических или неорганических – задача технически очень трудная: приходится постоянно сражаться за понижение уровня возможного загрязнения. В 1965 году в журнале Nature появилась статья с шутливым названием «Аминокислоты в наших руках»2: в ней химики показали, что исчезающе малого количества жира в одном отпечатке человеческого пальца было бы вполне достаточно, чтобы объяснить присутствие «внеземных» аминокислот в углистых хондритах. Да, типичные количества аминокислот, обнаруживаемых в метеоритах, могли бы легко объясняться микроскопическими загрязнениями – хватило бы пары нечаянных прикосновений к ним (не говоря уж об отпечатках пальцев, случайно оставленных на пипетках, стеклянной химической посуде и лабораторных измерительных цилиндрах). Ничего не стоило бы загрязнить аминокислотами целую хондритовую глыбу, создав ложное впечатление, что в ней изначально содержались внеземные «строительные кирпичики жизни». Автор «Аминокислот в наших руках» отмечал: «То, что кажется нам следами небесных существ, вероятно, просто отпечатки земных пальцев».

Но сомнения вокруг происхождения аминокислот были рассеяны, когда в 1969 году с неба упал очередной необыкновенный метеорит. После того как раскаты грохота и ударные волны пронеслись над австралийским бушем, а в небе остался столб синеватого дыма, на фермерские земли вокруг деревни Мурчисон дождем посыпались ответы на научные загадки.

Хиральность

Без сомнения, на многих обломках метеорита Мурчисон успели остаться случайные «отпечатки земных пальцев». И все-таки он оказался таким большим, что неизбежные органические загрязнения не шли ни в какое сравнение с количеством органики внутри него. Обычно исследователи углеродных соединений в метеоритах вынуждены довольствоваться фрагментами размером с хлебные крошки; Мурчисон предоставил в их распоряжение целые глыбы.

Помимо всего прочего, сразу после падения камня от него распространился такой смрад, что не оставалось никакого сомнения: по крайней мере часть находившейся в нем органики была определенно внеземного происхождения.

Профессор Ловеринг из Мельбурнского университета менее чем за неделю после того, как ему доставили обломки метеорита Мурчисон, классифицировал его как СМ-хондрит[21]. Образцы, хоть и не столь богатые водой или органикой, как более редкие CI-хондриты, вроде Оргея, были очень свежими. Представился идеальный шанс выделить внеземные органические молекулы – в частности, аминокислоты – из вещества метеорита, не загрязненного земной биосферой и столетием небрежного обращения.

Новость о Мурчисонской органике быстро попала в прессу. Всего через две недели после падения в газете Canberra Times появился сенсационный заголовок: «Органические окаменелости в редких метеорах». Этот заголовок, конечно, был