100 великих тайн доисторического мира - Николай Непомнящий

«Похоже, Ч. Дарвин не ошибался в том, что касалось небольшого пруда, поскольку, в отличие от океана, именно такие крохотные в сравнении с морем бассейны с жидкостью способны пересыхать, накапливать химикаты, менять собственный температурный режим и подвергаться многим другим изменениям, столь важным для возникновения жизни», – заявляет ученый из Гарвардского университета (США) Джек Шостак. Его лаборатория как раз занимается моделированием тех самых химических реакций, которые могли привести к появлению первой ячейки жизни на планете.

«Однако следует учитывать, что нет никакой гарантии, что воспроизведенная в лабораторных условиях ячейка жизни окажется точно такой же, как и та, которая возникла на Земле около 3700 млн лет назад. И мы наверняка так и не сможем с точностью выяснить, что же в действительности случилось в том неимоверно далеком прошлом», – с горечью сетует британский ученый.

Этот девиз долгое время реял на знаменах науки. Происхождение жизни на Земле считалось вполне очевидным. Исследователи этой проблемы очертили магический биохимический круг, в рамках которого построили нехитрую модель, согласно которой около 4 млрд лет назад на Земле в результате естественных химических процессов из неживой материи зародились первые живые клетки. По сценариям советского академика А.И. Опарина и известного популяризатора науки англичанина Дж. Б.С. Холдейна, эти клетки образовались в первичном земном океане, который представлял собой настоящий химический бульон. Атмосфера Земли в то время была практически без кислорода и состояла из метана, аммиака, водорода и двуокиси углерода.

Правда, со временем исследования космического пространства показали, что оно само по себе является настоящим химическим бульоном и вовсе нет никакой необходимости выдумывать гипотетический океан: все необходимые для появления жизни компоненты существовали в космосе задолго до того, как Земля образовалась из облака космической пыли, кружащего вокруг Солнца. А группа нидерландских ученых в 1984 г. опытным путем получила сложные органические молекулы в гелиевом криостате, обеспечивающем космический холод и вакуум, то есть, повторимся, подобные соединения могут образовываться и без помощи океанов.

Френсис Крик, первооткрыватель генетического кода, считал, что живая клетка не могла зародиться в результате случайных химических реакций

Но дело, в конце концов, даже не в том, где появилась первая живая клетка, а в том, почему это случилось. Принято считать, что возникновение жизни – результат какого-то особого стечения обстоятельств, абсолютно случайных, в силу которых произошли некие биохимические процессы, приведшие к образованию живой клетки из неживой материи.

Но возможно ли такое? Нобелевские лауреаты Уотсон и Крик, открывшие существование генетического кода, доказали, что содержанием этого кода является абстрактная запись. Но мы до сих пор не имеем никакого понятия о том, например, по каким законам формируются «алфавит» и «слова» генетического кода и как образовались «записанные» ими химические типы белков. Упрощенно говоря, перед нами стоит такая проблема: мы имеем простейшие аминокислоты – аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Из этих «букв» (простейших аминокислот) составляются трехбуквенные «слова», например АТТ, ЦГА, ГАГ и т. д. Каждое из этих «слов» обозначает молекулу одной из тех двух десятков сложных аминокислот, которые образуют молекулу белка. Цепочка из нескольких сотен или нескольких тысяч таких трехбуквенных сочетаний и является «записью», задающей правила формирования этой молекулы белка. И вот вопрос: случайно ли формулируются эти правила?

После многих лет исследований на этот вопрос ответил, вероятно, лучше всех знающий проблему человек – сам Френсис Крик, первооткрыватель генетического кода, признанный авторитет мировой биологии: «Нет! Это невозможно!» И также невозможно представить себе, что живая клетка могла случайно зародиться сама по себе, в результате случайных химических реакций.

Хорошо, предположим, что клетка образовалась. Но откуда такое разнообразие форм жизни, возникших, получается, из одной-единственной клетки?

Тут палочкой-выручалочкой для дерзких естествоиспытателей долгое время служила так называемая «теория эволюции», разработанная в XIX столетии Чарлзом Дарвином.

Эта модель, вполне устраивавшая большую часть ученых сто лет назад, сегодня трещит по швам, не выдерживая потока новых открытий. Так, палеонтология после многих лет изучения тысяч окаменелых скелетов не нашла ни одного примера «переходных звеньев». Современной науке неизвестно ни одно ископаемое существо, о котором можно было бы сказать, что на следующем этапе из него развилось другое существо. Все известные организмы, как ископаемые, так и ныне существующие, значительно отличаются друг от друга. Если бы эволюция шла по Дарвину – мелкими шажками случайных изменений, – то сейчас мы могли бы любоваться самыми удивительными чудищами, например индюком с перепончатыми, как у гуся, лапами: что поделаешь, случайно мутировал, вдруг пригодится в случае Всемирного потопа?..

Не все гладко у дарвинистов и с межвидовой конкуренцией. Например, совсем недавно стало известно, что лес имеет собственную сеть коммуникаций, своеобразный Интернет, с помощью которой между растениями происходит обмен информацией, а иногда и пищей.

Это открытие окончательно меняет образ леса как места тихой борьбы, где каждая былинка живет своей собственной жизнью, постоянно покушаясь отнять у соседей часть влаги, света и воздуха. На самом деле, как утверждают британские и канадские исследователи, деревья «общаются» между собой через единую подземную коммуникационную сеть, только вместо медных или оптических кабелей используется грибок под названием микориза, который растет на волокнах корней. (Но это только один способ общения. Есть и другие.)

Ученым удалось установить, что с помощью микоризы осуществляется даже перенос питательных веществ, причем деревья, у которых интенсивней идет процесс фотосинтеза (например, береза), отдают «излишки» деревьям, у которых процесс фотосинтеза идет медленнее (типа хвойных).

Исследования показали, что лес – это взаимосвязанная сбалансированная экосистема, причем картина лесного мира во многом оказалась совершенно неожиданной. Так, выяснилось, что для успешного роста молодых деревьев взрослые деревья уступают им через «коммуникационную сеть» некоторые необходимые источники роста. Подземная сеть микориз обеспечивает оптимальное распределение питательных веществ между всеми деревьями леса, что особенно важно при оскудении почвы. Наличием «сети» объясняется факт симбиоза деревьев и грибов. Есть в «лесном Интернете» и свои «хакеры» – это низкорослые растения, которые не в состоянии обеспечить себя за счет собственного фотосинтеза и вынуждены паразитировать на больших деревьях.

Таким образом, вместо «борьбы за выживание», которая представлялась Дарвину одной из движущих сил эволюции, в мире растений царит кооперация самостоятельных единиц.