Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной - Чарльз Кокелл

с конкретными местами на Земле, местами, где материя могла правильно встретиться с энергией. Некоторые ученые отдают предпочтение гидротермальным жерлам – трещинам на морском дне, где горячие жидкости выходят из земной коры и оставляют на дне океанов высокие холмы из минералов. Внутри этих сооружений химические реакции могли создать те самые строительные блоки жизни. И, что более важно, они могли быть местом зарождения первых метаболических реакций, в ходе которых были синтезированы молекулы, из которых возникла великая машина по производству биологической энергии.

Другие ученые думают, что это был берег океана. Во время каждого приливного цикла волны, разбивающиеся о скалы, доставляли некоторые из этих незаменимых аминокислот из океана на поверхность, где они бы могли собраться. Когда прилив отступал, высохшие молекулы слипались, испаряющиеся капли воды заставляли молекулы сближаться, а затем объединяться, каждый приливный цикл добавлялся к растущей цепи, и так пока самые ранние живые молекулы не вырвались из своих скалистых границ.

Третья группа ученых смотрит не на камни, а на небо. На оболочке пузырей, лопающихся на поверхности океана, и внутри них должны были содержаться крошечные молекулы жизни. Когда они дрейфовали в атмосфере и подвергались воздействию ультрафиолетового солнечного излучения, могли происходить реакции, вызывающие мутации и запускающие эволюционный процесс. Эти новые сложные молекулы затем снова упали в океан, чтобы повторить цикл, из которого возникла жизнь.

Все эти идеи имеют определенные достоинства, и ни одна из них не исключает другие. Вполне возможно, что в каждом из этих мест – глубоководных жерлах, берегах, поверхности океана – был внесен вклад в первоначальный запас химических веществ, из которых возникла жизнь. Возможно, вся ранняя Земля была гигантским животворящим реактором.

В какой-то момент, какую бы теорию вы ни предпочитали, эти молекулы должны были собраться, иначе их постигла бы судьба большинства вещей, выброшенных в океан: разжижение. Значит, ранние мембранные молекулы должны были включать в себя молекулу, способную к репликации. Со временем репликаторы взяли под контроль мембранный мешок, усложнив его молекулярную форму. Из такого простого начала путем проб и ошибок появился целый шведский стол различных клеточных типов, что в итоге привело к появлению первых клеток на Земле.

Но что насчет вот этого шага, этого прорыва от «супа» из химических элементов к молекуле, способной к репликации? Был ли он неминуем? Мы не знаем. Может быть, это было просто. Представьте себе Землю, покрытую слоем органических соединений, падающих вместе с метеоритами и вырывающихся с ее собственной поверхности. В смеси мембранных молекул каждый день происходил миллиард экспериментов. Нужно было, чтобы хотя бы один привел к созданию простой клетки, которая могла бы размножаться, став единицей, способной к эволюции. Возможно, зарождение жизни заняло меньше суток.

Внутри этих вопросов кроется миллион других загадок. Что появилось раньше: белки или ДНК и РНК? Если белки появились первыми, то откуда клетки взяли информацию для их создания, не имея закодированной схемы? Хорошо, тогда, может быть, код возник первым. Но если генетический код, этот первый подвижный фрагмент РНК или ДНК, был прародителем жизни, какой в нем мог быть смысл? Просто цепочка загадочных химических веществ, которые не закодированы ни для чего конкретного? Возможно, этот ранний код сам по себе был химическим реактором, эдакой смесью из кода и катализатора. В таком случае каталитические белки могли присоединиться к группе позже, придав дополнительную сложность и вариации структуре жизни.

Эти загадки можно интерпретировать двояко. С одной стороны, они могут говорить нам, что структура ранней жизни была разнообразной. Сначала белки или сперва нуклеиновые кислоты, а может, и то и другое вместе, действовали независимо друг от друга. Возможно, учитывая миллиарды протекавших в то время химических экспериментов, это не имеет особого значения. Каждая молекулярная перестановка, которая могла возникнуть, происходила снова и снова, пока где-то в этом планетарном бульоне определенные химические комбинации не породили клетки. Возможно, на ранней Земле существовала глобальная конкуренция между этими примитивными живыми существами, любое из которых могло быть первым предком всех живых организмов, для которых позже Земля стала домом.

С другой стороны, то, что мы знаем (или предполагаем, что знаем) о ранней Земле, также совместимо с гипотезой о том, что эта смесь молекул была безжизненна, пока не возникло одно совершенно особое обстоятельство. С этой точки зрения белки, ДНК и РНК, мембраны и другие компоненты жизни находились в постоянном танце, увлекаемые окружающими их энергетическими силами, пока наконец все не выровнялись, образуя первую клетку. Если это так, то Земля все еще была окутана первозданной органической слизью, но большей ее части было уготовано лишь угасание. Не было никакой конкуренции между формами жизни, никакой теплицы для эволюционных экспериментов. Вместо этого где-то произошла случайная победа. Внутри мембраны ни с того ни с сего оказались только нужные компоненты для жизни. Они сделали свое дело, что бы это ни было, и выталкивались наружу до тех пор, пока впервые в истории Земли мембрана не разделилась на две части так, что каждый член новой пары содержал свою собственную крошечную, идентичную другим коллекцию реплицирующихся молекул. И они вытолкнулись оттуда снова. И снова. И снова. Вот уже 16 таких клеток появилось на молодой Земле, и каждую минуту они делятся. Снова, снова и снова. Вот их уже 128. И опять, и опять. Уже больше тысячи клеток. За день мир был завоеван. Земля стала живой, родилась биосфера.

Возможно, Вселенная полна океанов, омывающих береговые линии, а гидротермальные источники и пузыри ежедневно переносят строительные блоки жизни, от аминокислот до мембран, но до сих пор не возникло ни одной клетки. А может, и не возникнет. Потенциал для жизни существует, поскольку наряду с нужными химическими соединениями в изобилии содержится энергия. Но за пределами Земли пропасть между составляющими жизни и реальностью ее существования все еще столь же велика, как между брошенными ребенком строительными кубиками и собором, которым они могли бы стать.

Наблюдая за другими мирами в поисках жизни, а также продолжая эксперименты в лаборатории, мы сможем в итоге понять, что мы такое – счастливая случайность или обыденность, предопределено ли жизни расцвести из молекулярной простоты, которая пронизывает миры, подобные нашему, или мы родились из необыкновенного стечения обстоятельств. Хотя перспектива интеллектуального и культурного обмена с разумными инопланетянами должна волновать нас, существуют и более фундаментальные научные причины искать жизнь на других планетах. Мы могли бы найти парочку интересных подсказок, как наш мир стал тем, чем он является.

За время нашей короткой поездки от вокзала до колледжа Корпус-Кристи у меня не было возможности рассказать моему водителю эту длинную и неопределенную историю. Столкнувшись с тайной о