Наука плоского мира IV: Судный день

Мы вкратце изложим ряд вероятных гипотез, касающихся происхождения жизни, чтобы дать вам возможность ознакомиться с существующими на данный момент идеями, а также различными подходами к проблеме, наглядно продемонстрированной на их примере. Мы уже несколько раз упоминали о происхождении жизни в цикле «Наука Плоского Мира», поэтому теперь попытаемся осветить этот вопрос немного иначе. Например, история о вирусе, приведенная в конце этого параграфа, появилась совсем недавно. Около 2000 года она тихо сидела за кулисами, пока Харальд Брюссов в своей обзорной статье 2009 года не вынес ее на обсуждение. Чтобы задать для нее необходимый контекст, нам нужно будет ознакомится с некоторыми из более ранних гипотез.

Самым важным среди ранних экспериментов был опыт Стэнли Миллера, который в 1950-х работал в лаборатории Гарольда Юри. Он сымитировал воздействие молнии на среду, достаточно точно соответствующую атмосфере древней Земли: аммиак, углекислый газ, метан и водяной пар. Вначале он получил несколько токсичных газов, среди которых были и такие сильные яды, как синильная кислота и формальдегид; это побудило его продолжать опыт, так как «токсичность» не является собственным свойством вещества оно характеризует воздействие на живой организм. Большая часть газов не имеет к живым существам никакого отношения. Дальнейшее воздействие привело к образованию аминокислот, которые, благодаря способности к взаимному соединению с образованием белков, играют наиболее важную роль в химии живых организмов наряду с некоторыми другими веществами. Помимо них Миллеру удалось также получить некоторые низкомолекулярные органические соединения.

Разобраться в возникновении этих молекул будет весьма непросто, однако, как показал эксперимент, природа способна достичь такого результата, не прилагая никаких особенных усилий. Нет причин полагать, что процессы, происходившие в эксперименте Миллера, выходят за рамки стандартной химии, подчиняющейся физико-химическим правилам. Мы умеем рассказывать правдоподобные химические истории о доступных способах соединения и превращения атомов и молекул. Такое происходит постоянно; именно благодаря этому и существует такая наука, как «химия». Достаточно детализированные модели смогут отразить основные этапы однако реальности почти наверняка превосходит их по своей сложности. Это важный принцип: то, что нам кажется сложным, может оказаться простым с точки зрения природы.

Работникам, повторившим этот эксперимент в подходящих газовых средах, удалось получить и многие другие органические соединения, например, сахара и даже азотистые основания, из которых состоят молекулы ДНК и РНК, жизненно важные для всех земных организмов. Мы уже упоминали и ДНК, и ее двойную спираль так или иначе, сейчас эта молекула пользуется широкой известностью. РНК, то есть «рибонуклеиновая кислота», известна не так хорошо: она похожа на ДНК, но устроена проще. За рядом исключений РНК состоит из одной цепочки и не образует двойных переплетенных нитей. Конкретные разновидности РНК играют ключевую роль в развитии любого организма.

Вполне вероятно, что в древних морях Земли уже встречались эти две молекулы; более того, их появление, скорее всего, было неизбежным. К тому же теперь нам известно, что многие из упомянутых простых органических соединений встречаются в составе метеоритов; они могут возникать даже в космическом вакууме. Это дает нам еще один вероятный источник органических веществ. Словом, небольшие органические молекулы встречались повсеместно и в больших количествах, причем их существование было никак не связано с деятельностью живых организмов.

Впрочем, несмотря на такое многообещающее начало, одной лишь простой химии недостаточно. Важнейшие молекулы, входящие в состав организмов, устроены намного сложнее и содержат значительно больше атомов, соединенных довольно специфическим образом. Грэм Кэрнс-Смит предположил, что молекулы глины бы идеально подошли на роль катализатора, с помощью которого простые органические соединения могли бы превратиться в полимеры, подобные тем, что встречаются в живых организмах пептиды и белки за счет соединения аминокислот и, вполне возможно, небольшие цепочки нуклеиновых кислот, включая РНК и ДНК, за счет соединения азотистых оснований с фосфором и сахарами. Необходимые для этого процессы опять-таки не выходят за рамки стандартной химии и не требуют вмешательства живых существ. Было бы удивительно, если бы древние моря испытывали недостаток полимеров. Создание сложных молекул вовсе не проблема. Возможно, что нам их сложность дается с трудом, но природа просто следует правилам; сложность в той или иной форме является их неизбежным следствием.