Одиноки ли мы во Вселенной? Ведущие учёные мира о поисках инопланетной жизни

Все живое использует окружающую среду, чтобы делать свои копии. Я не требую признать это определением живого, но вижу здесь плодотворный подход к мировосприятию, тем более что он позволяет отнести к живой материи и вирусы, и живые клетки. Действительно, вирусы эксплуатируют чрезвычайно богатую ресурсами среду — внутренность клетки, изобилующую энергией и механизмами, необходимыми вирусам для репликации. Они могут себе позволить свести собственные ресурсы к самому минимуму, поскольку все необходимое им предоставляет среда обитания. На другом конце спектра располагаются растения, также эксплуатирующие свою среду, но лишь в малой степени. Практически все, что им нужно, — солнечный свет, вода и углекислый газ. Они отличаются чрезвычайно сложной биохимией, позволяющей растениям снабжать себя всем необходимым для роста, крайне скупо потребляя внешние ресурсы. Правило здесь такое: чем ниже зависимость от окружения, тем выше биохимическая сложность организма. Однако эта зависимость сохраняется всегда. Если лишить растение света или воды, оно погибнет так же неизбежно, как погибает человек без кислорода. Все мы, подобно вирусам, паразитируем на своем окружении — в конечном счете на своей изменчивой «живой» планете.

Итак, как устроена жизнь? Казалось бы, способов существования столько же, сколько и живых существ, но на уровне базовой схемы жизнедеятельности клетки это совершенно не так. Потрясающе, но вся жизнь на Земле применяет один и тот же механизм получения энергии извне и ее использования для степенного роста и репродукции. Химическая активность среды обитания позволяет живым организмам заряжать свои аккумуляторы: по обе стороны тонких клеточных мембран накапливается электрический заряд.

Расстояние, на котором действует этот заряд, настолько мало (пять миллионных долей миллиметра), что если бы вы уменьшились в размерах до молекулы, то оказались бы под воздействием электрического поля напряженностью около 30 млн В/м — как у разряда молнии. Какой бы дикой ни казалась эта мысль со всеми ее франкенштейновскими реминисценциями, именно электрический заряд биологических мембран является главным отличительным признаком земной жизни наряду с ДНК, или генетическим кодом. Однако в отличие от ДНК устойчивое существование этого заряда указывает на определенные условия, в которых могла возникнуть жизнь на Земле. Возможно, такие же условия существуют и на других планетах, которых в одной только Галактике около 40 млрд.

Да пребудет с вами протонодвижущая сила!

Мысль о том, что клетки питаются электрической энергией, стала одной из самых революционных научных идей XX в. Ее продвигал с начала 1960-х гг. эксцентричный англичанин, биохимик Питер Митчелл, вызывавший у своих современников-ученых такой антагонизм, что противодействие его гипотезе вылилось в непримиримый конфликт, получивший название OxPhos-войн (поскольку Митчелл назвал предложенный им механизм клеточного дыхания окислительным фосфорилированием). Дело кончилось присуждением Митчеллу в 1978 г. Нобелевской премии, и его открытие было названо «самой парадоксальной идеей в биологии со времен Дарвина, единственной, сопоставимой с идеями Эйнштейна, Гейзенберга и Шрёдингера». По существу же гипотеза Митчелла была проста и вырастала из едва ли не наивного вопроса о том, в чем разница между внешним и внутренним.

Митчелл заинтересовался, каким образом бактерии поддерживают внутреннюю среду. И понял, что они активно перекачивают молекулы внутрь клетки или за ее пределы через мембрану. Активный процесс перекачивания энергозатратен и избирателен: опознаются и проводятся через мембрану определенные молекулы, подобно тому как паромщик перевозит через реку только тех пассажиров, кто заплатил. Гениальность Митчелла позволила ему заметить, что тот же базовый принцип применим не только к жизнедеятельности бактерий, но и к клеточному дыханию, о котором было известно, что для него необходимы мембраны, хотя причины этого оставались загадкой. Если при активном перекачивании вещества из клетки (вследствие чего создается разница между внутренней и внешней средой) энергия тратится, понял Митчелл, то она же и высвобождается, если дать возможность потоку вернуться обратно, нейтрализуя созданную разницу. Высвобождаемую энергию можно использовать для производительной деятельности.