Мы уже ставили вопрос о возможности существования на других планетах «жизни», основанной не на углеродных соединениях. Никто этого, конечно, точно не знает, но большинство биохимиков считают, что самовоспроизводство и мутации, вероятно, слишком сложные явления, чтобы их можно было осуществлять с помощью молекул, лишенных огромного разнообразия и гибкости углеродных соединений. Кремний ближе всех стоит к углероду по своей способности реагировать с другими элементами и образовывать многочисленные соединения, но его цепочки относительно коротки и неустойчивы по сравнению с углеводородами, которые так необходимы для жизни на нашей планете.
По-видимому, через несколько лет наши космические станции сообщат нам, есть ли на Марсе жизнь или что-нибудь вроде жизни. Сезонные изменения цвета темных пятен на поверхности Марса говорят о возможности существования там низших растений типа наших мхов. Если окажется, что эти марсианские растения состоят из белков и нуклеиновых кислот, то весьма реальна опасность, что марсианские вирусы и даже бактерии смогут поражать наших космонавтов. В свою очередь марсиане, если они существуют, могут оказаться беззащитными перед нашими вирусами и бактериями. Почитатели Герберта Уэлса помнят, конечно, как Земля была в конце концов спасена от марсианского нашествия (в романе «Война миров») из-за того, что марсиане не смогли противостоять действию земных микробов. Это одна из причин (а есть и другие!), по которым биохимики убеждают ученых, занимающихся космическими исследованиями, посылать для исследования других планет только стерилизованные аппараты и соблюдать величайшую осторожность при возвращении их на Землю.
Одна из наиболее замечательных черт жизни, хотя о ней и говорят меньше, чем о других, — это способность организма извлекать из окружающей среды химические соединения, молекулярная структура которых по большей части симметрична, и изготовлять из них правые и левые асимметричные соединения углерода. Растения, например, используют симметричные неорганические соединения вроде воды и углекислого газа и превращают их в асимметричные молекулы крахмала и сахара. Мы видели в предыдущей главе, что тела всех живых существ насыщены асимметричными углеродными молекулами, а также асимметричными спиралями белков и нуклеиновых кислот. Поскольку у каждой асимметричной молекулы есть зеркальный изомер, то вся жизнь на Земле могла бы продолжаться, если бы все организмы внезапно превратились в свои зеркальные отражения. Случись это с каким-то одним организмом, скажем с человеческим, он вряд ли сумел бы выжить. Человеческое тело с его десятками тысяч асимметричных соединений после такого преобразования оказалось бы не в состоянии усваивать асимметричную пищу. Но если получить зеркальное отражение молекулярных структур всех живых существ, то есть каждый органический стереоизомер заменить зеркальным двойником, то все жизненные процессы будут протекать, как и раньше.
Но как право-левая асимметрия возникла в живых организмах Земли? Почему органические соединения образуются именно в этой форме, а не в другой? Почему все белки и нуклеиновые кислоты левые? Никто не может дать ответ на эти вопросы, потому что никто не знает, как зародилась жизнь на Земле. Однако предположения биохимиков на этот счет с каждым днем становятся все определеннее и обоснованнее. В следующей главе будет дан краткий обзор современных научных взглядов по этому интересному вопросу.
Глава 15. Происхождение жизни
Нет на нашей древней Земле такого глухого уголка, где не торжествовала бы жизнь, жизнь фантастически разнообразная по размерам, формам, цвету, по звукам и запахам. С чего все это началось? Началась ли эволюция всех живых существ с одной-единственной углеродной молекулы или с разных, независимо образовавшихся молекул? Продолжается ли образование таких молекул на Земле до сих пор? Никто не может ответить на эти вопросы. Но впервые в истории сейчас накоплен достаточный запас сведений по биологии, химии, физике и геологии для серьезного обсуждения вопроса о происхождении жизни.
Большинство современных биохимиков и геологов убеждены, что жизнь на Земле началась несколько миллиардов лет назад с появления в первобытных морях нашей планеты одной или нескольких молекул, содержащих углерод и напоминающих нуклеиновую кислоту в соединении с чем-то вроде белка и способных к самовоспроизведению. Появление такой молекулы (или молекул), как утверждают ученые, вовсе не требует вмешательства сверхъестественных сил. Оно вполне объяснимо с точки зрения физических законов и математических законов теории вероятностей.
Такие взгляды глубоко задевают некоторых религиозных людей. В Соединенных Штатах до сих пор насчитывается несколько миллионов протестантов-ортодоксов (больше всего их на Юге), которые не верят в эволюцию. Так, законы штата Теннесси продолжают запрещать преподавание эволюционного учения в школах и колледжах штата. Эти ортодоксы уверены, что примерно шесть тысяч лет назад бог создал все живые существа путем каких-то магических фокусов. Миллионы других верующих христиан — католиков и протестантов — принимают эволюционную теорию, но считают, что в один прекрасный момент на заре земной истории, несколько миллиардов лет назад, специальным актом творения господь бог заставил появиться на Земле первую живую молекулу.
Сегодня трудно найти хотя бы одного биохимика или геолога даже из числа искренне верующих людей, который хоть сколько-нибудь сомневался бы в разумности эволюционной теории. Может быть много разногласий в деталях, но не в главном. Когда живой организм изготовляет копию самого себя, то она получается почти всегда точной. В редких случаях какое-нибудь излучение в виде ультрафиолетовых лучей солнца, космических лучей или радиации радиоактивных веществ Земли поражает молекулу нуклеиновой кислоты и слегка изменяет порядок атомов в ней. Генетический код меняется и получается копия, имеющая небольшое случайное отличие от оригинала. Обычно это изменение вредно для организма. В этом случае мутант и все его потомство имеют меньше вероятности выжить и дать этому вредному изменению распространиться. Если же происшедшее изменение благоприятно сказывается на организме, то у мутанта и его потомства шансы выжить будут выше, чем в среднем.
Таким путем «естественный отбор» приводит к медленным изменениям, происходящим длительное время. Возникает новый «вид». Эволюция — это просто процесс, с помощью которого случай (беспорядочные мутации) помогает законам природы создавать формы жизни, более приспособленные для борьбы за существование.
Если этот союз природы и случая может создавать новые виды, то почему он не мог создать первую «живую» молекулу? От признания такого предположения жизнь не станет ни менее чудесной, ни менее загадочной.
Вернемся мысленно к тем изначальным глухим временам, на три или четыре миллиарда лет назад, когда ни одно живое существо не бродило по лицу Земли и не бороздило ее вод. Как появилась «первая» живая молекула? Простер ли бог свою длань и своими перстами соединил атомы углерода, кислорода, азота, водорода и серы в гигантскую молекулу, способную к самовоспроизводству? Пока что никто не может доказать, что этого не было. Но мы можем попытаться дать более достойное объяснение.
Возможно, что Мировой океан, в который попали споры живых молекул из Вселенной, оказался подходящей средой для их развития. Некоторые ученые поддерживали эту гипотезу. Сванте Аррениус, знаменитый шведский химик, написал в защиту подобных идей целую книгу под названием «Как делаются миры». В ней он отстаивает точку зрения, что жизнь на Земле могла зародиться из спор, которые в глубоко охлажденном состоянии пересекли пространство под давлением звездной радиации.
Похожая мысль о том, что живые споры были занесены на Землю метеоритами, возникла недавно при исследовании состава некоторых типов метеоритов, богатых углеродом.
В 1961 году группа американских ученых сообщила об обнаружении некоторых сложных углеводородов, очень похожих на земные органические вещества в образцах, взятых из метеоритов, хранящихся в Американском музее естественной истории. Позднее в том же году другая группа ученых США обнаружила в метеоритах какие-то микроскопические частицы, которые могут быть остатками простейших растений. Один ученый объявил, что ему удалось выделить из вещества метеорита живые микроорганизмы, но, по общему мнению специалистов, это всего лишь результат загрязнения метеорита при прохождении атмосферы Земли.