Величайшие загадки человека - Зигуненко Станислав Николаевич (бесплатные онлайн книги читаем полные txt) 📗
Заразившись верой своего учителя, студент Миллер решил проверить эту гипотезу экспериментально. Он смешал в реторте вышеупомянутые газы, опустил в эту смесь два электрода и стал пропускать через них электрические заряды.
Уже на следующий день в сосуде были обнаружены первые аминокислоты и другие органические соединения, являющиеся исходным строительным материалом для создания белков. Из них возникли пурины и их химические родственники пиримидины. А из тех, в свою очередь, появились четыре основных элемента, из которых и поныне состоит РНК. Ну а как только образовались первые РНК–цепочки, они тут же стали себя тиражировать, используя помощь катализаторов–рибозимов.
«Возможно, именно саморазмножающаяся каталитическая РНК–молекула стала примерно четыре миллиарда лет назад первым живым существом в первичном океане», — предположил известный американский ученый Карл Саган.
Итак, получается, первые результаты столь оригинальных опытов по воссозданию жизни на нашей планете были проведены еще полвека назад. Так что же делают исследователи все это время? Пытаются продвинуться дальше…
Причем продвижение это идет в двух направлениях.
Одни продолжают в лабораторных условиях исследования синтезированного ими «первичного бульона» и тех молекул, которые в нем возникают. Автоматизированные установки не только компануют всевозможные варианты РНК–цепочек, но и наращивают их цепи, стараясь дойти до такого этапа, чтобы РНК–энзимы однажды начали сами собой размножаться, воспроизводя те циклы, которые мы наблюдаем сегодня в живой природе. Венцом этого направления будет лабораторное создание хотя бы простейшего вируса, а еще лучше — микроба или какой другой живой клетки, обладающей способностью к самопроизводству.
Сторонники другого направления пытаются исследовать молниевые процессы, происходящие в природе. «Ведь одно дело — лабораторные электроразряды, — полагают они, — и совсем другое — природные молнии».
И тогда американский химик Пад Францблау, о котором мы упоминали в самом начале, пошел в своих исследованиях довольно оригинальным путем. Он отыскал на свалке металлический контейнер для транспортировки и хранения сухого льда и затащил его на вершину горы Саут–Болди, которая на три с лишним километра возвышается в центре штата Нью–Мексико. Контейнер имел надежное заземление, так что во время частых в этих краях гроз Францблау получил возможность отсиживаться в безопасности внутри своего убежища, превращенного в полевую лабораторию.
И, как вскоре выяснилось, сидел он на горе не напрасно. Первое открытие, которое удалось сделать ученому — молнии в значительно большей степени способствуют связыванию атмосферного азота и транспортировке его в почву, чем считалось еще недавно. До сих пор исследователи полагали, что основную роль в этом процессе играют клубеньковые бактерии. Однако исследования Францблау показали, что молнии ежегодно переправляют в почву около миллиарда тонн азота! Эта цифра в 100 раз больше той, что называлась теоретиками ранее.
А ведь на первобытной Земле свирепствовали куда более частые и мощные грозы, чем ныне. Стало быть, им было вполне по плечу заварить если не кашу, то «бульон», с которого, собственно, все и началось…
КАК ВАРИТЬ «ПЕРВИЧНЫЙ БУЛЬОН»?
«Нам неизвестно, какое химическое сырье имелось на Земле в изобилии до возникновения жизни, — пишет американский биолог Ричард Докинз. — Однако среди возможных химических веществ, по всей вероятности, были вода, двуокись углерода, метан и аммиак — все это простые соединения, имеющиеся, по крайней мере, на некоторых других планетах нашей Солнечной системы».
И вот взяв эти вещества, химики уже в наши дни попытались повторить процесс, который, по их мнению, мог в те давние времена самопроизвольно произойти на нашей планете. Для этого они воспроизвели условия, существовавшие некогда на юной Земле. В сосуд, где помещалась исходная смесь, они подавали энергию в виде электрических разрядов, имитирующих молнии, освещали ультрафиолетовой лампой (ведь Солнце излучает и ультрафиолет), даже подогревали, решив, что смесь вполне могла нагреться, скажем, в результате процессов, происходящих в жерлах вулканов и их окрестностях…
И в конце концов добились своего. После нескольких недель такого воздействия в сосуде обнаружилось нечто интересное: жидкий коричневатый «бульон» содержал множество молекул более сложных, чем те, что были помещены сюда первоначально. В частности, в «бульоне» нашли аминокислоты — блоки, из которых построены белки, составляющие один из двух главных классов биологических молекул.
«Если бы такие аминокислоты были обнаружены, скажем, на Марсе, то наличие жизни на Красной планете практически не вызывало бы сомнений, — обрадовались экспериментаторы. — Ну а для тех, кто в том сомневается, мы готовы повторить эксперимент еще и еще раз…» И повторили. И в конце концов добились того, что, кроме аминокислот, в сосуде удалось синтезировать пурины и пиримидины — вещества, из которых построена главная молекула жизни. Она называется дезоксирибонуклеиновая кислота, или, сокращенно, ДНК. Именно это соединение, как мы убедимся немного позднее, является главным на «фабрике» воспроизводства молекул, которая работает в каждой живой клетке. А стало быть, теперь уж в возникновении жизни в пробирке (или в сосуде) сомневаться не приходится.
Но вернемся к «первичному бульону». Именно из него, как полагают биохимики, состоял Мировой океан 3—4 миллиарда лет назад.
В какой‑то момент времени, после многочисленных бесплодных попыток, появилась особенная молекула. Давайте назовем ее репликатором, что в переводе с латыни означает «повторитель». Это не обязательно была самая большая и сложная молекула, но она обладала действительно замечательным свойством — она умела повторять, воспроизводить саму себя.
С возникновением репликатора, его копии довольно быстро, по историческим меркам, стали распространяться по морям и океанам Земли, воспроизводя самих себя из подручного материала — тех органических молекул, которые имелись по соседству.
На том бы, возможно, все и закончилось, если бы при повторении не случались время от времени какие‑то сбои.
Я очень надеюсь, что в этой книге нет ошибок и опечаток, но внимательный читатель наверняка обнаружит хоть одну. Впрочем, они не помешают понять суть дела, поскольку скорее всего относятся к «ошибкам» «первого поколения». Однако представьте себе, что происходило с книгами в те времена, когда книгопечатания еще не было и такие фолианты, как, скажем, Библия, переписывались от руки. Каждый из переписчиков, сколь бы внимателен он ни был, неизбежно допускал сколько‑то ошибок, а некоторые вообще были склонны сознательно вносить свои «улучшения» в текст. Это было бы небольшой бедой, если бы все они переписывали с одного оригинала. Но копии делались с более ранних копий. А те, в свою очередь, служили оригиналами для последующих поколений переписчиков… Так что, получается, ошибок ныне в той же Библии видимо–невидимо.
Но то, что плохо для книги, оказалось весьма неплохо для зарождающейся жизни. По мере того как возникали и множились ошибки репликаторов, «первичный бульон» наполнялся молекулами, все больше отличавшимися друг от друга. Многие отличия были вредными, и получившие их молекулы вскоре разлагались. Но некоторые оказывались полезными, обеспечивали репликаторам большую стабильность, высокую скорость воспроизводства и т. д. Такие молекулы получали очевидные преимущества по сравнению с другими, их становилось больше, качественные изменения в них накапливались…
Конечно, все это куда быстрее сказать, чем сделать… Проходили века за веками, тысячелетия за тысячелетиями, природа вела счет даже на миллионы лет, пока, наконец, первичные молекулы, объединяясь между собой, не образовали простейшие одноклеточные микроорганизмы.
ЖИЗНЬ РОДИЛАСЬ ВОВСЕ НЕ ТАК…
В наши дни научные исследования настолько специализированы, что дилетантам в науке, кажется, делать нечего. Но вспомните, как делаются открытия по словам А. Эйнштейна: «Все знают, что этого не может быть. Наконец, находится кто‑то, кто этого не знает— он‑то и делает открытие…» Очередным подтверждением данного афоризма и стала научная концепция, выдвинутая германским юристом Гюнтером Векстерсхойзером и опубликованная журналом «Сайнс».
