Текст книги "До конца времен. Сознание, материя и поиск смысла в меняющейся Вселенной"

Подведем итог

Оставляя в стороне подробности, можно подвести некоторый итог. По мере того как энергичные электроны из пищи (или электроны, получившие энергию от солнечного света в растениях) каскадом осыпаются по химической лестнице, энергия, высвобождаемая на каждой ступеньке, заряжает биологические аккумуляторы, которые имеются во всех клетках. Затем энергия, запасенная в аккумуляторах, используется для синтеза молекул, играющих в клетке роль грузовиков службы доставки почтовых отправлений: эти молекулы надежно доставляют энергетические пакеты туда, где они нужны, в пределах клетки. Именно этот универсальный механизм снабжает энергией все живое. Именно этот замечательный энергетический маршрут лежит в основе каждого нашего действия и каждой нашей мысли.

Как и при кратком знакомстве с ДНК, главное здесь никак не зависит от конкретики: этот хитроумный и причудливый на первый взгляд набор процессов, которые обеспечивают клетку энергией, универсален для всего живого. Такое единство, вместе с единством ДНК-кодирования клеточных инструкций, является мощнейшим свидетельством в пользу того, что вся жизнь на Земле произошла от общего предка.

Вспомним, как Эйнштейн искал единую теорию природных взаимодействий и как сегодня физики мечтают о еще более величественном синтезе, охватывающем всю материю и, возможно, пространство и время в придачу. Есть что-то необыкновенно соблазнительное в том, чтобы отыскать общее ядро в широком спектре совершенно разных на первый взгляд явлений. То, что глубинные внутренние механизмы всего живого – от моих двух собак, спокойно дремлющих на ковре, до хаотического мельтешения насекомых, привлеченных лампой возле окна, от лягушачьего хора, доносящегося с ближнего пруда, до койотов, далекий лай которых я сейчас слышу, – основаны на одних и тех же молекулярных процессах… ну, это поражает воображение. Так что оставим в стороне подробности, прервемся перед завершением главы и позволим этому чудесному факту как следует улечься в сознании.

Эволюция до эволюции

Осознание жизненных фактов не только приносит неожиданную ясность, но и побуждает копать глубже. Как возник пресловутый общий предок всего сложного живого мира? Еще глубже: как возникла жизнь? Ученым еще только предстоит определить источник жизни, но наша дискуссия уже показала, что этот вопрос делится на три части. Как возник генетический компонент жизни – способность хранить, использовать и воспроизводить информацию? Как возник метаболический компонент жизни – способность извлекать, хранить и использовать химическую энергию? Как возникла упаковка генетической и метаболической молекулярной «машинерии» в самодостаточные мешочки – клетки? История происхождения жизни требует определенных ответов на эти вопросы, но даже без полного понимания ситуации мы можем обратиться к объясняющей многое концепции – дарвиновской эволюции, которая почти наверняка будет неотъемлемой частью будущего нарратива.

Когда я впервые узнал о теории эволюции Дарвина, учитель биологии представил ее так, будто это было остроумное решение какой-то головоломки, однажды поняв которое человеку полагается стукнуть себя по лбу и воскликнуть: «Как же это я сам не додумался?!» Загадка в том, чтобы объяснить происхождение богатого, разнообразного и изобильного множества биологических видов, населяющих планету Земля. Решение, предложенное Дарвином, сводится к двум взаимосвязанным идеям. Во-первых, когда организмы размножаются, потомство в целом похоже на родителей, но не идентично им. Или, как сформулировал это Дарвин, наследование происходит с модификацией. Во-вторых, в мире, где ресурсы конечны, существует конкуренция за выживание. Биологические модификации, которые способствуют успеху в этом состязании, повышают вероятность того, что их носитель проживет достаточно долго, чтобы продолжить род, и передаст способствующие выживанию признаки по наследству будущим поколениям. Со временем различные комбинации успешных модификаций медленно накапливаются, заставляя первоначальную популяцию разделиться на группы, которые затем образуют отдельные виды[78]78
  Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. – М.: Тайдекс Кё, 2003.


[Закрыть].

Теория эволюции Дарвина, простая и интуитивно понятная, кажется чуть ли не самоочевидной. Однако какой бы убедительной ни была объяснительная часть, если бы теория эволюции не подтверждалась конкретными данными, она никогда не была бы принята научным сообществом. Одной логики недостаточно. Уверенность в теории эволюции зиждется на ошеломляющей поддержке, которую она получила благодаря ученым, сумевшим проследить постепенные изменения в строении организмов и выделить те адаптивные преимущества, что приносят с собой эти изменения. Если бы таких трансформаций не было, или если бы они возникали без всякой очевидной закономерности, или если бы они не были никак связаны с шансами носителя на выживание и продолжение рода, школьники во всем мире не изучали бы на уроках теорию эволюции Дарвина.

Дарвин ничего не говорил про биологические основы наследования с модификацией. Как живые существа передают свои черты потомству? И как так получается, что некоторые из этих черт наследуются в измененном виде? Во времена Дарвина ответы на эти вопросы были неизвестны. Конечно, все понимали, что малышка Мэри похожа на маму и на папу, но до понимания молекулярного механизма передачи признаков по наследству предстояло сделать еще много открытий. То, что Дарвин сумел разработать теорию эволюции в отсутствие каких бы то ни было подробностей, говорит об общем характере и силе этих идей. Они выше этих мелочей. Только почти 100 лет спустя, в 1953 г., раскрытие структуры ДНК сделало путь к молекулярной основе наследственности видимым. Со сдержанностью, присущей интеллигентным людям, Уотсон и Крик завершили свою статью преуменьшением, достойным занять место в ряду самых знаменитых в истории: «От нашего внимания не укрылось, что постулированные принципы попарного соединения незамедлительно предполагают возможный механизм копирования генетического материала».

Уотсон и Крик выявили процесс, посредством которого живое дублирует те самые молекулы, где хранятся внутренние инструкции клетки, что позволяет передавать эти инструкции потомству. Как мы уже видели, информация, направляющая клеточные функции, кодируется последовательностью оснований вдоль нитей закрученной лестницы ДНК. Когда клетка готовится к размножению – делению на две, лестница ДНК разделяется посередине, образуя две отдельные нити, каждая из которых содержит некую последовательность оснований. Поскольку последовательности комплементарны (A на одной нити гарантирует, что на второй нити в соответствующем месте стоит T; Ц на одной нити гарантирует, что на второй нити в соответствующем месте стоит Г), каждая нить представляет собой шаблон для построения копии второй нити. Присоединив к основаниям на каждой из нитей соответствующие основания, клетка получает две полные копии первоначальной молекулы ДНК. Когда клетка после этого делится, каждая дочерняя клетка получает один из продублированных экземпляров. Таким образом генетическая информация передается от одного поколения к следующему – это и есть тот механизм копирования, который не ускользнул от внимания Уотсона и Крика.

Согласно описанию, процесс копирования должен дать на выходе две идентичные двойные нити ДНК. Откуда же берутся в дочерних клетках новые, или модифицированные, признаки? Все дело в ошибках. Ни один процесс не может проходить идеально на 100 %. Ошибки обязательно будут происходить, хотя и редко, иногда случайно, а иногда в результате воздействия среды – к примеру, энергичных протонов, ультрафиолетового или рентгеновского излучения, способных исказить процесс копирования. Таким образом, цепочка ДНК, которую наследует дочерняя клетка, может отличаться от ДНК, предоставленной родителем. Нередко подобные модификации оказываются несущественными, как единичная опечатка на 413-й странице «Войны и мира». Но некоторые модификации могут повлиять на функционирование клетки, изменить его к лучшему или к худшему. Первый вариант, повышая приспособленность особи, получает хороший шанс быть переданным последующим поколениям и, соответственно, распространиться в популяции.

Половое размножение добавляет в процесс сложности, поскольку генетический материал здесь не просто дублируется, но формируется путем слияния вкладов мужской и женской особи. Но, хотя такое размножение представляет собой важнейший шаг в истории жизни на Земле – шаг, происхождение которого до сих пор обсуждается, – принципы дарвиновской эволюции применимы и к нему. Смешение и копирование генетического материала порождает изменчивость наследуемых признаков, и в поколениях, скорее всего, сумеют закрепиться те из них, которые повышают шансы носителя на выживание и продолжение рода.

Для эволюции принципиально важно, что при переходе от родителя к потомку модификаций ДНК наблюдается, как правило, совсем немного. Такая стабильность защищает генетические улучшения, накопленные предыдущими поколениями, и гарантирует, что они не деградируют и не исчезнут в самом ближайшем будущем. Чтобы почувствовать, насколько редки на самом деле изменения, скажем, что ошибки копирования закрадываются в молекулу ДНК с частотой примерно одна на 100 млн пар оснований. Это как если бы средневековый писарь допускал описку в одной-единственной букве на каждые 30 копий Библии. И даже эта крохотная частота – преувеличение, поскольку 99 % опечаток исправляется механизмами химической корректуры, которые действуют в каждой клетке и снижают суммарную частоту до одной ошибки на каждые 10 млрд пар оснований.

Даже такие минимальные генетические модификации, накапливаясь на протяжении огромного множества поколений, могут привести к очень значительным физическим и физиологическим изменениям. Это неочевидно. Некоторые из тех, кто вплотную знакомится с чудесами глаза, возможностями мозга или сложностью энергетических механизмов клетки, готовы сделать вывод, что все эти системы не могли появиться в ходе эволюции без руководящего влияния разума. И такой вывод был бы оправдан, если бы эволюционное развитие происходило в привычных нам масштабах времени. На самом деле это не так. Жизнь эволюционирует уже миллиарды лет. Это тысячи миллионов лет. Если бы каждый год был представлен листом печатной бумаги, то 1 млрд лет соответствовал бы стопке таких листов высотой чуть ли не 100 км. Представьте себе нарисованные на этих листах последовательные фигурки – своеобразный мультблокнот, толщина которого более чем в десять раз превосходит высоту Эвереста. Даже если рисунок на каждом листе лишь чуть-чуть отличается от рисунка на предыдущем листе, рисунки в начале и в конце стопки легко могут различаться между собой так же сильно, как шимпанзе отличается от амебы.

Это не означает, что эволюционные изменения следуют тщательно проработанному плану, который выполняется медленно и эффективно, страница за страницей, от простых организмов к сложным. Вовсе нет. Эволюцию посредством естественного отбора лучше описать как продвижение методом проб и ошибок. Нововведения возникают из случайных сочетаний и мутаций генетического материала. Испытания ставят одно нововведение против другого на арене выживания. Ошибки, по сути, – это нововведения, которые проигрывают. Такой подход к инновациям обанкротил бы большинство компаний. Пробовать один случайный вариант за другим, надеясь вопреки всему, что рано или поздно один из вариантов завоюет рынок… ну что ж, попробуйте предложить такую стратегию вашему совету директоров. Но природа располагает в избытке ресурсом, которого вечно не хватает бизнесу, – временем. Природа никуда не спешит и не стремится успеть к заданному сроку. Цена, которую приходится платить за развитие посредством маленьких случайных изменений, природе по карману[79]79
  В этой аналогии я представляю себе компанию, пошагово разрабатывающую свой продукт путем случайных проб и ошибок. Но существуют и другие способы, в которые метод проб и ошибок может быть включен более эффективно. К примеру, при разработке различных вычислительных алгоритмов компьютерщики начинают с некоторого алгоритма, модифицируют его случайным образом, отбрасывают те модификации, при которых скорость расчетов снижается, а затем дальше модифицируют те, что остались (модифицированные алгоритмы, при которых скорость расчетов повышается). Выполняя эту процедуру методом последовательных приближений, мы получаем подход, подобный естественному отбору, который позволяет опробовать огромное множество возможных вариантов и дает в результате более быстрые вычислительные процедуры. Разумеется, изучить модифицированные алгоритмы на компьютере намного дешевле, чем попробовать продать случайным образом модифицированный продукт на рынке. Таким образом, слепой метод проб и ошибок может быть полезной стратегией в различных задачах при условии, что цена его как по времени, так и по ресурсам, невелика и позволяет гонять случайные модификации круг за кругом (или если множество модификаций можно проверять одновременно).


[Закрыть].

Значимым фактором является также то, что единого изолированного эволюционного мультблокнота никогда не существовало. Каждое деление клетки в каждом организме, населяющем каждую щелочку и каждый закоулочек на нашей планете, внесло свой вклад в дарвиновский нарратив. Некоторые из этих сюжетных линий закончились пшиком (генетические модификации, имевшие негативные последствия). Бо́льшая их часть ничего не добавила к развивающемуся сюжету (генетический материал, переданный потомству без изменений). Но некоторые привнесли в историю новые неожиданные повороты (генетические модификации, оказавшиеся адаптивно полезными), которые положили начало собственным эволюционным мультблокнотам. Мало того, многие линии развития поддерживают взаимозависимые сюжеты и подсюжеты, так что эволюционный нарратив в одном мультблокноте ощущает на себе влияние остальных. Таким образом, богатство жизни на Земле, безусловно, отражает громадную продолжительность эволюционных летописей, но отражает и громадное число летописей, написанных природой.

Как любое здоровое поле исследований, теория эволюции Дарвина порождала споры и дорабатывалась на протяжении многих десятилетий. С какой скоростью развиваются биологические виды? Сильно ли меняется эта скорость со временем? Существуют ли длительные периоды стабильности, за которыми следуют короткие периоды более стремительных перемен? Или изменения всегда происходят постепенно? Как следует относиться к признакам, которые снижают, возможно, шансы организма на выживание, но повышают вероятность того, что ему удастся оставить потомство? Каков полный список механизмов, посредством которых гены могут изменяться от поколения к поколению? Как нам следует реагировать на пробелы в эволюционной летописи? Некоторые из этих вопросов породили горячие научные схватки, но – и в этом главное – ни один из них не бросил ни тени сомнения на саму теорию эволюции. Детали любой объяснительной схемы могут и должны быть – и будут – уточняться со временем, но основание дарвиновской теории прочно, как скала.

А это дает нам основание задаться вопросом: не может ли предложенная Дарвином схема работать и на более широкой арене, чем жизнь? В конце концов, главные составляющие – размножение, изменчивость и конкуренция – относятся не только к живым существам. Принтеры размножают печатные страницы. Оптические искажения порождают изменения в копиях. Беспроводной приемник принтера конкурирует за ограниченную пропускную способность канала связи. Но давайте представим себе контекст более близкий к жизни, чем офисные принтеры, но при этом совершенно неодушевленный: молекулы, которые обрели способность к репликации – самовоспроизведению. Самый очевидный пример такой молекулы – ДНК, так что будем иметь ее в виду. Но репликация ДНК – расщепление спиральной лестницы и последующая достройка каждой нити до полной молекулы с получением двух полноценных дочерних молекул ДНК – опирается на армию клеточных белков, то есть требует наличия уже действующих жизненных процессов.

Представьте лучше молекулу, которая обрела способность к самостоятельной репликации задолго до появления какой бы то ни было жизни. Нам нет нужды останавливаться на каком-то конкретном механизме репликации, но если вам удобнее представлять себе что-то определенное, то скажем, что молекулы этого типа, плавая в густом химическом бульоне, действуют как молекулярные магниты, с силой притягивая те самые компоненты, которые входят в их состав, и обеспечивая шаблон для сборки из них собственных двойников. Представьте также, что процесс репликации, как и все прочие процессы в реальном мире, несовершенен. По большей части синтезированная молекула идентична оригинальной, но иногда это не так. В результате на протяжении огромного множества молекулярных поколений мы выстраиваем экосистему, в которой обитает целый спектр молекул, представляющих собой вариации оригинала.

В любой среде количество ресурсов и сырья всегда ограничено. Так что чем дольше наша экосистема из молекул продолжает репликацию, тем больше в ней будет тех молекул, которые копируются наиболее эффективно и точно – быстро, дешево, но вовсе не бесконтрольно. Такие молекулы заслуживают звания самых приспособленных, и со временем именно они будут доминировать в нашей молекулярной популяции. Каждая следующая мутация, возникающая из-за несовершенного копирования, предлагает новые модификации молекулярной приспособленности. Таким образом, то, что всегда происходит в живой природе, бывает и в неживой: те модификации, которые повышают молекулярную приспособленность, берут верх над теми, которые этого не делают. Повышенная плодовитость более приспособленных молекул сдвигает демографические показатели в их же пользу.

Я описал здесь молекулярную версию эволюции – молекулярный дарвинизм. Он показывает, как группы беспорядочно сталкивающихся частиц, подчиняющихся исключительно законам физики, могут постепенно повышать свою способность к размножению – качество, которое мы обычно связываем с жизнью. В плане поисков истока жизни предполагается, что молекулярный дарвинизм, возможно, был существенным механизмом развития в эпоху, предшествующую появлению первого живого организма. Один из вариантов этого предположения, далеко не общепринятый, но имеющий все же немало последователей, ставит в центр происходящего особую молекулу, обладающую множеством талантов, – РНК.

На пути к истокам жизни

Еще в 1960-е гг. видные исследователи, в том числе Фрэнсис Крик, химик Лесли Орджел и биолог Карл Вёзе, привлекли внимание к близкой родственнице ДНК, называемой РНК (рибонуклеиновая кислота), которая около 4 млрд лет назад, возможно, дала начало фазе молекулярного дарвинизма, ставшего предтечей жизни.

РНК – необычайно разноплановая молекула, необходимый компонент всех живых систем. Ее можно представлять себе как более урезанную одинарную версию ДНК; это одиночная нить, вдоль которой закреплена цепочка оснований. РНК, помимо прочих клеточных ролей, является химическим посредником, который снимает отпечатки с отдельных небольших секций «расстегнутой» нити ДНК – примерно так же, как дантист делает слепок с ваших зубов, когда вы раскрываете рот, отделяя нижнюю челюсть от верхней, – и переносит эту информацию в другие части клетки, где она управляет синтезом конкретных белков. Как и ДНК, молекулы РНК становятся, таким образом, воплощением клеточной информации и являются, следовательно, частью «программного обеспечения» клетки. Но между РНК и ДНК есть существенная разница: если ДНК вполне устраивает в клетке роль этакого прорицателя, источника премудрости, управляющего активностью клетки, то РНК не боится замарать ручки грязной работой и готова заниматься непосредственно химическими процессами. В самом деле, рибосомы клетки – миниатюрные фабрики, в которых аминокислоты соединяются между собой, образуя белки, – в основе своей имеют определенную разновидность РНК (рибосомную РНК).

Таким образом, РНК является одновременно и частью «программного обеспечения», и исполнительным механизмом. Она может как направлять химические реакции, так и служить их катализатором. Среди этих реакций имеются и такие, что обеспечивают репликацию самой РНК. Если в молекулярном механизме, который делает копии ДНК, используется хитроумный набор химических винтиков и шестеренок, сама РНК может обеспечивать синтез пар оснований, необходимых для ее собственной репликации. Представьте, что это означает. Молекулы РНК, совмещающие в себе функции программы и исполнительного механизма, потенциально способны обойти парадокс курицы и яйца: как собрать молекулярный исполнительный механизм, не имея готовой молекулярной программы, то есть инструкции по сборке? Как синтезировать молекулярную программу, не имея готового молекулярного исполнительного механизма, то есть инфраструктуры, которая должна выполнять синтез? РНК, воплощая в себе обе функции, представляет собой сплав курицы и яйца и поэтому способна положить начало эпохе молекулярного дарвинизма.

Так выглядит гипотеза РНК-мира. Речь в ней идет о том, что до появления жизни существовал мир, полный молекул РНК, которые средствами молекулярного дарвинизма эволюционировали на протяжении почти непредставимого числа поколений в химические структуры, составившие в конечном итоге первые клетки. О подробностях можно спорить, но ученые смогли в общих чертах представить себе, как могла выглядеть эта фаза молекулярной эволюции. В 1950-е гг. нобелевский лауреат Гарольд Юри и его аспирант Стэнли Миллер смешали газы (водород, аммиак, метан, водяной пар), составлявшие, по их мнению, атмосферу ранней Земли, пропустили через газовый коктейль электричество, чтобы имитировать удары молний, и сделали знаменитое заявление о том, что получившаяся в результате бурая слизь содержит аминокислоты – кирпичики, из которых строятся белки. Хотя дальнейшие исследования показали, что первоначальные газовые смеси, которые изучали Миллер и Юри, не отражали корректно химический состав ранней атмосферы Земли, в аналогичных экспериментах с другими газовыми смесями, которые его отражали (включая смесь, составленную Миллером и Юри для имитации токсичных выбросов действующих вулканов, которые, как ни странно, оставались неисследованными на протяжении более чем полстолетия[80]80
  Eric T. Parker, Henderson J. Cleaves, Jason P. Dworkin, et al., «Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment», Proceedings of the National Academy of Sciences 108, no. 14 (апрель 2011): 5526.


[Закрыть]), аминокислоты были получены не менее успешно. Более того, аминокислоты с тех пор обнаружены даже в межзвездных облаках, кометах и метеоритах. Так что весьма вероятно, что химический бульон на юной Земле вполне способен был произвести самокопирующиеся РНК-молекулы с самыми разными наборами аминокислот.

А теперь представьте, что по ходу репликации молекул РНК случайная мутация запустила нечто новое: РНК-мутант «уговорила» некоторые аминокислоты в окружающем бульоне собраться в цепочки и образовать первые рудиментарные белки (запустились грубые версии тех процессов, которые в настоящее время протекают в рибосомах). Если при этом совершенно случайно оказалось, что некоторые из этих простейших белков повышают эффективность репликации РНК – в конце концов, катализ химических реакций есть одна из функций белков, – то эти белки ожидает щедрая награда: белки приведут мутантную форму РНК к доминированию, а большое количество мутантных молекул РНК поможет синтезировать больше белков. Вместе они образуют химическую положительную обратную связь, которая сделает случайную молекулярную аберрацию нормой. Со временем продолжающиеся молекулярные «махинации», возможно, наткнутся на следующую химическую новость: двойную молекулу, напоминающую садовую лестницу, – некую рудиментарную форму ДНК, которая окажется более стабильной и более эффективной структурой для молекулярного копирования и потому постепенно узурпирует процессы репликации и сместит РНК на вспомогательные роли. Случайное образование молекулярных мешочков – стенок клетки – еще повысит приспособленность, сосредоточив химические вещества в ограниченных областях и обеспечив им защиту от внешних помех. Новинки распространятся по всей химической популяции, и все структуры, необходимые для рудиментарных клеток, будут в наличии[81]81
  Клеточные стенки могут сформироваться естественным образом из обычных химических соединений, таких как жирные кислоты, у которых один конец стремится к контакту с водой, а другой ее избегает. Такое отношение к воде может побудить эти молекулы образовывать барьеры толщиной в две молекулы, в которых водолюбивые концы молекул обращены наружу, а водоотталкивающие концы удерживают оба слоя вместе, – клеточные стенки. Рассказ о сценарии РНК-мира см.: G. F. Joyce and J. W. Szostak, «Protocells and RNA Self-Replication,» Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 10, no. 9 (2018).


[Закрыть].

Так родится клетка.

РНК-мир всего лишь одна из многочисленных гипотез, в которой особое значение придается генетическому компоненту жизни: молекулам, которые содержат в себе информацию и путем репликации передают ее последующим поколениям. Если гипотеза подтвердится, нам придется разбираться и с возникновением самой РНК; не исключено, что она могла появиться на еще более раннем этапе молекулярной эволюции из еще более простых химических составляющих. Другие гипотезы уделяют больше внимания метаболическому компоненту живого мира: молекулам, которые служат катализаторами реакций. Вместо самокопирующейся молекулы, способной играть роль белка, в этих сценариях в качестве отправной точки используются белковые молекулы, способные к репликации. Третьи сценарии рассматривают две совершенно отдельные линии развития, одна из которых ведет к появлению молекул, способных к самовоспроизведению, а вторая – молекул, способных служить катализаторами химических реакций; только позже оба эти процесса сливаются с образованием клетки, способной выполнять базовые функции размножения и обмена веществ.

Существует также множество предположений о том, где впервые сформировались химические предшественники жизни. Некоторые исследователи утверждают, что небрежное замечание Дарвина о «теплом мелком прудике» не слишком перспективно, потому что сотни миллионов лет на Землю обрушивался настоящий дождь каменных обломков, что делало ее поверхность не особенно гостеприимной[82]82
  Ряд исследователей, включая химика Сванте Аррениуса, астронома Фреда Хойла, астробиолога Чандру Викрамасингха и физика Пола Дэвиса, предполагают, что некоторые из падающих камней сами могли нести на себе чрезвычайно устойчивые семена жизни – готовые молекулы, способные самовоспроизводиться и служить катализаторами реакций. Само по себе это предположение очень интересно, поскольку подразумевает, что космические камни, возможно, занесли жизнь на огромное количество планет в разных уголках космоса, однако оно не приближает нас к разгадке происхождения жизни, а лишь сдвигает вопрос в сторону происхождения этих «семян».


[Закрыть]. Тем не менее биолог Дэвид Димер предположил, что для возникновения жизни необходима среда, в которой чередуются влажный и сухой периоды, как на кромке воды у берега пруда или озера. Исследования его команды показали, что циклическое чередование влажного и сухого периодов может подтолкнуть липиды к образованию мембран – клеточных стенок, внутри которых молекулярные фрагменты можно побудить соединяться в более длинные цепочки, сходные с РНК и ДНК[83]83
  David Deamer, Assembling Life: How Can Life Begin on Earth and Other Habitable Planets? (Oxford: Oxford University Press, 2018).


[Закрыть]. Химик Грэм Кернс-Смит предположил, что кристаллы – системы, растущие за счет постоянного присоединения атомов и выстраивания из них упорядоченной повторяющейся структуры, – в микропорах глинистых оснований могли стать ранней системой самокопирования и предвестником подобного поведения у более сложных органических молекул на пути к жизни[84]84
  A. G. Cairns-Smith, Seven Clues to the Origin of Life (Cambridge: Cambridge University Press, 1990).


[Закрыть]. Еще одним убедительным вариантом, разработанным и предложенным геохимиком Майком Расселом и биологом Биллом Мартином, являются трещины на дне океана, из которых поднимаются теплые, насыщенные минералами струи, порождаемые взаимодействием морской воды с породами, составляющими мантию Земли[85]85
  W. Martin and M. J. Russell, «On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent», Philosophical Transactions of the Royal Society B 367 (2007): 1187.


[Закрыть]. Эти так называемые щелочные гидротермальные жерла представляют собой известковые трубы, поднимающиеся со дна океана – некоторые из них вырастают до высоты более 50 м, выше статуи Свободы, – и полные щелей и отверстий, через которые непрерывно вытекает энергичный поток химических соединений. Гипотеза состоит в том, что внутри многочисленных завихрений, возникающих в этих башнях, молекулярный дарвинизм творит свое химическое волшебство, создавая репликаторы, которые со временем становятся все более сложными и хитроумными и в конечном итоге порождают жизнь на Земле.

Исследования в этой области ведутся на самых передовых рубежах науки. Лабораторные попытки воспроизвести эти процессы интересны, но пока не дают однозначных результатов. Нам еще только предстоит создать жизнь с нуля. Я не сомневаюсь, что однажды, возможно скоро, нам это удастся. Пока же формируется общий научный нарратив по вопросу происхождения жизни. После того как молекулы обретают способность к репликации, случайные ошибки и мутации начинают питать молекулярный дарвинизм, продвигая химические составы вдоль важнейшего вектора увеличения приспособленности. На протяжении сотен миллионов лет этот процесс вполне способен выстроить химическую архитектуру жизни.