Текст книги "Большая история"

Как получилось, что моторчик жизни, чихнув, впервые заработал где-то в богатых и разнообразных условиях Златовласки на молодой Земле?[61]61
  Хорошее обсуждение условий Златовласки для химического разнообразия можно найти в следующей книге: Jeffrey Bennett, Seth Shostak. Life in the Universe, 3rd ed. Boston: Addison-Wesley, 2011, chapter 7.


[Закрыть]

Есть кое-что, чего не знал Дарвин: механизмы, подобные естественному отбору, когда случайные изменения отсеиваются местными правилами, в некотором приближении могут действовать и в мире, где жизни нет. Там, где есть сложная смесь химикатов и много свободной энергии, могут возникнуть молекулы, которые стимулируют образование других молекул и в итоге порождают то, с чего эта реакция началась. Это автокаталитический цикл – реакция, составляющие которой делают возможной, или катализируют, выработку других составляющих цикла, включая исходные ингредиенты, так что цикл может повторяться. Запустите его, и он будет производить собственные компоненты все в больших количествах, извлекая все больше пищевой энергии, пока не начнет лишать пищи другие, менее успешные реакции. Цикл даже может немного изменяться, если появляются новые типы питания. Это уже похоже на выживание наиболее успешного химического процесса. Таким образом, здесь мы получили что-то, немного напоминающее жизнь, что-то, что способно сохраняться и воспроизводиться, используя энергию из окружающего мира. «Прежде чем появятся существа, способные к самовоспроизведению, – пишет Дэниел Деннет, – должны появиться существа, способные к сохранению себя, – структуры, у которых хватит стабильности, чтобы пребывать в мире достаточно долго для появления их новых версий»[62]62
  Daniel C. Dennett. From Bacteria to Bach: The Evolution of Minds. N. Y.: Penguin, 2017. P. 48.


[Закрыть]. С помощью этой идеи химической эволюции мы сможем хотя бы в общих чертах объяснить, как на молодой планете Земля появились предпосылки для возникновения жизни.

Для химической эволюции необходима среда, где возможны многочисленные химические эксперименты. А такое встречается крайне редко. В чем же состоят условия Златовласки для проведения химических опытов? И почему на молодой Земле они были так распространены?

Во-первых, наша Солнечная система находится в правильной части Млечного Пути. На дальних рубежах галактики звездам достаются скудные, химически обедненные облака вещества. По тем звездам, что расположены слишком близко к ее центральной «деловой зоне», постоянно бьют ударные волны, которые активно испускают черные дыры в ее ядре. Солнечная система – как раз там, где нужно. Ее орбита находится примерно в двух третях пути от центра галактики, в самой середине «жилой зоны» Млечного Пути.

Во-вторых, химия хорошо работает только при низких температурах. В ранней Вселенной было слишком жарко, чтобы атомы соединялись в молекулы. Слишком жарко и внутри звезд. Химическое богатство возможно лишь в узком диапазоне довольно низких температур, которые встречаются в пригодных для жизни зонах – рядом со звездами, но не слишком близко от них. Орбита Земли находится примерно посередине пригодной для жизни области возле Солнца. Венера и Марс обращаются, соответственно, на внутренней и внешней границах жилой зоны нашей системы. Впрочем, оказывается, бывает, что внутри спутника, находящегося дальше от звезды, например спутника Сатурна Энцелада, горит огонь, и здесь могут протекать благоприятные для жизни химические процессы. В 2017 году ученые обнаружили, что в океанах Энцелада вырабатывается водород, газ, который обеспечивал пищей некоторые из самых первых организмов на планете Земля[63]63
  Science 356, no. 6334, April 14, 2017. P. 132.


[Закрыть].

Третье условие Златовласки, необходимое для химического богатства, – это присутствие жидкостей. В газах атомы носятся, как гиперактивные дети, и сложно удержать их так, чтобы они могли сцепиться с другими атомами. В твердом веществе обратная проблема: здесь атомы застряли на одном месте. Жидкости же подобны танцевальным залам, а вода в жидкой форме с ее перешептыванием водородных связей – это лучшая бальная зала из всех возможных. Атомы могут курсировать, вальсировать, танцевать танго, и электрону несложно сменить партнера, если он заметит кого-то поинтереснее. Наличие жидкостей зависит от химических условий, температуры и давления. Вода в жидкой форме существует в узком диапазоне температур (бóльшая часть воды во Вселенной находится в форме льда). Но при этих же температурах встречаются газы и твердые вещества, поэтому возникают очень интересные химические возможности. Таким образом, следует ожидать, что в химическом плане самыми любопытными будут планеты, где средние температуры на поверхности находятся примерно между 0 и 100 °С, между точкой замерзания и кипения воды соответственно. Это бывает редко, но Земля расположена как раз на правильном расстоянии от Солнца, чтобы на ней была жидкая вода.

Четвертое условие Златовласки для химического богатства – это разнообразие элементов. Правильная температура совершенно бесполезна, если в вашем распоряжении нет ничего, кроме водорода и гелия. А сегодня даже в химически богатых областях галактик они по-прежнему составляют 98 % всего атомного вещества. Сложная химия возможна в тех редких средах, где чаще встречаются другие элементы периодической таблицы. В Солнечной системе такое разнообразие можно увидеть лишь на каменистых планетах около Солнца, потому что молодая звезда выпарила бóльшую часть водорода и гелия с внутренних орбит Солнечной системы и здесь остался концентрированный дистиллят из всех остальных элементов.

Когда молодая Земля застыла, из месива разнообразных химикатов получились глыбы каменных пород – это твердые вещества, состоящие из множества разных простых молекул, перемешанных между собой. Появились и первые земные минералы, вероятно, в форме простых кристаллов, таких как графит или алмазы[64]64
  Robert M. Hazen. Evolution of Minerals // Scientific American, March 2010. P. 58.


[Закрыть].

В такой химически богатой среде многие простые молекулы, из которых образуются живые организмы, могут возникнуть более-менее спонтанно. Речь идет о маленьких молекулах, содержащих менее ста атомов, включая аминокислоты, из которых сделаны все белки; нуклеотиды, из которых состоит весь генетический материал; углеводы или сахара, часто использующиеся как батарейки для хранения энергии; и жирные фосфолипиды, что образуют клеточные мембраны. Сегодня эти молекулы не появляются спонтанно, потому что их разорвал бы на части атмосферный кислород. На ранних же этапах свободного кислорода в атмосфере Земли практически не было, так что такие простые молекулы могли образоваться, получив небольшой импульс энергии активации.

В 1952 году, желая продемонстрировать это, молодой химик, магистрант Чикагского университета Стэнли Миллер, создал лабораторную модель атмосферы молодой Земли, поместив воду, аммиак, метан и водород в замкнутую систему колб и трубок. Он подогрел смесь и стал пропускать через нее электрические разряды (лабораторный аналог вулканов и электрических бурь), чтобы создать энергию активации. Через несколько дней Миллер обнаружил розоватый компот из аминокислот. Теперь нам известно, что другие простые органические молекулы, включая фосфолипиды, тоже могут образовываться в такой среде. Основной результат Миллера считается верным и сегодня, хотя мы знаем, что на ранних этапах в атмосфере преобладали не метан и водород, а водяной пар, углекислый газ и азот.

С тех пор выяснилось, что такие молекулы образуются даже в менее благоприятных химических условиях межзвездного пространства, так что множество простых органических молекул могло прибыть на Землю уже в готовом виде, на кометах и астероидах. Например, Мурчисонский метеорит, который упал на Землю близ деревни Мурчисон в Австралии в 1969 году, содержал аминокислоты и некоторые химические основания, встречающиеся в ДНК. Такие метеориты в начале истории Земли падали гораздо чаще, чем теперь, поэтому можно предположить, что молодая планета уже была засеяна многими веществами, послужившими сырьем для жизни, и сама была вполне способна производить их.

Но большинство молекул в клетках, например белки или нуклеиновые кислоты, гораздо сложнее этих простых молекул. Они состоят из полимеров, длинных, хрупких молекулярных цепочек, а формировать полимеры непросто. Для этого нужно точное количество энергии активации и условия, которые подтолкнули бы молекулы друг к другу определенным правильным образом. Среда, в которой на молодой Земле могли возникнуть нужные условия, чтобы связать цепочки полимеров, встречается в глубоководных гидротермальных источниках, где сквозь дно океана просачиваются горячие вещества из недр Земли. Эти места были защищены от солнечной радиации и жестоких бомбардировок, которые случались на поверхности. Кроме того, здесь было много воды, встречались разнообразные химические элементы и градиенты тепла и кислотности – ведь горячая, химически богатая магма в этих местах проникала в холодные воды океана. Особенно многообещающая среда формируется вблизи щелочных источников, открытых лишь недавно, в 2000 году, а пористые породы, которые здесь образуются, могут служить миниатюрными убежищами для химических экспериментов, подобно колбам и трубочкам Миллера. В таких местах встречаются даже глинистые поверхности с правильными молекулярными структурами, которые могли сыграть роль физических или электрических лекал, чтобы выстроить атомы упорядоченным образом и заставить их оставаться неподвижными, пока те образуют цепочки, подобные полимерным.

Жизнь появилась в начале истории планеты Земля, а это говорит о том, что создавать простые ее формы может быть не так уж сложно, если действуют необходимые условия Златовласки. Однако точно определить, когда именно она возникла, трудно, потому что первые организмы жили более 3 млрд лет назад и имели микроскопические размеры, а породы, где они были погребены, уничтожены эрозией. На данный момент самое надежное непосредственное свидетельство о первых формах жизни на Земле – это микроскопические ископаемые останки, найденные в отдаленном регионе Пилбара в Западной Австралии в 2012 году. По-видимому, бактерия, которой они принадлежат, жила около 3,4 млрд лет назад[65]65
  Peter Ward and Joe Kirschvink. A New History of Life: The Radical New Discoveries About the Origins and Evolution of Life on Earth. London: Bloomsbury Press, 2016. P. 65–66.


[Закрыть]. В сентябре 2016 года в журнале Nature вышла статья о находках, сделанных в Гренландии, возраст которых составляет 3,7 млрд лет и которые напоминают подобные кораллам строматолиты[66]66
  Allen P. Nutman et al. Rapid Emergence of Life Shown by Discovery of 3,700-Million-Year-Old Microbial Structures // Nature 537, September 22, 2016). P. 535–538, doi:10.1038/nature19355.


[Закрыть]. Если это – то, что многие думают, то жизнь, должно быть, начала развиваться на миллионы лет раньше, чем считалось прежде, и должна была появиться вскоре после окончания Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад. А в начале 2017 года, опираясь на данные об ископаемых образованиях, найденных в северном Квебеке, ученые заявили, что, возможно, это произошло целых 4,2 млрд лет назад. Придется подождать, чтобы увидеть, выдержат ли эти заявления проверку временем[67]67
  Nadia Drake. This May Be the Oldest Known Sign of Life on Earth // National Geographic, March 1, 2017. URL: www.news.nationalgeographic.com/2017/03/oldest-life-earth-iron-fossils-canada-vents-science


[Закрыть].

Пока что биологи не могут до конца объяснить, как возникли первые живые организмы. Но они понимают, что происходило на многих этапах этого процесса.

Биологи не знают точно, как выглядел первый живой организм, но они назвали его «Лука» (или LUCA, от английского словосочетания last universal common ancestor – последний универсальный общий предок). «Лука» точно жил раньше самых ранних форм жизни, найденных на данный момент, и у него было много общего с современными прокариотами – одноклеточными организмами, чей генетический материал не защищен ядром. Сегодня прокариоты составляют два из трех больших доменов живых существ – бактерии и археи (третий домен, к которому относится и наш вид, называется «эукариоты»).

Мы никогда не найдем останков «Луки», потому что на самом деле он – гипотетическое существо, некий собирательный образ первого живого организма, что-то вроде фоторобота сбежавшего преступника. И все же такой портрет может помочь понять, с чего началась жизнь.

«Лука» был вроде бы и живым, но не совсем, он относился к категории своеобразных зомби, где-то между живой и неживой природой. Понять это проще, чем кажется. Вирусы не совсем живые, потому что они отвечают не всем условиям нашего определения живых организмов. У них нет метаболизма, а их мембраны чрезвычайно хрупкие, так что не вполне ясно, можно ли считать их клетками. Это почти все равно что единица генетического материала, которая может прицепиться к более сложному организму. Вирус проникает в другую клетку, захватывает ее механизмы обмена веществ и использует их, чтобы создавать копии самого себя. Когда вы болеете гриппом, вирус откачивает энергию из ваших метаболических труб. Но если ему не удается найти клетку, которую можно захватить, вирус останавливает работу и ждет в состоянии анабиоза. Некоторые клетки обитают в камнях, и у них крайне медленный метаболизм; они живут за счет крошечных порций воды и питательных веществ. Они могут надолго полностью замереть, как рок-гитарист Хотблэк Дезиато из романа Дугласа Адамса «Ресторан “У конца Вселенной”», который целый год оставался мертвым, чтобы уйти от налогов. То, от чего пытаются уйти такие организмы, – это, конечно, налог энтропии на сложность. Возможно, «Лука» обитал в такой же сумеречной зоне.

Фоторобот «Луки» построили, определив несколько сотен генов, вероятно очень древних, которые можно найти в самых современных прокариотах. Они позволяют предположить, в каких условиях появилось это существо, потому что показывают, какие белки оно производило, чтобы выжить[68]68
  Madeline C. Weiss et al. The Physiology and Habitat of the Last Universal Common Ancestor // Nature Microbiology 1, article no. 16116 (2016). doi:10.1038/nmicrobiol.2016.116.


[Закрыть].

Собирательный «Лука» (или семейство таких организмов, потому что на самом деле они исчислялись миллиардами) мог приспосабливаться к изменениям окружающей среды. У него был геном, так что он мог воспроизводиться. И он развивался. Возможно, что у него не было ни собственной мембраны, ни собственного метаболизма. Вероятно, стенки его клеток состояли из пористой вулканической породы, а метаболизм зависел от геохимических потоков энергии, которые он едва ли мог контролировать. Белки, которые вырабатывал «Лука», говорят о том, что он обитал на краю глубоководных щелочных источников, вероятно в мелких порах лавоподобных пород, и извлекал энергию из окрестных градиентов тепла и кислотности, а также потоков протонов и электронов. Его химические внутренности, скорее всего, плескались в теплых жидкостях из недр Земли, а те были щелочными, то есть в них был избыток электронов. Сразу за пределами вулканических пор, которые служили «Луке» домом, располагались воды океана, более холодные и более кислотные, то есть с избытком протонов. Как в заряженной батарейке, малюсенький перепад электрического заряда между средой внутри организма «Лука» и внешним миром обеспечивал свободную энергию, необходимую для его метаболизма, поглощения питательных веществ из внешней среды и выделения отходов.

Один из пионеров в исследовании ранних форм жизни, Ник Лейн, описывает организм «Луки» следующим образом:

Он [LUCA] был не свободноживущей клеткой, а целым лабиринтом минеральных клеток, стенки которого были выстланы каталитическим составом из железа, серы и никеля, получавшим энергию за счет природного протонного градиента. Первыми формами жизни были пористые минералы, синтезировавшие сложные молекулы и генерировавшие энергию, в конечном счете научившиеся производить белки и даже ДНК[69]69
  Перевод П. Петрова.


[Закрыть][70]70
  Nick Lane. Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution. N. Y.: W. W. Norton, 2009, loc. 421, Kindle.


[Закрыть].

По сравнению с современными организмами «Лука» был устроен просто, но внутри его уже было множество изящных биохимических гаджетов, включая многие механизмы метаболизма и размножения, действующие в современных клетках. Вероятнее всего, для хранения генома он использовал РНК, так что мог воспроизводить себя гораздо аккуратнее и точнее, чем простые химикаты, а это, вероятно, говорит о его способности быстро эволюционировать. Часть потоков энергии, которыми он пользовался, «Лука» также тратил на изготовление АТФ (аденозинтрифосфата) – молекулы, которая переносит энергию и внутри современных клеток.

«Лука» и его родственники уже много сделали для того, чтобы появились первые настоящие живые организмы. Но у «Луки» не было мембраны, которую он мог бы повсюду носить с собой, а для его метаболизма были необходимы энергетические потоки возле вулканических источников. По-видимому, ему также недоставало более замысловатого механизма размножения, свойственного большинству современных организмов и связанного с близким родственником РНК – двойной спиралью ДНК. Сегодня мы знаем, что еще должно было возникнуть, но не понимаем, какими именно путями все это развивалось.

Объяснить, как у клеток появились собственные защитные мембраны, не слишком трудно. Клеточные мембраны состоят из длинных цепочек фосфолипидов, которые в соответствующих условиях несложно заставить выстроиться слоями, образующими полупроницаемые пузырчатые структуры. Возможно, как доказывал Терренс Дикон, фосфолипидные слои молекула за молекулой сформировались в результате автокаталитических реакций. Если это так, образ некой версии «Лука», которая сама себе вяжет мембрану, будет не так уж далек от жизни[71]71
  Терренс Дикон называет это автоклеткой; см.: Anne-Marie Grisogono. (How) Did Information Emerge?


[Закрыть].

Как клеткам удалось освоить более удачные способы получать энергию и размножаться, объяснить сложнее, но механизмы, которые они для этого используют, настолько фундаментальны и элегантны, что в них стоит разобраться.

Чтобы выработать новые способы использовать потоки энергии и в результате суметь оторваться от вулканических источников, нужно было создать клеточный аналог электросети, к которой молекулы могли бы подключаться во время работы. Здесь ключевую роль сыграли ферменты. Это особые молекулы, которые могут служить катализаторами – ускорять клеточные реакции и снижать необходимое для них количество энергии активации. Сегодня на деятельности ферментов основана жизнь любой клетки. Большинство из них – белки, состоящие из длинных цепочек аминокислот. Их точная последовательность в цепочке имеет значение, потому что от нее зависит, как белок примет правильную форму, чтобы выполнить свою конкретную функцию. Ферменты курсируют по молекулярному бульону, выискивая целевые молекулы, к которым они подходят, как гаечный ключ к гайке или болту соответствующего размера. Затем фермент может с помощью крошечной дозы энергии воткнуться в молекулу, согнуть ее, расколоть, разделить или соединить с другими. Большинство реакций в вашем теле без ферментов были бы невозможны, или для них потребовалась бы такая энергия активации, что они повредили бы клетку.

Придав целевой молекуле нужный вид, фермент отрывается от нее и идет на поиски новых молекул, чтобы подчинить их своей воле. Ферменты также можно включать и выключать с помощью других молекул, которые соединяются с ними и слегка изменяют их форму – таким образом они, подобно миллиардам транзисторов в компьютере, регулируют фантастически сложные реакции, протекающие в клетке.

Ферменты получают необходимую для своей работы энергию из клеточного аналога электросети. Эта система, скорее всего, возникла в самом начале истории жизни. Энергию к ферментам и другим частям клетки поставляют молекулы АТФ, или аденозинтрифосфата, которые, вероятно, уже вовсю работали в организме «Луки». Чтобы получить питание, ферменты и другие молекулы отламывают от АТФ небольшую группу атомов и высвобождают энергию, которой эта группа была связана с молекулой. Затем истощенная молекула (теперь это уже АДФ, аденозиндифосфат) направляется к специальным молекулам-генераторам, которые ее заряжают, возмещая утраченные атомы. Молекулы-генераторы получают питание в результате замечательного процесса под названием хемиосмос, который, хоть его и открыли только в 60-е годы XX века, по-видимому, существует со времен «Луки». В каждой клетке разлагаются молекулы пищи, чтобы высвободить энергию, которая содержится в них, и часть этой энергии используется, чтобы вытолкнуть отдельные протоны изнутри клетки (где их концентрация низка) наружу (где концентрация протонов высокая). Это все равно что зарядить батарейку. Между средой внутри и снаружи клетки возникает перепад зарядов, и он создает примерно такое же напряжение, которое, вероятно, «Лука» использовал в щелочных источниках. Особые, встроенные в клеточную мембрану молекулы-генераторы (для обладателей технического ума молекулы АТФ-синтазы) питают нанороторы с помощью электрического заряда, который создают возвращающиеся из-за пределов мембраны протоны. Эти роторы, подобно роторно-конвейерным линиям, подзаряжают молекулы АДФ, заменяя молекулярные группы, которые те потеряли, а затем уже заряженные молекулы АТФ возвращаются в клетку и ждут, когда другие молекулы подключатся к ним и получат энергию, необходимую, чтобы продолжить работу.

Такая изящная клеточная электросеть сегодня есть в каждой клетке. Благодаря ей те перестали быть привязаны к энергетическим потокам вблизи вулканических источников, и первые прокариоты начали бороздить океаны Земли, добывая энергию из молекул пищи и используя ее, чтобы формировать молекулы АТФ, которые поставляют энергию, необходимую для питания внутриклеточных механизмов.

Эти тонкие потоки энергии поддерживали сложную внутреннюю структуру клеток точно так же, как ядерный синтез поддерживает структуру звезд. Как и ядерные реакции, они позволили первым живым клеткам по требованию энтропии уплачивать налоги на сложность, поскольку в клетках, как и в звездах, много энергии тратится на то, чтобы обеспечивать работу сложных структур. Но, как и в звездах, много энергии просто выбрасывается, потому что ни одна реакция не эффективна на 100 %, а энтропия, конечно, очень любит, когда это происходит. И в клетках, и в звездах сконцентрированные потоки энергии нужны, чтобы уплачивать энтропии налоги и преодолевать универсальное стремление всех вещей к деградации.

В живом организме энергия выполняет новую функцию, которой у нее нет в звездах: она создает копии клетки. Эти копии позволяют клеткам сопротивляться энтропии, сохраняя свою сложную структуру даже после смерти отдельных из них. Потомки «Луки» выработали изящные и эффективные способы воспроизведения, которыми и сегодня пользуется все живое. В основе их лежит молекула ДНК, структуру которой Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон описали в 1953 году на основе исследований, проведенных ранее Розалинд Франклин. Принцип действия ДНК так важен для эволюции, что к этой удивительной молекуле стоит присмотреться внимательнее.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) тесно связана с РНК (рибонуклеиновой кислотой). Обе они – полимеры, длинные цепочки одинаковых молекул. Но если белки состоят из цепочек аминокислот, а мембраны – из фосфолипидов, то ДНК и РНК сделаны из длинных последовательностей нуклеотидов. Это молекулы сахара, к которым присоединены маленькие молекулярные группы, так называемые основания. Есть четыре типа оснований: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (T) (в РНК тимин заменяет урацил, U). А теперь магия. Крик и Уотсон показали, что эти четыре основания можно использовать как буквы алфавита, чтобы переносить огромные количества информации. Когда молекулы ДНК или РНК соединяются в гигантские цепочки, основания торчат сбоку, образуя длинную последовательность из А, С, G и T (или U в РНК). Каждая группа из трех букв кодирует определенную аминокислоту или содержит инструкцию, например «закончить считывание». Так, последовательность TTA означает «добавить молекулу аминокислоты лейцина», а TAG – это что-то вроде знака препинания, который говорит: «сейчас можно прекратить копирование».

Считывать и копировать информацию из молекул ДНК и РНК можно, потому что основания обычно соединяются друг с другом с помощью водородных связей, которые достаточно легко образуются и рвутся. При этом соединяются они только строго определенным образом. А всегда связывается с Т (или U в РНК), а C – с G. Особые ферменты подставляют участки ДНК, соответствующие определенному гену или кодирующие определенный белок, и каждое основание притягивает свою пару, чтобы сформировать новую короткую цепочку РНК из нуклеотидов, комплементарных исходной цепочке. Затем этот новый сегмент увлекает с собой большая молекула, так называемая рибосома, своеобразная белковая фабрика. Рибосома считывает последовательность букв в тройках и штампует соответствующие аминокислоты, одну за другой, точно в таком порядке, чтобы получился определенный белок, который затем отправляется в клетку выполнять свою работу. Так рибосомы производят тысячи необходимых клетке белков.

Наконец, молекулы ДНК и РНК могут использовать эти механизмы, чтобы копировать самих себя и всю информацию, которая в них содержится. Основания, торчащие сбоку от сахарно-фосфатных цепочек, прощупывают клеточный бульон и цепляются за основания, комплементарные себе. При этом С всегда цепляется за G, а А – за Т (или U в РНК). Новые присоединенные основания привлекают новые молекулы сахара, которые соединяются вместе, образуя новую цепочку, в точности комплементарную первой. В ДНК они обычно скрепляются, и бóльшую часть времени она имеет форму двойной цепочки или спирали, похожей на две винтовые лестницы. Она может очень плотно свернуться и отлично поместиться в каждой клетке, разворачиваясь только для того, чтобы ее считали или чтобы сделать собственные копии. А РНК обычно имеет вид одинарной цепочки, так что она, как белок, может принимать определенные формы и действовать в качестве фермента.

Эта небольшая разница между РНК и ДНК имеет колоссальное значение, потому что в результате ДНК обычно выступает в качестве хранилища генетической информации, а РНК может и хранить данные, и выполнять химическую работу. Она одновременно действует как аппаратное и программное обеспечение, поэтому многие ученые и считают, что когда-то, возможно еще при «Луке», бóльшая часть информации хранилась в РНК. Скорее всего, он и жил в таком мире – мире РНК. Но ДНК – более надежный носитель, потому что в беспокойной среде внутри клетки информацию на РНК постоянно сотрясают жестокие удары, а вот двойная нить ДНК защищает свои драгоценные данные от внешних потрясений. В мире РНК генетическая информация легко терялась и искажалась. Эволюция всерьез началась только после того, как потомки «Луки», настоящие прокариоты, которые сегодня преобладают среди микроорганизмов, построили мир, основанный на ДНК.

У первых прокариот были собственные мембраны, независимый метаболизм и более точные и надежные генетические механизмы, поэтому им удалось покинуть вулканические гидротермальные источники, где они появились на свет, и отправиться в плавание по океанам молодой Земли. Вероятно, это произошло уже 3,8 млрд лет назад.

Любая прокариота – это целое царство поразительной сложности. Миллиарды молекул плавают в густой жиже химических веществ, они тысячи раз в секунду толкают и тянут друг друга, будто туристы на шумном рынке, где полно торговцев, зазывал и карманников. Если вас посадить в одну из таких молекул, этот мир покажется вам ужасным. К вам попытаются привязаться ферменты, чтобы изменить вас, к примеру сцепить с другими молекулами и образовать новую группу, которая могла бы обходить рынки в поисках новых возможностей. Вообразите себе, что миллионы таких взаимодействий ежесекундно происходят в каждой клетке, и вы получите некоторое представление о бурной деятельности, которая поддерживала существование даже самых простых клеток на заре развития биосферы.

Это новый мир и новый вид сложных явлений. Так же как звезды и планеты, образовавшиеся в хаосе перемен, клетки в конце концов обрели некоторую стабильность, стали контролировать мельчайшие флуктуации в окружающей среде и противостоять им. Клеткам удалось достичь временного равновесия; то же должны были сделать целые виды, династии и группы видов. Но это равновесие никогда не было статичным. В нем всегда была динамика, оно сохранялось лишь путем постоянного взаимодействия между живыми организмами и изменяющейся средой, всегда под угрозой внезапного срыва.