Текст книги "Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле"

Два года спустя Холмс выпустил свою первую книгу, “Возраст Земли” (The Age of the Earth), – ее написанию не помешало даже то, что в это самое время автор принимал участие в геологоразведочных работах в Мозамбике. (Путешествие, кстати, едва не кончилось для Холмса трагически из-за заражения малярией.) В книге приведены доказательства того, что радиоактивный распад может служить надежным способом для установления возраста Земли, и – на основании датированных Холмсом ранее пород – сделано предположение, что нашей планете 1 миллиард 600 миллионов лет[37]37
  Holmes A. The Age of the Earth. 1913. Harper & Brothers.


[Закрыть].

На протяжении следующих двух десятков лет Холмс продолжал отодвигать результаты своего радиометрического датирования в прошлое. (Две новые редакции его книги вышли в 1927 и 1937 годах.) Затем им была обнаружена порода возрастом 3 миллиарда лет – на этой цифре он настаивал в 1946 году[38]38
  Holmes A. An estimate of the age of the Earth. Nature, vol. 157, pp. 680–684. 1946.


[Закрыть].

В этом месте история слегка запутывается, поскольку Холмс, много лет использовавший радиометрический анализ, внезапно узнал, что его вовсю применяют и другие исследователи. Методики датировки были усовершенствованы, их даже начали использовать для изучения метеоритов – которые, как предполагалось, образовались одновременно с Землей, но не прошли через выветривание и прочие передряги, случившиеся на нашей планете.

Поворотным оказался 1953 год, когда двое ученых независимо друг от друга пришли к одному и тому же в целом правильному результату. Первый из них – это немец Фридрих Хоутерманс, побывавший в заключении и в Советском Союзе, и в нацистской Германии, а впоследствии получивший всеобщее признание как эксперт в области радиохимии. При исследовании состава метеорита Хоутерманс сделал вывод, что “небесному камню” 4,5 миллиарда лет, и предположил, что и нашей планете столько же[39]39
  Houtermans F. G. Determination of the age of the Earth from the isotopic composition of meteoritic lead. Nuovo Cimento, vol. 10, iss. 12, pp. 1623–1633. 1953.


[Закрыть]. За несколько месяцев до того Клэр Паттерсон озвучил близкие к этим данные – он получил их, изучая метеорит из Каньона Дьявола (тот самый, который создал колоссальный кратер Бэрринджера в Аризоне)[40]40
  Patterson C. C. The isotopic composition of meteoritic, basaltic and oceanic leads, and the age of the Earth. Proceedings of the Conference on Nuclear Processes in Geologic Settings, Williams Bay, Wisconsin, Sept. 21–23, 1953, pp. 36–40.


[Закрыть]. Паттерсону обычно отдают пальму первенства, хотя такое предпочтение выглядит откровенно нелепым. Оба ученых пришли к этому выводу почти одновременно, так что успех было бы справедливо разделить между ними поровну. Позднее Паттерсон исправил некоторые неточности в своих результатах и надлежащим образом обнародовал их в 1956 году[41]41
  Patterson C. C. Age of meteorites and the Earth. Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 10, pp. 230–237. 1956.


[Закрыть]. К тому моменту он остановился на оценке возраста Земле в 4,55 миллиарда лет.

И по большому счету эта цифра уже не изменялась[42]42
  Dalrymple G. B. The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved. Special Publications, Geological Society of London, vol. 190, iss. 1, pp. 205–221. 2001.


[Закрыть]. Она была совсем немного подкорректирована в меньшую сторону (до 4,54 миллиарда лет), и если ее и ждут другие изменения, то разве что незначительные. Наша планета немногим старше 4,5 миллиарда лет. До этого вокруг Солнца вращались только всякие булыжники и пыль. А после уже был рожден новый мир.

Значение 4,5 миллиарда лет является верхним пределом и для возраста жизни на Земле. Крайне маловероятно, что жизнь возникла раньше; впрочем, если бы она и возникла, то вряд ли бы сохранилась в ходе последующих событий. Предполагают, что вскоре после своего образования Земля столкнулась с объектом, по размеру близким к Марсу[43]43
  Hartmann W. K., Davis D. Satellite-sized planetesimals and lunar origin. Icarus, vol. 24, pp. 504–515. 1975.


[Закрыть]. Вся поверхность нашей планеты расплавилась, а огромные объемы горных пород были выброшены на орбиту – и в конечном счете стали Луной. Тому, кто возьмется говорить о существовании жизни ранее 4,5 миллиарда лет назад, придется объяснять, как ей удалось сохраниться в условиях апокалипсиса. Короче говоря, куда проще считать, что все живое появилось позже.

Но когда именно позже? Палеонтологи продолжают отодвигать момент зарождения жизни дальше и дальше в прошлое, находя все более древние окаменелости и прочие следы жизни, так что интересующий нас временной отрезок постепенно сокращается.

Известная в XIX веке палеонтологическая летопись охватывала только кембрийский период, начавшийся 541 миллион лет назад. Кембрийские породы сохранили богатое разнообразие остатков живых организмов, включая червей, губок и внешне похожих на мокриц трилобитов. Однако многие современные группы живого в них отсутствуют: нет следов ни кембрийских млекопитающих, ни птиц или насекомых. Вся известная нам жизнь того времени обитала в морях.

Когда палеонтологи впервые принялись изучать более древние породы, то им не удалось обнаружить буквально ничего. Казалось, докембрийских окаменелостей попросту не существует. Это стало увесистым камнем в огород Дарвина, доказывавшим, как известно, что биологическое разнообразие определяется ходом эволюции. Тут же получалось, будто более поздние необычайно разнообразные морские экосистемы возникли словно бы на пустом месте.

Все изменилось в 1957 году, когда летопись окаменелостей продвинулась еще дальше вглубь веков. Школьник Роджер Мэйсон и его друзья отправились в поход к скалистым холмам Чарнвудского леса (английское графство Лестершир). Мэйсон нашел там окаменелость, напоминающую папоротник. Мальчик сделал ее карандашную “копию”, приложив к ней бумагу и заштриховав неровности, а затем показал листок своему отцу. Тот отнес рисунок геологу Тревору Форду, который в следующем году опубликовал описание этой находки[44]44
  Ford T. D. Precambrian fossils from Charnwood Forest. Yorkshire Geological Society Proceedings, vol. 31, iss. 3, pp. 211–217. 1958.


[Закрыть], относившейся, безусловно, к докембрийскому периоду. Вообще-то, подобные отпечатки древних организмов отыскивались и в предыдущие два десятилетия, но их ошибочно относили к кембрию[45]45
  Sprigg R. C. Jellyfish from the Basal Cambrian in South Australia. Nature, vol. 161, pp. 568–569. 1948.


[Закрыть]. Данную же окаменелость назвали чарния Мэйсона (Charnia masoni) – в честь того самого леса и юного первооткрывателя. Рассказанная мною история была бы совершенно идиллической, если бы не то обстоятельство, что годом ранее такую чарнию обнаружила школьница Тина Негус… которой, однако, никто не поверил. Вот уж воистину сексизм во всей своей красе!

С тех пор летопись ископаемых организмов планеты Земля охватывает более ранние эпохи. Самые древние неоспоримые признаки жизни были обнаружены в регионе Пилбара, Западная Австралия. Впервые описанная в 1980 году, эта древняя экосистема оказалась законсервирована в виде слоистых ископаемых, получивших название строматолиты[46]46
  Lowe D. R. Stromatolites 3,400-Myr old from the Archean of Western Australia. Nature, vol. 284, iss. 5755, pp. 441–443. 1980. Walter M. R. et al. Stromatolites 3,400–3,500 Myr old from the North Pole area, Western Australia. Nature, vol. 284, iss. 5755, pp. 443–445. 1980.


[Закрыть]. Некогда это были бактериальные маты, затем их погребли под собой осадочные породы, потом поверх сформировался новый слой бактерий, который, в свою очередь, оказался снова погребен под породой, и т. д. Изучение этих объектов продолжается, хотя насчет их возраста особых сомнений нет: им 3,5 миллиарда лет.

Теоретически мы в итоге получаем отрезок времени, когда могла зародиться жизнь, продолжительностью в 1 миллиард лет. Но на деле он, скорее всего, короче. Австралийские микробы уже имели сложное внутреннее устройство и даже были соединены в цепочки. Это не похоже на первую, самую простую форму жизни – речь, по всей видимости, идет о замысловатой экосистеме, наподобие современных бактериальных. Напрашивается вывод о том, что жизнь на Земле все же старше 3,5 миллиарда лет.

Более точные сроки остаются предметом споров. Так, до недавнего времени считалось, что Земля пострадала от особенно жестокой бомбардировки метеоритами, случившейся в промежуток между 4 и 3,8 миллиарда лет назад. Полагали, что эта так называемая поздняя тяжелая бомбардировка сделала Землю непригодной для жизни и потому последняя возникла не ранее, чем 3,8 миллиарда лет назад. Однако компьютерное моделирование показывает, что какая-то часть живого все же могла пережить этот катаклизм[47]47
  Abramov O., Mojzsis S. J. Microbial habitability of the Hadean Earth during the late heavy bombardment. Nature, vol. 459, pp. 419–422. 2009.


[Закрыть]. Возникли и сомнения насчет само́й поздней тяжелой бомбардировки. Видимо, это не было непрерывной чередой ударов[48]48
  Boehnke P., Harrison T. M. Illusory Late Heavy Bombardments. PNAS, vol. 113, iss. 39, pp. 10802–10806. 2016.


[Закрыть]. Скорее всего, крупные метеориты поражали Землю лишь время от времени, и закончилось это 3 миллиарда лет назад[49]49
  Lowe D. L. et al. Recently discovered 3.42–3.23 Ga impact layers, Barberton Belt, South Africa: 3.8 Ga detrital zircons, Archean impact history, and tectonic implications. Geology, vol. 42, iss. 9, pp. 747–750. 2014.


[Закрыть]. Стало быть, границу 3,8 миллиарда лет не следует считать точной.

Нет недостатка в заявлениях о том, что в разных местах обнаруживаются более древние свидетельства жизни. Так, в 2017 году были описаны трубочки и цепочки в камнях из Квебека в Канаде[50]50
  Dodd M. S. et al. Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates. Nature, vol. 543, pp. 60–64. 2017.


[Закрыть]. Они напоминают микроорганизмы, а окружающая порода несет в себе следы жизнедеятельности. Всей этой конструкции по меньшей мере 3,77, а может, и 4,28 миллиарда лет. Однако следует отметить, что многие ученые не считают эти трубочки и цепочки настоящими микроорганизмами, поскольку они могут быть просто необычной горной породой. Подобные сомнения – не редкость при изучении окаменелостей той поры.

Пока одни ученые исследовали окаменелости, другие искали химические признаки жизни. В опубликованной в 2015 году работе упомянуты частицы углерода, сохранившиеся в кристалле возрастом 4,1 миллиарда лет[51]51
  Bell E. A. et al. Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon. PNAS, vol. 112, iss. 47, pp. 14518–14521. 2015.


[Закрыть]. Существует несколько разновидностей углерода, называемых изотопами, которые отличаются исключительно количеством нейтронов в ядрах атома. Живые существа отдают предпочтение углероду-12, и поэтому их тела содержат больше его и меньше тяжелого углерода-13. Именно такое соотношение обнаружено в этом законсервированном углероде, из чего и следует предположение о том, что это было нечто живое.

Подобные полученные результаты довольно спорны, так что пока мы не можем уверенно ответить на вопрос “когда зародилась жизнь?” Ей определенно больше 3,5 миллиарда лет, но, вместе с тем, предположение, что она старше 4 миллиардов лет, выглядит неразумно. Подходящий для зарождения жизни отрезок времени довольно короток: максимум 1 миллиард лет, а возможно, и меньше. В общем, какой бы сценарий зарождения жизни мы ни предпочли, он не должен опираться на случайность. Если бы Земля просуществовала без жизни на ее поверхности миллиарды лет, то тогда имело бы смысл постулировать некое предельно маловероятное событие, потому что было достаточно времени для того, чтобы оно могло все же произойти. Но скорее всего жизнь на Земле возникла почти сразу после того, как сама планета затвердела после удара, выбившего из нее Луну. Тут напрашивается следующий вывод: возникновение жизни – нечто, что происходит сравнительно легко и, стало быть, могло повторяться неоднократно.

Итак, подытожим. На сегодняшний день у нас есть все основания полагать, что жизнь сформировалась именно на Земле, а не где-либо еще. Это произошло вскоре после образования нашей планеты 4,1 миллиарда лет назад. Первая жизненная форма либо была клеткой, либо в скором времени дала начало клеткам – другие формы существования жизни нам попросту не известны. И теперь мы можем сформулировать проблему возникновения жизни более конкретно: на протяжении периода, занявшего не более 1 миллиарда лет, безжизненные химические соединения каким-то образом смогли образовать живую клетку. Весь вопрос в том, как им это удалось?

Глава 2
Советский вольный мыслитель

Советский ученый Александр Иванович Опарин первым опубликовал гипотезу происхождения жизни, всерьез воспринятую научным сообществом. Он описал просто устроенные и свободно плавающие в первозданных морях жировые капли[52]52
  Опарин предполагал, что протоклетки были похожи на коацерватные капли – сгустки белков, таких как желатин, а не жиров. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], которые становились все сложнее и дали начало живым клеткам. Эта идея поставила вопрос о происхождении жизни и перед другими учеными, поскольку они получили рабочую гипотезу. В конечном счете именно идея Опарина могла бы привести к важнейшему научному прорыву.

Однако Опарин известен не только своим новаторским подходом, но и как противоречивая и неоднозначная личность – ведь он работал в Советском Союзе в годы правления Сталина. Вероятно, Опарин был причастен ко многим преступным деяниям советского режима. Возможно также, что у него не было выбора, так как в то время противиться власти значило рисковать не только работой, но и жизнью. Так что оценивать личность ученого вне исторического контекста невозможно.

Опарин появился на свет в годы упадка династии Романовых, которая к тому времени правила Россией почти 300 лет и была уже близка к своему катастрофическому финалу. Будущий ученый родился 2 марта 1894 года в Угличе, маленьком городе недалеко от Ярославля, в купеческой семье. В ноябре того же года, после смерти своего отца Александра III, на престол взошел Николай II, последний российский царь. Совершенно не подготовленный к царствованию, Николай в 1904 году втянул страну в безнадежную войну с Японией, а через год едва пережил попытку революции. Десять лет спустя он пренебрег состоянием своей армии и вверг Россию в Первую мировую войну, стоившую стране колоссальных жертв и, можно сказать, подготовившую ее к революции 1917 года.

Династия Романовых пала в марте того года, когда Опарину исполнилось двадцать три. На сторону восставших переходили целые армейские полки, и Николай II, не способный далее удерживать престол, отрекся от него. Власть перешла к Временному правительству, но уже в октябре и оно было смещено большевиками и лично Владимиром Лениным. Октябрьская революция превратит Российскую империю в Союз Советских Социалистических Республик (СССР) – управляемую согласно доктринам Карла Маркса коммунистическую диктатуру. Действующая во имя прав и свобод трудящихся власть взяла под контроль все стороны экономики и саму жизнь граждан, и вместо социалистической идиллии и мирной коммуны в страну пришли беспощадная тоталитарная диктатура и террор тайной полиции.

17 июля 1918 года Николая, его жену и детей отвели в подвал здания, в котором их содержали под домашним арестом. Они были расстреляны и заколоты штыками солдатами-большевиками, а тела брошены в безымянные могилы.

Это жестокое убийство оказалось лишь предвестником убийств будущих. Возглавляемый сначала Лениным, а позже его преемником Иосифом Сталиным советский режим мог арестовать, пытать и убивать всякого несогласного. ГУЛАГ (система исправительно-трудовых лагерей) стал мрачным символом того, что может случиться, если правительство располагает слишком большой властью, а лидер насаждает не терпящий критики культ личности.

Обуреваемое манией преследования советское государство проявляло навязчивый интерес не только к своим политическим соперникам. В конечном счете его доктрины проникли во все аспекты жизни, включая науку. Гордо называвшее себя “базирующимся на научных принципах” правительство запрещало те исследования, которые противоречили его идеологии[53]53
  Ings S. Stalin and the Scientists: A history of triumph and tragedy 1905–1953. 2016. Faber and Faber Ltd.


[Закрыть].

Александру Опарину в конце концов довелось-таки испытать на себе давление со стороны властей, однако когда он впервые задумался о происхождении жизни, до этого было еще далеко. Плотного сложения, обладавший веселым нравом и предпочитавший – в стремлении оградиться от собственного простонародного происхождения – изысканные галстуки-бабочки и дорогие костюмы, Опарин напоминал графа Илью Ростова из “Войны и мира” Л. Толстого: полный дружелюбия и энергии, решительно избегающий темных сторон бытия и бегло цитирующий классиков вроде Пушкина.

Впервые свои представления о происхождении жизни Опарин изложил в брошюре с простым названием “Возникновение жизни”[54]54
  Oparin A. I. Proiskhozhdenie zhizni. Moscow: Izd. Moskovskii Rabochii, 1924.


[Закрыть]. Она вышла в свет в 1924 году – в год смерти Ленина и прихода к власти Сталина. Даже сейчас чтение этой книги доставляет наслаждение – настолько остроумны выдвигаемые там гипотезы и изящны повороты ученой мысли.

Первым делом Опарин задается вопросом о том, что именно отличает живые существа от неживых объектов, и выделяет три признака, которые, по его мнению, уникальны для жизни: особую структуру, способность получать энергию извне и воспроизводить себя, а также способность реагировать на внешние стимулы. Но далее, развивая свою мысль, он утверждает, что ни один из этих признаков не является абсолютно уникальным для жизни. Да, живые существа, безусловно, имеют сложную внутреннюю структуру – даже одноклеточные организмы вроде бактерий не представляют собой просто бесформенные мешочки желе, а устроены “необычайно замысловато”. Однако, пишет Опарин, и многие неживые объекты также образуют поразительно сложную структуру. Он предлагает читателям вспомнить о “ледяных цветах”, возникающих на оконных стеклах в морозы. “Своими утонченностью, сложностью, красотой и разнообразием такие «ледяные цветы» могут даже напоминать тропические растения, тогда как в действительности состоят из одной лишь воды, самого просто устроенного соединения”, – пишет Опарин.

Другими словами, нам не следует поддаваться иллюзии и преувеличивать различия между живым и неживым. По словам Опарина, “нет оснований думать о жизни как о чем-то принципиально отличающемся от всего остального в мире”. И далее: “Характерная особенность живых организмов заключается лишь в том, что они объединили в себе множество таких свойств и характеристик, которые по отдельности могут быть обнаружены также в неживых, неорганических объектах. Жизнь характеризуется не какими-то специфическими признаками, а определенной комбинацией этих признаков”.

Держа это в мыслях, Опарин рассуждает о том, что именно могло происходить на молодой Земле. Он видел вновь образованную планету расплавленным горячим шаром, который постепенно остывал. Горячий пар в атмосфере смешивался с соединениями углерода на поверхности и вступал с ними в химические реакции, что приводило к образованию простых органических веществ, “способных к дальнейшим преобразованиям”. Видимо, тогда же могли возникнуть и простые соединения азота, такие как аммиак. Юная Земля виделась Опарину природным химическим заводом, который производил все более сложные и разнообразные органические вещества.

Затем, продолжает Опарин, произошли драматические изменения. “Наступил момент, когда температура поверхностных слоев Земли опустилась до 100 °C”. Отныне вода могла существовать и в виде жидкости, а не только пара. “Непрерывные проливные дожди обрушились на поверхность Земли. Они затопили ее и образовали слой воды в виде древнего кипящего океана. Первые органические вещества, которые до того находились в атмосфере, оказались растворены в воде и пролились на Землю вместе с ней”. В этом первозданном океане “образовывались все более крупные и сложно устроенные частицы”. Среди них могли быть даже углеводы и белки – “основа жизни”.

По мере возникновения все более сложных молекул некоторые из них начали образовывать капли, напоминающие желе. Такие смеси называют коллоидами – они получаются самопроизвольно при смешивании длинных, нитевидных молекул с водой. Их появление обозначило важный переход, поскольку эти капли “желе” уже немного напоминали клетки, внутренняя среда которых отделена от окружающей воды. Эти первобытные “клетки” несли в себе зачатки сложной структуры и индивидуальности. Опарин считал, что “мы можем даже рассматривать первый подобный кусочек органической слизи как первый организм”.

С течением времени образовывалось множество таких капель слизи, каждая – с особой смесью химических веществ внутри. Океанические волны разрушали некоторые из них, что отдаленно напоминает клеточное деление. Возникли отдельные “виды”, каждый со своим собственным химическим составом. Теперь мог начаться естественный отбор, отдающий предпочтение тем каплям, которые превосходили другие по способности получать необходимые вещества и сохранять свою целостность. Спустя многие поколения и тысячи лет эти первозданные клетки оказывались способны все лучше и лучше “питаться”, поглощая растворенные в море вещества.

В этом и заключается суть идеи Опарина – идеи об исходном постепенном процессе, благодаря которому не являющиеся сами по себе живыми вещества могли собраться в первую простую клетку. Ученый предположил, что эти “капли желе” в первозданном океане и современные живые клетки связывает непрерывная общая родословная.

Конечно, он не мог не считаться с одним очевидным возражением: никто никогда не видел подобных простых клеток! “Действительно, никаких следов столь примитивных живых существ на Земле не осталось, но это не значит, что их никогда не было, – утверждает Опарин. – Не следует забывать, что в какой-то период истории Земли их должны были полностью уничтожить более высокоорганизованные собратья”.

Несмотря на всю свою гениальность, маленькая книжка Опарина осталась практически незамеченной, а за пределами России о ней вообще никто не узнал[55]55
  Miller S. et al. Oparin’s “Origin of Life”: Sixty years later. Journal of Molecular Evolution, vol. 44, iss. 4, pp. 351–353. 1997.


[Закрыть].

Пять лет спустя, в 1929 году, британский биолог Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн опубликовал собственную, очень близкую опаринской, гипотезу. Двое ученых трудились совершенно независимо друг от друга: нет никаких оснований полагать, что Холдейн мог знать о работе Опарина. По складу характера эти двое были чуть не полными противоположностями, однако их сближала приверженность к коммунистическим идеям. Видимо, это стимулировало соответствующий ход мысли, так как коммунизм зиждится на диалектическом материализме – философском учении, объясняющем окружающий мир на основе материальных объектов. Пока западное общество оставалось в плену христианских идей, решительно их отринувшие Холдейн и Опарин искали физические объяснения даже для таких “духовных” явлений, как жизнь и душа.

Холдейн был эксцентричной личностью. Настолько эксцентричной, что написанная Рональдом Кларком его биография представляет собой нескончаемый поток эпатажных выходок, в который изредка просачивается наука[56]56
  Clark R. J. B. S.: The Life and Work of J. B. S. Haldane. 1968. Hodder and Stoughton Limited.


[Закрыть]. Он участвовал в кровавой бойне Первой мировой войны и позже признавал, что едва ли не наслаждался ею. Это так беспокоило Холдейна, что со временем он воспринял философию ненасилия, которую, вдохновившись отдельными аспектами индуизма, распространял даже на насекомых. Гуманист, убежденный в несправедливости и жестокости общества, Холдейн увлекся идеями коммунизма. Убежденность этого раздражительного старого бунтаря восхищает, несмотря даже на то, что именно она заставила его откровенно симпатизировать людям вроде Сталина, которые являли собой полную противоположность всему гуманистическому.

После войны Холдейн окунулся в академическую среду – сначала в Оксфордском, а позднее Кембриджском университетах. Его научные интересы были очень широки, однако главным достижением Холдейна стало приложение его математических способностей к теории эволюции. Именно эти работы исследователя проторили путь объединению эволюционного учения с новой наукой – генетикой.

К тому времени генетики доказали, что наследственные характеристики (например, рост) передаются потомству благодаря штуковинам, называемым генами. Никто тогда не знал, ни из чего они состоят, ни как работают, однако проследить их передачу между поколениями ученые смогли. Первенство тут принадлежит австрийскому монаху Грегору Менделю, который внимательно присмотрелся к гороху. В отличие от людей, это растение может быть либо высоким, либо низкорослым, но не может иметь средний размер. Скрупулезно скрещивая горох, Мендель выяснил, что каждое растение несет в себе некие два начала (слово “ген” появится намного позже), которые совместно и определяют его высоту. Если оба представлены “высокой” разновидностью, то и само растение будет высокорослым. В случае же двух “низких” оно вырастает невысоким.

В период между 1924 и 1934 годами Холдейн написал десять статей. Согласно Кларку, “это был один из троих ученых, которые не просто продемонстрировали, что теория эволюции Дарвина работает, но и показали, как именно она работает. Холдейну удалось получить формулу, численно описывающую менделевскую генетику при условии правильности предположений Дарвина о естественном отборе”. Формула стала важнейшим вкладом в то, что со временем назвали синтетической теорией эволюции. Эта углубленная версия учения Дарвина, включившая в себя генетику, на протяжении многих десятилетий определяла наши представления об эволюции.

В 1924 году, когда вышла в свет книга Опарина, Холдейн тоже был занят великими делами. Он не только опубликовал свою первую из серии связывающих эволюцию и генетику статей, но еще и познакомился со своей первой женой Шарлоттой Франкен – журналисткой и феминисткой. Шарлотта в то время была замужем, поэтому пришлось придумать хитроумную процедуру развода, который вызвал скандал и едва не стоил Холдейну увольнения из Кембриджа. Однако в 1926 году пара все же сочеталась браком.

Холдейн и Шарлотта обосновались в Кембридже, и вскоре там произошел некий инцидент, весьма ярко иллюстрировавший нрав ученого. Один из студентов Холдейна, Мартин Кейс, был обвинен в опасном вождении. Главным свидетелем происшествия оказался ночной сторож, и Холдейн, чтобы помешать ему дать показания, разработал целый план. Сторож был завсегдатаем одного паба, и Холдейн, направившись в это заведение прямо в день суда, сначала завязал со свидетелем обвинения разговор, а затем “безжалостно поил свою жертву спиртным на протяжении трех часов” до тех пор, пока тот не утратил способность говорить. Судебный процесс превратился в фарс: “звезда” обвинения едва смог представиться, а его показания свелись к монотонному и неразборчивому “мы…пришли…и…там…вот…датьчаевых…кчертовойматери”, отрыжке и падению в бессознательном состоянии на пол рядом со свидетельской трибуной. Дело в итоге было надлежащим образом закрыто… впрочем, пылкая благодарность Кейса своему спасителю слегка остыла, когда он увидел “ошеломляющий” счет из паба.

Это очень показательный случай. Холдейн повел себя как человек, готовый рискнуть ради того, в ком он уверен, однако поступок его иначе как безрассудным не назовешь. Вряд ли можно было усомниться в том, что Кейс действительно нарушил правила уличного движения, но Холдейн, похоже, вообще об этом не задумывался.

В 1929 году Холдейн опубликовал в журнале “Ежегодник рационалиста” (Rationalist Annual) краткое изложение своей гипотезы происхождения жизни, во многих отношениях напоминавшей гипотезу Опарина[57]57
  Haldane J. B. S. The origin of life. Rationalist Annual, vol. 148, pp. 3–10. 1929.


[Закрыть]. Это была не научная статья, а скорее довольно свободный по своему стилю научно-популярный текст.

Холдейн, как и Опарин, начинает с описания юной Земли, остывавшей из расплавленного состояния вплоть до того момента, когда стало возможным формирование океанов, после чего в потоке ультрафиолетового излучения Солнца образовалась смесь соединений углерода и азота. “Теперь, когда ультрафиолет действовал на смесь воды, диоксида углерода и аммиака, возникло огромное разнообразие органических веществ, среди которых были сахара и, вероятно, некоторые компоненты белков, – объясняет он. – В современном мире такие вещества самопроизвольно распадаются, то есть, по сути, разрушаются микроорганизмами. Но до возникновения жизни они могли накапливаться до приобретения древними океанами консистенции горячего разбавленного супа”.

В этом последнем предложении Холдейну удалось добиться того, что не удалось Опарину: броского названия. Дело в том, что это упоминание “горячего разбавленного супа” породило термин “первичный бульон” (“первобытный суп”). И когда мы говорим о появлении жизни из первичного бульона, мы, сами того не ведая, цитируем Холдейна[58]58
  Другая версия возникновения этого термина связана с экспериментами Джона Батлера Берка, который действительно использовал бульон. Еще один вариант – искаженное понятие “первобытный ил”, возникшее намного раньше. Например, немецкий натуралист Лоренц Окен в своей книге 1805 года Die Zeugung (“Зачатие”) обсуждает происхождение жизни от Urchleim (“первозданной слизи”).


[Закрыть].

Трудно отыскать гипотезу происхождения жизни, которая не использовала бы образ липкой густой жидкости.

Однако далее Холдейн расходится с Опариным. Если Опарин предполагал, что следующий этап начался с образованием предшественников клеток – слизистых капель, то Холдейн скорее считал следующей стадией химической эволюции появление молекул, способных к самовоспроизводству. “Первые живые или «почти живые» существа, по-видимому, представляли собой крупные молекулы, образовавшиеся под воздействием солнечного излучения и способные к самовоспроизведению только в особых условиях – тех условиях, в которых они образовались. По-видимому, каждая нуждалась во множестве очень специфических молекул для производства своих копий и потому зависела от их поступления извне”.

Клетки, которые служили средой для этих воспроизводящих себя молекул, появятся только миллионы лет спустя. “Такие клетки содержали в себе множество органических веществ, растворенных в воде и заключенных в маслянистую пленку, – рассуждает Холдейн. – Наверняка было множество неудачных вариантов, но первая «удачная» клетка располагала огромными запасами пищи и колоссальным преимуществом перед конкурентами”.

Идея Холдейна представляется гораздо более наглядной, чем опаринская, в основном из-за краткости формулировки – в ней меньше простора для разночтений. Так или иначе, но центральный образ первичного бульона уже закрепился. И когда научный мир узнал о работе Опарина, концепция в целом стала известна как гипотеза Опарина – Холдейна.

Это несколько отвлекает внимание от важных различий в воззрениях двух ученых. Если Опарин придавал особое значение клеткам и их питанию, то Холдейн уделял основное внимание воспроизводящим себя молекулам, из чего следует (хотя это и не сказано напрямую), что жизнь возникла тогда, когда возникли первые гены. И хотя поначалу это различие могло казаться незначительным, позже ситуация изменилась.

В последующие годы Холдейн был поглощен своими разнообразными научными интересами и коммунистической агитацией, а Опарин продолжал развивать свои идеи. В 1936 году он опубликовал объемный том “Возникновение жизни на Земле”[59]59
  Oparin A. I. Vozniknovenie zhizni na zemle. Moscow: Izd. Akad. Nauk SSSR, 1936.


[Закрыть]. На этот раз его аудитория стала гораздо шире, ибо два года спустя книгу перевели на английский и издали солидным тиражом. Этот труд открыл идеи Опарина научному сообществу, которое оценило их по достоинству. Как ни странно, читается “Возникновение жизни…” гораздо тяжелее, чем первая небольшая брошюра. Том содержит множество ненужного занудства: цитаты Энгельса о материализме занимают две, а вступление – более сотни страниц; лишь после этого Опарин наконец приступает к сути.

И все же один важный шаг автор делает: он обсуждает первые примитивные клетки. Если раньше Опарин рассуждал просто о “желеобразных” субстанциях, то теперь он ведет речь о куда более конкретных вещах, а именно – о коацерватных каплях, коацерватах[60]60
  Piacentini E. Coacervation. In: Drioli E., Giorno L. (eds) Encyclopedia of Membranes. 2016. Springer, Berlin, Heidelberg.


[Закрыть]. Предполагается, что коацерваты формируются, если раствор свободно плавающих в воде длинных молекул (полимеров) претерпевает какие-то резкие изменения – скажем, происходит скачок температуры.

Вместо того чтобы просто оказаться перемешанными с молекулами воды, такие полимеры собираются в сферические капли – коацерваты. Каждая из них окружена одновременно и жесткой, и гибкой “стенкой” из молекул воды. Эти молекулы выстраиваются строго определенным образом и отделяют коацерватную каплю от окружающей ее воды.

Удивительно, до какой степени коацерваты напоминают живую систему. Прежде всего, они поддерживают свою целостность. “Такие капли могут сливаться друг с другом, но они никогда не перемешиваются с окружающей жидкостью”, – пишет Опарин. Более того, коацерваты способны расти и иногда даже делиться надвое, почти как настоящие клетки.

Опарин не берется утверждать, что коацерваты это и есть протоплазма, которая находится внутри клеток, так как считает ее чем-то намного более сложноорганизованным. Однако ученый предполагает, что одно могло возникнуть из другого.

Опарин подробно обсуждает, как именно эти первые подобия клеток – коацерваты – приобрели способность сохранять себя неизменными. Он обращает внимание на катализ, то есть способность некоторых веществ ускорять химические реакции. Нередко два вступающих в химическую реакцию соединения сами по себе взаимодействуют медленно, однако в присутствии даже совсем небольших количеств катализатора процесс многократно ускоряется. Живые существа производят собственные катализаторы – это сложные биологические молекулы, которые называют ферментами или энзимами. Эффективность ферментов может быть очень высокой. Они совершенно необходимы для многих протекающих в живых организмах процессов. “По последним данным, все процессы жизнедеятельности, включая питание, дыхание, рост и т. д., основаны именно на химических превращениях органических веществ”, – пишет Опарин. Даже самые простые из клеток умеют производить огромное количество различных химических реакций. Для того чтобы оставаться в живых, утверждает он, клетке необходим “целый ряд следующих друг за другом в строго определенном порядке химических превращений”.