Ян Схюттен - Загадка жизни и грязные носки Йоса Гротьеса из Дрила
Теперь проблема яйца и курицы решена?
Проблема курицы и яйца кажется неразрешимой. Однако мы знаем: решение должно быть, ведь курица и яйцо существуют. Значит, должно быть решение и для проблемы ДНК и белка. Самое очевидное — это РНК. РНК (так принято коротко называть рибонуклеиновую кислоту) во многом похожа на ДНК, только по форме не… не двойная спираль. РНК, как и ДНК, хранит информацию о жизни. А что еще важнее, может сама себя копировать. Таким образом, молекулы РНК были первыми молекулами, которые могли обеспечить себе «потомство». Ведь чтобы существовать, РНК не нуждается в белке. И вполне возможно, именно она играла в начале жизни роль белков и ДНК. Впоследствии из нее развилась ДНК, которая создала белки. Неопровержимых доказательств пока нет, но ученые очень стараются их найти.
Перед нами встает очередная проблема — как же тогда возникла РНК? РНК тоже длинная молекула с очень сложной структурой. Представь, что ты высыпаешь в океан миллиарды пакетов макарон «Алфавит» и ждешь, когда к берегу сами собой прибьются тексты песен Джастина Бибера. Вероятность, что это случится, есть, но настолько ничтожная, что можно назвать ее несуществующей.
Как самому «оживить» вещества?
К счастью, с РНК обстоит несколько иначе. РНК образована из различных химических веществ, которые подчинены определенным химическим закономерностям. Одни молекулы в этих веществах притягиваются друг к другу, другие отталкиваются. Тут вроде как с буквами: одни часто стоят рядом, других же рядом никогда не встретишь. Ты нипочем не наткнешься на сочетания вроде «ФСДГ», «XXРТРГДД» или «УУУТТУИИ», зато можно встретить «ОХАБ», «ИБАБА», «ЭББИ». А отсюда уже недалеко до «Бэби, бэби, бэби…», верно?
Ты можешь провести в домашних условиях простой опыт, чтобы посмотреть, как происходит нечто подобное. Молекулы самых обыкновенных веществ сразу образуют цепочку, сами по себе принимают такую форму, будто они живые. Сделать надо вот что:
Соль живет?
И что получится? А вот что: вырастет деревце из соляных кристаллов. Пока вода испаряется, кристаллы соли медленно ползут вверх, будто живое существо. На самом деле соль, конечно, не живет, она просто следует разным химическим законам. РНК формируется примерно так же, только этот процесс в миллионы раз сложнее.
Но это не страшно. Ведь чтобы сформироваться, РНК имела в своем распоряжении сотни миллионов лет. Ученые, кстати, уже провели эксперименты по созданию РНК. И как? Успешно! РНК все-таки менее сложна, чем ДНК. Стало быть, ДНК почти наверняка возникла из РНК.
Как выглядела первая жизнь?
Самая примитивная жизнь, известная нам сейчас на Земле, это жизнь совсем простых клеток. Но и такая простая клетка довольно сложна. Это как бы маленькое тельце. Там есть ядро с молекулами ДНК и генами — вроде как мозг клетки. Есть части с красивыми названиями — рибосомы и митохондрии, это, так сказать, органы клетки. Есть цитоплазма, которую можно отдаленно сравнить с кровью. И есть мембрана, оболочка, в которой все это помещается. И еще кое-какие необходимые компоненты, обеспечивающие исправное состояние клетки. Словом, клетка весьма сложна. Поэтому первая жизнь едва ли изначально выглядела так.
Первые клетки наверняка были гораздо проще. Как мешочек с набором заготовок. Они не имели ни ядра, ни митохондрий, ни рибосом. Вместо них были аминокислоты, белки и молекулы РНК и ДНК. Молекулы РНК и ДНК отдавали «команды» аминокислотам и белкам. Сообща все они делали то, что положено делать клетке: поглощали полезные вещества, выводили отходы и выращивали новые «клетки».
Мы можем увидеть тех, кто старше динозавров?
Вещества и молекулы удерживались вместе благодаря пленочке жирной кислоты. Жирная кислота — материал, из которого сделаны мембраны. Первые клетки были незамкнуты. Допустим, что кучку живого материала окружала пленочка жирной кислоты в форме буквы С. Чем больше С закрывалась, чем больше походила на О, тем удобнее было удерживать то, что внутри. В конце концов оболочка замкнулась, тогда-то компоненты содержимого клетки уже могли развиться в полноценные рибосомы, митохондрии и все остальное.
В наши дни по-прежнему существуют очень простые клетки, которые выглядят как первые замкнутые клетки. Например, определенные бактерии. Не сложные бактерии с мотором-супержгутиком, такие возникли только после миллиардов лет эволюции, — нет, совсем простые клетки без ядра и митохондрий. Причем чувствуют они себя превосходно и за долгие миллиарды лет почти не изменились. Встречаются такие бактерии повсюду. Так что если хочешь взглянуть на жизнь, какой она была миллиарды лет назад, достаточно вооружиться хорошим микроскопом. И ты увидишь существа, которые на миллиарды лет старше тираннозавра рекса! Только вот… с виду они, увы, не настолько внушительны.
Страдает ли Земля избыточным весом?
По поводу возникновения жизни на Земле до сих пор существует множество вопросов. Но мало-помалу мы получаем все более ясное представление о том, как это могло произойти. Кстати, я пока едва упомянул наиболее вероятную гипотезу зарождения жизни на Земле. Она связана с метеоритами.
Осторожно! Пригнись! Пока ты читаешь это предложение, Землю бомбардирует вещество из космоса. Метеориты, а также космическая пыль. По этой причине Земля каждый день становится на несколько миллионов килограммов тяжелее. Не беспокойся, вероятность того, что метеорит свалится на тебя, исчезающе мала. Вдобавок Земля до того тяжелая, что эти миллионы килограммов совершенно незаметны. Так сколько она весит? Много: примерно 6 000 000 квинтиллионов килограммов! Так или иначе, некоторые из миллионов килограммов метеоритов содержат аминокислоты. И мы точно знаем, что аминокислоты прилетают из космоса, потому что порой они совершенно не такие, как те, что имеются у нас на Земле.
Откуда взялась жизнь на Земле?
Вселенная, конечно, намного старше Земли. Поэтому весьма велика вероятность, что аминокислоты занесены на нашу планету метеоритами. Например, с планеты, где восемь миллиардов лет назад уже были аминокислоты. А потом эта планета, возможно, взорвалась.
Земная жизнь могла, стало быть, возникнуть разными способами. На самой Земле, а возможно, в дальнем космосе. Это затрудняет поиски неоспоримых доказательств того или иного происхождения жизни. С другой стороны, все эти объяснения превращают зарождение жизни из чего-то исключительного во что-то чуть более закономерное и обыкновенное.
Часть 8
Выживание в палеоокеанах
Где на Земле возникла жизнь?
Итак, мы пока не вполне точно знаем, как возникла жизнь на Земле. Не знаем и где именно она возникла. Дело в том, что она могла появиться сразу в нескольких местах. Ясно только, что для человека любое из этих мест было бы крайне неблагоприятно. Учитывая целый ряд условий, каким они должны были удовлетворять.
Во-первых, там должно быть ужасно жарко — приблизительно от 70 до 80 градусов. При более низкой температуре аминокислоты не очень-то формируются из мелких молекул, а при более высокой они могут распасться. Во-вторых, это место, вероятно, располагалось не на ярком солнечном свете. Земля тогда еще не имела воздушной оболочки, поэтому каждый солнечный луч был смертельным. И наконец, необходима вода. Жизнь возникла в этаком первичном бульоне, а для бульона нужна вода, это знает любой повар. И если учесть все условия, каким должно удовлетворять такое место, то в конце концов остается всего несколько возможностей. Давай остановимся на них подробнее…
1. В кипящих грязевых лужицах?
Ты на пляже, у тебя с собой лопата и есть немного времени? Значит, ты можешь выкопать яму глубиной этак 6370 километров. И окажешься точно в центре Земли. Местечко не очень-то приятное, ведь температура там от четырех до семи тысяч градусов. Чем глубже копаешь, тем жарче становится. В наших краях земная кора настолько толстая, что мы вообще не чувствуем этого жара. Но на Земле есть области, где кора довольно-таки тонкая. Например, в Исландии. Или в Йеллоустонском парке в Соединенных Штатах. Там земная кора кое-где настолько тонка, что грунтовые воды, вырываясь на поверхность, иной раз почти кипят. Так получаются гейзеры.
Кто живет в суровейших условиях на Земле?
Существуют и подогретые озерца, и лужицы. Иногда вполне приятные, где зимой очень хорошо купаться. Но бывают и вонючие грязевые озерца, настолько насыщенные кислотами, что все скукоживается, настолько горячие, что в них можно сварить яйцо, и настолько ядовитые, что, едва вдохнув их испарения, почувствуешь себя дурно. Вот это идеальные места для возникновения жизни!
