Борис Медников - Дарвинизм в XX веке

Хотя строматолиты докембрийских времен описаны из тысячи мест и распространены на огромных площадях, останки водорослей из них довольно редки. Только в некоторых местах породы не настолько видоизменены подземным жаром и давлением, чтобы из них исчезла органика.

Таковы, например, кремнистые породы Ганфлинт в Канаде, имеющие возраст в два миллиарда лет (заметили ли вы, что мы уже стали считать на миллиарды?). В кремне Ганфлинт обнаружены многочисленные микроорганизмы. Одни из них похожи на современные сине-зеленые водоросли осциллатории и кокки. Другие весьма близки к железоокисляющим бактериям. Очень любопытны останки, описанные под названием какабекия зонтичная. Это крошечные, около 30 микрон в длину пузырьки, имеющие зонтикообразный вырост на длинной ножке. После того как этот вид был описан, микробиологи выделили живой, удивительно похожий, по-видимому, идентичный микроорганизм из загрязненных аммиаком и мочевиной почв в Уэльсе, в почвах Аляски и Исландии, а в последнее время — на склонах вулкана Халеакала (Гавайские острова).

Загадочный микроорганизм какабекия (возраст — 2 млрд. лет). Сходные, по-видимому, идентичные формы живут и сейчас в почве, загрязненной аммиаком.

Неужели же какабекия существует два миллиарда лет не изменяясь? Доказать это невозможно, но и отрицать заранее нельзя. В конце концов, найденные с ней сине-зеленые водоросли до сих пор портят воду, вызывая цветение водохранилищ (особенно на юге страны), а железобактерии, в настоящее время созидающие болотные руды в северных болотах, в принципе неотличимы от создавших в докембрии Курскую магнитную аномалию. Примеры «живых ископаемых» мы рассматривали в предыдущей главе, и все же, думая о судьбе форм из ганфлинтских слоев, невольно чувствуешь холодок в душе — ведь они старше нас на два миллиарда лет и, несомненно, переживут человечество, оставшись последними обитателями планеты!

Однако нас все это еще не устраивает. Продвинувшись в прошлое на два миллиарда лет, мы еще не обнаруживаем начало жизни, — а то, что находим (бактериальную и водорослевую пленку), мы можем обнаружить и сейчас в любой луже.

Еще древнее ганфлинтских черные кремнистые сланцы, найденные в Африке (Трансвааль и Свазиленд). Им уже более трех миллиардов лет! И в них найдены структуры, в электронном микроскопе похожие на палочковидные бактерии и сине-зеленые водоросли — кокки. Более того, анализ сланцев позволил обнаружить в них углеводороды, идентичные тем, которые образуются при распаде и окислении хлорофилла, холестерина и каротина. Значит, можно полагать, что процесс фотосинтеза имеет по меньшей мере такой же возраст! На этом палеонтологический лот упирается в дно. Форм, древнее свазилендских, пока не обнаружено.

Электронная микрофотография древнейшей из пока известных бактерий (3,2 млрд. лет, отложения Фиг-Три, Южная Африка).

Можно ли считать свазилендских бактерий первыми жителями планеты? На этот вопрос следует сразу ответить отрицательно.

Самая примитивная бактерия обладает всеми основными чертами, присущими всему живому на Земле. В самом деле: у бактерий и сине-зеленых водорослей, если вы помните, имеются хромосомы, правда, устроенные проще, чем у высших организмов, генетическая информация считывается с ДНК путем синтеза информационной РНК, и на матрице информационной РНК синтезируются белки. И у бактерии белки синтезируются на рибосомах, правда, меньшего размера и проще устроенных, но в принципе однотипных с рибосомами эукариот. Одинаковы и материалы, слагающие клетку — белки и нуклеиновые кислоты, полисахариды и липиды. Те же и источники энергии — аденозин- и гуанозинтрифосфат, реакции катализируются сходными ферментами, и вплоть до мельчайших деталей идентичны пути биохимических превращений веществ. От камня до бактерии расстояние неизмеримо большее, чем от бактерии до человека!

А теперь сопоставим следующие цифры. Большинство авторов сейчас оценивает возраст твердой коры Земли в 4,5 миллиарда лет. Древнейшие бактерии месторождения Фиг-Три в Свазиленде имеют возраст в 3,2 миллиарда лет. Получается, что путь от камня до бактерии (если считать свазилендских действительно первыми) эволюция прошла всего в 1300 миллионов лет, а от бактерии до человека — в 3200 миллионов! На возникновение жизни отводятся чересчур уж сжатые, неправдоподобно малые сроки.

Костыль палеонтологии, с честью служивший нам на пути в три миллиарда лет, сломался. «Посмотрим, не поможет ли нам биохимия», — решили энтузиасты изучения первых этапов эволюции, попытавшиеся воссоздать жизнь в лаборатории при помощи технических средств. Вслед за гетевским доктором Вагнером они задумали создать в колбе гомункулюса. Первый путь был — от сложного ко все более простому, второй — от простого к сложному.

Дарвин не зря старался не высказываться безапелляционно о происхождении жизни. Органическая химия в то время делала лишь первые шаги, и перед исследователями в этом направлении неизбежно возникал парадокс: все животные и растения на Земле построены из сравнительно простых, но специфичных для живой природы веществ — аминокислот, углеводов, жиров. Для того чтобы жизнь хотя бы в принципе могла возникнуть, необходимо наличие этих элементарных «кирпичиков». Но они сами являются ее продуктом. Возникает заколдованный круг, где причина — следствие самой себя. Разорвать этот круг Дарвин не мог, однако в одном из писем он высказал пророческое предположение, что независящий от жизни, абиогенный синтез простейших органических веществ может идти и в настоящее время, но накапливаться они не могут, потому что сразу же потребляются микроорганизмами. Иными словами, отсутствие жизни на планете — необходимое условие для возникновения жизни!

Широкого распространения эта точка зрения не получила. К аналогичному выводу пришли лишь в 1924 году А. И. Опарин и в 1927 году английский ученый Дж. Холдейн. Впоследствии Холдейн отошел от проблемы происхождения жизни и занялся генетикой, оставив след во многих ее областях. Иное дело Александр Иванович Опарин — он остался верен этой проблеме всю жизнь и сейчас возглавляет крупнейшую школу советских исследователей, работающих в данном направлении.

Опарин и Холдейн независимо друг от друга пришли к выводу, что первичная атмосфера Земли не имела свободного кислорода. Ее составляли углекислый газ, метан, азот, аммиак, окись углерода, пары воды, водород и, возможно, пары ядовитейшей синильной кислоты. Ничто земное, за исключением некоторых бактерий, не просуществовало бы в такой атмосфере ни одной минуты. Но именно такая Смесь и послужила сырьем для синтеза элементарных «кирпичиков» жизни — аминокислот, нуклеотидных оснований, углеводов, органических кислот и жиров.

Однако для такого синтеза нужна энергия. Опарин и Холдейн предположили, что источником энергии могло быть тепло остывающей земной коры или вулканической лавы, солнечный свет (в первую очередь жесткое ультрафиолетовое излучение), возможно, космические лучи или же энергия радиоактивного распада тяжелых элементов. Возникающая при разнообразных реакциях органика накапливалась в океанах, которые под конец этой фазы развития планеты стали как бы «первичным бульоном» — колыбелью всего сущего.

История науки изобилует совершенно необъяснимыми парадоксами. К числу их относится и тот факт, что экспериментаторы, в принципе благожелательно относившиеся к теории Опарина — Холдейна, не очень спешили воспроизвести процесс возникновения «первичного бульона» в лаборатории. И это несмотря на то что Ж. Лёб еще в 1913 году получил простейшую аминокислоту — глицин, воздействуя электрическим разрядом на смесь окиси углерода и аммиака. Практически к целенаправленному «созданию гомункулюса» приступил лишь в 50-х годах нашего столетия американский ученый С. Миллер. Техника его опытов была настолько простой, что они могут быть воспроизведены в школьной лаборатории.

В колбе из жаростойкого стекла кипела вода; пары конденсировались в верхней части прибора, где в атмосфере из водорода, метана и аммиака между вольфрамовыми электродами непрерывно проскакивала миниатюрная молния от высоковольтной катушки.

Через несколько дней вода в колбе желтела; возникали разнообразные полимерные соединения кремния (от стекла колбы) и ряд органических веществ, в том числе 6 аминокислот, 11 органических кислот — от муравьиной и уксусной до янтарной, мочевина и метил-мочевииа.

Опыты Миллера пробудили в химиках уверенность. Во многих лабораториях мира начали ставить эксперименты — один другого дерзновеннее. Какие только варианты ни испытывались! Смеси газов, одна ядовитее другой: азот и аммиак, окись углерода и углекислый газ, пары воды и метан, формальдегид (водный раствор которого известен под названием формалина) и циан. Всевозможные растворы солей металлов, смеси глин и минералов служили катализаторами. Источники энергии были также разнообразными: электрические искры, свет солнца и ртутной лампы, пучок электронов или протонов из ускорителя элементарных частиц и простая электроплитка.