4. Восход жизни
в статье идет речь о том, что В 1953 году аспирант Чикагского университета Стэнли Миллер взял две колбы – одну содержавшую немного воды, изображавшую первозданный океан, и другую со смесью метана, аммиака и сероводорода, представлявшую раннюю атмосферу Земли, соединил их резиновыми трубками и стал пропускать электрические искры, изображавшие молнии. Через несколько дней вода в колбах позеленела и пожелтела, образовав крепкий бульон из аминокислот, жирных кислот, сахаров и других органических соединений. «Если Бог не сделал это именно так, – восхищенно заметил научный руководитель Миллера, нобелевский лауреат Гарольд Юри, – то Он упустил хороший шанс».
ДНК, белки и другие компоненты жизни не могут благополучно существовать без особого рода оболочки, которая их содержит. Ни один атом или молекула не могут стать живыми сами по себе. Выдерните из своего тела любой атом, и он будет не живее песчинки. Только когда эти разнообразные вещества собираются вместе в питательной среде клетки, они могут принять участие в поразительном танце, называемом жизнью. Без клетки они не более чем интересные химические соединения. Но без этих соединений клетка теряет смысл. Как пишет Дэвис: «Если каждому элементу требуются все прочие, как тогда вообще в первый раз возникло это сообщество молекул?» Пожалуй, похоже на то, как если бы все продукты у вас на кухне каким-то образом собрались вместе и спеклись в пирог – к тому же в такой пирог, который по мере надобности выдает еще пирогов. Неудивительно, что мы называем это чудом жизни. И неудивительно, что мы едва начали это чудо постигать.
В конечном счете жизнь удивительна, приятна и, возможно, это даже чудо, но едва ли она невероятна – что многократно подтверждается нашим собственным скромным существованием. Конечно, многие тонкие детали истоков жизни остаются довольно неопределенными. Каждый сценарий необходимых условий возникновения жизни, который вы когда-либо читали, обязательно требует наличия воды – от «маленького теплого пруда», в котором, как полагал Дарвин, брала начало жизнь, до бьющих из морского дна скважин, которые теперь являются самыми популярными кандидатами на признание их истоками жизни, – но во всех примерах упускается тот факт, что соединение мономеров в полимеры[309] (то самое, что дает начало белкам) включает реакцию, известную в биологии как «синтез с выделением воды». Как отмечается в одном крупном труде по биологии, не без нотки смущения, «исследователи сходятся во мнении, что в силу закона действующих масс такие реакции не были бы энергетически выгодными в первозданном море и, по существу, в любой водной среде». Это отдаленно похоже на то, чтобы сыпать сахарный песок в стакан с водой и там превращать его в кусочек сахара. Из этого ничего не должно получиться, но в природе каким-то образом получается. Химические подробности всего этого для нас несколько сложноваты, но достаточно лишь знать, что, если намочить мономеры, они не превращаются в полимеры – за исключением возникновения жизни на Земле. Как и почему это случилось тогда, но не происходит в других случаях – один из больших, не получивших ответа вопросов биологии.
Жизнь действительно возникла так быстро, что некоторые авторитеты думают, что ей, должно быть, помогли – возможно, сильно помогли. Идея, что земная жизнь пришла из космоса, имеет удивительно долгое и даже порой знатное прошлое. Сам знаменитый лорд Кельвин поставил вопрос о такой возможности еще в 1871 году на собрании Британской ассоциации содействия развитию науки, предположив, что «зародыши жизни могли быть занесены на Землю каким-нибудь метеоритом». Но эта идея оставалась не более чем предположением, пока в одно сентябрьское воскресенье 1969 года десятки тысяч австралийцев не были напуганы серией громовых ударов и прочертившим небо с востока на запад болидом. Летевший болид издавал странное потрескивание и оставил запах, который некоторые сравнивали с запахом метилового спирта, а другие считали просто отвратительным.
Пожалуй, самым удивительным примером выживания служат бактерии-стрептококки, колонию которых извлекли из загерметизированного объектива фотоаппарата, простоявшего два года на Луне, и она оказалась жизнеспособна. Словом, имеется мало таких сред, для жизни в которых бактерии не подготовлены. «Теперь при опускании зондов в скважины на дне океана с такой температурой, что начинают плавиться приборы, обнаруживается, что даже там есть бактерии», – говорила мне Виктория Беннетт.
Поразительно, что даже в космический век в большинстве школьных учебников живой мир делился всего на две категории – растительный и животный. Микроорганизмы почти не принимаются в расчет. Амебы и подобные им одноклеточные организмы считаются простейшими животными, а водоросли – простейшими растениями. Бактерии обычно валят в одну кучу с растениями, хотя каждому известно, что они к ним не относятся. Еще в конце XIX века немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель[325] высказывал мысль, что бактерии заслуживают помещения в отдельное царство, которое он назвал «монера», но эта идея не пользовалась расположением биологов до 1960-х годов, да и потом к ней обращались лишь немногие. (Замечу, что мой надежный настольный словарь American Heritage («Американское наследие») 1969 года издания не знает этого термина.)
Многие годы зоологи относили слизевиков к простейшим животным, а микологи считали их грибами, хотя большинству исследователей было очевидно, что они не принадлежат ни к тем, ни к другим. Когда же пришло время генетических исследований, люди в лабораторных халатах с удивлением обнаружили, что слизевики настолько уникальны и необычны, что не имеют в природе никаких аналогов и порой даже резко отличаются друг от друга.
В 1969 году, пытаясь навести какой-то порядок в обрастающей несоответствиями классификации, эколог из Корнелльского университета Р. Х. Уиттакер опубликовал в журнале Science предложение поделить живые организмы на пять основных ветвей – известных как царства и названных Animalia, Plantae, Fungi, Protista и Monera[326]. Protista было видоизменением более раннего термина, Protoctista, предложенного столетием раньше шотландским биологом Джоном Хоггом и предназначенного для определения всех организмов, не являвшихся ни растениями, ни животными.
Хотя новое построение Уиттакера было значительным улучшением, Protista оставались недостаточно определенными. Некоторые систематизаторы зарезервировали этот термин для крупных одноклеточных организмов-эукариотов, но другие рассматривали его как своего рода ящик для разного хлама, помещая туда все, что больше никуда не укладывалось. Сюда относили (в зависимости от текста, в который вы заглядывали) слизевиков, амеб и даже среди многого другого морские водоросли. По одному из подсчетов здесь обреталось аж двести тысяч различных видов организмов. Поистине горы хлама.
По иронии судьбы, как раз когда Уиттакерова классификация из пяти царств начинала пробивать себе путь в учебники, один скромный научный сотрудник Иллинойсского университета нащупывал путь к открытию, которое поставит все под вопрос. Его звали Карл Воуз, и начиная с середины 1960-х годов – или примерно с того времени, как появилась такая возможность, – он спокойно изучал генетические последовательности бактерий. Раньше это было чрезвычайно трудоемким занятием. Работа с единственной бактерией вполне могла занять целый год. Тогда, по словам Воуза, было известно лишь около пятисот видов бактерий, что меньше числа видов у вас во рту. Сегодня это число примерно в десять раз больше, хотя оно все еще много меньше, чем 26 900 видов водорослей, 70 000 видов грибов и 30 800 видов амеб и других родственных организмов, чьи жизнеописания заполняют анналы биологии.
Мы бы много успешнее боролись с бактериями, если бы не так расточительно пользовались лучшим средством борьбы с ними – антибиотиками. Как ни удивительно, но по одной из оценок, около 70 процентов антибиотиков в развитых странах скармливается сельскохозяйственным животным, обычно с кормом, просто для ускорения роста или в профилактических целях. Такое применение предоставляет бактериям блестящую возможность развивать сопротивляемость к лекарствам. И они с радостью ухватились за эту возможность.
Вирусы процветают, захватывая управление живыми клетками и используя их для создания новых вирусов. Они в бешеном темпе размножаются, а затем вырываются наружу в поисках новых клеток для вторжения. Не будучи сами живыми организмами, они могут позволить себе быть крайне примитивными. Многие из них, включая ВИЧ, имеют десяток генов, а то и меньше, тогда как простейшей бактерии требуется несколько тысяч. Кроме того, они очень малы, настолько малы, что их невозможно увидеть в обычный микроскоп. Лишь в 1943 году благодаря электронному микроскопу ученые впервые взглянули на них. Но ущерб причинить они могут громадный. Только в двадцатом столетии оспа унесла жизни около трехсот миллионов человек.
