Краткая история сотворения мира. Великие ученые в поисках источника жизни на Земле

Возможно, самым удивительным свойством микроорганизмов, находившихся в основании нового дерева Вёзе, было то, что многие из них были экстремофилами (любителями экстремальных условий), обитавшими в таких условиях окружающей среды, которые смертельны для большинства современных организмов. Некоторые из этих экстремофилов, называемых в популярной литературе «супербактериями», могут жить при температуре ниже температуры замерзания воды. Другие, называемые ацидофилами, живут за счет расщепления газов, растворенных в сточных водах, и обладают такой корродирующей активностью, что могут разъедать современные системы очистки воды.

Многие из экстремофилов в основании дерева Вёзе являются гипертермофилами, то есть микроорганизмами, способными жить в очень горячих водных средах. Впервые они были идентифицированы американским микробиологом Томасом Броком, который обнаружил их в горячих источниках Национального парка Йеллоустоун в Вайоминге. Позднее было выявлено 70 видов гипертермофилов, причем некоторые из них живут в гидротермальных источниках с температурой воды выше температуры кипения[63].

На протяжении десятилетий исследования в области геологии развивались в рамках модели «первичного супа», предложенной Опариным и Холдейном. Со временем геологи создали достаточно сложные методы определения состава первичной атмосферы Земли на основании анализа базальтов – горных пород, образующихся в результате вулканической активности. И, хотя Опарин считал, что первичная атмосфера Земли в основном состояла из метана и аммиака, постепенно ученые приходили к выводу, что ее основными компонентами были азот и углекислый газ. К концу 1970-х гг. значительная часть идей Опарина была пересмотрена. То же самое относилось и к следствиям, вытекавшим из эксперимента Миллера – Юри. Возникла необходимость создания новой модели зарождения жизни.

По мнению многих ученых, такая модель должна была опираться на то, что в основании дерева Вёзе находились экстремофилы. Возможно, они были ближайшими потомками LUCA, их способность существовать в экстремальных средах объяснялась тем, что именно в таких условиях появился сам LUCA. На основании этого предположения возникло несколько новых гипотез. Одна из них появилась из неожиданного источника: ее автором был патентный поверенный из Мюнхена Гюнтер Вахтерхойзер, считавший, что идеальным местом для зарождения первых форм жизни была поверхность железосерных минералов.

Гюнтер Вахтерхойзер был другом Карла Вёзе, с которым тот делился своими сомнениями по поводу справедливости теории Опарина о первичном супе. Прежде чем стать юристом, Вахтерхойзер был химиком-органиком и интересовался проблемой происхождения жизни. В гостях у их общего друга, философа Карла Поппера, он рассказал Вёзе о своей новой идее, заключавшейся в том, что жизнь зародилась в гидротермальных источниках в глубинах океана. Первый такой источник был обнаружен подводной лодкой «Алвин» в 1977 г. у Галапагосского архипелага. Вёзе был заинтригован и посоветовал Вахтерхойзеру разработать эту модель более детально. Вахтерхойзер предложил серию химических шагов зарождения жизни, начиная от минеральных отложений у гидротермальных источников, защищенных от внешнего воздействия. Он верил, что жизнь началась на поверхности минералов сульфида железа, и его модель стали называть моделью «железосерного мира».

Идеи Вахтерхойзера завоевали поддержку сторонников теории первичности метаболизма, считавших, что эволюция генетического материала была сравнительно поздним этапом развития жизни. Вахтерхойзер вывел из нового дерева жизни еще одно заключение. Большинство организмов в основании дерева Вёзе были автотрофами, способными существовать исключительно за счет поглощения неорганических веществ, таких как углекислый газ и сероводород. Если первые организмы были автотрофами, им для «питания» не нужны были органические молекулы, что было основной догмой в модели Опарина. Наконец, Вахтерхойзер предположил, что первые живые существа не имели клеточной мембраны. Вероятно, это было самое спорное предположение в его модели, поскольку большинство ученых, занимавшихся проблемой происхождения жизни, считали, что для постепенного усложнения организмов необходим химический барьер, отделяющий их от окружающей среды.