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

Юри согласился руководить диссертационной работой Миллера, однако ему не нравилась идея молодого человека сделать темой диссертации эксперимент, который, по его мнению, имел мало шансов на успех. После противоречивых результатов экспериментов по спонтанному зарождению мало кто пытался подойти к решению проблемы происхождения жизни опытным путем. Большинство талантливых ученых по-прежнему считали вопрос о происхождении жизни не поддающимся экспериментальной проверке или наблюдению, что, вообще говоря, нехарактерно для биологических проблем. Экспериментальной наукой считалась химия: она занималась изучением проверяемых биологических или геологических явлений. Чистая теория была прерогативой физиков. Кроме того, проблема происхождения жизни была чрезвычайно далекой и непонятной. Юри предложил Миллеру менее сложный проект, заключавшийся в измерении содержания таллия в метеоритах.

Однако Юри оценил амбиции Миллера. Он часто повторял, что великие ученые были великими по той причине, что брались за важные научные проблемы. Ядерная реакция, как он любил говорить, не сложнее любой другой химической реакции, но только более важная. В конечном итоге они с Миллером пришли к компромиссу. Юри дал Миллеру год на получение результатов, а если их не будет, придется заняться более реалистичной темой – измерением содержания таллия.

Юри и Миллер начали обсуждать возможные подходы к решению задачи. За основу они взяли идеи Опарина о появлении первых живых организмов и приспосабливали их к теории Юри о состоянии первичной атмосферы Земли. Юри отводил ключевую роль водороду – самому распространенному элементу в Солнечной системе. В это же время решить проблему происхождения жизни с помощью эксперимента пытался еще один ученый – биохимик из Беркли Мелвин Кальвин, один из ведущих специалистов в таком сложнейшем вопросе, как фотосинтез. В 1961 г. Кальвин был удостоен Нобелевской премии за объяснение механизма фотосинтеза. Кальвин считал, что первичная атмосфера состояла из паров воды и диоксида углерода и снабжалась энергией солнечного излучения. Он имитировал эти условия в одном из первых ускорителей частиц, изобретенном физиком-ядерщиком из Беркли Эрнестом Орландо Лоуренсом. Однако результаты Кальвина были неубедительными. Он получил следовые количества органических соединений (муравьиной кислоты и формальдегида), но их было слишком мало, и трудно было представить, как из соединений этого типа могли возникнуть живые существа.

Юри смотрел на проблему иначе. Он разбирался в химическом составе звезд и планет и на основании своих теорий видел состав примитивной атмосферы Земли не таким, как Кальвин. Основное различие состояло в относительном содержании кислорода. Юри считал маловероятным наличие кислорода в первичной атмосфере, за исключением кислорода в облаках. Состав земной атмосферы изменился в результате уникального стечения обстоятельств, главным образом в результате появления живых существ, производивших кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. Юри предположил, что первозданная Земля имела восстановленную атмосферу, состоявшую из водорода, метана и аммиака[49]. Присутствие метана было очень важным фактором, поскольку в метане содержится углерод, необходимый для построения всех живых клеток. Гипотетический мир Юри тоже был неспокойным, с частыми грозовыми разрядами. Начиная с XVIII в., ученые получили множество важных результатов, подвергая смеси газов воздействию электрических разрядов, которые могли облегчить образование органических соединений.

Миллер занялся разработкой модели такой атмосферы. Работая в контакте с университетским стеклодувом, он начал воссоздавать примитивную атмосферу в аппарате из пирексного стекла. Система состояла из нескольких сосудов, соединенных между собой трубками. Один сосуд имитировал первичный океан и содержал воду, которую можно было нагревать для имитации испарения. Во втором сосуде были метан, аммиак и водород, которые, составлявшие, по мнению Юри, первичную атмосферу Земли. Катушка Теслы имитировала разряды молнии. Нажимая на кнопку, Миллер создавал бледную сине-фиолетовую электрическую дугу между двумя электродами. Сосуды соединялись между собой U-образной трубкой с конденсатором, который отправлял все образовавшиеся в сосуде с газами органические вещества в экспериментальный океан, имитируя дождь. Впоследствии Миллер сконструировал несколько моделей аппарата; один из них дополнительно имитировал вулканическую активность Земли. Однако именно первый, «классический», аппарат вошел в историю науки, которую стали называть пребиотической химией. Позднее журнал Scientific American опубликовал руководство по самостоятельному воспроизведению эксперимента Миллера, и этот опыт стал чем-то вроде теста для химиков-любителей[50].