Неотрицаемое

Когда я учился в инженерной школе Корнелльского университета, я время от времени заглядывал на факультет космических наук. Джон Олсен (Йолсе), профессиональный велогонщик, большой любитель астрофизики, с которым мы дружим и по сей день, всегда призывал меня посещать симпозиумы и местные семинары факультета космических наук. Джон часто говорил, что там обсуждаются просто сногсшибательные вещи: черные дыры, центр Вселенной (или отсутствие такового), выработка энергии и синтез новых элементов у звезд. На этих встречах присутствовали Карл Саган, Кип Торн и Ханс Бете. Какое же это было время, когда мы зависали там в этом неприглядном здании, сложенном из шлакоблоков! Как-то раз, блуждая по корпусу, я оказался в лаборатории, которая, насколько я помню, располагалась на третьем этаже. Моему взору открылся целый лес из стеклянных емкостей и трубок, соединяющих большие металлические бутыли, наполненные различными газами, с очень большой сферической центральной колбой. Это был один из искрящихся и взрывающихся вариантов эксперимента Миллера – Юри.

Давайте вернемся на минутку назад. Идея этих установок, предложенных, спроектированных и запущенных в 1950 году химиками Стэнли Миллером и Гарольдом Юри, заключалась в том, чтобы имитировать земные условия первобытных времен – три или четыре миллиарда лет назад – когда жизнь на планете только появилась. Эксперимент должен был выявить возможность зарождения органической жизни с помощью только лишь неорганических химических веществ.

И знаете, что у них получилось? Не жизнь, конечно, но все равно нечто потрясающее. Химикаты породили ряд химических образований: пять аминокислот – основных компонентов химического состава жизни. Аминокислоты – это молекулы, которые связываются вместе для формирования белков, управляющих почти каждым аспектом биологии. Они являются строительным материалом живых существ. Подробности увлекательны, но в целом можно сказать, что кислоты – это химические вещества, которые могут отдавать или «жертвовать» белок другим атомам или молекулам. Кислота может быть опасной и смертельной, или мягкой и нежной, как заправка для салата.

Если говорить об аминокислотах, то все они имеют один атом углерода в центре, а вокруг него – цепочку из атома углерода и двух атомов кислорода. Замечательной особенностью углерода является то, что он имеет четыре связи для прикрепления других химических веществ – так называемые контактные площадки. В аминокислотах одну из площадок занимает цепочка атомов: углерод – кислород – кислород. Само по себе, мы называем это соединение карбоновой кислотой. Когда оно присоединяется к другой молекуле, то превращается в карбоксильную группу. В аминокислотах одна из площадок центрального углерода предназначена для карбоксильной группы, а остальные три площадки отвечают за другие конфигурации углерода, серы, азота и особенно водорода.

Я так подробно говорю обо всем этом, потому что для меня все это просто удивительно. В природе существует около двадцати естественных аминокислот (есть определенная теория, посвященная тому, сколько из них используется живыми существами, но в целом их лишь немногим больше, чем двадцать). Все они берутся из комбинаций нескольких различных типов атомов. Аминокислоты образуют так называемые пептидные молекулы, которые соединяются друг с другом, чтобы создать полипептиды, в свою очередь образующие белки. Белки выполняют большую часть работы в клетках. Они создают структуру; они управляют обменом веществ; они регулируют реакции, и т. д. И эти аминокислоты образовались в нескольких вариантах эксперимента Миллера – Юри. На самом деле, наряду с органическими аминокислотами, ученые получили несколько дополнительных неорганических химически логических конфигураций других аминокислот. Это удивительно. Всего пять химических элементов, и посмотрите, сколько живых существ они создали!

Для создания этих соединений Миллеру и Юри пришлось высчитать состав первобытной атмосферы Земли и первобытного океана Земли. Современные биологи, с высоты дополнительных знаний, накопленных за последние десятилетия, в целом считают, что ученые подошли к вопросу более консервативно, чем это, вероятно, требовалось. Они наполнили большую стеклянную колбу некоторым количеством природного газа или метана, добавили водяного пара и какую-то часть аммиака. В химической записи компоненты выглядят как CH₄, Н₂О, NH₃. Также ученые резонно предполагали, что необходимая для начала химической реакции искра образовалась в результате первобытной грозы. И лишь одного ключевого элемента не хватало: у них не было источника серы.