Река, выходящая из Эдема: Жизнь с точки зрения дарвиниста

Мы не располагаем никакими прямыми свидетельствами о репликативном событии, положившем начало процессам, развернувшимся на нашей планете. Но из взрыва накопившихся последствий этого события, к коим относимся и мы сами, можно сделать вывод, что оно непременно имело место. Нам точно не известно, на что это исходное решающее событие, начало процесса самовоспроизведения, было похоже, но мы можем высказать догадку о том, какова должна была быть его природа. Она была химической.

Химия — это спектакль, разворачивающийся на всех звездах и всех планетах. В качестве актеров этого спектакля выступают атомы и молекулы. Даже редчайшие из атомов чрезвычайно многочисленны по меркам привычного нам счета. Так, Айзек Азимов вычислил, что в Северной и Южной Америках, вместе взятых, земная кора на десять миль в глубину содержит «всего триллион» атомов редкого элемента астата-215. Эти фундаментальные химические единицы непрерывно обмениваются партнерами, создавая вечно меняющуюся, но неизменно огромную популяцию более крупных единиц — молекул. Молекулы одного и того же вещества, сколь бы многочисленны они ни были, всегда идентичны друг другу и этим отличаются от, скажем, животных одного и того же вида или от скрипок Страдивари. Обусловленный законами химии распорядок атомных танцев приводит к тому, что в мире одни молекулы становятся распространеннее других. Биологом овладевает естественное искушение охарактеризовать более многочисленные молекулы как «успешные». Но незачем. Понятие успеха — в том смысле, в каком оно могло бы пролить свет на что-либо, — появится на более поздних этапах нашей истории.

Так что же это было за роковое событие, приведшее к всплеску жизни? Как я уже сказал, оно состояло в появлении самоудваивающихся объектов, но мы с тем же правом могли бы назвать его возникновением феномена наследственности — процесса, когда «подобное рождает подобное». Обычно молекулам такое не свойственно. Молекулы воды, хотя и образуют огромные кишащие скопления, и близко не выказывают ничего похожего на истинную наследственность. На первый взгляд это утверждение может показаться ошибочным. Совокупность молекул воды (H₂O) возрастает при сжигании водорода (H) вместе с кислородом (O) и уменьшается, когда вода, расщепляясь в процессе электролиза, превращается в пузырьки водорода и кислорода. Но хотя молекулам воды и присуще нечто вроде популяционной динамики, подлинной наследственности у них нет. Минимальным условием наличия последней было бы существование по меньшей мере двух четко отличающихся друг от друга разновидностей молекулы H₂O, каждая из которых производила («порождала») бы свои собственные копии.

Иногда молекулы существуют в двух «зеркальных» вариантах. Таковы, например, молекулы глюкозы, содержащие равное количество атомов, собранных вместе в абсолютно одинаковом порядке, но выглядящие зеркальными отражениями друг друга. То же самое характерно и для молекул других сахаров, и для множества прочих веществ, в том числе таких важных, как аминокислоты. Уж не кроется ли здесь возможность появления химической наследственности — чтобы «подобное рождало подобное»? Не могут ли правосторонние молекулы давать начало дочерним правосторонним молекулам, а левосторонние — порождать молекул-левшей? Давайте в первую очередь ознакомимся кое с какой базовой информацией о таких «зеркальных» молекулах. Это явление открыл великий французский ученый XIX века Луи Пастер, изучавший кристаллы тартратов, то есть солей винной кислоты, важных компонентов вина. Кристаллами называют твердые образования: их видно невооруженным глазом и в некоторых случаях можно носить на шее. Кристалл возникает, когда одинаковые атомы или молекулы упаковываются вместе, формируя твердое вещество. Причем они не просто сваливаются в кучу, а выстраиваются в строгом геометрическом порядке, как гвардейцы одинакового роста и безукоризненной выучки. Молекулы, уже входящие в состав кристалла, служат шаблоном для добавления новых молекул, выпадающих из водного раствора и встраивающихся точно на свое место, так что весь кристалл разрастается в виде геометрически безупречной пространственной решетки. Вот почему кристаллы поваренной соли имеют форму куба, а кристаллы алмаза — тетраэдрическую («бриллиантовидную») форму. Когда некая форма служит матрицей для постройки еще одной, подобной ей, формы, где-то неподалеку начинает маячить возможность такого явления, как самокопирование.