Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

Мы почти всегда узнаём жизнь, когда ее видим, но, как ни удивительно, биологи пока не смогли создать универсально приемлемого определения. Этот лексический недостаток происходит не из-за сложности распознавания прыгающих лягушек или качающихся берез, а, скорее, от нашего относительного незнания космических возможностей: у нас есть только одна биосфера для изучения, только один образец «жизни». С одной стороны, если покрытая зеленью Земля — единственный живой мир в космосе, тогда мы смогли бы легко составить приемлемый список химических особенностей и физических характеристик, уникальных для нашей биосферы. Если мы действительно одиноки в необъятном пространстве, тогда наша земная таксономия обеспечила бы всеобъемлющее определение жизни. Мы указали бы на главные химические ингредиенты, такие как углерод и вода, повсеместно распространенные молекулярные модули вроде белков и ДНК, характерные структуры, включая рибосомы и митохондрии, заключенные в микроскопические клетки — самые фундаментальные общие единицы разнообразной биосферы Земли.

С другой стороны, если во Вселенной существует бесчисленное множество других живых миров (как подозревают многие из нас — тех, кто изучает космическую историю), тогда было бы самонадеянно определять жизнь в таком узком «землецентричном» ключе. Вот почему ученые, пытающиеся отличить живое от неживого, прибегают к перечням более общих характеристик и поведения. Все вообразимые формы жизни должны иметь способность — если не индивидуально, то коллективно — воспроизводиться, расти, реагировать на изменения окружающей среды и развивать новые свойства. Управление NASA, в долгосрочную миссию которого входит и поиск жизни на других планетах, делает специальную оговорку, что жизнь должна быть химической системой, состоящей из взаимодействующих атомов и молекул. Соответственно, компьютерная электронная «форма жизни» — растущая, эволюционирующая данность из нулей и единиц, удерживаемая кремниевыми полупроводниками например, — была бы чем-то совершенно иным, требуя новой таксономии и других организационных правил.

Вопрос «что?», таким образом, содержит в себе неоднозначность строгого определения сути жизни. Ученые подходят к этой таксономической проблеме с осторожностью и уважением, поскольку в настоящий момент у нас в наличии один-единственный пример живого мира. Это состояние незнания может измениться в любой момент — вместе с переломным открытием инопланетной жизни одним из наших планетарных зондов или при непосредственном контакте с далекими инопланетными видами. Но на сегодняшний день у нас нет научной основы для каталогизации целого ряда явлений природы, которые можно было бы назвать термином «живое» (несмотря на бесконечно творческие идеи писателей-фантастов).

Каким бы ни было все еще недоказанное космическое разнообразие жизни, попытки понять ее происхождение (или происхождения) сфокусированы на наиболее доступной и известной нам биологии — основанной на земном углероде жизни. Исследование давнего перехода от безжизненного геохимического мира к планете, богатой биохимическими процессами и явлениями, представляет собой одну из самых сложных научных проблем. Этот древний преобразующий прыжок бесконечно сложен, чтобы его можно было объяснить какой-либо одной теорией или исследовать единственной последовательностью экспериментов. Лучше разделить эту историю на множество доступных для понимания глав, каждая из которых будет добавлять ступеньку в структуру и хитросплетения эволюционирующего мира химии углерода.

И на сладкое у нас остается ба-а-альшой вопрос: «Как зародилась жизнь?»

Происхождение жизни: основные химические правила

Когда берешься за одну из величайших загадок природы, лучше начинать с изучения базовых правил. Рамки исследования происхождения жизни определяются тремя основными допущениями. Первое состоит в том (и с этим согласится большинство исследователей), что планеты сами обеспечивают себя всеми исходными материалами — океанами, атмосферой, множеством пород и минералов. Кроме того, многие из нас делают вывод, что происхождение жизни потребовало некоторой последовательности химических этапов, каждый из которых добавлял свою степень сложности и функциональности — это второе допущение. И наконец, третье — главное — допущение практически каждого исследования происхождения жизни заключается в центральной роли углерода. Углерод — основной элемент жизни на Земле сегодня, поэтому большинство из нас в игре по поиску происхождения жизни исходят из того, что так должно было быть с самого начала. Но есть ли у нас такая уверенность?

Сотворение жизни: почему углерод?