Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

Летом у Эстрады было своего рода прослушивание: она подала документы в аспирантуру Университета Джонса Хопкинса, легко прошла этап отбора и вскоре уже работала со Сверженски, погрузившись в геохимию и науку о поверхностях. Она публиковала статью за статьей, поочередно исследуя разные сочетания минералов и молекул и проводя эксперименты, которые подкрепляли предположения, что минералы могли играть ключевую роль в происхождении жизни.

В ходе одного такого замечательного эксперимента Эстрада добавила в раствор с ионами кальция (типичным химическим ингредиентом морской воды) смесь пяти аминокислот в равных пропорциях и брусит — магниевый минерал, который обычно формируется, когда свежие вулканические породы взаимодействуют с водой и преобразуются на океаническом дне. Мы думали, что брусит адсорбирует все аминокислоты одинаково, но Эстрада обнаружила, что только одна из пяти молекул — аспарагиновой кислоты — легко прилипла к поверхности минерала{164}. Но самое неожиданное — исследовательница открыла, что при адсорбции молекул аспарагиновой кислоты бруситу протянули руку помощи ионы кальция. Теперь мы понимаем, что такое сотрудничество молекул и ионов — один из ключей к пониманию происхождения жизни.

Информация

Наука — это здание, которое строит себя само. Достижения Шарлин Эстрады стали всего одним рядом кирпичиков лишь в одном углу этой конструкции, но зато указали другим путь, чтобы продолжать строительство. Следующим ученым, который присоединился к нашей команде, была Тереза Форнаро{165}. Получив докторскую степень в знаменитой Высшей нормальной школе в Пизе (неподалеку от Пизанской башни) и пройдя интенсивную исследовательскую программу во флорентийской Обсерватории Арчетри, Форнаро олицетворяет собой новое поколение астробиологов, которое, вероятно, раскроет секрет происхождения жизни. Ее знания необычайно широки и глубоки по сравнению с теми, что имели большинство молодых исследователей предыдущих поколений. Тереза — профессионал в областях органической химии и минералогии, планетологии и истории Земли, она с одинаковой уверенностью управляется с привередливыми аналитическими приборами в лаборатории изучения поверхностей и выполняет витиеватые квантово-механические вычисления взаимодействий минералов и молекул.

Терезе Форнаро необязательно было входить в конкурентный мир научных исследований. Она вполне могла присоединиться к семейному бизнесу — одному из первых предприятий по производству пасты ручной работы в итальянском Неаполе, поставляющему десятки разновидностей макаронных изделий ресторанам, получившим звезды Мишлена, по всей Европе и за ее пределами. Но стремительно развивающаяся астробиология стала ее главной страстью. Форнаро энергично и жизнерадостно рассказывает о своих последних находках и быстро заряжает вас своей уверенностью и энтузиазмом.

Основываясь на исследованиях Эстрады, Форнаро взялась за одну из центральных загадок происхождения жизни — образование насыщенных информацией молекул ДНК и РНК. Многие эксперты в вопросах происхождения жизни фокусируются на РНК как универсальной молекуле, которая, наверное как ничто другое, способна отражать некоторые характеристики жизни. РНК может катализировать химические реакции, ускоряя важные биологические функции. Помимо этого, молекула умеет переносить информацию в своем четырехбуквенном алфавите: A, Ц, Г и У[44]. А еще у РНК есть потенциал (правда, пока не доказанный в лаборатории) делать точные копии себя, т.е. она несет основное свойство жизни — самовоспроизведение. Следовательно, гипотеза «мира РНК» не просто оригинальная идея. Для многих ученых это та самая гипотеза происхождения, которую надо доказать. Затруднение состоит в том, что никто пока не смог понять, как собрать стабильную молекулу РНК в правдоподобной добиологической среде. Более того, структурные элементы РНК химически нестойкие, они имеют тенденцию распадаться в воде.

Сосредоточив свое внимание на брусите, а косвенным образом и на глубинной океанической среде, которая производит впечатление неблагоприятной для образования и стабильности РНК, Форнаро изучала, как структурные элементы РНК взаимодействуют с поверхностями минералов{166}. Она сделала важное открытие: брусит выборочно адсорбирует кирпичики РНК, защищая их от распада в водной среде. Она также обнаружила, что поверхность минерала ориентирует молекулы таким образом, который может способствовать добиологической самоорганизации РНК.

Понятно, что любой эксперимент лишь малая частица общей картины происхождения жизни. Для понимания взаимодействий минералов и молекул нужны еще десятилетия исследований. Но все больше настойчивых ученых получают обнадеживающие результаты с каждым новым экспериментом.