Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле

Иными словами, первые формы жизни могли быть достаточно сложными в том случае, если им удавалось “стерпеть” ошибки в своей конструкции. Предположим, что первый организм состоял из примерно пятидесяти сортов молекул, которые могли собраться в одном месте. Эта вероятность возрастает, если они и впрямь образовались из общей исходной смеси. Подобный организм неправдоподобен только в том случае, если он окажется совсем хрупким. Скажем, погибает уже при удалении всего одной из его молекул. А теперь представим себе, что каждый из его компонентов заменим. Ведь есть основания считать, что гены не обязательно должны состоять только из РНК. Это может быть и ДНК, и ТНК, и множество каких-то иных нуклеиновых кислот. Такой организм будет довольно нелепым и медлительным. Этакий сырой вариант, собранный из мешанины слепленных как попало фрагментов. Он ни за что не выжил бы в наше время: другие микроорганизмы им бы буквально позавтракали. Но вначале-то хищников не было!

Первые ферменты могли оказаться очень неповоротливыми. Однако и РНК способны образовывать структуры с каталитическими свойствами – они называются рибозимы. В 2002 году Джон Ридер и Джеральд Джойс создали рибозим, содержавший в себе только 2 из 4 нуклеотидов РНК^[550]. И тем не менее этот рибозим мог соединять две молекулы РНК в одну, из чего следует, что примитивные рибозимы могли возникнуть и успешно работать даже без некоторых своих компонентов.

У первых клеток был и другой способ сладить с собственной “топорностью”. Ключевым здесь является утверждение о “первых клетках”. Думая о возникновении жизни, многие представляют себе одинокий организм, живущий в полной изоляции. Но сейчас у нас есть две причины в этом усомниться.

Во-первых, если образование живого имеет высокую вероятность (а описанные в последних двух главах данные говорят именно об этом), то жизнь могла сразу возникнуть в больших количествах. Вспомним липидные протоклетки Димера, которые высыхают с образованием слоистых структур и снова намокают, образуя при этом сотни новых протоклеток. Так что первая клетка не была одинока: она возникла вместе с большой компанией.

Во-вторых, каждый современный организм тесно связан с множеством других. Гарольд Моровиц пишет^[551]: “В современных условиях устойчивая жизнь представляет собой не совокупность отдельных организмов и видов, а скорее собственность какой-то конкретной экологической системы”. Или, если перефразировать Джона Донна, “ни один организм не остров”^[552]. Отдельное существо может казаться независимым, но это всего лишь иллюзия. Представим себе лошадь, одиноко стоящую посреди поля. В действительности ни о каком одиночестве здесь речи не идет: тело животного служит домом для миллионов микроорганизмов, причем многие из них этой лошади совершенно необходимы. Кроме этого, лошадь нуждается в пище и потому очень сильно зависит от злаков и прочих растений. Тем, в свою очередь, необходима почва, в создании которой участвуют какие-то другие организмы. Наконец, для того, чтобы лошадь могла передать свои гены потомкам и поучаствовать в эволюции, ей потребуется конь. Выходит, что лошадь является частью экосистемы и не может выживать и размножаться сама по себе. На самом деле всякий организм зависит от своих соседей^[553] и встроен в многоуровневую систему из переплетенных циклов, которые охватывают всю нашу планету.

Из этого следует, что вопрос о начале жизни не относится к какому-то одному организму, – речь идет о том, как возникла первая экосистема.

Проведенный в 2009 году Сарой Войтек и Джеральдом Джойсом эксперимент помог разобраться, действительно ли жизнь с самого начала существовала в виде экосистемы. Они синтезировали из РНК два рибозима, каждый из которых мог создавать свои копии из определенного “сырья”^[554]. Причем если первый рибозим более успешно использовал в качестве “сырья” одни вещества, то второй предпочитал какие-то другие. А когда оба использовали один и тот же ресурс, более расторопный рибозим вскоре начинал преобладать, и второй “вымирал”. Но если им давали разом оба типа “сырья”, они могли сосуществовать и даже эволюционировать так, чтобы специализироваться на своем любимом ресурсе.

Выходит, что ферменты вели себя в соответствии с законом экологии – законом конкурентного исключения^[555]. Он утверждает, что живущие бок о бок виды постепенно изменяют свой образ жизни так, чтобы избежать прямой конкуренции. Примером служат обитающие на Галапагосских островах так называемые дарвиновы вьюрки. Кое-где на островах можно встретить сразу несколько видов вьюрков, которые при этом отличаются своими пищевыми пристрастиями, изменившими и форму их клюва^[556]. Этим вьюрки в каком-то смысле напоминают молекулы из первозданного сообщества на молодой Земле.