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

Тем временем другие ученые считают, что жизнь зародилась на мелководье или на суше и что стимулирующее действие ультрафиолета в этом случае оказалось важнее разрушительного. Эта точка зрения была близка и Сагану. На конференции 1963 года в Уэйкулле он отметил, что живые организмы подозрительно хорошо приспособлены к ультрафиолету. И это несмотря на то, что защищающий от него озоновый слой существует уже сотни миллионов лет^[159]. Саган сделал вывод, что жизнь возникла в “среде с обилием ультрафиолетового излучения” и вскоре приобрела необходимые защитные механизмы. Споры об ультрафиолете привлекли внимание и к одному более общему вопросу. Недостаточно просто показать, что вещества вроде аминокислот могли самопроизвольно образоваться на Земле. Необходимо показать также, как им удавалось уцелеть. В Уэйкулле Джон Рубен Валентайн из Корнеллского университета сетовал, что этим вопросом пренебрегают со времен эксперимента Миллера^[160].

С гипотезой первичного бульона была связана еще одна большая проблема, касающаяся специфики знаменитого эксперимента Миллера. В 1970-х годах ученые начали подозревать (а сейчас они в этом почти уверены), что он использовал неправильный состав первичной атмосферы^[161].

Как мы помним из главы 3, Опарин предположил, что атмосфера на ранней Земле имела восстановительные свойства. Это означает, что в ее составе преобладали метан и аммиак, которые склонны отдавать свои электроны другим веществам. Юри соглашался с этим и рассматривал пример планет-газовых гигантов вроде Юпитера, где таких веществ до сих пор очень много. В этом отношении газовые гиганты могут быть похожи на юную Землю – хотя она меньше их по размеру и имела твердую поверхность. Единственное важное различие заключается в том, что атмосфера Земли вскоре потеряла почти весь водород, а газовые гиганты сумели его удержать. Дело в том, что водород – это самое легкое химическое соединение и потому сохраняется только на крупных планетах с сильным гравитационным полем.

Однако первые сомнения в восстановительной природе атмосферы появились еще до Миллера. Джон Десмонд Бернал в своей лекции 1947 года подчеркнул, что метан в атмосфере быстро разрушается, поскольку превращается в углекислый газ^[162]. К тому же метан не так охотно вступает в химические реакции и потому не может быть сильным восстановителем^[163].

Позднее, в 1950-е годы, американский геолог Уильям Уолден Руби использовал совсем другой подход^[164]. Он считал, что атмосфера образовалась главным образом из газов, выходящих из вулканов, и потому начал изучать их состав. Руби выяснил, что из вулканов выходят главным образом углекислый газ и азот, и, соответственно, предположил, что именно они присутствовали в составе древней атмосферы Земли^[165]. Такая смесь тоже является восстановительной, но в меньшей степени.

Большинство ученых долго игнорировало работы Руби. (Не исключено, что их ослепил успех опытов Миллера.) И все же к концу 1970-х годов доказательств накопилось уже немало^[166]. Планетологи выяснили, насколько быстро Земля должна была потерять свой водород, и это сделало возможными точные вычисления. Оказалось, что атмосфера юной Земли все же была слабовосстановительной^[167]. К началу 1990-х годов ученые согласились на том, что ранняя атмосфера состояла главным образом из азота и углекислого газа и имела слабовосстановительные свойства^[168].

И однако точка в этом споре до сих пор не поставлена. Некоторые исследователи продолжают утверждать, что исходная атмосфера все же имела сильные восстановительные свойства^[169], так как падение астероидов могло высвободить из земных недр большие объемы метана. Но убедить своих коллег в том, что это меняет дело, им не удается. Ключевой момент здесь (как отметил еще Бернал в 1940-е) заключается в нестабильности и разрушении газов с восстановительными свойствами на свету. Джеймс Кастинг выполнил расчеты и выяснил, что полное превращение метана ранней атмосферы в углекислоту могло произойти за тридцать миллионов лет^[170]. В этом случае жизнь имела не так много времени на то, чтобы образоваться из восстановителей до того, как эти последние полностью разрушатся.

Данные о том, что первичная атмосфера имела слабые восстановительные свойства, лишили опыты Миллера (и им подобные) ценности – оказалось, что они просто не соответствуют древней атмосфере. Годы работы оказались потраченными исключительно ради удовлетворения любопытства химиков, без достижения всякого прогресса в науке о зарождении жизни. И все же эксперименты Миллера и сейчас остаются знаковыми, хотя они и не были технически верными. Его опыты имеют безусловное символическое значение: это эффектное доказательство того, что биологические молекулы действительно могут образовываться самопроизвольно. Получается, что Юри был неправ: природа в свое время не предпочла использованный Миллером синтез.