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

Хотя живые организмы могут иметь ошеломляющее количество разных путей получения энергии, все их можно свести к двум основным вариантам. Первый предполагает получение богатых энергией молекул и их разрушение для извлечения энергии. Именно этим мы заняты во время еды – это так называемая гетеротрофность. Второй вариант заключается в самостоятельном синтезе богатых энергией молекул, как это делают зеленые растения, которые синтезируют сахара при помощи солнечных лучей. Это уже автотрофность.

Почти все исследователи зарождения жизни считали, что первый организм был гетеротрофом, при этом полагая, что источником энергии ему служил первичный бульон. На самом деле все проще: автотрофам необходимо хитроумное оборудование, а с гетеротрофами такой проблемы не возникает. К примеру, зеленые растения обладают особыми структурами (хлоропластами), нужными для использования энергии солнечных лучей, животные же клетки их лишены.

Почти не нашлось ученых, считавших первую жизнь автотрофной. Среди немногочисленных сторонников этих взглядов был Генри Фэрфилд Осборн, палеонтолог, знаменитый благодаря тому, что дал название тираннозавру рекс. (А еще он был ярым расистом, выделявшимся даже на фоне Америки начала XX века^[362].) В 1916 году на страницах своей книги “Возникновение и эволюция жизни” (The Origin and Evolution of Life) Осборн предполагает, что первые живые существа использовали “тепловую энергию, полученную от земных недр, Солнца, а может, и от обоих сразу”^[363]. Речь здесь действительно идет об автотрофном происхождении жизни, но подобная гипотеза сбивает с толку: существует множество вещей, которые можно нагревать без их превращения в первобытную жизнь.

В противоположность Осборну, концепция Вэхтерсхойзера довольно убедительна. Он предполагает, что первичного бульона на деле никогда не было, или же он был, но содержащихся в нем питательных веществ недоставало для поддержания жизни голодного организма. Кроме того, гетеротрофам необходимо для начала разрушить питательные вещества и извлечь из них энергию (возможно, также запасти ее, скажем, в виде АТФ). Для этого требуется множество ферментов. Вэхтерсхойзер считает автотрофность более простым вариантом. Приводящие к выделению энергии химические процессы происходили постоянно, так что самым важным было отыскать энергию, которую можно использовать для построения молекул жизни.

Хотя Вэхтерсхойзер и уязвил очень многих, он не припоминает каких-то особо яростных и незаслуженных нападок. “Негативная реакция, разумеется, была, – говорит он. – В науку вмешивается посторонний, и не просто вмешивается, а приходит с идеей, которая производит переворот в этой области. Так что трудно их за это винить”.

Вэхтерсхойзеру помогло то, что он связал свои идеи с фактами из микробиологии. В 1990 году ученый сделал следующий шаг и обозначил связь между предложенными им метаболическими циклами и обратным циклом лимонной кислоты – тем самым метаболическим процессом, который, как мы помним, используют некоторые бактерии^[364]. Это стало сильным аргументом в его пользу, хотя многие ученые по-прежнему были настроены крайне скептически.

В частности, Миллер, к тому времени вступивший в фазу “раскритикую всех, кто во мне сомневается”, сетовал, что “Вэхтерсхойзер не приводит свидетельств в пользу того, что описываемый им сценарий является вероятным или хотя бы принципиально возможным”^[365]. Миллер называет выдвинутые идеи “изобретательными и оригинальными”, но в то же время “неоднозначными” и “в целом нереалистичными”. “Пора, – заключает он, – продемонстрировать нам хотя бы один-два из тех многочисленных дерзких химических синтезов, о которых говорит Вэхтерсхойзер”. Иными словами – докажи на деле или заткнись. Вэхтерсхойзеру требовались экспериментальные подтверждения.

Вэхтерсхойзер, прекрасно понимавший, что его идеи вызвали множество вопросов^[366], не проводил никаких экспериментов уже много лет и потому нуждался в помощниках.

В начале 1990-х он стал работать вместе со Штеттером, которому уже удалось получить пирит из сероводорода. В целом это отвечало идеям Вэхтерсхойзера; правда, на одном из этапов вместо железа был использован сульфид железа^[367]. Также Штеттер показал, что образование пирита может сопровождаться образованием органических молекул, в том числе аминокислот^[368].

Начиная с середины 1990-х, Вэхтерсхойзер сотрудничал главным образом с Клаудией Губер из Технического университета Мюнхена. Хотя они и добились целого ряда впечатляющих экспериментальных результатов, им не удалось создать что-либо с поразительными свойствами живого.