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

Стоит отметить, что группа Лейна избегала громких заявлений, называя свои исследования “предварительной проверкой гипотезы”, и после первой публикации с описанием реактора в 2014 году они больше не публиковали ничего нового по этой тематике. К тому же Вэхтерсхойзер заявил, что полученное в опыте количество формальдегида настолько мизерно, что может оказаться просто загрязнением (это предположение ранее уже выдвигалось, но команда не уделила ему тогда достаточного внимания^[408]).

Проведенные другими учеными эксперименты привели к таким же обескураживающим результатам. Так, Лори Барж из NASA проводила эксперименты в имитирующей щелочной источник смеси и смогла получить одну из аминокислот, исходя из пирувата^[409]. Это, безусловно, неплохо, однако десятилетия спустя после опытов Миллера получение горстки биологических молекул уже не впечатляет. Особенное разочарование связано с тем, что щелочные гидротермальные источники активны всего около ста лет, чего может быть недостаточно для полного цикла формирования клетки^[410].

Специализирующиеся на возникновении жизни химики не скрывают своего пренебрежительного отношения к этой гипотезе. Джон Сазерленд (встреча с которым предстоит нам в главе 14) написал как-то, что “ей, подобно самим глубоководным источникам, следует оставаться погребенной на дне океана”^[411]. Критики дружно упрекали Рассела и его сотоварищей в том, что ни у кого из них нет химического образования. Вновь и вновь скептики подчеркивали, что РНК и другие биологические молекулы нестабильные в растворе, поскольку вода вызывает их разрушение. Однако сторонники Рассела утверждали: необычные условия в гидротермальных источниках в сочетании с постоянным поступлением новых соединений через морское дно способны решить эту проблему. Необходимо заметить, что данное предположение не получило экспериментальных подтверждений. Но не было оно и опровергнуто: экспериментов проведено слишком мало.

И все же самая значительная трудность, касающаяся гипотезы щелочных гидротермальных источников, связана с тем, что как раз и делает ее уникальной и (на первый взгляд) убедительной. Речь идет о возможности начала метаболизма на основе естественного протонного градиента. Эта интуитивная догадка, приведшая к гениальному прорыву, не получила подтверждения в эксперименте. Да, все живое действительно использует протонные градиенты^[412], но все живое также имеет рибосомы, однако ведь никто не предполагает, что они имелись уже у первых организмов.

У этой проблемы есть два аспекта. Во-первых, нам не известно, формируется ли резкий градиент протонов в щелочных источниках вроде Затерянного города^[413]. Может быть, вместо этого щелочи медленно смешиваются с кислотой по всей длине трубки – в этом случае образуется слишком плавный протонный градиент, недостаточный для получения полезной энергии. Во-вторых, используемые жизнью ферменты, в том числе синтезирующие АТФ, это крупные и сложно устроенные молекулы. Пока не удалось отыскать их более простые версии, которые бы легко образовывались и при этом могли выполнять свои функции. Эта острая проблема вполне сравнима с проблемой Мира РНК, касающейся отсутствия самокопирующихся РНК.

Совсем недавно Рассел попытался разобраться с этим затруднением. По-видимому, первые организмы не использовали именно АТФ, поскольку аденозин в его составе является слишком сложной структурой. Однако суть АТФ скорее в цепочке фосфатов, а подобные им “полифосфаты” могут с легкостью образоваться сами по себе. Действительно, как отметил в 1992 году Гарольд Моровиц, многие микроорганизмы создают полифосфаты и используют их для хранения химической энергии^[414]. И теперь Рассел предполагает, что первые живые клетки содержали в себе самые простые молекулы полифосфатов, а именно – пирофосфат, в котором фосфатов всего два.

Чтобы встроить пирофосфат в созданную им схему, Расселу пришлось отказаться от идеи пузырьков и сульфида железа. “Многим они нравились, потому что напоминают клетки”, – отмечает он. Сейчас же Рассел считает, что поры в образующих гидротермальные источники породах были покрыты множеством тонких слоев “зеленой ржавчины”^[415]. Вы, наверное, замечали ржавчину зеленого цвета на, скажем, долго пробывших в морской воде старых стальных кораблях. Подобная ржавчина, образованная железом, водородом, кислородом и рядом других компонентов, нередко возникала при проведении экспериментов, в которых имитировали условия гидротермальных источников. Рассел полагает, что такие слои зеленой ржавчины в порах камней могли стать первыми “клеточными мембранами”.