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

Это дополнительное пояснение может показаться странным. Разве есть сомнения в том, что поры и сами по себе могли стать подходящим контейнером для преджизни? Однако Рассел считает, что именно зеленая ржавчина сделала возможным использование жизнью протонных градиентов для получения пирофосфата – в отсутствие нужных ферментов. Он полагает, что формирующийся на мембране из зеленой ржавчины градиент втягивал фосфаты и протоны в маленькие зазоры между ее кристаллами. Здесь они могли соединяться, превращаясь в пирофосфат. А тот, в свою очередь, уже оказывался в полостях между отдельными слоями ржавчины, где участвовал в реакциях с образованием различных биологических молекул. Это гениальная идея, которую Рассел в настоящее время пытается проверить на деле. “Если за три года мы не сможем показать, как это работает, нас ждут большие сложности”, – говорит ученый.

Но Рассел столкнулся и с другой проблемой: в 2019 году он лишился должности в Лаборатории реактивного движения NASA, где проработал много лет. В итоге ему пришлось перебраться в Италию, и он пытается проводить нужные ему эксперименты в европейских университетах.

Тем временем одно очень весомое доказательство в пользу гипотезы щелочных гидротермальных источников нашли генетики. В 2016 году команда Мартина опубликовала подробную родословную последнего универсального общего предка (LUCA), от которого произошли все современные живые существа. Для этого исследователи изучили гены 1930 разных микробов, отыскивая таких, которые встречались бы у всех, – а значит, могли быть и у LUCA. Дело оказалось непростым, поскольку микроорганизмы способны иногда встраивать в себя гены из неродственных им микробов – это называется горизонтальный перенос генов. В результате тот или иной ген может показаться древним и общим для многих микроорганизмов, хотя в действительности он является недавним изобретением эволюции, распространившимся за счет горизонтального переноса. После тщательного отбора имевшихся данных ученые получили список из 355 генов, которые были уже у LUCA^[416]. Из списка следует, что он жил в горячем месте, – то есть теоретически это может означать и щелочной гидротермальный источник (хотя и не обязательно). А еще оказалось, что LUCA, как и предполагал Мартин, использовал для получения биологических молекул метаболический путь Вуда – Льюнгдаля. Более того: похоже, что LUCA имел машинерию для использования протонного градиента, но сам его генерировать не умел. Это подтверждает идею об использовании им имевшихся естественных протонных градиентов гидротермальных источников. Последнее известие особенно поразительно, но все же к нему следует относиться с известной долей скепсиса, помня о горизонтальном переносе генов.

Гипотеза щелочных гидротермальных источников изящна, подробна и хорошо вяжется с микробиологией. Однако все это еще не означает ее правильности. Множество красивых и казавшихся правдоподобными идей на поверку оказались ошибочными, и пока не до конца понятно, сможет ли данная гипотеза преодолеть множество встающих перед ней препятствий.

И все же некоторые ее аспекты выглядят настолько убедительно, что окончательно верная теория непременно должна или включить их в себя, или найти другие ответы на те же вопросы. Очевидно, что решающую роль играет источник химической энергии, но, по-видимому, не менее важна и способность использовать или даже создавать протонный градиент.

Подводя итог сказанному, нельзя не упомянуть одно удивительное свойство этой гипотезы: попытку одновременно объяснить появление сразу двух компонентов живого – и метаболических циклов, и компартментализации. Такой подход представляется куда более целостным, чем стремление собрать “все и сразу” на основе только РНК или только белков. Рассел рассматривает формирование чего-то, что гораздо больше напоминает полноценную клетку, и уже одно это делает его гипотезу лидером среди тех, что объясняют возникновение жизни на нашей планете. В XXI веке многие ученые, вдохновившись примером Рассела, отказываются от попыток добиться “всего и сразу” на основе молекул одного типа. Вместо этого они ищут способы получить все компоненты жизни одновременно. И даже если гипотеза Рассела окажется ошибочной, его работы, несомненно, уже легли в основу этого нового подхода.

Часть IV Воссоединение

Вот клетка. Как и все подобные ей, она возникла от уже имевшейся клетки. Обобщая, мы можем сказать, что все клетки берут свое начало от одной клетки: около 4 миллиардов лет назад она была одинокой, единственной на всей планете Земля, а то и во всей Вселенной.

“Аннигиляция”, сценарий Алекса Гарленда

по мотивам романа Джеффа Вандермеера

Глава 12 Зеркальные отражения