Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни

Поскольку мы как начинающие астробиологи стараемся придерживаться непредвзятой точки зрения, я не буду утверждать, что геологическая активность на планете имеет решающее значение для возможности существования жизни за пределами Земли. Описанные выше взаимоотношения между геологическими процессами и жизнью не означают, что мы должны в наших поисках жизни ограничиться исключительно планетами, на которых присутствует геологическая активность. Но они помогают нам понять — в очень широком смысле, — как геология Земли создает и поддерживает условия, при которых жизнь развилась и продолжает существовать. Представим, что мы открыли за пределами Солнечной системы планеты и спутники, на которых протекают сходные с земными геологические процессы. Теперь мы можем порассуждать, каким образом они могут привести к возникновению или поддержанию жизни. Но, как обычно, мы не исключаем, что однажды наткнемся на новые миры, где оазисы жизни существуют в геологической пустыне, лишенной какой-либо активности.

Триумф Дарвина

В результате эволюционного развития на Земле возникло множество сложных и разнообразных жизненных форм. Мы видим примеры невероятной специализации и приспособляемости: если проиллюстрировать это утверждение примерами из фильмов о живой природе, то на экране замелькали бы в замедленной съемке колибри, львы, антилопы, древесные лягушки и другие невероятные существа.

Если немного изменить угол зрения и взглянуть на жизнь как на последовательность связанных между собой биохимических процессов, мы увидим, что все — действительно все без исключения — формы жизни на Земле обладают одним и тем же небольшим набором фундаментальных характеристик. Основная единица, из которой состоят все живые существа, — это клетка, небольшая капелька солоноватой воды, напичканная таким количеством органической химии, что для ее описания нужно несколько толстенных учебников. Что особенно удивительно, так это то, что каждая клетка повторяет фундаментальный набор общих правил, взятых из учебника биохимии для первого курса.

Все живое кодирует свою генетическую информацию, используя дезоксирибонуклеиновую кислоту. ДНК — это не что иное, как длинная цепочка из нуклеотидов, обозначаемых четырьмя буквами (C, A, G, T), связанных между собой в элегантную двойную спираль. Последовательность этих букв служит своеобразной молекулярной базой данных, содержащей всю информацию, с помощью которой кодируются все химические процессы в организме, а также обеспечивающей механизм передачи информации следующим поколениям. Аналогичным образом один и тот же универсальный элемент служит основным источником энергии для всех химических процессов в клетке: в процессе переноса задействованы молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), которые способны накапливать энергию и отдавать ее в ходе реакции.

Язык белковой биохимии живой материи использует алфавит, состоящий из 20 аминокислот. Однако заметим, что в природе существует гораздо больше аминокислот — около 500. В связи с этим возникает вопрос, почему жизнь использует только эту фундаментальную, но все же ограниченную выборку? Еще одно общее свойство живой материи заключается в единой хиральности — оптической изометрии молекул — аминокислот (и сахаров). С учетом огромного разнообразия современных форм жизни, каким образом получилось, что такой простой набор строительных материалов наложил отпечаток на всю земную жизнь?

Чтобы примирить эти две противоположные друг другу характеристики жизни — разнообразие внешних форм и сходное биохимическое строение, природа придумала два механизма: деление клеток и эволюцию. Клетка воспроизводится делением на две почти идентичные копии. Естественный отбор закрепляет небольшие различия в генетических свойствах и отделяет наиболее приспособленные к внешней среде организмы как зерна от плевел. Сложность и многообразие форм жизни — следствие эволюционного развития, в ходе которого животные и растения приспосабливаются к различным условиям окружающей среды, существующим на Земле‹‹4››.

Но что, если мы отмотаем наш фильм назад? Мы увидим, как сложная жизнь постепенно лишается своих последних достижений. Вот перед нами древние одноклеточные организмы. Их биохимическая архитектура довольно проста, но в то же время устойчива: генетический алфавит, основанный на ДНК, обмен веществ, осуществляемый за счет АТФ, и белковое строение, в котором задействован набор из 20 аминокислот. Общие биохимические характеристики современной жизни дают нам возможность составить общую картину отдаленного предка всех существующих на сегодня живых организмов. Это удивительное и очень важное открытие: мы связаны — эволюцией и непрерывной последовательностью клеточных делений — с самыми ранними моментами зарождения жизни на Земле. Неизменность основных биохимических принципов строения жизни указывает на то, что с самого раннего времени жизнь сделала правильный выбор и в дальнейшем строго его придерживалась.