Знание-сила, 2009 № 09 (987)

Предлагаемая сегодня подборка статей лишний раз свидетельствует, что проблема возникновения жизни на Земле — одна из фундаментальных проблем современной науки. Вероятно, решить ее помогут представители такого междисциплинарного направления исследований, как астробиология. Запуск еще одной космической обсерватории — телескопа «Кеплер» — даст несомненный импульс развитию этой науки и, может быть, позволит нам понять, с чего начинается Жизнь.

Жизнь зародилась в толще льда?

Александр Грудинкин

«Out of Arctica»

Сполохи северного сияния взвивались тогда, словно праздничный салют в честь первых обитателей нашей планеты. Пронизывающий ледяной ветер дул над их колыбелью, как будто отгоняя злых духов от пристанища перворожденных. В оправе хрустальных льдин, в обрамлении серебристых снежинок жили они, поживали, хозяева пробужденной Земли — самые примитивные организмы, появившиеся под нашим Солнцем.

Жизнь зародилась в полярных морях, в толще льда — такую неожиданную гипотезу выдвинул в 1999 году немецкий физик, норвежец по национальности, Хауке Тринкс.

Поначалу идея казалась абсурдной. Многие его коллеги и теперь не принимают ее всерьез. Все прежние догадки о происхождении жизни, — в каких бы декорациях ни заставляли биологи свершаться это знаменательное событие, будь то на поверхности океана, возле глубоководного источника или же в космосе, далеко от нашей планеты, — объединяло общее начальное условие: жизнь зарождалась в тепле.

Еще памятный эксперимент Стэнли Миллера, проведенный в 1953 году (см. «З-С», 2/09), подтвердил, что в доисторические времена в атмосфере нашей планеты (в данном случае воздушной оболочкой служила смесь аммиака, водорода, метана и водяных паров) при температуре в несколько десятков градусов выше точки замерзания в самом деле могут возникать аминокислоты — составные части протеинов (белков).

Однако этот эксперимент вскоре перестал устраивать самих ученых. В дальнейших опытах Миллеру и его последователям так и не удалось получить сложные биомолекулы. Кроме того, состав атмосферы Земли в тот памятный миг, как выяснилось теперь, был иным. Она состояла не из аммиака и метана, которые быстро разлагаются под действием солнечных лучей, а из углекислого газа, азота и водяных паров, а этого недостаточно, чтобы образовались части «молекул жизни».

В конце концов, сам Миллер в 1998 году перечеркнул прежние надежды, проведя еще один знаменательный опыт — исследовав влияние температуры на компоненты одной из важнейших биомолекул, РНК. В этом эксперименте аденин, гуанин, цитозин и урацил — элементы, содержащиеся во всех живых клетках в составе рибонуклеиновой кислоты, — оказывались то на жаре, то на холоде. При 100 градусах Цельсия эти части РНК быстро гибли. В то же время при 0 градусов большинство их, по словам Миллера, были, в принципе, «достаточно стабильны», чтобы образовать рибонуклеиновые кислоты. Данный эксперимент окончательно убедил его в том, что молекулы жизни вряд ли могли сформироваться, например, в геотермальных источниках.

Что ж, неужели мы обязаны теперь отправиться на Крайний Север, чтобы там задуматься о том, как пробуждались к жизни частицы органического вещества? А рядом с теорией «Out of Africa» (популярным сценарием «исхода человека из Африки», см., например, «З-С», 6/01) должна занять свое достойное место гипотеза «Out of Arctica» («Исход из Арктики»)?

Конечно, тот самый «первородный бульон», над которым колдовал Миллер, закипит в тепле гораздо быстрее. С этим простодушным мнением любого кулинара согласится всякий биолог. Однако образовавшиеся соединения будут столь же стремительно разрушаться. Чтобы сохранить эти органические молекулы до того момента, когда они начнут размножаться, следует на какое-то время законсервировать их. Необходима, по словам исследователей, «энергетическая впадина», например, низкотемпературная фаза, когда процессы разложения молекул почти приостановятся.

Биореактор в белом безмолвии

«Нужно помнить следующее, — пишет Тринкс в книге «Шпицбергенский эксперимент». — Важнейшие химические реакции, необходимые для зарождения жизни, хоть и протекают в тепле быстрее, чем на холоде, но зато и образовавшиеся вещества так же быстро распадаются. Как показывают исследования, при температуре от 10 до 20 градусов Цельсия определенные биомолекулы разлагаются в считаные недели, в то время как при пяти градусах ниже нуля — в течение десятков тысяч лет». Так что жизнь может зародиться в любой среде, но лишь в оцепенении и покое — при очень низких температурах — она способна сохраниться. Лед можно рассматривать как идеальный инкубатор «молекул жизни». Он консервирует их; в его толще они могут пусть очень медленно, но зато стабильно развиваться.