Великий спор о происхождении жизни продолжается не первое десятилетие и кончится еще не скоро. Однако, по сути, он сводится к простейшему противопоставлению: зародилась жизнь на Земле спонтанно, из «подручного материала», или была занесена в виде «спор жизни» из межзвездных пространств. Очевидно, что второе предположение всего лишь отодвигает, но не опровергает первое, ибо означает, что жизнь все-таки где-то когда-то возникла спонтанно, из подручного материала. Впрочем, справедливость требует отметить такой нюанс. Первая гипотеза молчаливо предполагает, что жизнь могла спонтанно возникнуть не только на Земле, но и в других местах, где есть подходящие условия, тогда как вторая столь же молчаливо предполагает, что жизнь могла возникнуть только однажды, при каких-то исключительных обстоятельствах, после чего из этой счастливой точки по вселенной стали разноситься упомянутые «споры». Если же такой счастливой планетой была только Земля, то этим «спорам» еще только предстоит выйти в безжизненную вселенную и «оплодотворить» ее. То и дело очередные эксперименты приносят доводы в поддержку одной или другой стороны, и всякий раз одна из сторон засчитывает очередное очко в свою пользу. Недавно одно такое очко досталось первой команде. Вот эта история.
Те, кто утверждал, что жизнь на Земле появилась спонтанно, долго не могли объяснить, как это произошло, если поначалу на планете не было ни ДНК, чтобы построить белки, ни белков, чтобы построить ДНК. Наконец они пришли к мысли, что первой были не курица и не яйцо, а какая-то молекула проще ДНК, но похожая на нее и обладающая главным свойством белков — ферментативностью, то есть способностью катализировать некоторые химические реакции и прежде всего — размножение самой себя. Такие молекулы существуют и сегодня, они называются РНК и отличаются от ДНК тем, что, во-первых, представляют собой одну цепочку из четырех видов химических звеньев, а не две, сплетенные в спираль, как ДНК, а во-вторых, тем, что один вид этих звеньев-нуклеотидов у них иной по сравнению с нуклеотидами, из которых построена ДНК. Поэтому некоторые ученые предположили, что самая первая, спонтанно возникшая ферментативная РНК в ходе такого саморазмножения случайно наткнулась на способ запасать в себе информацию, по которой могут строиться белки, благодаря чему превратилась в ДНК.
Сегодня известно, что все живые существа, от бактерий до людей, запасают эту информацию одним и тем же способом — с помощью некого кода, который ставит в соответствие трем соседним звеньям (нуклеотидам) ДНК одно определенное звено из двадцати видов, составляющих все наши белки. Эти белковые звенья называются аминокислоты. Какой-то определенный триплет нуклеотидов соответствует какой-то определенной аминокислоте — это называется генетическим кодом. С его помощью информация, запасенная в каждом гене ДНК, в конце концов приводит к построению белка, соответствующего этому гену. Этот код, как уже было сказано, универсальный, то есть один для всех живых существ, из чего можно заключить, что у всех живых существ был некогда один общий предок — та первая молекула ДНК, построенная первой ферментативной молекулой РНК, которая этот код заполучила.
Мог ли этот код возникнуть спонтанно? Ответ на этот вопрос недавно дали одна за другой три группы экспериментаторов. Сначала Майкл Ярус из университета Колорадо выдвинул предположение, что некоторые триплеты в силу своих химических свойств и структуры имеют большее химическое родство с одними аминокислотами и меньшее — с другими. Это предположение он проверил, искусственно создавая те или иные триплеты и измеряя степень их родства с различными аминокислотами. В этих искусственных условиях, его предположение подтвердилось. Тогда Джонсон и Ванг из Института биологических исследований в Лахойе (Калифорния) решили проверить его на триплетах и аминокислотах, извлеченных из живого организма. Их эксперимент показал, что одиннадцать из двадцати аминокислот, входящих в состав наших белков, на самом деле испытывают химическое «влеченье» именно к тем триплетам, которым они соответствуют согласно универсальному генетическому коду. Иными словами, этот код сложился таким, а не иным просто потому, что случайно возникшие триплеты имели химическое родство с определенными, тоже случайно сложившимся аминокислотам.
Все это замечательно и действительно показывает, что даже такой сложнейший на первый взгляд механизм, как генетический код, тоже мог возникнуть спонтанно, просто по законам физикохимии. Но если вы помните, та ДНК, которая заполучила этот код, была не первой «молекулой жизни» — ей предшествовала первая РНК. А могла ли она тоже сложиться спонтанно? Долгое время на это не было ответа, но вот сейчас, продолжая эксперименты Яруса и Джонсона — Ванга, группа исследователей из Рима под руководством Эрнесто ди Мауро показала, что если в растворе наличествует достаточное число циклических нуклеотидов, то при температуре от 40 до 90 градусов они спонтанно собираются в длинную (порядка 100 звеньев) линейную цепочку РНК. Происходит это потому, что такие нуклеотиды имеют вид кольца, в котором одна химическая связь оказывается лишней, что придает этим кольцам особую активность. В теплой или горячей воде кольца разворачиваются в палочки, которые за счет лишней связи соединяются одна с другой, и в результате получается длинная цепь нуклеотидов — молекула РНК. Именно так, полагают итальянские экспериментаторы, могла родиться и та первая РНК, с которой «все началось».
Однако возникает очередной вопрос: а откуда взялись те первые («предбиотические») нуклеотиды и аминокислоты, с которых «на самом деле все началось»? Дело в том, что в последние годы среди геологов складывается мнение, что первичная Земля прошла стадию глубокой переплавки. Но тогда все органические вещества (если они были в том первичном облаке, из которого сложилась наша планета) должны были разрушиться под действием высоких температур. Как же они возникли повторно? А кроме того, откуда взялась на Земле вода, без которой никакие циклические нуклеотиды, даже если бы они каким-то образом появились, не смогли бы соединиться в цепь РНК? Ведь вода — это соединение кислорода с водородом. А сегодня уже известно, что кислород, будучи крайне активным элементом, сразу же после остывания Земли жадно соединился с другими элементами в земной почве и ушел из атмосферы целиком.
Чтобы попытаться ответить на возникшие новые вопросы, ученым пришлось все-таки обратить свое внимание на космос. Но не на межзвездные пространства в поисках готовых «спор жизни», а лишь на окраины Солнечной системы — в поисках источников воды и органических веществ, необходимых для спонтанного возникновения жизни. Именно с этих окраин в окрестности Солнца (а значит, и Земли) то и дело приходят так называемые короткопериодические кометы. Приближаясь к Солнцу, они приобретают длинный хвост газов, вышедших из кометного ядра за счет нагрева. Судя по составу этого хвоста (его можно определить с помощью спектральных приборов), значительную часть ядра составляет замерзшая вода. А это значит, что те миллионы комет, которые наверняка должны были столкнуться с Землей за миллиарды лет ее существования, могли принести на нашу планету достаточное количество воды. Могли они принести и некоторые органические вещества, что тоже подтверждают спектральные исследования.
А совсем недавно выяснилось, что источник воды и органических веществ может находиться и намного ближе — в поясе астероидов, этих небольших небесных тел, обращающихся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Американские астрономы Ривкин и Эмери в течение шести лет без перерыва следили за одним таким астероидом, «24 Темис», который, в ходе обращения немного приближаясь к Солнцу, подобно комете, выпускал наружу небольшой «хвостик».
За эти шесть лет астероид подставлял исследователям разные стороны своего тела, что и позволило провести его детальное спектрометрическое изучение. Оказалось, что в спектре астероидного хвоста тоже присутствуют следы воды и углерода, связанного с водородом. А ведь такие углеводородные соединения как раз и являются предшественниками всех сложных органических веществ. Это означает, что астероиды тоже могли доставить на первичную Землю и воду, и органические вещества.
Открытие Ривкина — Эмери было подтверждено наблюдениями группы астрономов из Флориды, но все еще рассматривается специалистами лишь как «обнадеживающее». Ведь может оказаться, что такие астероиды с хвостиками составляют только небольшую часть всего множества обитателей астероидного пояса. Поэтому теперь особую важность приобретает более детальное изучение этого пояса. Несколько месяцев назад президент США Обама назвал пилотируемый полет на астероид одной из первейших задач американской космонавтики, назначив этот полет на 2025 год. Но мало кто знает, что такой полет (правда, не людей, а приборов) уже был совершен: в 2003 году был запущен японский космический зонд «Хайябуса». Полет этого зонда был крайне драматичным и сопровождался невероятными приключениями. Сначала вспышка на Солнце повредила солнечные панели зонда, потом испортились один из четырех ионных двигателей и два из трех гироскопических посадочных приборов. Тем не менее зонд продолжал полет и в конце концов сблизился со своей целью — астероидом Итокава. На таком огромном расстоянии зондом нельзя было управлять с Земли в реальном времени, поэтому предпосадочные маневры производились автоматически, и в ходе одного из них была потеряна посадочная капсула. Тогда автоматика посадила зонд на астероид без капсулы и затем снова подняла его в обратный полет. Но на обратном пути вышли из строя еще два двигателя, сели батареи и произошла утечка горючего. Корабль надолго потерял связь с Землей, и японские ученые уже считали его погибшим. Но еще через два года он вдруг ответил на сигнал. Как оказалось, он упорно продолжает лететь к Земле. Если еще выяснится, что он принес астероидную пыль, осевшую на его приборах во время короткой посадки, это будет рекордом всех космических рекордов.
Остается надеяться, что намеченный на 2025 год полет космонавтов на астероид будет менее драматичным и принесет много больше данных для ответа на вопрос, как возникла жизнь на Земле и какую роль в этом играли наши соседи по Солнечной системе. Не хочется все-таки происходить из чьей-то чужой «споры»…
0 комментариев
Вы можете стать первым комментатором этой статьи.