Нереальная реальность. Вся трилогия в одной книге

В отличии от митоза, при котором сохраняется число хромосом, получаемых дочерними клетками, при мейозе оно уменьшается вдвое. Если бы не происходило уменьшения числа хромосом, то в каждом следующем поколении при слиянии ядер яйцеклетки и сперматозоида число хромосом увеличивалось бы бесконечно. Природа предусмотрительно выступила в качестве регулятора.

В результате мейоза образуются четыре клетки с одиночными хромосомами, представляющими собой генетическую смесь двух хромосом клеток родителей. Так происходит акт сотворения живого, в результате которого через девять месяцев на Земле рождается новый человек.

Глава 26. Происхождение жизни на Земле

Земля сформировалась около 4.6 млрд. лет назад. На раннем этапе эволюции Солнечной системы планеты земной группы постоянно сталкивались с кометами и метеоритами. Космос тогда существенно отличался от современного, и был переполнен многочисленными остатками вещества протопланетного диска.

Столь динамичную стадию развития Солнечной системы часто называют эпохой тяжёлой бомбардировки. Это был период непрерывной климатической катастрофы. Но именно благодаря описанному апокалипсису, мы существуем на Земле.

Бомбардировка кометами и метеоритами способствовала насыщению планеты органикой. По некоторым оценкам, таким путём на Землю выпадало до 100 млн. тонн органических молекул в год.

Кроме того, на планете оказалось огромное количество углерода, занесённого из космоса – не менее 1 000 000 000 000 000 тонн.

То есть, уже тогда, в столь древнюю эпоху, сформировались огромные запасы ключевых компонентов, необходимые для возникновения аминокислот, протеинов и нуклеинов – базовых «кирпичиков» жизни. Поэтому, можно смело утверждать, что появление жизни на Земле стало возможным благодаря космической бомбардировке.

Обстановка на планете стабилизировалась 3.9 млрд. лет назад. И как раз где-то в это время, согласно последним научным исследованиям, появилась первая жизнь.

В ту эпоху Земля была очень суровым местом. Практически полное отсутствие кислорода, плотная атмосфера, почти не пропускающая солнечного света, насыщенная едкими парами соляной и серной кислоты, кромешная темнота, озаряемая отдельными вспышками огромных молний – таким был тот древний мир. Согласитесь, в нашем привычном понимании на ранней Земле сложились весьма специфические условия для зарождения живого организма. Тем не менее, именно так и случилось.

По всей видимости, до появления жизни на планете должна возникнуть хоть какая-то химическая активность. Чтобы процесс стартовал, необходимо единовременное совпадение, по меньшей мере, пяти факторов:

1.Наличие подходящего растворителя, в котором могут происходить химические реакции. Это обязательно должна быть жидкость, лучше всего – вода.

2.Наличие химических элементов – базовых «кирпичиков» жизни. Как минимум, шести – углерода, водорода, азота, кислорода, серы и фосфора.

3.Наличие источника энергии. Здесь вариантов больше. Теоретически источником энергии может быть солнечный свет, разряд молнии, ультрафиолетовое излучение, перепад температуры, радиация, вулканизм.

4.Комфортная температура. Для появления жизни нашего типа должно быть не слишком холодно и не слишком жарко.

5.Запас времени. Вопрос неоднозначный, потому что трудно понять, что такое быстро, а что такое долго в космологическом масштабе. Но, вероятно, для зарождения жизни необходимо минимум сто миллионов лет.

Сегодня считается, что как только на Земле заплескался первый крупный водоём, указанные выше требования реализовались чуть ли не автоматически. В принципе, это действительно так. Первобытный океан представлял собой некое подобие крепкого бульона, обогащённого азотом и насыщенного различными органическими соединениями.

Когда температура первичной атмосферы Земли упала ниже 100°С, и вода перешла из газообразного состояния в жидкое, на поверхность планеты пролились гигантские горячие ливни. Условия стали относительно приемлемыми. В достаточном количестве присутствовали водяной пар, метан, аммиак и водород. Молнии и ультрафиолетовое излучение служили необходимыми источниками энергии. Дефицита ингредиентов для создания жизни не было.

Сегодня точно доказано, что аминокислоты могут образовываться спонтанно естественным образом. Все компоненты, необходимые для сборки клетки, могли появиться на ранней Земле в ходе естественных химических реакций.

Основная гипотеза происхождения жизни состоит в том, что органика образовалась из неорганической материи путём постепенного синтеза и отбора более сложных молекул из более простых. Впервые такой подход был предложен Александром Опариным[27 - Опарин Александр – российский биохимик, автор теории самозарождения жизни на Земле.] и Джоном Холдейном[28 - Холдейн Джон Бёрдон Сандерсон – британский биолог, генетик и физиолог. Один из основоположников современной теории эволюции.].

Мы точно знаем, что сложные молекулы действительно могут образовываться в результате естественных процессов, когда органические компоненты случайно контактируют друг с другом на протяжении длительного времени. На суше, в водоёмах и в атмосфере ранней Земли постоянно смешивались разнообразные вещества. Они непрерывно вступали друг с другом в химические реакции, образуя новые соединения. Постепенно возникали всё более сложные молекулы. В какой-то момент произошло качественное изменение – система достигла стадии жизни, то есть автономности, самовоспроизводства и извлечения энергии из окружающей среды.

В принципе современные знания подтверждают эту теорию.

Например, на океаническом дне исследователи обнаружили места, где из недр земли фонтанируют горячие вулканические источники, обогащённые серой и железом. Они известны как «чёрные курильщики». Могли ли подобные источники энергии породить жизнь на Земле?

Теоретически, да.

Вблизи «чёрных курильщиков» осаждается серный колчедан, поверхность которого является электрически положительно заряженной. Отрицательно заряженные органические молекулы притягиваются к подобным кристаллам самым естественным образом. Получается своеобразный прообраз клетки: минеральное ядро с органической оболочкой и обменом веществ. Подобные «серно-железные протоклетки» даже смогли вырастить в лаборатории.

Проблема в том, что совершенно непонятно, как они научились размножаться. Можно предположить, что протоклетки испытывали внутреннее давление от содержавшихся в них растворов и, чтобы не порваться, вынуждены были отдавать часть накопленных ими соединений в автономное дочернее семечко. Идея очень здравая, поскольку напоминает известное биологам размножение почкованием.

Есть другой способ.

В подводных вулканических источниках могут происходить химические реакции с участием угарного газа и цианистого водорода, в результате которых из неорганических соединений могут образовываться органические молекулы. Катализатором реакций являются железо и никель.

Лабораторные опыты, имитирующие процесс, также были удачными. Можно утверждать, что наука практически доказала, что геотермальные источники могли быть эффективными производителями разнообразных органических соединений, включая аминокислоты. Ионный состав таких водоёмов хорошо подходит для зарождения жизни.

Вроде бы всё сходится, но наш опыт подсказывает, что совершенно недостаточно положить в чан с подходящей жидкостью кости, мясо, шерсть и ждать сто миллионов лет появления барана. Так можно прождать вечность.

Если все предположения, о которых я рассказал, верны, всё равно по астрономическим понятиям жизнь возникла «неприлично» рано, практически сразу, как только появилась такая возможность.

Если всё так просто и для зарождения живого необходимо соблюсти лишь пять базовых условий, то окружающая нас Вселенная должна фонтанировать разнообразием жизненных структур. Жизнь должна быть везде, причём часто проявляться в весьма экзотических формах. Но почему-то её нет нигде, кроме Земли.

Будь всё настолько типично, то возникновение жизни должно быть не особым, а, наоборот, неизбежным событием в любом подходящем месте. А относительно подходящих мест около десятка только в одной Солнечной системе. Где же внеземная жизнь, пускай хоть самая примитивная?

Мы никак не можем её обнаружить, хотя современные астрономические приборы и межпланетные аппараты поражают своими фантастическими возможностями заглядывать в самые глубины космоса и исследовать чужие миры.

Более того, все современные научные данные буквально вопиют о том, что жизнь, особенно разумная, если не уникальное, то чрезвычайно редкое явление.

Предположим, что Солнечная система в силу каких-то странных обстоятельств – просто по факту неблагоприятное для жизни место. Этим можно объяснить, почему в окрестностях нашей звезды жизнь наблюдается исключительно на Земле. Но в Млечном Пути сотни миллиардов «солнц». А во Вселенной сотни миллиардов «млечных путей». И нигде нет никаких признаков жизни. Полная тишина и полная пустота. Так, может быть, существует какая-то более глубинная причина повсеместного отсутствия малейших признаков живого?

Наиболее распространённое объяснение этого печального факта таково.

Действительно, самопроизвольное зарождение жизни исключительно маловероятно. Но в бесконечной Вселенной оно в принципе неизбежно. И эта крайне редкая удача реализовалась именно на Земле.

По большому счёту, такой аргумент означает, что произошло чудо. Однако, мне всё же хотелось бы получить безупречное научное объяснение. Пока же его нет.

Помимо обозначенной стратегической проблемы, к классической теории происхождения жизни накопилось много других вопросов. Я скажу о некоторых нестыковках, которые выглядят принципиальными.

Начнём с аминокислот и белков.

Прямые астрономические наблюдения бесспорно подтверждают: аминокислоты могут самопроизвольно возникать из неорганического вещества. На основании этого факта, многие оптимисты безоговорочно соглашаются с теорией самозарождения. Такая аргументация приемлема, ведь аминокислоты – это самые что ни на есть базовые «кирпичики» жизни. Однако, это не комплексное решение проблемы.

Никто не спорит с тем, что образование аминокислот – это первый и ключевой шаг на пути к зарождению жизни. Проблема в том, что этот первый шаг без множества следующих – путь в болото, а не на твёрдую почву.

Суть в том, что аминокислоты должны не только самозародиться. Сам факт появления этих сложных молекул ничего не решает. Их наиглавнейшая функция совершенно иная. Они должны сформировать белок.

Казалось бы, в этом нет ничего сложного. За сто миллионов лет хотя бы одна из триллиона возможных комбинаций соединения аминокислот случайным образом наверняка преобразуется в белок. Для поверхностного анализа такой вывод кажется вполне приемлемым.

Действительно, белок является обычным соединением аминокислот. Он выглядит достаточно «простым». Но это взгляд через «розовые очки».

На самом деле белок – образование чрезвычайно сложное, случайная самосборка которого представляется невероятным событием даже в практически бесконечном космосе.

Дело в том, что аминокислоты собираются в белок не хаотично, а в строго определённой последовательности, как буквы алфавита, складывающиеся в слова. Если их расставить неправильно, то исказится весь смысл текста. Используя эту аналогию, можно сказать, что белки – это невообразимо длинные слова.

Например, всем известный гемоглобин – очень простой белок. Но он представляет собой одну правильно возможную комбинацию аминокислот из 10

. Только вообразите себе столь длинное слово, состоящее из такого множества букв, причём в нём нет ни единой грамматической ошибки. Как логично объяснить, почему из невообразимо большого числа возможных комбинаций «почему-то» реализовался единственно верный вариант.