Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер

Для Опарина живые существа мало отличались от остального во Вселенной. Наш организм состоит из углерода, кислорода и прочих элементов, которые можно найти в морских волнах, облаках стратосферы и песчинках. В нем для синтеза новых молекул используются ферменты, но некоторые из этих химических реакций могут происходить и вне живого организма. Живые существа показывают сложные картины роста, но и у кристаллов они тоже бывают. Достаточно вспомнить напоминающие цветы морозные узоры на окнах.

«Своим изяществом, сложностью, красотой и разнообразием эти "ледяные цветы" могут напоминать даже тропическую растительность, а между тем они представляют собой всего лишь воду – простейшее из известных соединений»^[308], – говорил Опарин. Неживыми эти ледяные цветы были потому, что у них отсутствовали некоторые другие признаки, обязательные для жизни. «Жизнь определяется не какими-либо особыми свойствами, – заключал Александр Иванович, – но определенной, специфической комбинацией этих свойств».

Подобный взгляд наводил меньше страха на понимание происхождения жизни. Вопрос о том, как появилась жизнь, не так уж отличался от вопроса о появлении Земли. К 1920-м гг. астрономы уже знали, что Солнечная система сформировалась из пылевого диска. Гравитация заставляла пылинки притягиваться друг к другу, сгущаться и сталкиваться, пока они не собрались в планеты. Свежеобразовавшаяся Земля была поначалу шаром из расплавленных минералов. Через миллионы лет она остыла и покрылась твердой корой. Из атмосферы выпала дождями вода и стала океаном. Опарин рассматривал все эти превращения как грандиозный химический эксперимент, в результате которого образовалось множество разнообразных новых химических соединений, способных впоследствии реагировать друг с другом и порождать очередные соединения, а те постепенно накапливали свойства, необходимые для жизни.

Некоторые свои идеи Александр Иванович изложил в небольшой книжке 1924 г.^[309] Она была написана на русском языке, и прочли ее лишь его немногочисленные коллеги – советские ученые. Но прохладный прием не заставил Опарина сойти со своего пути размышлений^[310]. Напротив, он проводил опыты и активно читал. Он сплетал воедино новые идеи, почерпнутые из разных наук – от микробиологии до химии, геологии и астрономии, замечая междисциплинарные связи, которые ускользнули от узких специалистов. В 1936 г. Опарин развил эти новые соображения в более пространной книге «Возникновение жизни на Земле»^[311], которая была переведена на английский и оказалась доступной для гораздо более широкой аудитории.

Ученый открыл своим читателям глаза на важное обстоятельство: та Земля, на которой зарождалась жизнь, значительно отличалась от планеты, на которой мы живем сейчас.

Мы дышим воздухом, в котором 21 % кислорода. Его молекулы постоянно исчезают из атмосферы, так как легко реагируют с другими соединениями. Планетарный запас кислорода пополняют растения, водоросли и фотосинтезирующие бактерии. До появления жизни атмосфера, вероятно, была почти бескислородной. Александр Иванович понял, что в подобном мире химические реакции должны были протекать совсем иначе, нежели в наше время. И привел аргументы в пользу того, что некоторые из этих реакций дали начало первым кирпичикам жизни.

Опарин предполагал, что пар из вулканов мог реагировать с минералами, образуя углеводороды. Те могли, в свою очередь, проходить через новые реакции, с формированием более сложных соединений. Соединения начали слипаться в капли и захватывать молекулы из окружающей среды. Они производили подобные себе капли и постепенно превратились в известную нам клеточную жизнь.

У советского исследователя не было машины времени, чтобы побывать на юной Земле и проверить, правилен ли его сценарий. Ученым для проверки своих гипотез, их уточнения и переработки еще только предстояло проводить эксперименты и собирать данные о Земле и других планетах.

«Этот путь труден и длинен, – предостерегал Александр Иванович, – но зато он надежно ведет нас к познанию жизни»^[312].

Опарин был не единственным в 1920-е гг. ученым, кто задумывался о детстве Земли. В 1929 г. упоминавшийся выше Дж. Холдейн^[313] опубликовал собственную статью о происхождении жизни. Хотя советский и английский исследователи тогда не знали друг о друге, их мысли шли параллельными путями, обращаясь к тем временам, когда впервые возникли живые организмы. «Полагаю, мы имеем право строить предположения о происхождении жизни на этой планете»^[314], – писал Холдейн.

Как и Опарин, он догадывался, что в этих предположениях основную роль должны играть различия между нынешней Землей и новорожденной. Ученый размышлял о воздействии ультрафиолета на воду, углекислый газ и аммиак, в результате которого появились сахара и аминокислоты, накапливавшиеся в океане, пока он не приобрел консистенцию, по выражению Холдейна, «горячего разбавленного бульона».

При всех сходствах рассуждений внимание Опарина и Холдейна было сосредоточено на разных аспектах жизни. Александр Иванович, по сути, рассматривал ее как химическую проблему. Загляните в указатель к «Возникновению жизни на Земле», и вы найдете там множество терминов из области метаболизма – вроде «гидролиза» или «окисления». Но там нет «гена», нет «наследственности».

Холдейн же был в первую очередь генетиком, и для него главный вопрос о происхождении жизни заключался в том, как она начала копировать наследственную информацию. Он считал, что гены возникли на самой заре жизни. Сейчас они окутаны многочисленными слоями белков и мембран внутри наших клеток. Но первые гены должны были представлять собой голые молекулы, строившие копии самих себя из Холдейнова «горячего разбавленного бульона».

Через пару десятков с лишним лет после того, как Холдейн и Опарин выдвинули свои идеи, о них впервые услышал старшекурсник Чикагского университета, представитель уже следующего поколения. Узнав об этих идеях на одном из кафедральных семинаров, Стэнли Миллер был заинтригован, но вместе с тем озадачен: почему никто до сих пор не подтвердил эти идеи экспериментально? Самому Миллеру было неинтересно заниматься опытами; он вообще считал эксперименты пустой тратой времени^[315]. Он предпочитал высокую теоретическую науку и собирался провести годы аспирантуры, размышляя о том, как звезды синтезируют новые элементы.