Философия телевидения

В 1953 году Стенли Миллер, тогда еще безвестный аспирант знаменитого геохимика Гарольда Ури, а сегодня и сам ведущий специалист по происхождению жизни, проделал следующий опыт. Он создал установку из двух сообщающихся сосудов, в одном из которых была вода, а в другом – та смесь газов (водород, метан, аммиак и, естественно, водяные пары), из которой, по представлениям специалистов, состояла атмосфера «новорожденной» Земли. Когда он пропустил через эту смесь электрические разряды (а можно не сомневаться, что молнии в первобытные времена наличествовали в изобилии), вода в сосуде побурела, а ее химический анализ показал, что там образовалось множество аминокислот и других органических молекул. Этот знаменитый опыт (до сих пор упоминаемый во всех учебниках) впервые показал, что чисто случайные химические реакции в смеси простых неорганических молекул могут приводить к «самообразованию» все более и более сложных органических молекул и веществ – возможно, вплоть до тех, на основе которых построено все живое. Правда, тут имелась некая тонкость: согласно господствовавшей тогда теории Опарина–Холдейна, первичная атмосфера была богата водородом (но лишена кислорода); именно поэтому миллеровская смесь содержала водород. Сегодня многие думают, что водорода в первичной атмосфере было намного меньше, но, как показала проверка, на результаты Миллера это не влияет.

Опыт Миллера  породил совершенно новую область  исследований – «абиотическую (то есть «не-живую» или «до-живую») химию», и вскоре в этом направлении были получены другие ободряющие результаты. В 1961 году Хуан Оро упростил эксперимент Миллера, взяв за исходное смесь аммиака и циановодорода (тоже наверняка наличествовавшего в первичной атмосфере Земли), и получил не только аминокислоты, но и один из тех «химических кирпичиков», из которых построены все генетические молекулы. Еще позднее Вехтерхойзер и Хубер использовали для эксперимента ту смесь газов, которая выделяется в местах прорыва горячей лавы на дне Мирового океана, в упоминавшихся выше геотермальных трещинах. Испытания показали: в этой смеси происходят те же циклы взаимосвязанных химических реакций, которые характерны и для живых клеток. Это последнее открытие породило целую полемику: немецкие исследователи на основании своих результатов утверждали, что жизнь «самозародилась» на дне первичного океана при высокой температуре, тогда как другие сторонники «самозарождения» выдвигали гипотезу «холодных родов».

Дело в  том, что к тому времени было установлено, что «юное» Солнце (во времена образования  Земли, 4,5 миллиарда лет назад) было много тусклее, чем сейчас, и поэтому  появилось представление, что земные океаны были поначалу покрыты сплошным ледяным панцирем, который изредка взламывался падавшими астероидами и кометами; эти же падения приносили в океан органические вещества, перемешивали воды океана и атмосферу, а дальше все шло по сценарию Миллера. (Как уже сказано выше, позже нашли, что первичная атмосфера Земли имела не тот состав, что в эксперименте Миллера, но появились другие работы, в которых органические молекулы самозарождались и при правильном подборе «первичной атмосферы».) Как бы то ни было, в любом из этих вариантов – Миллера или его продолжателей – белки демонстрировали свою способность «самозарождаться» в условиях первобытной Земли, причем с такой химической неизбежностью, что это на время привело некоторых ученых в эйфорию – им стало казаться, что загадка жизни окончательно решена.

Но не тут-то было. Дальнейшее исследование белковых молекул привело к пониманию, что они куда сложнее по строению, чем те простейшие аминокислоты, которые  возникали в экспериментах Миллера  и Оро. Конечно, можно было оптимистически предположить, что впоследствии эти примитивные аминокислоты каким-то еще не известным способом (и все так же самопроизвольно и случайно) сложились в более сложные молекулы настоящих (нынешних) белков. Но это уже было бы слишком натянутое, фантастически маловероятное предположение. А главное – вскоре выяснилось совсем уж принципиальное обстоятельство, которое положило конец и этой надежде. Оказалось, что эти сложные молекулы белков требуют для своего образования специальных «инструкций» – из каких аминокислот складываться и в каком порядке, – а эти «инструкции» запечатлены в генах одних генетических молекул (всем известная ДНК) и передаются аминокислотам с помощью других генетических молекул (так называемых РНК). Так что белки вроде бы не могут самозародиться, если нет генетических молекул.

Выходит, первыми  были генетические молекулы? Увы, тоже не выходит. Дело в том, что, как оказалось, все процессы, которыми занимаются эти молекулы (образование «инструкций» для белков, приобретение и передача изменений и т. п.), в свою очередь, требуют участия специальных белков. Так что генетические молекулы тоже вроде бы не могут «самозародиться», если нет белков. Иными словами, белки не могли появиться без наличия генетических молекул, а генетические молекулы не могли появиться без наличия белков. Но допустить, что они самопроизвольно и случайно образовались одновременно и в одном и том же месте, не могли даже самые пылкие оптимисты. Проблема самозарождения жизни снова зашла в тупик.

Однако в 1983 году появился намек на возможность  выхода из этого тупика. Два исследователя, Томас Чех и Сидней Альтман, открыли  новый вид генетических молекул  РНК – так называемые «рибозимы». Оказалось, что эти молекулы одновременно обладают как свойствами генетических молекул (способны выполнять роль «инструкций» для образования белков), так и свойствами белков (могут ускорять, то есть катализировать, биохимические реакции образования белковых молекул). Собственно, их название – рибозимы – как раз и образовано из двух соответствующих слов: «рибо» (с этого начинается химическое название молекул РНК) и «зимы» (это окончание слова энзим, как называются специальные белки-катализаторы). Рибозимы оказались способны разрезать другие молекулы РНК и сшивать такие куски друг с другом.

Лиха беда начало: некоторое время  спустя американец Шостак сумел так  видоизменить рибозимы Чеха–Альтмана, что они оказались способны создавать свои собственные копии, а еще позже тот же Шостак сумел создать в пробирке такие условия, что коротенькие цепочки химических звеньев, из которых обычно состоят генетические молекулы начинали соединяться друг с другом в длинную цепь, подобную «настоящей» РНК. Энергию для такой реакции цепочки получали, как оказывается, из особых фосфоросодержащих молекул, которые и сейчас обеспечивают живые клетки этой энергией.