Восхождение человечества. Предисловие Ричарда Докинза - Джейкоб Броновски (2016)

Давайте рассмотрим их на практическом примере: я могу поднять руку в любой момент, потому что мышцы содержат запас кислорода, который доносит белок миоглобин, состоящий из без малого ста пятидесяти аминокислот. Их число одинаково, что у человека, что у всех других животных, в обмене у которых присутствует миоглобин. Однако сами аминокислоты несколько отличаются: между человеком и шимпанзе разница в одной аминокислоте, между человеком и галаго (низшими приматами) — в нескольких, между человеком и овцой или мышью — разница в количестве аминокислот заметно возрастает. Таким образом, количество аминокислот — мера эволюционного расстояния между человеком и другими млекопитающими.

Из этого следует, что истоки эволюции следует искать в построении молекул, которое началось с веществ, бурливших на Земле в начале времен. Говорить всерьез об истоках жизни следует, опираясь на реальные факты. Для этого надо задать такой исторический вопрос: из чего состояла атмосфера на поверхности Земли четыре триллиона лет назад, когда планета была очень молода и безжизненна?

На сегодняшний день мы знаем приблизительный ответ: атмосфера нагнеталась из недр земли, поэтому особенно хорошо формировалась в тех районах, где были вулканы, паровые котлы, полные азота, метана, аммиака и других восстановительных газов, самый известный из которых — углекислый. Лишь один газ отсутствовал в атмосфере — в ней не было свободного кислорода. Это важно, потому что он производится растениями, значит, появляется только с возникновением жизни.

Эти газы и их продукты, слабо растворенные в океане, образовали восстановительную атмосферу. Как они реагировали на электрические разряды молнии и ультрафиолетовое излучение Солнца — крайне важное в любой теории происхождения жизни, так как оно проникает без кислорода? На этот вопрос ответил красивый эксперимент Стэнли Миллера в 1950-х годах. Он поместил в замкнутый цикл (стеклянные колбы, соединенные запаянными прозрачными трубками) смесь метана, аммиака, воды и других веществ и начал нагревать их день за днем, пропускать между ними электрические заряды (имитации молний) и воздействовать на них иными агрессивными способами. Через некоторое время смесь газов заметно потемнела. При анализе полученного «бульона» ученый установил, что в нем сформировались аминокислоты. Это было очень важным шагом вперед в теории эволюции, потому что аминокислоты являются строительными блоками жизни. Из них формируются белки, а белки — основной строительный материал всех живых существ.

Мы раньше думали, что жизнь зародилась в таких теплых и наэлектризованных условиях. Однако ученые доказали, что она могла возникнуть в другой экстремальной ситуации — во льдах. На первый взгляд эта мысль кажется странной. Однако стоит помнить, что лед имеет два ключевых свойства, делающих его пригодной средой для образования простых основных молекул. Во-первых, процесс замерзания формирует большие концентрации веществ, которые в начале времен были растворены в океане. Во-вторых, кристаллическая структура льда позволяет молекулам выстраиваться определенным образом, крайне важным для каждого этапа зарождения жизни.

Лесли Оргел провел ряд элегантных и остроумных экспериментов. Я опишу только самый простой из них. Он взял несколько основных компонентов, которые несомненно присутствовали в атмосфере Земли на заре времен. В их число вошли синильная кислота (цианистый водород) и аммиак (нитрит водорода). Ученый растворил их в воде, заморозил и выдержал полученный лед в морозильной камере несколько дней. По прошествии этого времени он увидел, что материал приобрел форму крошечного айсберга на верхушке, а небольшое количество цвета указывало на то, что были сформированы органические молекулы. Без всякого сомнения, Оргел получил аминокислоты. Больше того, он сумел получить одну из четырех главных аминокислот ДНК — аденин. Эксперимент Оргела позволил предположить, что ДНК формировалась не в условиях тропиков, а во льдах.