раствор органических соединений (первичный бульон), а также в более мелких водоемах. Но как это происходило? При синтезе полимеров на каждом этапе к растущей цепи присоединяется очередной мономер. При этом потребляется определенная энергия и выделяется молекула воды. В живой клетке специально вырабатываются богатые энергией молекулы, и, кроме того, весь процесс протекает под контролем соответствующих белков-ферментов, которые не только ускоряют реакции, но и устраняют ненужные молекулы В «первичном бульоне» отсутствовали ферменты, под действием которых могли синтезироваться нуклеиновые кислоты, и отсутствовали эти кислоты, которые управляют синтезом белков-ферментов. При этом необходимые для синтеза молекулы составляли только часть (и вероятно, не очень значительную) общего количества растворенных органических соединений. Как при этих условиях могли образоваться первые полимеры — остается не ясным.
Как ни странно, важную роль в этом процессе могла сыграть обыкновенная глина, имеющаяся у берегов и на дне водоемов. Частицы глины обладают высокой абсорбционной способностью, что позволяет, с одной стороны, увеличивать концентрацию оседающих на них органических соединений, а с другой, — удалять лишние молекулы, в том числе образующиеся при полимеризации молекулы воды. Кроме того, структура атомных решеток в глинистых минералах могла бы послужить в качестве матриц для упорядочения органических молекул. Действительно, эксперименты показали, что некоторые глинистые минералы способствуют полимеризации, помогая выстраивать в цепочки отдельные мономеры. И все же образование полимеров в первобытных водоемах остается пока одной из величайших загадок.
Следующая проблема — образование внутренней среды живой клетки. Если в растворе каким-то образом сформировались органические полимеры, то при достаточно высокой концентрации они, как показывают исследования, будут объединяться в крупные молекулярные агрегаты, насчитывающие сотни тысяч молекул. Такие агрегаты выделяются из раствора в виде коацерватных капель. При наличии подходящих молекул коацерватные капли окружаются мембраной. В результате образования коацерватных капель в первобытном океане в них могли сконцентрироваться почти все присутствующие в океане белковые молекулы и другие полимеры, а в окружающей среде остаться только сравнительно простые низкомолекулярные соединения. По мнению академика А. И. Опарина, коацерватные капли могли послужить прообразом живой клетки. Внутри таких капель протекают простые химические реакции. При этом они обладают способностью улавливать и впитывать необходимые вещества из окружающего их низкомолекулярного раствора. В этой способности Опарин видит зачатки обмена веществ, характерного для живой клетки. Возможно, образование коацерватных капель, действительно, сыграло определенную роль на пути формирования жизни, и все-таки коацерватная капля — это еще не клетка с ее очень тонкой структурой и организацией. Чтобы из коацерватной капли сформировать клетку, в нее, образно говоря, надо вдохнуть душу. Прежде всего надо создать и поместить внутри клетки прекрасно отлаженный механизм наследственности. Каким образом появился этот механизм — остается совершенно неясным. Если бы даже каким-то чудом в первобытном океане возникла настоящая молекула ДНК, вполне подобная современной, она была бы совершенно беспомощна; ведь, как мы уже не раз отмечали, молекула ДНК функционирует лишь при наличии белков-ферментов. Мы уже не говорим о необходимости иметь в дополнение к ДНК несколько видов РНК и такие клеточные структуры, как рибосомы. Возникновение механизма наследственности, по-видимому, является центральной проблемой происхождения жизни на Земле.
И. С. Шкловский выделяет в этом процессе следующие этапы:
1) эволюция малых молекул (образование мономеров);
2) образование полимеров;
3) возникновение каталитических функций;
4) самосборка молекулы;
5) возникновение мембран и доклеточная организация;
6) возникновение механизма наследственности;
7) возникновение живой клетки.
В настоящее время мы достаточно ясно представляем себе только первый этап и в какой-то мере приблизились к пониманию второго. Все остальное остается совершенно неясным. Несмотря на казалось бы большие успехи, наука все еще очень далека от понимания процесса происхождения жизни. Складывается впечатление, что чем больше мы узнаем о тайнах живой клетки, тем меньше понимаем, как могло возникнуть это чудо природы. Крупнейший российский ученый академик В. И. Вернадский подчеркивал, что отсутствие перехода от неживого вещества к живому — это не гипотеза и не теоретическое построение, а обобщение, основанное на эмпирических данных. Он считал, что жизнь во Вселенной существует вечно и привнесена на Землю из Космоса.
В последнее время под влиянием отмеченных трудностей интерес к панспермии возрождается вновь. При этом, наряду с анализом классического варианта теории, предложенного Аррениусом, была выдвинута идея о направленной панспермии, согласно которой жизнь занесена на Землю из Космоса, но не случайно, а в результате сознательной деятельности высокоразвитых внеземных цивилизаций. Наиболее полно эта идея была обоснована Ф. Криком и Л. Оргелом в 1973 г., хотя и раньше подобные мысли высказывались другими учеными, например, Дж. Холдейном, а еще раньше К. Э. Циолковским[227]. В отличие от своих предшественников, которые исходили из общих умозрительных соображений, Крик и Оргел пытались обосновать гипотезу панспермии с биологических позиций. Одним из важнейших аргументов в пользу направленной панспермии они считают универсальность генетического кода Ведь в условиях спонтанного возникновения жизни путем химической эволюции множества молекул можно ожидать образования организмов с различными системами генетического кода. Между тем, известно (мы уже упоминали об этом), что все живые организмы на Земле — от бактерий до человека — используют один и тот же универсальный генетический код.
Выше отмечалось, что данные о концентрации следовых элементов в живых организмах как будто указывают на то, что жизнь возникла на самой Земле (хотя мы и не знаем, как это произошло). Возможно, направленная панспермия, если она действительно имеет место, осуществляется на уровне преджизни, т. е. переносится лишь управляющая программа, а для построения «тела» клетки используются те элементы, которые имеются в окружающей среде. Это могло бы объяснить корреляцию содержания следовых элементов в живых организмах и в морской воде.
Более важным для теории панспермии является вопрос: как возникла жизнь в тех мирах, откуда она начала свои распространение? Как первоначально возникла жизнь во Вселенной? Это вновь возвращает пас к проблеме вечности жизни. Несомненно, жизнь, в той или иной конкретной форме, возникает на определенном этапе эволюции Вселенной и существует в течение определенного ограниченного времени. Но формы жизни могут сменять друг друга, эволюционируя вместе с развитием Вселенной в бесконечных циклах ее расширения и сжатия. Когда очередная вселенная возникает из вакуумной пены, в ее зародыше, возможно, уже содержится программа ее дальнейшего развития, включая и образование жизни. В течение какого-то времени она существует в потенциальном виде, на уровне преджизни, а затем (подобно зерну, попавшему в благоприятную почву и завершившему подготовительный период) «прорастает» к активной форме. Как это происходит, как совершается переход от преджизни к жизни — мы пока, к сожалению, не знаем.
4.2.4. Химия и физика
