полуфабрикатов.

Этот голый минимум, размером менее десятой части своего дикого предка, выжил и стал известен как Монстр Шпигельмана. Став меньше, упрощенный вариант воспроизводит быстрее, чем его конкуренты, и поэтому естественный отбор постепенно увеличил их представительство в популяции (и популяция, между прочим, является совершенно правильным словом, даже притом, что мы говорим о свободно плавающих молекулах, а не о вирусах или всякого рода организмах).

Невероятно, но почти тот же Монстр Шпигельмана неоднократно эволюционировал, когда эксперимент повторялся снова. Кроме того, Шпигельман и Лесли Оргел (Leslie Orgel), одни из ведущих фигур в исследовании происхождения жизни, проделали дальнейшие эксперименты, в которых они добавили опасное вещество, такое как бромистый этидий, к раствору. В этих условиях развились различные монстры, стойкие к бромистому этидию. Различные химические препятствия способствуют развитию различных специализированных монстров.

Эксперименты Шпигельмана использовали природный «дикий тип» Qb РНК как отправную точку. М. Сумпер и Р. Льюс (М. Sumper и R. Luce), работающие в лаборатории Манфреда Эйгена, получили действительно ошеломляющий результат. В определенных условиях пробирка, не содержащая РНК вообще, а только исходные вещества для создания РНК плюс ферменты Qb репликазы, может самопроизвольно произвести самореплицирующую РНК, которая, при правильных условиях, эволюционирует, становясь подобной Монстру Шпигельмана. И это несмотря на опасения (или, скорее, надежды) креационистов, что большие молекулы являются «слишком невероятными», чтобы эволюционировать. Такова истинная сила кумулятивного естественного отбора (уже существует естественный отбор, миновавший стадию слепой случайности), Монстру Шпигельмана требуется лишь несколько дней, чтобы сформироваться на пустом месте. Эти эксперименты – еще не прямые испытания гипотезы происхождения жизни в РНК-мире. В частности, мы все еще имеем «жульничество» с Qb репликазой, присутствующей повсюду. Гипотеза РНК- мира возлагает свои надежды на собственные каталитические способности РНК. Если РНК может катализировать другие реакции, что она, как известно, делает, не могла бы она катализировать свой собственный синтез? Эксперимент Сумпера и Льюса обошелся без РНК, но был обусловлен наличием Qb репликазы. Нам нужен новый эксперимент, который обошелся бы также без Qb репликазы. Исследования продолжаются, и я ожидаю захватывающих результатов. Но теперь я хочу переключиться на недавно ставшую модной идею, полностью совместимую с РНК-миром и со многими другими из нынешних теорий происхождения жизни. Недавно были предложены места, где первоначально происходили переломные события. Увлекательная теория представила не «теплый маленький пруд», а «горячую глубоко залегающую скалу»: наши странники, чтобы закончить свое путешествие и обнаружить свой Кентербери, теперь оказываются перед необходимостью забуриваться глубоко под землю, в древнейшую горную породу.

Главный вдохновитель теории – другой оригинал, Томас Голд (Thomas Gold), изначально астроном, но достаточно разносторонний, чтобы удостоиться ныне редкой чести быть «многопрофильным ученым», и достаточно известный, чтобы быть избранным в Лондонское королевское общество и в Национальную академию наук США.

Голд полагает, что наш упор на солнце как первичный источник энергии жизни может быть неуместным. Возможно, мы были в очередной раз введены в заблуждение привычными вещами; в очередной раз отвели себе и нашему способу жизни центральное положение, которого мы не заслуживаем. Было время, когда учебники утверждали, что вся жизнь зависела, в конечном счете, от солнечного света. Затем, в 1977 году, было сделано потрясающее открытие, что кратеры вулканов на дне глубоких океанов содержат странное сообщество существ, живущих без благотворного воздействия солнечного света. Тепло от раскаленной лавы поднимает температуру воды больше чем до 100°C, что все еще значительно ниже точки кипения при колоссальных давлениях этих глубин. Окружающая вода очень холодная, и температурный градиент запускает разного рода бактериальный метаболизм. Эти термофильные бактерии, включая сероводородных бактерий, использующих сероводород, источаемый кратерами вулканов, составляют основу сложных пищевых цепей, верхние звенья которых включают кроваво-красных трубчатых червей трехметровой длины, блюдечки, мидий, морских звезд, моллюсков, белых крабов, креветок, рыб и прочих кольчатых червей, способных процветать при 80°C. Как мы видели, есть бактерии, которые смогли преодолеть трудности, такие как катархейские температуры, но ни одно другое животное, как известно, не могло их вынести, и те полихеты, поэтому, были названы червями Pompeii. Некоторых из сероводородных бактерий приютили животные, например мидии и огромные полихеты, которые предпринимают специальные биохимические шаги, используя гемоглобин (отсюда их кроваво-красный цвет), чтобы скармливать сернистые соединения своим собственным бактериям. Эти колонии жизни, основанной на извлечении бактериями энергии из горячих кратеров вулканов, удивили всех сначала самим своим существованием, а затем своим изобилием, которое поразительно контрастировало с полупустынными условиями окружающего морского дна.

Даже после этого сенсационного открытия большинство биологов продолжает полагать, что солнце является центром жизни. Очаровательные существа из сообществ глубоководных курильщиков, как считает большинство из нас, являются редким и нетипичным исключением. Голд полагает иначе. Он думает, что горячие, темные глубины с высоким давлением являются местами, с которыми жизнь фундаментально связана, и откуда она произошла. Не обязательно в море, но, возможно, в горных породах, глубоко под землей. Мы, живущие на поверхности, на свету и прохладном, свежем воздухе, мы – аномальные отклонения! Он указывает, что «гопаноиды», органические молекулы, созданные в бактериальных стенках клетки, повсеместно распространены в горных породах, и приводит достоверную оценку: от 10 до 100 триллионов тонн гопаноидов в мировых горных породах. Это намного больше, чем приблизительно триллион тонн органического углерода поверхностной жизни.

Голд отмечает, что скалы испещрены трещинами и щелями, которые, хотя и малы на наш взгляд, обеспечивают больше чем миллиард триллионов кубических сантиметров горячего, влажного пространства, подходящего для жизни в масштабе бактерий. Тепловой энергии и химических веществ самих скал было бы достаточно, чтобы поддерживать существование огромного количества бактерий. Голд отмечает, что многие бактерии процветают при температурах до 110°C, и это позволило бы им жить на глубине от 5 до 10 километров, расстояние, которое они, распространяясь, могли бы преодолеть меньше чем за тысячу лет. Невозможно проверить его оценку, но он думает, что биомасса бактерий в горячих, глубоко залегающих скалах могла бы превысить биомассу привычной для нас поверхностной жизни, основанной на солнечной энергии.

Переходя к вопросу о происхождении жизни, Голд и другие указывали, что термофилия – любовь к высоким температурам – не редкая диковинка среди бактерий и археев. Она является обычной: столь обычной и столь широко распространенной среди генеалогических деревьев бактерий, что вполне могла бы быть начальной стадией, от которой развились знакомые нам холодолюбивые формы жизни. И относительно химии, и относительно температуры, условия на поверхности примитивной Земли – некоторые ученые называют это гадейским периодом – были больше похожи на горячие, глубоко лежащие горные породы Голда, чем на сегодняшние поверхностные условия. Можно привести действительно убедительные доводы: когда мы зарываемся в горные породы, мы движемся назад во времени и заново открываем нечто похожее на условия жизни обжигающего Кентербери.

Не так давно эту идею отстаивал англо-австралийский физик Пол Дэвис (Paul Davies), чья книга «Пятое чудо» подводит итог новым доказательствам, обнаруженным после работы Голда в 1992 году. Различные образцы буровых кернов, которые были получены, содержали гипертермофильные бактерии, живые и репродуктивные, полученные в условиях скрупулезных мер предосторожности, чтобы предотвратить загрязнение с поверхности. Некоторые из этих бактерий были успешно культивированы... в модифицированном варочном автоклаве! Дэйвис, как и Голд, полагает, что жизнь, возможно, зародилась глубоко под землей, и что бактерии, которые по-прежнему живут, могут быть относительно неизмененными реликтами наших отдаленных предков. Эта идея особенно интересна для нашего странствия, потому что она подает нам надежду на встречу с чем-то похожим на самые древние бактерии, а не на более знакомые нам бактерии, видоизмененные в соответствии современными условиями света, холода и кислорода. Поначалу вынеся насмешки, теория происхождения жизни в горячей, глубоко лежащей горной породе теперь стала положительно модной. Окажется ли она правильной, покажут дальнейшие исследования, но признаюсь, ожидаю, что так оно и будет.

Добавить отзыв
ВСЕ ОТЗЫВЫ О КНИГЕ В ИЗБРАННОЕ

0

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Отметить Добавить цитату