женские трусы больших размеров
Medical site

На головну

АвторГангнус А .
НазваЕволюція для всіх, або Шлях кентавра
Рік видання 2004

Замість прологу. Наша родовід

Звідки ми?

Що є я? Ми?

Одне з найперших проявів людської свідомості - це гострий інтерес до самого себе. Приблизно в піврічному віці дитина буває як громом вражений, зрозумівши, що у великому дзеркалі платтяної шафи він бачить ... себе. Кошеня, навіть ставши дорослим котом - сильним, спритним, загалом, набагато більш кмітливим, ніж піврічний немовля, ніколи не реагує на свого двійника в дзеркалі так гостро. Тільки деякі вищі з мавп проявляють щось на зразок того пильної, людського інтересу до себе, прокидається в нас так рано.

Іноді кажуть про особливу роль Людини в світі, у Всесвіті. Людина - це матерія, яка прагне пізнати себе, що досягла рівня самопізнання.

Але людина - не застигла фотографія. Він росте, змінюється, з'являються нові риси характеру. Поступово, вдивляючись в себе, юний людина переконується, що майже всі рисочки свого портрета він може якось зрозуміти і пояснити, тільки навчившись ставити питання дещо інакше: «Звідки це в мені?», «Чому?»

Від людини в усі сторони розтікаються хвилі незліченних «чому?». Він зауважує, що він і йому близькі, йому подібні пов'язані з безліччю предметів, речей, звичаїв, рослин і тварин. Мережа цих зв'язків жахливо заплутана і ускладнена. Щоб розплутати мізерну їх частину, потрібні були тисячоліття розвитку людської культури, науки. А для того, щоб кожен з нас міг хоча б частково повторити цей величезний шлях, він повинен багато і довго вчитися. Все життя. І добре, якщо на якесь із «чому?» Ми за своє життя зуміли відповісти самі, збільшивши, розширивши область пізнаного, навколишнє нас, людей.

Це книга про те, звідки ми, люди, взялися.

До мавпи

Звичайно, читач, який володіє курсом біології, що викладається в середній школі, знає, що людина походить від мавпи. Що люди здогадувалися про це давно, але довели це по-справжньому Ч. Дарвін і його учні.

Про те, як людина походить від мавпи, від якої саме мавпи і як він перетворювався на справжню людину, написано чимало книг. І я майже не буду тут про це говорити.

Ми спробуємо разом з тобою, читачу, пройти шлях «до мавпи». Шлях в мільярди років - від появи самої першої «майже живий молекули». І в сотні, тисячі років, знадобилися людству, щоб зрозуміти свою кровну спорідненість з усім живим світом.

Звичайно, розповісти про все неможливо, та я й не збираюся. Але може бути, мені вдасться виділити найголовніше в цих двох еволюціях - еволюції всього живого і еволюції еволюційного вчення. А найголовніше, воно ж і найважче, - це ті проблеми, які мучать вчених і зараз. Але я обіцяю не оминати цих важких місць ...

Ми почнемо з того часу, коли не було ще ніяких організмів. Не було генів - тих спадкових зачатків, які передають з покоління в покоління «інструкції» про пристрій і звичках живих істот. Нічого цього не було, але проте якась преджізні вже була і розвивалася в розчинах древніх калюж, озер, в «первинних бульйонах» за дуже мало дослідженим поки фізико-хімічним законам самоорганізації. Ці закони, ймовірно, родинні правилам кристалізації морозних візерунків на склі, так схожі на заздалегідь задумане кимось мудрим свідоме творення, що деякі біохіміки називають їх «біохімічним приреченням», але ми переконаємося, що нічого надприродного не було в цьому чуді.

Потім ми потрапляємо в часи, коли перші полуорганізми-полукрісталли - найдрібніші предклеткі, де в чому схожі на нинішні віруси, і перші дуже ще простого пристрою клітини - бактерії, найпримітивніші одноклітинні водорості, - уже по -справжньому розмножувалися, змінювалися, удосконалюючись за законами мінливості і відбору, за всіма правилами еволюції. За якими правилами? Про деякі ти прочитаєш в цій книзі, про інших - ні, але якщо б еволюція йшла тільки за тими правилами, які вже вдалося зрозуміти вченим-еволюціоністам, то світ, може бути, так би й залишився заселеним невидимими предклеткамі або бактеріями, і не було б ні дерев, ні квітів, ні тварин, ні нас з тобою! Бо вчення про еволюцію весь час розвивається, і через двадцять років багато чого в цій історії буде виглядати інакше ...

Деякі з наших предків-мікроорганізмів навчилися жити спільно, допомагати один одному тими речовинами, які могли виробляти тільки вони, але які потрібні були всім. Якимось таємничим і досі не зовсім зрозумілим чином ці маленькі колективи з представників різних абсолютно різних груп мікроорганізмів (сьогодні ці групи числять різними «імперіями», тобто рангом навіть вище царств, наприклад, тварин і рослин) оточили себе загальною оболонкою, заповнили цей свій колективний «скафандр» розчином, схожим за складом на «первинний бульйон» першого етапу розвитку життя. Сучасні вчені порівнюють цей спосіб творення живих істот - зі змішання вельми між собою не схожих і не дуже споріднених попередників - з появою міфічних химер або не менш міфічних кентаврів. Але саме таким шляхом виникли перші справжні клітини, з яких складаємося і ми з тобою. Деякі з цих клітин - ті, які включили в себе маленькі зелені тільця предклеток-хлоропластів, - самі навчилися виробляти за допомогою сонячного світла всі потрібні речовини з неживої матерії. Інші клітини стали харчуватися тими речовинами, що були приготовлені зеленими ... Так було закладено розподіл живого світу на автотрофи і гетеротрофи - на світ зелених рослин та інших істот, що залежать в своєму харчуванні від перших.

Ми побачимо, як і ці, тепер вже справжні клітини, «здогадалися» об'єднатися, щоб спільно боротися за життя і вдосконалюватися. Як колонії клітин поступово перетворювалися на багатоклітинні рослини і тварин, як клітини набували спеціальності, стаючи нервовими, покривними, травними, як вони утворювали органи. Разом з ученими ми проникне в світ наших клітин-кентаврів, що зберігають історію далекого минулого, які ще не забули навички самостійного харчування і розмноження і навіть поведінки, невідомого для нас, їхніх господарів.

Ми дізнаємося, як невелике тимчасове удосконалення, придумане природою для вільно плаваючих личинок деяких морських тварин, виявилося дуже потрібним, вдалим пристосуванням - хордою і поклало початок цілому типом найбільш досконалих тварин, до яких належимо і ми, люди.

Ми спробуємо зрозуміти, що саме штовхнуло древніх предків риб на шлях удосконалення «органів управління» тілом - нервової системи і мозку, як вийшла на сушу перші кистеперая риба. Спробуємо розплутати складні ступеня споріднення, що пов'язують нас з чотириногими «братами меншими» - земноводними, ящірками, сумчастими звірами.

По дорозі ми поговоримо про тих учених, які зробили можливою цю зустріч з предками. І закінчимо розповіддю про генної інженерії, яка взялася, нарешті, штучно створити - з різних організмів - нових химер, нових кентаврів, нові складові організми, і про те, який абсолютно незвичайне світло проливає цей науковий напрям на весь шлях, пройдений нашими предками, на еволюцію в цілому і на долю еволюційного вчення.

Геохронологія. У цій книзі багато разів буде говоритися про терміни еволюції, про годинник нашої планети, існуючої близько п'яти мільярдів років. Геохронологічна шкала була розроблена ще в XIX столітті, і досить довго вчені знали, що було раніше, а що пізніше, не уявляючи собі, коли це було і скільки тривало. Це була відносна шкала. Але тільки в XX столітті, і далеко не відразу, по розпаду довгоживучих радіоактивних елементів виявилися абсолютні цифри, істинна тривалість всіх цих ер, періодів та епох, в яких розгорталася наш родовід.

Частина перша. Життя таємна

Глава перша
Про зародження життя і про те, чому таке могло трапитися лише одного разу

«Все живе - з яйця ! »

Ти вийшов ранньою весною на берег ставка. Квакають і співають жаби - цей концерт означає, що жаби метають ікру. Можна підійти, взяти пишний, як піна, грудку прозоро-сіруватою ікри, подивитися на чорні точки - зародки пуголовків (Не заворушилися вже?) І швидко опустити ікру назад у воду, поки вона не висохла, поки не урвався з твоєї вини нове життя.

Все просто і ясно? Адже всього кілька століть тому дуже багато розумних людей і навіть фахівці-зоологи думали, що жаби, утри, крокодили, черв'яки заводяться просто з бруду та мулу. Це називалося самозародженням. Ось що говорив, наприклад, один з героїв драми Шекспіра «Антоній і Клеопатра» (місце дії - Африка): «Тутешні земноводні народжуються з мулу завдяки дії Сонця, як, наприклад, крокодили».

А один видний лікар XVII століття пропонує у своєму солідному трактаті кожному провести нескладний досвід: «Візьміть глечик, набийте туди брудного, бажано пітного білизни, засипте зверху пшеницею, почекайте три тижні ... А на двадцять перший день приходите милуватися видатним результатом вашого досвіду - з'єднання нижньої білизни і пшениці породило ... мишей, причому обох статей і вже цілком дорослих! »

Список подібних безглуздих, на наш нинішній погляд,« дослідів »і« спостережень »може зайняти дуже багато місця. Напевно, не треба і пояснювати, в чому була головна помилка цих «дослідів». Втім, поясню: досліди були чистими, глечик, наприклад, не здогадувалися ... закрити!

Найважливіше для нас інше: наївні казки про самозародження живого з неживого не викликали сумнівів тому, що ніякого поняття про еволюцію, боргом розвитку тварин і рослин тоді взагалі не було. А сприймати як репортажі з місця подій поетичні оповіді і священні тексти про те, як боги або Бог творили всіх тварюк по парі, вже не виходило. Вихід, здавалося, був тільки один - визнати самозародження, повірити в нього і підігнати під цю віру спостереження і досліди, тим більше що техніка дослідів була тоді ще дуже недосконалою, примітивною.

Але минав час, наука розвивалася, і з'явилися сумніви в настільки легкому самозародження. Великий англійський лікар і фізіолог XVII століття Вільям Гарвей, ретельно вивчивши безліч зародків різних тварин, проголосив зовсім новий принцип біології: «Все живе - з яйця!»

Звичайно, це правило не можна назвати справжнім законом: з яйця, в звичайному розумінні цього слова, виводяться тільки багатоклітинні тварини. Рослини, а також ще невідомі в ті часи одноклітинні мікроскопічні істоти розмножуються інакше. Але для того часу навіть такий неповний закон був дуже важливий.

Великий лікар XVII століття Ф. Реді вирішив довести до кінця досвід, який мимоволі ставили тисячі людей і який століттями підтримував повір'я про самозародження живих створінь. Всі знали, що якщо залишити на повітрі м'ясо, то в ньому дуже просто заводяться черв'яки. Реді поклав м'ясо змії у відкритий посудину і став чекати. Через кілька днів у псують м'ясі стали порпатися черв'ячки, пожираючи його. На цьому раніше всі досліди закінчувалися, але Реді здогадався не поспішати ... І ось ...

«... Коли все м'ясо було з'їдено, черв'яки почали енергійно шукати вихід, але я закрив усі отвори. На дев'ятнадцятий день того ж місяця деякі черв'ячки зовсім перестали рухатися, як якби вони заснули, почали зморщуватися і поступово приймати форму, що нагадує яйце ... Я відклав ці кулі окремо в скляні посудини, ретельно прикрив їх папером, і до кінця восьмого дня з кожної кулі вийшла муха ... »

Значить, черв'яки в м'ясі, яких бачили мільйони людей, були всього лише личинками мух! Звичайно, можна було задовольнитися цим відкриттям, гіпотеза самозародження начебто не дуже страждала. Ну, не черви, личинки, але в м'ясі-то вони з'являються самі по собі ...

Дивлячись на вилітають з посудини мух, Реді задумався. Так, можна й так пояснити явище, і це всіх учених, які звикли до ідеї самозародження, цілком влаштує. Але мухи ... вони ж літають і дуже люблять сідати на м'ясо. Реді згадав і відоме до цього часу вислів Гарвея. Що, якщо мухи відкладають в м'ясо яйця, тільки такі дрібні, що око їх не бачить?

І ось ставиться досвід, який і зараз вчені вважають зразком справжнього, чистого наукового експерименту.

Реді бере два шматочки свіжого м'яса, один з них загортає в щільну тканину і кладе в банку, прикриту зверху точно такий же туго натягнутою тканиною.

Інший шматок м'яса він поклав незагорнені в відкриту банку. Через деякий час обидва шматки м'яса стали псуватися, гнити, але в загорненому шматку м'яса личинки мух не завелися, а в незагорнені - завелися! При цьому на поверхні тканини, що прикриває першу банку, Реді розглядали точки - мушачі яйця, з яких так і не змогли вивести личинки.

Так було скоєно одне з найбільших відкриттів ... Ти скажеш, важко повірити, адже все так просто, дитина могла це зробити. Так, міг. Але для цього треба було спочатку засумніватися в своєму знанні і навіть у знанні авторитетів - великих учених.

А на це здатний далеко не всякий.

Все живе - з живого

Ну, а далі?

Чи була відразу забута і здана в архів теорія самозародження життя?

Ні! Дуже скоро після відкриття Реді, наприкінці XVII століття, був винайдений мікроскоп, і перед вченими відкрився невідомий і неосяжний світ «мікрозверьков», що розмножуються без яйця: інфузорій і мікробів. Мікроорганізми кишіли усюди, куди не звертався озброєний новим приладом очей дослідника. І знову замиготіли у наукових виданнях опису «достовірних дослідів», під час яких мікроорганізми з'являлися «самі по собі» в самих різних сиропах, бульйонах і настоях. Знову розгорілися суперечки прихильників і противників вчення про самозародження живого з неживого.

У середині XVIII століття опублікував результати своїх дослідів знаменитий натураліст і священик Дж. Нідхем. Досліди начебто говорили: незабаром після кип'ятіння (що вбиває мікроорганізми) в будь-якому живильному розчині, навіть щільно прикритому пробкою, неминуче з'являються мікроби.

У відповідь італійська натураліст Л. Спаланцані повторив досвід Нідхема, але закупорив колбу з настоєм не після кип'ятіння (як це робив Нідхем), а до нього. І мікроорганізмів не з'явилося! Нідхем дорікнув Спалланцани в «тортурам», яку той вчинив над нещасним розчином занадто довгим кип'ятінням. Кип'ятіння позбавляє розчин ростовой сили, говорив Нідхем. У таємничу ростовую, або виробляє, або життєву, силу вірили багато вчених. Вона-то і повинна була, на думку Нідхема, сформувати з неживої матерії нових мікробів.

На початку минулого століття німецький натураліст Лоренц Окен, виправивши Гарвея, проголосив нове правило біологічної науки: «Все живе - з живого!» Але далеко не всі визнали істинність нового правила, з Окене сперечалися, його навіть висміювали.

Відлуння цього спору прозвучали в XIX столітті. Головними особами в тій суперечці були талановитий французький біолог Пуше і його знаменитий співвітчизник Луї Пастер. Властивості мікробів, способи їх розмноження були вивчені ще погано, і це дозволяло Пуше придумувати такі доводи, які оскаржували чистоту дослідів Пастера. Але Пастер вирішив довести справу до кінця. У кожному наступному зі своїх блискуче поставлених дослідів він враховував всі заперечення. І переконав, нарешті, останніх із своїх супротивників; науковий світ визнав принцип «все живе - з живого».

Між іншим, на стороні Пуше проти Пастера дуже різко виступив знаменитий російський критик, публіцист, демократ і матеріаліст Писарєв. Писарєв ні біологом, але дуже добре знав стан цієї науки, що ж змусило його виступити за ідею самозародження?

Так, загалом, як ніби вірна філософська, «матеріалістична» ідея. Якщо життя не сотворена з волі Бога, значить, вона повинна була мати початок, і, отже, самозародження з неживого обов'язково було.

І після цього Писарєв і дуже багато вчених, які вірили в самозародження, робили висновок: значить, життя може самозароджуватися і зараз, на наших очах.

Але саме цей висновок досліди Пастера остаточно розбивали. Знову ставала сумнівною вся ідея народження живого з неживого, і Писарєву здавалося, що прокладається новий шлях для старої ідеї божественного творіння.

Звичайно, думка про новий повернення до ідеї божественного творіння вже мало кого з учених надихала - адже вона робила непотрібною науку. Від учених вимагали хоч якоїсь відповіді на питання: звідки на Землі з'явилося життя? І вони знайшли таку відповідь, обійшовшись і без самозародження, і без акту творіння! Всесвіт, її матерія, її атоми - вічні. А раз так, чому не можуть бути вічними в цьому Всесвіті життя і «атоми живого» - мікроорганізми, суперечки-зародки яких переносяться якимось способом з планети на планету і скрізь дають початок нової, втім, тоді вже не зовсім нової, а нескінченно старого життя Всесвіту?

І ось з'явилася теорія панспермії - живих порошинок, які переносяться тиском сонячного світла в головах і хвостах комет від планети до планети, від зірки до зірки. Цю теорію підтримували знамениті фізики Гельмгольц, Кельвін, Сванте Арреніус, а з російських вчених, наприклад, Вернадський.

Сванте Арреніус особливо палко виступав за теорію панспермії. Були проведені досліди, які доводять велику стійкість суперечка - зародків бактерій, водоростей і грибів - до холоду і вакууму міжпланетного простору.

 Всі працювали добре

Гіпотеза панспермії жива донині. Хоча тепер вона виглядає не зовсім так, як на початку XX століття. Насамперед виявилося, що життя не могла бути вічною. Останнім часом астрономи, геологи і фізики встановили, що і околиці нашого Сонця, і весь видимий з Землі космос незадовго до народження планети були дуже гарячими. Такими гарячими, що ніяка колишня життя, якщо вона була, не витримала б - загинула.

Життя не могла бути вічною і тому, що, як виявилося, не вічні навіть атоми. Коли була відкрита радіоактивність деяких хімічних елементів, вчені відразу спробували використовувати розпад атомів цих елементів, що йде зі строго постійною швидкістю, як свого роду годинник. І от виявилося, що з дня синтезу найбільш довгоживучих елементів пройшло близько десяти мільярдів років - хімічні елементи народжувалися разом з гарячою Всесвіту. Значить, якщо не на Землі, то в космосі життя не могла колись не з'явитися хоча б один раз вперше.

У 1910 році фізик Поль Беккерель звернув увагу прихильників теорії космічних зародків на те, що суперечки-мандрівниці повинні витримувати не тільки холод, не тільки вакуум, а ще й різні небезпечні випромінювання Сонця та інших зірок. Він поставив досліди. З'ясувалося, що самі живучі у вакуумі і холоді суперечки не витримують, гинуть, якщо опромінювати їх невидимими хвилями тієї частини спектру веселки, що знаходиться далі фіолетового кінця. Короткі ультрафіолетові промені вбивали живі порошинки!

Нинішні прихильники гіпотези панспермії вказують, що зародки живого можуть переноситися і зберігатися в глибині космічних уламків, під захистом від випромінювання. Американський астрофізик Ф. Хойл вважає, що космічна життя може зберігатися, транспортуватися і навіть частково розвиватися на ... кометах, цих воістину загадкових тілах, що грають роль своєрідних посередників, сполучної ланки між світом планетної системи і великим космосом, міжзоряними просторами. Підлітаючи до зірки, комета розігрівається, з її «голови» починають з великою швидкістю текти струменя газу, в якому вчені дійсно виявляють безліч органічних речовин. У комети виростає «хвіст», яким вона то і справа зачіпає атмосфери планет. Чужа життя вторгається при цьому на планети, пускає «паростки» за сприятливих умов, паростки нового життя, а вірніше, нові паростки життя старої. Фред Хойл вважає, що недарма давні так боялися комет, вважаючи їх передвісниками усіляких нещасть. У деяких випадках після прольоту комети повз Землю дійсно могли початися надзвичайно сильні епідемії, викликані небудь формою мікроорганізмів, довго еволюціонували в космосі, а тому незнайомих, особливо небезпечних для імунних, захисних систем земних істот. У метеоритах (а багато з них - це осколки комет) вже в епоху електронних мікроскопів знаходять скам'янілі структури, схожі на найперші живі організми Землі типу бактерій. І їх там багато, це цілі фоссілізованние, тобто скам'янілі, колонії, прикриті загальною оболонкою, як би скам'янілою слизом. Мій старий знайомий, палеонтолог А.Ю. Розанов вважає, що це ціанобактерії (для палеоботаніка вони носять назву синьо-зелених водоростей) - ті самі, з яких почалося життя на Землі, і навіть називає їх по їх латинським найменуванням. Колись ціанобактерії, синьо-зелені, були однією з перших «імперій» у світі живого, головною формою життя на Землі, це вони почали більше трьох мільярдів років тому за допомогою фотосинтезу виробляти кисень. Сьогодні їх більше високоорганізовані нащадки, справжні водорості і корали, витіснили звідусіль, але не знищили зовсім. Їх ослизлих колонії можна зустріти в незвичайних, рідкісних умовах - наприклад, в сверхсолених озері Сиваш в Криму чи в гарячих басейнах в кальдері Узон.

Загалом, і зараз в питанні про те, як у космосі поширена життя, є три думки. Перше: життя є на багатьох планетах, у багатьох зірок, і всюди ця життя однотипна, бо вона з одного кореня. Такої думки, крім Ф. Хойла, дотримується видатний англійський фізик Ф. Крик, що розгадав таємницю будови молекули ДНК, цієї основи спадковості.

Інша думка - життя поширена широко, але всюди вона зародилася самостійно. І схожість між біосферами різних населених планет, якщо воно є, може пояснюватися тільки загальними закономірностями, керуючими самозародженням і розвитком живих організмів.

І нарешті, є така точка зору: життя могла зародитися лише одного разу, настільки це малоймовірне, майже чудесна подія. І наша Земля виявляється єдиною, унікальною планетою в цілій Всесвіту! Тоді життя на Землі - це велике чудо, якому буквально немає ціни і яке потрібно обов'язково зберегти. До такої думки в останні роки життя прийшов, наприклад, видатний російський астрофізик І. С. Шкловський, раніше стояв на другій точці зору.

Так, з багатьох важливих питань вченим не завжди вдається прийти до єдиної думки. Добре це чи погано? Напевно, добре. Навіть «борючись», будучи абсолютно незгодними в основних речах, вчені все-таки роблять одну спільну справу - вони пізнають для всього людства світ. Вони можуть помилятися, але самі їх помилки неминучі, це щаблі для вічного підйому до істини. Без них не було б великих здогадок і відкриттів. Для нас, нащадків, ці помилки дуже важливі, вони вчать нас жити і працювати не менше, ніж високі досягнення. Вони нас вчать сумніватися, не бути занадто самовпевненими і самовдоволеними.

Про це говорив ще Вільям Гарвей, що вмів сперечатися, але вмів і поважати наукового супротивника: «Ні хвалити, ні засуджувати: всі трудилися добре».

Мені здається, мають рацію ті вчені, які вважають, що життя готова виникнути і закономірно виникає всюди, де для цього знайдуться відповідні умови. Але не може не захопити і гіпотеза Ф. Крику і Ф. Хойла про мандрівних зародках життя, тим більше що в останні роки астрономи відкривають в міжзоряних просторах величезні хмари досить складних органічних сполук, а в метеоритах вже майже всіма визнані і скам'янілі мікроорганізми, і складні органічні речовини, які можуть бути, звичайно, і необхідною сходинкою, «напівфабрикатом» нового життя, але і залишками колишньої космічного життя. Та й думка І. С. Шкловського про особливу унікальності земного життя, про те, що кожна жива істота - це надзвичайне чудо, яке треба намагатися зберегти, не може не знайти в нас, мешканцях XXI століття, що володіють екологічною свідомістю, самого живого відгуку.

 Життя неминуча?

І взагалі, суперечки в науці не вирішуються більшістю голосів. Вісімдесят років тому правило «живе з живого» було настільки усіма визнано, що здавалося несумісним з самою думкою про походження життя з неживих речовин.

І тоді з'явилася людина, який не побоявся засумніватися в тому, що здавалося всім безсумнівним.

Правило «живе з живого» не могло мати сили в часи, коли живого не було!

Тоді діяло інше правило, за яким у розчинах стародавніх океанів, морів і озер обов'язково повинні були накопичуватися, взаємодіяти і все більш ускладнюватися різні сполуки вуглецю - головного елемента життя.

Рано чи пізно серед цих сполук неминуче повинні були з'явитися і такі складні, від яких до нинішніх речовин, речовин, з яких ми «зроблені» і завдяки яким ми живі, залишиться тільки маленький крок.

Вчення про добіологіческой, хімічної еволюції в нашій країні розвивав російський вчений Олександр Іванович Опарін. Чверть століття тому один з його послідовників, тодішній студент американець С. Міллер, провів знаменитий, хоча і надзвичайно простий досвід.

У запаяну колбу налита вода. Над водою не повітря, а кілька газів, яких багато в нинішній атмосфері планети Юпітер і, як думають деякі геологи, багато було в стародавній атмосфері Землі. Через скляні стінки пропущені зволікання, на які подається електричний струм. Час від часу між тяганиною проскакує іскра. Гроза!

Прямо на очах вода в колбі жовтіла і Бурела, наповнюючись якимись смолистими речовинами. Коли колбу розкрили і зробили хімічний аналіз, виявилося, що смолисті грудочки - це складні хімічні речовини, знайомі біохімікам як важливі складові частини тканин тіл тварин і рослин, речовини, які, як раніше думали, можуть проводитися тільки живою клітиною.

Відкриття С. Міллера прогриміло на весь біохімічний світ, але незабаром, як це завжди в науці буває, пролунали голоси критиків. Деякі говорили, що гази, взяті Міллером для досвіду, не ті. Що на Землі спочатку були водень, метан і аміак, як на теперішньому Юпітері, а вуглекислий газ і азот, як і в атмосфері Венери. Що гроз на молодій Землі могло і не бути і т. д.

Вчені знову взялися за досліди. І тут сталося саме дивне. Гази в колбі замінили - і отримали той же результат, ті ж речовини, необхідні для хімічної еволюції. Замість електричної іскри спробували інші джерела енергії - ультрафіолетові промені, сильні удари (наче падають метеорити), радіоактивність, просто нагрівання. І кожен раз, то швидше, то повільніше, в розчині з'являлися все ті ж речовини. Виходило, що шляхів, що ведуть до початку життя, багато. І що, як би не обернулися події на молодій Землі, хімічна еволюція не могла не початися. Як вже було сказано, може бути, вона почалася ще до народження Землі - в космосі. Речовини з колби Міллера знаходять в метеоритах і в міжзоряних хмарах ... Як писав на початку XIX століття дід великого Чарльза Дарвіна поет і вчений Еразм Дарвін:

 Так без батька і матері, одні

 Виникли довільно в ці дні

 Живого праху першого грудочки.

 У вогненній колиски

... Вулкан ревів, але раптом цей рев став глухіше. З чорної хмари-джина, швидко закриває небо, пішов густий попіл. Хмара виблискувала блискавками, тріск розрядів намагався перекричати рев вулкана. І тут в розпеченому тумані з'явилися люди. Вони не бігли від хмари, вони йшли в саму імлу - в комбінезонах, шоломах і масках. Ось один з них присів і став швидко черпати з воронки ще гарячий попіл, зсипати його в скляний циліндр ...

Євген Костянтинович Мархінін, вулканолог, мій старий знайомий, відклав убік фотографії.

- Ну і? .. - Нетерпляче запитав я.

- Там були всі ці сполуки. - Він кивнув головою на малюнок, що розповідає про досліди Міллера. - Ми підрахували: під час того виверження вулкана Тятя цих речовин було викинуто близько ста тисяч тонн. І амінокислоти там теж були.

Поясню: амінокислоти (а їх знаходили і в метеоритах, і в колбах з «стародавньої атмосферою Землі») - це ті речовини, з яких, як ланцюг з ланок, складається молекула основної речовини життя-білка.

Я знову подивився на фотографії виверження вулкана Тятя в 1973 році. Обвуглені дерева, пустеля з попелу.

Все-таки дивно це. Для розкриття таємниці походження життя вчений досліджує метеорити або, ризикуючи власним життям, йде туди, де гине все живе. Але ж це ще не життя було. Преджізні, хімічна еволюція ... А кожен хімік, навіть любитель, знає: для складних хімічних реакцій потрібна енергія. Потрібні речовини - каталізатори, прискорювачі реакцій. Усього цього в надлишку при вулканічному виверженні. Основа життя - вуглець. А сполук вуглецю багато в вулканічних газах.

Робота Мархінін як би продовжувала досліди американського вченого професора Сіднея Фокса. Суміш штучно створених в колбі амінокислот Фокс запік, як пиріг, в печі на поверхні ... вулканічної лави. І амінокислоти почали з'єднуватися між собою, утворюючи ланцюжки довгих молекул-полімерів, дуже схожих на білки. Чи не так все це відбувалося на молодій Землі, покритої гарчать, палаючими вулканами і оповитою вулканічними газами замість повітря? У вогненній колиски підростало то, що надалі мало стати життям.

А що далі? Припустимо, в якийсь момент на Землі серед вулканів з'явилися перші океани, вода. В одному з дослідів професор Фокс кинув бурштиновий грудочку отриманого ним схожого на білок полімеру в гарячу воду, розмішав паличкою, остудив, подивився в мікроскоп. Він побачив, що штучний «білок» зібрався в крапельки, зовні схожі на якісь прості істоти типу одноклітинних водоростей або бактерій. Вони, звичайно, не були живими, ці крапельки, але вони вели себе іноді майже як живі. Якщо у воду капали кислотою або, навпаки, розбавляли її, крапельки реагували - то росли, то скорочуватиметься. Як живі клітини, крапельки оточували себе тонкою плівкою - подвійний мембраною, через яку хімічні речовини йдуть вже не абияк, а з толком. Капелька видаляє одні речовини і збирає з розчину інші, потрібні їй для зростання, як би «харчуючись». Крапельки можуть з'єднуватися або ділитися - дуже схоже на те, як це роблять живі клітини. Це було ще не жива істота, а «преджівое речовина», модель організму, але вона добре працювала, ця модель, і про багато розповіла. А отримана була в хімічній лабораторії дуже нескладним способом!

Між іншим, коли професор Фокс отримав свій полімер, схожий на білок, він виявив, що бактерії - а їх безліч в кожному наперстку нинішнього повітря Землі - не стали «роздумувати», білок це чи ні білок, а взялися діловито пожирати його, як справжній . Так само поставилися до цієї речовини та лабораторні щури. Це означає, що речовини преджизни, з'являючись на світ зараз, у наш час, довго не залежаться. Їх моментально з'їдять.

На молодий же Землі ці речовини ніхто не їв - нікому було, - вони накопичувалися, і це накопичення було абсолютно необхідно для маси складних хімічних реакцій, що ведуть до першого життя. Але коли з'явилося життя, з'явилися і ненажерливі їдці - скупчення речовин преджизни зникли. Це означає, що життя, виникнувши одного разу, вже більше жодного разу виникнути не може: починає діяти закон «живе з живого».

Втім, якщо праві ті палеонтологи, які наполягають, що знайшли в метеоритах (вік яких близько 4,4 мільярда років) і в самих древніх породах Землі одні й ті ж синьо-зелені водорості, ціанобактерії, то питання відразу обертається іншою стороною. У гарячих басейнах на схилах вулканів ціанобактерії - перший і часто єдині мешканці, там же вони й окаменевают швидко, протягом годин, щоб без змін зберігатися мільярди років. Тоді дослідження Фокса і Мархінін розповідають не про те, як зароджувалося життя на Землі, а про те, як вона зароджувалася, робила перші кроки в космосі, на вулканах якийсь інший планети, може бути, в іншої, що не Сонячній системі. Осколки тієї планети і стали метеоритами. А ті вже й рознесли зародки життя по Всесвіту.

 Клітка: треба ділитися

Ось будинок, який побудувала ДНК ... Так-так, уяви собі будинок. Ну ... цегляний будинок. Це може бути складний будинок - з колонами, виступами, карнизами, з красивими стрілчастими вікнами. І вся ця складність, все це різноманіття складено з простих глиняних цеглин, тільки покладених у різному порядку.

Іноді з цеглою порівнюють живу клітину. З клітин складаємося ми з тобою, тіла всіх тварин і рослин. І під мікроскопом при невеликому збільшенні жива тканина трохи нагадує цегляну кладку - ряди клітин утворюють і шкіру, і стінки внутрішніх органів, і м'язи, і нервову тканину, і мозок.

Тепер уявімо собі, що в гості до будівельників якось раз є чарівник. І каже: навіщо ви ставите підйомні крани, будівельні ліси, кладете цеглину до цеглини? Ось як треба! І чарівник бере цегла, садить його в землю, як насіннячко, поливає з чарівної своєї лійки, і ось з цегли-насінини зростає будинок. Поверх за поверхом, самі собою зі стінок виростають сходові клітки, ліфтові шахти, склять вікна, з'являється дах, а на ній - телевізійна колективна антена.

Ось з таких чудо-цеглин складається і жива істота. Хороший ботанік-експериментатор з будь-якої клітини рослини, а не тільки з насінини або нирки зможе виростити цілу рослину.

Виходить, в клітці є щось, якась запис, спадковий зачаток організму в цілому. До того ж багато тварини і рослини Землі від народження до смерті складаються з однієї клітини. Схоже на те, що і наші з тобою далекі предки складалися всього з однієї клітини, були одноклітинними організмами. Ось чому вчені, які вивчають походження життя, вважають своїм завданням простежити всі етапи первинної хімічної еволюції до утворення клітини. Коли з'явилися клітини - це була вже не преджізні, а життя, і вона стала розвиватися вже за іншими законами.

Був час, коли вчені вважали клітку чимось дуже простим - грудочкою слизу, і все. Зараз відомо, що клітина - це цілий завод, що виробляє за певною програмою потрібні речовини, потрібні не тільки самої цій клітці, а й іншим клітинам: між клітинами-заводами є поділ праці.

Обов'язків у клітин безліч, але ми будемо говорити тільки про двох: про виробництво білків про обов'язки самовідтворення - клітини діляться. Цей поділ у одноклітинних істот виявляється і розмноженням. У багатоклітинних тварин і рослин поділ клітин забезпечує зростання окремих тканин і органів всього організму в цілому.

І ось в цих-то двох найважливіших виробничих клітинних процесах найважливішу роль, виявляється, грають білки і нуклеїнові кислоти.

Різних білків в організмі безліч, тисячі, це довжелезні ниткоподібні молекули, і всі вони складені з двадцяти одних і тих же бусинок-амінокислот.

Відрізняються молекули різних білків один від одного тільки одним - порядком проходження бусинок-амінокислот в нитках білкових молекул. Цей порядок проходження у справжнього білка визначений дуже строго, ніяких перестановок не допускається, а якщо перестановка відбувається, то виходить вже другий білок, в даний час і в даному місці зазвичай непотрібний або навіть шкідливий. Життя клітини і організму в цілому - це мільйони різних хімічних реакцій, і одна з головних обов'язків білків-прискорення цих хімічних реакцій. Кожен білок (білки-прискорювачі називають ферментами) в сотні тисяч разів прискорює якусь одну потрібну в певний момент і певному місці реакцію, тут не повинно бути ніякої плутанини, і тому кожна білкова молекула має бути побудована так, як потрібно, а не інакше , адже саме від будови білка залежить, як поставляться до нього молекули речовин, що вступають в реакцію.

Ось чому білок - це не просто суміш амінокислот, а свого роду текст, в якому найчастіше можна змінити ні букви.

Є така спадкова хвороба - серповидно-клітинна анемія. Це важка хвороба, і вона, напевно, давно б щезла з лиця Землі разом з тими, хто вражений нею (адже люди з такою спадковістю раніше вмирають і залишають менше нащадків, ніж здорові), якби не одна обставина. Хворі цієї анемією ніколи не хворіють на малярію. Збудник малярії харчується червоними кров'яними кульками людини, а у хворих анемією НЕ кульки, а серпи, і збудники їх не засвоюють! І ось в тропічній Африці, де здавна лютувала малярія, хворіти анемією виявилося в якійсь мірі вигідно ... Вчені тільки недавно виявили першопричину цієї спадкової хвороби. Виявилося, що у величезній молекулі білка, що входить до складу кров'яних кульок, одна - всього одна! - З 600 бусинок-амінокислот замінена неправильною. Через це вся клітина еритроцита вже «не тримає» круглої форми, згортається в серп. І ось важка хвороба. Важко скласти текст з 600 букв, в якому всього одна замінена буква так спотворювала б весь сенс. У той же час цей приклад показує, що помилки в будові великих біомолекул іноді виявляються хоча б у якомусь відношенні корисними. І це дуже важливо, без таких корисних помилок не було б еволюції!

 Закодовані інструкції

А тепер уяви собі, що ти взяв навмання з набірної каси складача масу букв і всі їх кинув на стіл, і перед тобою зовсім випадково виявився ... ну хоча б заголовок цієї книжки. Імовірність такої події зовсім незначна, з такою ж вірогідністю повітря з кімнати може весь вийти в кватирку ... І коли ти бачиш перед собою зв'язний текст, ти не будеш гадати. Ти твердо знаєш, що текст не сам був то з випадково кинутих літер, а його придумав і написав якийсь чоловік, висловлюючи якусь думку. Значить, і білок у клітці будується не абияк, а його будує хтось для якоїсь мети по строго певною програмою. Цей «хтось», а вірніше, щось, і є нуклеїнова кислота, точніше, дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), молекула якої містить довгий «текст», цілий том закодованих «інструкцій», як будувати той чи інший білок. Цей том секретних інструкцій клітина отримує у спадок від своїх предків і передає його нащадкам як сімейну святиню, без якої відразу розвалиться вся сім'я ... Синтез, будівництво білкових молекул в клітці - річ складна, і не всі там зрозуміло донині. Але головне вчені все ж змогли підглянути. Багато ділянок молекулярного коду ДНК (їх називають генами) - це запис будови того чи іншого білка (знаючи, яка амінокислота в білку хворого анемією замінена, можна знайти помилку в генній записи, через яку білок виробляється з «друкарською помилкою», такі «друкарські помилки »вчені називають мутаціями).

Як переноситься кодова запис гена на білкову молекулу? Кожен ген, шматок подвійного ланцюга ДНК, якщо ланцюг розплести, знаходить «липкість», до нього в цей момент норовлять приєднатися певні молекулярні послідовності. Над генами відбувається збірка ... Чого, білка? Ні, своєрідною копії гена, але тільки не ДНК, а РНК - рибонуклеїнової кислоти. Ця молекула-посередник, інформаційна, вона ж матрична РНК, точне, але дзеркальне відображення гена, з'являється в клітці ненадовго. З'явившись, вона поспішає в інший підрозділ клітинного «заводу» - рибосому. Рибосома складається з двох півкуль, і кінець РНК-депеші закладається (як це відбувається, розповідати важко і довго) в одне з цих півкуль - те, що поменше, як кінець магнітної стрічки в головку магнітофона.

Тепер рибосома готова до роботи. Навколо неї піднімається велика метушня. Молекули так званих транспортних РНК починають "нишпорити", кожна в пошуках своєї амінокислоти. «Нишпорень» це відбувається поблизу рибосоми, в прозорій плазмі клітини. У цьому розчині, якщо клітина здорова, добре харчується і дихає, повинні бути всі необхідні деталі-молекули.

Неймовірно дивно: молекула «шукає», блукає, щоб «знайти». Молекула володіє поведінкою - як жива істота. Як ніби у неї своя воля є або їй хто наказав. Вчені все ще далекі від того, щоб розуміти з усією виразністю, як рухаються внутрішньоклітинні частинки - органели і молекули всередині клітин, як там віддаються накази, які так точно і в строк виконуються. Ну а те, що в строк ... Ніхто поки не може сказати, де в клітці захований цей будильник-хронометр, який приводить в дію всі «гвинтики» (ох, до чого неточне слово, але як ще сказати?) Цього дивного «підприємства» - клітини, не видимою простим оком.

І ось відбувається вона, зустріч. Впізнавання. Транспортна РНК знаходить свою амінокислоту. Вона скріплюється з нею. Вона тягне її до рибосоми. А там вже стоїть, чекає, приготувавшись, стрічка інформаційної РНК.

Транспортні РНК різні, але є в них і спільне: кожна схожа на скріпку - на кожній є особливий вигин, схожий на борідку ключа. А ось візерунок цієї борідки, тобто послідовність хімічних груп, у кожної транспортної РНК на цьому вигині свій. «Ключ» дізнається свій «замок». Борідка «дізнається» дзеркально-подібний (комплементарний) «візерунок» на стрічці інформаційної РНК і тимчасово скріплюється з ним.

Як тільки перша амінокислота виявляється на місці, стрічка інформаційної РНК зсувається «на один розподіл» (на один ген), і до неї тепер може підійти наступна транспортна РНК з іншого амінокислотою, яка укладається поряд з попередньою. Після того як амінокислоти з'єдналися, транспортна РНК вивільняється для нової операції підтаскування. Довго чи коротко, але от вся стрічка інформаційної РНК «програна» через рибосому, амінокислоти збудовані в потрібному порядку і хімічно з'єднані, а всі транспортні РНК від'єднані і відправлені додому (на ці з'єднання і від'єднання потрібна енергія, і вона весь час підводиться до місця збірки за допомогою спеціальних молекул - носіїв енергії). Є молекула білка!

Ну що, все просто і ясно? Ти помітив, процес настільки складний, що мені раз у раз доводиться вживати такі слова, як ніби справді йдеться про справжній заводі. Я не буду розповідати ще подробней, про один процес синтезу білка можна написати (і написані) цілі книги, тут важливо усвідомити таке: скрізь, де я говорив про перенесення 7, підтасує-ке, впізнаванні, з'єднанні, підводі енергії, справа не обходилося. .. без тих же білків-ферментів! «Завод» клітини в масі виробляє не тільки деталі свого пристрою, а й «працівників»!

Довго розповідати і про те, як відбувається другий найголовніший процес живого - самовідтворення, розподіл клітини. Скажу тільки, що центральний момент цього процесу - це поділ, передрук «сімейної реліквії-інструкції» - ДНК. Подвійна спіральна молекула ДНК раптом розплітається, і на кожній з двох утворилися ниток збирається по другій нитці-спіралі. І цей процес самовідтворення ДНК не обходиться без ... знову-таки ферменту-білка! Ну а цей білок теж заздалегідь виготовляється ДНК за допомогою рибосом і РНК.

Ось як все складно в живій клітині. Без ДНК не побудуєш білка (і РНК!), Але без РНК теж неможливо уявити собі синтез білка. А без білка-ферменту ще ніхто не зміг домогтися реплікації (самовідтворення) ДНК. Без реплікації ж ні самовідтворення клітин, значить, немає розмноження, успадкування і зростання, основних властивостей живого світу. Колись це назвали центральної догмою молекулярної біології і зобразили у вигляді формули:

 ДНК> РНК> білок

І ось начебто виходить, що життя могло початися тільки з того моменту, коли на древній Землі, в «первинних бульйонах», десь в одному місці зустрілися всі три речовини преджизни, нехай навіть дуже спрощеного пристрою, але всі три: ДНК, РНК, білок ... Шлях до кожного з цих речовин і так дуже непростий, але щоб вони зустрілися в одному місці ... Багато вчених знову стали подумувати про найщасливішою рідкісної випадковості, на зразок тієї, коли кинуті букви самі склалися в осмислені слова.

 Пошуки виходу

У науці так буває нерідко: тільки починає здаватися, що на горизонті з'явився просвіт, як новий факт або нове міркування показує, що до рішення шлях ще не близький. І якщо я скажу, що тепер вчені вже знають, що з'явилося раніше - ДНК, РНК або білок - і як могло статися, що вони зустрілися, та ще «впізнали» один одного (адже в сучасній клітці далеко не кожна нуклеїнова кислота не з кожним білком може «знайти спільну мову»), то заздалегідь попрошу тебе мені не вірити. Ця важка проблема ще далека від свого вирішення, може бути, вона почекає, поки ти не станеш біохіміком і не займешся нею всерйоз.

Але безвихідних положень не буває, і зараз, коли я пишу ці рядки, в десятках лабораторій світу вчені намацують шляхи вирішення цієї загадки. Що ж саме робиться?

Згадаймо головні молекулярні перетворення в клітці.

 ДНК >  ДНК  (Самовідтворення, реплікація генної записи клітини).

 ДНК >  РНК  (Будівництво найпростіших, транспортних і більш складних інформаційних рибонуклеїнових кислот над особливими ділянками ланцюга ДНК - генами).

 РНК >  білок  (Будівництво білкової ланцюга в рибосомах по запису інформаційної РНК і за допомогою «послуг» транспортних РНК).

Здається, все ясно, в основі всього - ДНК, від неї і слід вести родовід наших предків. Але жодне з цих трьох перетворень не йде без білка-ферменту, причому для кожного перетворення потрібен свій особливий фермент, а для того - знову-таки особливий ген в ДНК і вся процедура з двома РНК. Зачароване коло!

Деякі російські та американські вчені зробили важливе відкриття, розриває це порочне коло хоча б в одному місці. З'ясувалося, що окремі гени, ланки ДНК і навіть цілі молекули ДНК можуть не тільки збирати (за допомогою білка-ферменту) РНК, а й, навпаки, збиратися самі за допомогою молекул РНК - правда, для цього потрібен ще один особливий фермент. Це приголомшливе відкриття, про яке ми поговоримо в останній главі цієї книги: творіння нових генів на основі РНК могло б пояснити деякі загадковими зигзаги еволюції рослин і тварин і допоможе небудь людині перемогти спадкові хвороби і штучно створити нові, потрібні нам види домашніх тварин і культурних рослин. Тут же для нас важливо те, що неймовірно складна спіраль ДНК могла бути в принципі створена, якщо в первісній калюжі зустрілися набагато простіші РНК і білок.

Але може бути, для початку не потрібна була і РНК? У кількох лабораторіях світу вдалося зібрати белковоподобних коротку молекулу антибіотика граміцидину без всяких рибосом і нуклеїнових кислот. Кодом-інструкцією для складання ланцюжка граміцидину послужив інший білок. Все це означає, що перші кроки життя були можливі й без чудесної зустрічі трьох найскладніших молекул. Життя, може бути, почалася на чисто білкової основі, і тільки пізніше її вдосконалив поява РНК, а ще пізніше створення справжнього гена.

 Солярис на землі

... Ось вже багато років кружляє космічний корабель землян навколо планети Соляріс. Зрозуміти дивні явища, що відбуваються на планеті, поки не вдається. Гинуть люди, вони не можуть знайти взаєморозуміння з надзвичайним живим і розумним речовиною-океаном планети Соляріс ...

Читач, напевно, дізнався сюжет фантастичного роману польського письменника Станіслава Лема. І фільм такий є. У нас на Землі всі живі істоти - окремо. Тебе не перемішаєш зі мною, люди - окремо навіть від мавп, а від курей і поготів. А ось на Солярисі вся життя планети разом, вона єдина, все живе - це океан Соляріс, і океан Соляріс - це єдиний живий організм планети. А цікаво, може таке справді десь бути?

Всяка фантастика заснована на якихось реальних знаннях. Лем добре знав історію суперечок з приводу проблеми походження життя. Дійсно, життя без істот, без організмів, можливо, існувала колись і на нашій планеті. Ця думка належить видатному англійцю Дж. Берналу, борцю за мир і вченому. «Бути може, ніякого точного початку життя не було взагалі, - писав він. - Могли встановитися відомі цикли, які були самовідтворюються, тобто молекула А виробляла молекулу В і так далі, до тих пір, поки молекула Z знову не справляла молекулу А. На цій стадії всю середу можна було б назвати живою в біохімічному сенсі, хоча ні єдиного організму ще не існувало ». У казці Л. Керролла Чеширський кіт умів зникати так, щоб від нього залишалася усмішка. Життя без організмів, на перший погляд, нагадує цю симпатичну, але фантастичну усмішку без кота. Але тільки на перший погляд ...

Так, спочатку життя могло бути і такий, і ми не відразу зрозуміли б, що це життя, станься нам десь у космосі з нею зустрітися. Може бути, мільйони років існувала на нашій планеті - або на якійсь іншій планеті в космосі - таке життя, життя без організмів. Повільно, не поспішаючи, вершилися круги замкнутих хімічних реакцій, безліч таких кіл. Але ці по-різному йдуть процеси йшли не без перешкод, поруч відбувалися інші хімічні процеси, іноді різні реакції - початок однієї і кінець іншого - об'єднувалися і породжували нові речовини, наприклад, такі, які могли б стати каталізаторами, прискорювачами всього цього «кипіння» в цілому. Про це повільному удосконаленні хімічної, доорганізменной життя вчені говорять так: шлях від хімічної до біологічної еволюції йшов через процеси самовпорядкування і самоорганізації.

 Біокристалів

Зима. Мороз градусів 30. Вікна в будинках, автобусах і тролейбусах покриваються зсередини дивним візерунком. П'ятдесят років спостерігав морозні візерунки мудрий професор з Ульяновська А. А. Любищев. Він був біолог, а точніше - ентомолог, комах вивчав, але знаходив час замислюватися про цікаві явища природи, навіть якщо вони на перший погляд і не мали відношення до його основної професії.

Вдивися і ти в ці візерунки ...

Ось тропічний ліс. Дерева з пишними кронами, схожі то на пальми, то на папороті. Ліани, переплетення гілок. Можна розглядати рослини, дуже схожі на справжні, особливо давні, вже вимерлі. Іноді в древніх гірських породах геологи натикаються на відбитки древніх морозних візерунків, і не завжди легко відрізнити цю підробку природи від справжнього відбитка стародавньої рослини.

Насправді ж перед нами в тисячу обличий просто кристали води.

Але кристалізація на склі (а також на тротуарі, на каменях) відбувається в ускладнених і не завжди в однакових умовах. Пара з повітря то повільно і неохоче осідає на гладкій поверхні (при низькій вологості), то рясно. Частина льоду деколи тут же прагне випаруватися назад - особливо якщо вітер дме. Люди на скло дихають - знову ж зовсім інші умови кристалізації. На склі є і виявляються при кристалізації найтонші подряпини від шліфування. І все це породжує свої особливості малюнків Діда Мороза. Але при всьому цьому розмаїтті в «стилі» всіх морозних пейзажів є щось спільне. Морозні візерунки важко сплутати з наростанням інших кристалів. «Стиль» Діда Мороза-художника визначається кристалізаційними властивостями молекул води.

Учені не раз замислювалися, а чи не могли процеси кристалізації, упорядкованого з'єднання молекул речовин зіграти свою дуже важливу роль на початку життя і пізніше, вже в ході еволюції? Уже знайомий нам біолог, філософ і добрий мудрий чоловік Дж. Бернал в останні роки життя писав про майбутню великій науці, куди увійдуть в рамках загальних законів і біологія, і кристалографія, і цю майбутню науку Бернал називав узагальненої кристаллографией. Далі я постараюся розповісти про деякі «містках» між кристалами і світом живого, але не дивуйся, що містків цих буде мало. Для науки це досить нова галузь, і тут коли-небудь будуть здійснені великі відкриття.

Але яке ж відношення мають властивості самоорганізації, закладені в будь-якому складному хімічному розчині, до проблеми зародження життя?

Давай поміркуємо. Припустимо, ніякої самоорганізації немає. І амінокислоти з'єднуються в тому досвіді професора Сіднея Фокса - з випіканням полімеру на вулканічній лаві - як попало. Виявляється, навіть якщо у нас є запас амінокислот розміром з земну кулю, при безладному з'єднанні бусинок-амінокислот у нас у всій масі одержані молекул майже напевно не буде жодної пари однакових! Це буде суміш, позбавлена ??властивостей білка, бо кожна молекула у всій цій масі буде мати якимось своїм властивістю, а сусідня - іншим, протилежним, а суміш в цілому буде пасивною - ніякої! Так, у професора Фокса не вийшло справжнього моновещества, істинного білка. Але це була суміш декількох белковоподобних речовин (а не нескінченного числа різних молекул). А тому ця суміш мала важливими властивостями білка. Її могли їсти мікроби, і навіть пацюки не гидували. А найголовніше, полімер Фокса міг прискорювати деякі важливі для життя хімічні реакції. Не в сотні тисяч разів, як справжні білки-ферменти, а просто в сотні разів, але для початку життя і це було непогано.

Таким є могутність сил самоорганізації! Якщо не поспішати (а час в запасі у народжуваної житті було) і досить довго і терпляче змушувати взаємодіяти між собою амінокислоти-букви в густій ??суміші, та ще строго витримувати деякі умови - температуру, а ще - розмір дрібних частинок глини або попелу, мабуть брали участь колись у процесі самозародження життя, то букви почнуть зчіплятись між собою не навмання, а «складами» і навіть «словами». Серед зростаючих обривків ланцюга можна дізнатися такі, що й зараз відіграють важливу роль в справжніх фразах-білках, причому в найважливіших. Виходить, що нинішня жива клітина, як хороший завод, швидко і вміло виконує роботу, яка повільно і незграбно, але сама налагоджувалося в теплих калюжах ще млявої планети. Фрази росли самі по собі і як би «знали», яка буква повинна бути наступною, і якщо ця «буква» виявлялася поруч, вибиралася вона, а не будь-яка інша «буква»-амінокислота. Природний відбір на молекулярному рівні!

Так, це схоже на зростання кристала в насиченому розчині солі, на зростання блискучого дерева на замороженому склі.

Років тридцять тому геолог В.В. Чернобровкин звернув увагу свого колеги кристалографа Е.Я. Костецького на одне дивовижне збіг. У подвійній спиралевидной нитки молекули ДНК відстань між найближчими ланками, підставами - неважливо, чия це ДНК, комара або людини, завжди одне й те ж і вимірюється воно в 3,4 ангстрема. У світі кристалів ця величина відома. Це розмір елементарної комірки кристала апатиту, одного з найпоширеніших у природі мінералів. І ще один збіг: апатит - один з небагатьох природних мінералів, що беруть участь, поряд з білками, в будівництві багатьох живих організмів. Є він і в наших з тобою кістках і зубах. На цих двох збіги вчені почали розробляти свій варіант теорії зародження життя, первинного синтезу прамолекул ДНК на природній кристалічній матриці.

Виявилося, у апатиту є свого роду спорідненість із ще трьома мінералами, беруть чи брали участь на різних етапах еволюції в будівництві скелета безлічі організмів - кальцитом, арагонітом, кварцом. Вчені поставили безліч експериментів. При температурі приблизно у двісті градусів і при підвищеному тиску - а в початковій історії Землі був етап саме з такими «венеріанського» умовами - у суміші цих кристалів молекули аміаку, метану, окису вуглецю не просто спікається в белковоподобние речовини, а й, вбудовуючись в кристалічну структуру апатиту і мінералів-«родичів», як на первинній матриці, будували високоупорядоченние молекули, вельми схожі на ДНК. Згадали про біомінералогія. Серед копалин і нині живуть одноклітинних організмів - водоростей, радіолярій, форамініфер і багатоклітинних - наприклад, губок - є такі, чий скелет утворений «органоминеральной» кристалічним речовиною, що складається на 20-30 відсотків з органіки, а в іншому з кристала. В індивідуальному розвитку такого організму йде процес мінералізації - заміщення біомолекул мінералом, причому закони кристалографії та біохімії тут тісно переплетені. Зараз вже ясно, що колись під високим тиском у розпеченій сухій середовищі міг переважати jtot же процес, тільки звернений в інший бік. Так, так. Преджізні на якомусь етапі пройшла через гарячу безводну фазу первинного синтезу ... І коли поверхню планети кілька охолола і з'явилися калюжі і моря, в них вже плавали і розчинялися безліч таких перших кентаврів, полукрісталлов-полуорганізмов - біокристалів, готових стати життям ... Сьогодні Е.Я. Костецький наполягає на тому, що і подальша еволюція живого йшла у величезній мірі під дією законів кристалографії. Сама клітинна плазма, за сучасними поглядами, це так званий рідкий кристал. Рідкі кристали сьогодні працюють в дисплеях портативних комп'ютерів і телевізорів, там вони зайняті чисто технічної дорученої їм роботою. Але виявляється, весь світ живого, задовго до народження сучасних високих технологій, природа побудувала по цим високим технологіям ... І ми з тобою «сконструйовані» теж у відомому сенсі як кентаври з органічної та неорганічної матерії - біокристалів.

Отже, закони самоорганізації так чи інакше направили - не могли не звернути - первісне розвиток життя ... ледве було не написав - в потрібну сторону. Ні, якби я так написав, це було б помилкою. Кому потрібну?

Звичайно, ми з тобою тут вболівальники, ми - зацікавлена ??сторона, нам хочеться, щоб зароджується життя вистояла і досягла рівня людини, але ж нас-то тоді ще не було. Закони самоорганізації направили еволюцію неживої речовини (якщо це вперше сталося не на Землі, то мало відбуватися десь у космосі) до все більш складних форм. Це ускладнення не могло не призвести зрештою, поступово, через ряд проміжних етапів, до рівня живого. Гігантські молекули, потім колективи молекул, що відтворюють себе в «живий калюжі», потім відокремлення самих маленьких з таких колективів під загальною оболонкою в крапельках-організмах. І як сказав один учений: «Ледве народившись, життя вже кишить».

Виникли перші предклеткі, полуорганізми, неклітинні ще форми життя, може бути, схожі на нинішні віруси і фаги (здатні, до речі, переживати несприятливі часи у вигляді кристалів).

Колись знаменитий учень Дарвіна Ернст Геккель, звертаючись до хіміків, вже розкрив амінокислотний склад білка і научившимся складати перші белковоподобние ланцюга, в захваті вигукнув:

- Якщо ви створите правильний білок, він закопошившихся!

З тих пір пройшло більше ста років. Справжній, правильний білок хімічним шляхом все ще не створений. Але білки добре досліджені, і вже ясно, що вони не «закопошатся» самі по собі, поза складної системи інших великих молекул.

Для сучасної науки характерний підхід до вирішення деяких завдань, іменованих «методом чорного ящика». Ми знаємо, що «на виході» - життя у всьому її різноманітті. Знаємо, що «на вході» - звичайні хімічні речовини, кліматичні умови на поверхні Землі. Требуется змоделювати процес, невидимо проходив між «входом» і виходом », в« чорному ящику »давним-давно ... Окремі відрізки цього процесу вже змодельовані. Але справжньою перемогою буде тільки штучно від початку до кінця синтезоване жива істота ...

Втім, повної впевненості, що лабораторний модельний експеримент дійсно повторює щось відбувалося на Землі мільярди років тому, напевно, і тоді не буде.

 Зміст  Далі

наверх

psm.in.ua

     © psm.in.ua - підручники, статті та монографії
енциклопедія  флотський  пломбір  зелені  запіканка