Планеты и жизнь

Реди, по-видимому, впервые сделал то, что сегодня в химии и биологии называется контрольным опытом.

Положив два куска мяса в различные сосуды, один он закрыл марлей, другой оставил открытым.

Сторонники самозарождения жизни утверждали, что личинки и черви появляются как бы из ничего. Реди ясно показал, что "черви" появились только в сосуде, который был открыт для контакта с флорентийскими мухами.

Так был установлен знаменитый принцип Реди - Omne vivum e vivo - все живое из живого.. Но тогда живое вечно, поскольку вечен окружающий нас мир.

И жизнь не имеет ни начала, ни конца.

Окончательный удар по теории самозарождения жизни нанесли эксперименты аббата Спалланцани, показавшего, что в стерилизованном питательном бульоне бактерии не развиваются. Таким образом уже в XVIII веке в естествознании сформировались два течения - сторонники принципа Реди и сторонники так называемого абиогенеза.

Абиогенез - естественный путь химического превращения простых органических соединений в сложные с последующим возникновением из этих сложных молекул живых клеток. Сторонники абиогенеза утверждают, например, что жизнь и сейчас может возникать на Земле.

Существующая форма жизни (например, микрофлора)

сразу же уничтожает новую жизнь.

Длительная борьба идей, накопление новых научных данных и радикальное изменение во взглядах на многие казавшиеся ранее очевидными явления окружающего нас мира предстали перед человечеством в совершенно ином свете.

Интерес к происхождению жизни вспыхнул с новой силой в конце XIX начале XX века. Принцип Реди был возрожден знаменитым шведским физикохимиком С. Аррениусом. В основе его работ лежало представление о вечном и повсеместном распространении зародышей жизни во Вселенной, которые могут время от времени попадать на небесные тела (планеты), где природные условия благоприятны для дальнейшей эволюции.

Аррениус назвал такой путь возникновения и развития жизни на планетах панспермией.

Но в этой гипотезе нет ответа на вопрос о генезисе самих зародышей. И в самом деле, мы собираемся разобраться в том, как может возникнуть живое из неживого.

Вместо этого гипотеза Аррениуса уводит нас в сторону чистой биологии, предлагая решать вопрос, как из вируса или микроорганизма получился человек.

Без преувеличения можно сказать, что настоящий переворот во взглядах на происхождение живой материи произошел после появления работы А. Опарина.

В чем же заключалась новизна идей, выдвинутых в 1924 году молодым биохимиком? Небольшая книга, вышедшая в издании "Московского рабочего" и оказавшая столь сильное влияние на развитие современной науки, состоит из г?яти частей.

Первые две части посвящены истории проблемы происхождения жизни.

В третьей главе "Мир живого и неживого" Опарин впервые высказывает мысль о том, что жизнь тесно связана и, более того, схожа с коллоидным и студнеобразным состоянием вещества. Именно это положение нашло затем дальнейшее развитие в изучении знаменитых коацерватных капель.

Здесь же Опарин вводит несколько критериев, отличающих живое от неживого: обмен веществ, воспроизведение себе подобных и раздражимость. В конце главы автор делает нетривиальный для его времени вывод, состоящий в том, что "жизнь характеризуется не какимилибо определенными свойствами, а особенной специфической комбинацией этих свойств".

Но основной вклад Опарина в науку о происхождении жизни сделан в двух последних разделах книги: "От разрозненных элементов к органическим соединениям" и "От органического вещества к живому существу".

Именно в этих главах впервые была сделана попытка объяснить возникновение органических соединений на изначально "стерильной", безжизненной Земле естественным путем, например, при взаимодействии карбидов металлов с водой при высокой температуре поверхности ранней Земли.

Ясно, что эта конкретная схема Опарина претерпела за последующие десятилетия значительные изменения.

Но сама идея непрерывного усложнения органических соединений, приведшего в конце концов к возникновению жизни, послужила основой современной науки о происхождении жизни. Эта идея получила название принципа непрерывности.

В последней главе Опарин предлагает считать первыми живыми организмами (с некоторыми оговорками) маленькие обособленные кусочки органического геля. Здесь также важна мысль о структурной и пространственной обособленности первых живых систем.

Проблемы передачи наследственной информации в работах Опарина затронуты не были.

Рассматривая первые работы, посвященные проблеме происхождения жизни, нельзя не упомянуть о знаменитом английском биохимике Д. Холдейне. Человек поразительного ума и широчайшего кругозора, блистательный полемист в 1929 году опубликовал коротенькую статью "Возникновение жизни". В этой статье, кстати говоря совершенно не понятой современниками (знаменитый английский кристаллофизик и философ Д. Бернал говорил о том, что ее читали, да и то в очень узких кр"- гах, лишь благодаря обаянию личности Холдейна и красоте и ясности стиля изложения), ученый обрисовал все важнейшие аспекты проблемы происхождения жизни.

Холдейн впервые подчеркнул важность задачи переноса генетической информации при рассмотрении вопроса о происхождении жизни. Впервые также он указал на ультрафиолетовое излучение Солнца как источник образования органических соединений из атмосферных газов, С работой Опарина Холдейн не был знаком, и поэтому его также с полным основанием можно считать "крестным отцом" принципа непрерывности.

Десятки лет спустя после появления работ Опарина и Холдейна Бернал возродил идею Анаксимандра о роли ила, заметив, что на поверхности глин могут быстро идти процессы усложнения органических молекул. Новое - хорошо забытое старое, и сторонники абиогенеза получили в свои руки новую теорию, которая за 50 с лишним лет сильно расширила наши представления о возникновении жизни. Идею Опарина проверил опытным путем ученик известного американского ученого Г. Юри - С. Миллер. Он пропустил электрическую искру через смесь аммиака, метана, водорода и паров воды и получил аминокислоты - основные строительные "блоки", из которых состоит белок.

Результаты Миллера были сенсационны. Десятки экспериментаторов лихорадочно начали варить опаринский бульон. Были получены органические кислоты, все 20 природньТх аминокислот, основания нуклеиновых кислот, наконец, коацерватные капли Опарина и протеиноидные микросферы предшественники первых клеток.

Казалось, еще один шаг, и в пробирке возникнет жизнь.

Но этот шаг не был сделан. Более того, по нашему глубокому убеждению, он будет сделан не скоро.

В чем же дело? Ведь получены аминокислоты - стройте белок. Есть нуклеиновые основания, фосфаты, сахара - делайте ДНК- Коацерваты и микросферы есть.

Монтируйте все вместе и получайте жизнь. Дело оказалось гораздо более сложным.

27 лет назад Д. Уотсон и Ф. Крик открыли структуру ДНК. Затем Ф. Крик, М. Ниренберг и С. Очоа объяснили, как устроен генетический код. А потом выяснилась поразительная вещь: генетический код одинаков и у бактерии, и у дерева, и у человека. Универсальность кода означает, что в течение 3,5 миллиарда лет существования жизни на Земле основы генетического механизма, управляющего воспроизведением всех живых систем, остались неизменны.

Другими словами, 3,5 миллиарда лет назад на нашей планете уже существовали клетки, которые умели делать две вещи: во-первых, строить по заложенной в них генетической программе любую необходимую для них молекулу с заданными свойствами. Например, клетке нужно построить белковую молекулу, в которой жестко задана последовательность 100 аминокислот. Так вот, клетка, имея механизм кодового считывания, почти никогда не ошибается при создании этой молекулы. Если из этих аминокислот такую же белковую молекулу начнет делать химик-органик, порядок аминокислот в этой молекуле будет самый разный. Чтобы синтезировать один-единственный нужный вариант белка, химику не хватит времени существования Вселенной. Во-вторых, клетка способна размножаться, создавая свои точные копии.