Краткая история почти всего на свете - Брайсон Билл

Все это весьма окольный путь показать, что мы очень мало знаем о самой большой экосистеме Земли. Но, как мы увидим дальше, стоит начать разговор о жизни как таковой, как обнаружится, что мы вообще еще очень многого о ней не знаем, и не в последнюю очередь о том, как она зародилась.

19

ВОСХОД ЖИЗНИ

В 1953 году аспирант Чикагского университета Стэнли Миллер взял две колбы — одну, содержавшую немного воды, изображавшую первозданный океан, и другую со смесью метана, аммиака и сероводорода, представлявшую раннюю атмосферу Земли, — соединил их резиновыми трубками и стал пропускать электрические искры, изображавшие молнии. Через несколько дней вода в колбах позеленела и пожелтела, образовав крепкий бульон из аминокислот, жирных кислот, сахаров и других органических соединений. «Если Бог не сделал это именно так, — восхищенно заметил научный руководитель Миллера, нобелевский лауреат Гарольд Юри, — то он упустил хороший шанс».

В прессе того времени проблема представлялась так, будто достаточно кому-нибудь как следует встряхнуть колбы, и оттуда поползут живые существа. Как показало время, все обстоит далеко не так просто. Несмотря на полстолетия дальнейших исследований, мы сегодня не стали ближе к синтезу живых организмов, чем были в 1953 году, — и намного дальше от представлений, что нам это по силам. В настоящее время ученые довольно твердо убеждены, что ранняя атмосфера совсем не походила на ту, что Миллер с Юри приготовили для своего газированного бульона, и, скорее, была гораздо менее химически активной смесью азота и углекислого газа. Повторение опытов Миллера с этими менее удобными составляющими пока позволило получить только одну весьма несложную аминокислоту. Но в любом случае получение аминокислот — это еще не решение проблемы. Проблемой являются белки.

Белки получаются при соединении аминокислот, и их требуется очень много. Никто по-настоящему не знает, сколько, но в организме человека может находиться целый миллион видов белков, и каждый является маленьким чудом. По всем законам вероятности, белки не должны были бы существовать. Чтобы изготовить белок, требуется собрать аминокислоты (которые традиция предписывает мне обязательно назвать здесь «кирпичиками жизни») в определенном порядке, во многом подобно тому, как в определенном порядке собирают буквы, чтобы написать слово. Проблема в том, что слова, записанные аминокислотным алфавитом, зачастую бывают невероятно длинными. Чтобы записать слово «коллаген», название широко распространенного белка, требуется в определенном порядке расположить восемь букв. А чтобы создать коллаген, вам требуется соединить 1055 аминокислот в строго определенной последовательности.²⁷⁰ Однако — и здесь наступает очевидный, но решающий момент — создаете его не вы. Он создается сам, самопроизвольно, без руководящих указаний. Вот здесь-то и возникают невероятности.

Шансы самосборки молекулы, подобной коллагену, из соединенных в определенной последовательности 1055 элементов, откровенно говоря, равны нулю. Это просто не должно случиться. Чтобы осознать, насколько мало тут шансов на успех, представьте себе обычный игорный автомат типа «однорукий бандит», но значительно расширенный — если быть точным, примерно до 27 м, — чтобы вместить 1055 колес вместо обычных трех-четырех с двадцатью знаками на каждом (по одному на каждую из общеизвестных аминокислот)*.

------

* (Фактически, на Земле известны 22 встречающиеся в природе аминокислоты; возможно, ждут своего открытия и другие, однако 20 из них необходимы для создания нас и большинства других живых существ. Двадцать вторая аминокислота, названная пирролизином, была открыта в 2002 году исследователями из Университета штата Огайо и найдена только в одном виде архей (так называют одну из самых ранних форм животной и растительной жизни, о чем мы поговорим чуть ниже), носящем научное название Methanosarcina barkeri.)

Сколько времени вам придется дергать ручку, прежде чем все 1055 знаков выпадут в нужном порядке? Фактически вечно. Даже если вы сократите число колес до двухсот, что является более обычным количеством аминокислот в белке, вероятность выстраивания всех двухсот в предписанном порядке составит 1 к 10²⁶⁰ (т. е. к единице с 260 нулями), много больше числа всех атомов во Вселенной.

Словом, белки — это очень сложные вещества. Гемоглобин длиною всего в 146 аминокислот, по белковым меркам, — карлик, но и он предоставляет собой одну из 10¹⁹⁰ возможных комбинаций аминокислот, потому химику из Кембриджского университета Максу Перутцу потребовалось 23 года — можно сказать, вся творческая жизнь, — чтобы расшифровать его строение. При случайном протекании процессов создание даже единственного белка должно было бы представляться совершенно невероятным — вроде пронесшегося над кладбищем старых автомобилей смерча, который оставил за собой собранный до последней гайки авиалайнер. Этим красочным сравнением мы обязаны астроному Фреду Хойлу.