Возникновение жизни

Возникновение жизни

Как и у неорганических молекул горного хрусталя, молекулы в живых системах тоже связаны друг с другом. В так называемом первичном бульоне самоорганизуются исходные молекулы, такие как аминокислоты и молекулы ДНК.

Таким образом и был создан простой генетический код и первые полипептиды, затем отделившиеся и образовавшие трехмерные системы из кодов ДНК и белков.

Но все-таки как именно возникла жизнь?

Этим вопросом задавался Гёте. Его волновало, как из мертвого материала возникает живой: почему, к примеру, из разлагающейся материи через некоторое время выползают черви? Гёте верил в vis vitalis – жизненную силу, присущую и неодушевленным материалам. Ее существование позже опроверг французский химик Луи Пастер, доказав, что в стерильной среде не могут возникнуть живые организмы. За это он удостоился почетной премии французской Академии наук, что якобы раз и навсегда сняло вопрос о самозарождении жизни из неживой материи. Как хотите, но Пастер несправедливо получил награду, ведь жизнь на молодой планете Земля зародилась спонтанно, и Пастер не сумел объяснить данный факт.

Давайте в поисках «жизненных сил» взглянем на дерево. Откуда оно знает, что наступила весна и пора пускать ростки? Может, дело в том, что на улице становится светлее и теплее? Есть ли у дерева термометр? И почему, например, эдельвейс растет в скудной гористой местности? В земле в беспорядочном виде находятся различные молекулы, а в воздухе хаотично витает углевод в виде молекул диоксида углерода. Можно сказать, что эдельвейс способен поглощать молекулы из воздуха – углекислый газ – и молекулы из почвы – воду и минералы, – и это все наполняет цветок жизненными силами. Какой будет у растения цвет, какое количество листьев, решает не один атом, а комбинация нескольких. Как все это происходит у деревьев? Можно подумать, что такая информация заложена в их ДНК, но генетика дает лишь грубые инструкции, а остальное зависит от удивительной способности к самоорганизации. Гены не определяют, какое именно место должен занять каждый атом в трехмерном пространстве. Генетический код – это нечто большее, чем готовая копия. Он заранее определяет, что клеточная мембрана, например, поднимется наверх, но не диктует, куда точно направится каждая молекула жира и белка.

На главный вопрос о возникновении жизни генетика не может ответить. Найти точный ответ – увлекательная и особая тема для исследователей. Он таится в принципах самоорганизации и восстановления: на юной Земле царила атмосфера с большим количеством химических компонентов, например, присутствовала геотермальная энергия и энергия молний. Множество молекул встречались, связывались друг с другом согласно химическим правилам и принципу минимизации энергии. При определенных условиях плотности, концентрации и температуры случайным образом в качестве предпосылки для зарождения жизни возникли необходимые ДНК-базы – четыре буквы генетического кода[7]. Теоретически соединиться могли миллиарды комбинаций других молекул. Но появились именно эти четыре. Почему? Ответ прост: они оказались энергетически удобными. Другие появляющиеся комбинации были ошибочными, поэтому во время спонтанного процесса синтеза исправлялись и стали «правильными» четырьмя молекулами. Эти четыре молекулы способны формировать основу распознающей системы, кодировать, создавать и воспроизводить аминокислоты и белки – за счет чего и возможна сама жизнь.

Так как принципы самоорганизации и энергоминимизации универсальны, этот процесс мог возникнуть в любом другом месте Вселенной или просто не состояться. Во всяком случае, в этом уверены как я, так и мои коллеги из Планетарного общества в Пасадене, пытающиеся обнаружить внеземную жизнь.

Без сил самовосстановления природы не было бы живых существ, в том числе и человека. В человеческих клетках при считывании генетического кода постоянно происходят ошибки и возникают повреждения ДНК, например, из-за космического излучения или из-за высокоэнергетического света (остерегайтесь продолжительных сеансов в солярии!). Но в то же время каждую секунду в каждой клетке внутри цепочки ДНК восстанавливается неисправная молекула. Включаются в работу ферменты самовосстановления, целый класс специальных белков, за счет которых жизнь «ремонтирует» сама себя.