Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле
“Великий квест” – это не только научная одиссея, но еще и рассказ о воодушевляющих, а нередко и гениальных личностях, таких, к примеру, как бесконечно эксцентричный Джон Холдейн или вспыльчивый Гюнтер Вэхтерсхойзер. Многие из героев этой книги удостоились Нобелевской премии и принадлежат к числу самых выдающихся умов прошлого века. Некоторые (вроде Карла Сагана) известны достаточно широко, имена других не слишком на слуху. И я уверен, что встреча на книжных страницах как раз с этими замечательными первопроходцами доставит вам особенное удовольствие.
К сожалению (и внимательный читатель это обязательно заметит), большинство упомянутых в книге ученых – мужчины. Первые три главы вообще не содержат ни одного женского имени, и лишь в четвертой главе мы познакомимся с Розалинд Франклин, которая появится, чтобы принять участие в открытии структуры ДНК. А потом опять – почти сплошь мужчины. Однако ничего удивительного в этом нет: ученый мир того времени был столь же привержен сексизму, что и общество в целом. Именно об этом писала в своей книге “Уступающие” (Inferior)[5] научный журналист Анжела Саини. Я добросовестно пытался найти женщин-исследовательниц возникновения жизни, которыми могла пренебречь история науки, но – тщетно. Кроме того, я искал женские имена среди соавторов статей, принадлежавших перу мужчин-руководителей лабораторий. Впрочем, было бы ошибкой, приукрашивая действительность, добавлять в наш рассказ эгалитарности. Я лишь надеюсь, что в дальнейшем история исследований тайны зарождения жизни будет отличаться большим гендерным разнообразием.
В остальном же наш квест по истории зарождения жизни в высшей степени демократичен. Проходя его, любой желающий сможет получить удовольствие и заряд вдохновения. Но нельзя забывать и о том, что, задаваясь вопросом о возникновении живого, мы также непременно спрашиваем себя – зачем мы пришли в этот мир, существует ли жизнь на других планетах и что вообще означает “быть живым”? И предлагаемая вам книга повествует о слабых и несовершенных людях, осмелившихся тем не менее попробовать разобраться в этих сложных вопросах. Погружаясь в проблему происхождения жизни, наши герои видели мерцание бесконечности.
Майкл Маршалл, Девон, февраль 2020 года
Часть I
Первичная наука
Большинство химиков, включая меня самого, убеждено: жизнь возникла самопроизвольно из смеси различных молекул на безжизненной в то время Земле. Каким образом это произошло? Не имею понятия.
Джордж Уайтсайдс,
речь на церемонии вручения ему медали Американского химического общества Пристли за выдающиеся заслуги, 2007 год[6]
Глава 1
Величайший вопрос
Куда бы вы ни направили свой взгляд, в поле зрения обязательно окажется что-нибудь живое. Так будет, даже если вы попросту пялитесь на кирпичную стену, экран компьютера или на небо. Пускай вы не увидите крупных животных или большие растения – туда все равно попадут насекомые, микроскопические организмы или, на худой конец, неисчислимые миллионы бактерий. На нашей маленькой планете жизнь заполонила собой все – и обжигающе горячие геотермальные источники, и давящую кромешную тьму морских глубин, и сильно разреженный воздух над облаками.
Но так было не всегда. Когда-то Земля была совершенно безжизненной. В те времена наша планета являла собой шар из полурасплавленных горных пород, который без устали бомбардировали все новые метеориты и усеивали яростно извергающиеся вулканы. Морей не было и в помине, а в воздухе отсутствовал необходимый для дыхания кислород. Если бы мы каким-то чудом перенеслись назад во времени и попали на такую вот юную Землю без защитного скафандра и баллона с кислородом, то интересовало бы нас только одно: от чего мы погибнем быстрее – от удушья или от испепеления?
Однако каким-то образом нашей планете удалось превратить этот адский пейзаж в голубой и зеленый рай, который представители нашего вида в настоящее время успешно разрушают. Что же произошло? И что собой представляло первое живое существо – как оно выглядело, из чего состояло, и каким образом возникло?
Эти вопросы неотделимы от еще одной загадки, поиск ответа на которую веками будоражил человеческие умы, – одиноки ли мы во Вселенной? Сейчас Земля является единственной известной нам обитаемой планетой. Какой вывод из этого следует? Может, в подходящих условиях возникновение жизни происходит легко и просто? Что ж, в этом случае космос наверняка полнится жизнью, а остальные планеты нашей Солнечной системы просто не подошли для нее по каким-то параметрам. Но может оказаться и так, что вероятность возникновения жизни исчезающе мала и ее зарождение сродни чуду, происходящему лишь в одном из многих миллиардов миллиардов миров. Тогда мы действительно одиноки – одиноки в экзистенциальном смысле этого слова – и, поднимая глаза к звездам, смотрим в пустоту.
Человечество тысячелетиями рассказывает истории о сотворении жизни. Эти мифы бывают и красивы, и выразительны, но ни один из них толком не объясняет, как именно нечто живое могло образоваться из неживых составляющих. Возьмем, к примеру, скандинавскую легенду о происхождении мира, которую великолепно передал Нил Гейман в своей книге “Скандинавские боги” (Norse mythology)[7]. Гейман описывает огромный ледник, возвышающийся над страной вулканов и огня. И вот однажды пламя растопило лед и на свет появился гигант по имени Имир, прародитель всех великанов. Рядом с Имиром находилась огромная безрогая корова, которая питалась, слизывая соленый лед. Имир, в свою очередь, поглощал ее молоко и рос.
Все это очень живописно, но, как нетрудно заметить, толком ничего не объясняет. Растопив лед, мы вряд ли получим великана, не говоря уже о колоссальной корове. Этот миф словно бы спешит “проскочить” сложную часть, чтобы поскорее перейти к яркому эпизоду, повествующему о том, как бог Один и его братья убивают Имира и тем самым создают наш мир.
Но в скандинавской мифологии хотя бы прямо говорится, что жизнь возникла из чего-то неживого. Иные же легенды норовят схитрить, уверяя, будто жизнь появилась из какой-то другой, более ранней жизни, – а уж откуда взялась эта самая пражизнь, читателю остается только гадать. Этим грешит любая история, сводящая возникновение жизни к богу или богам. Логичный вопрос “Но откуда же тогда взялся сам бог?” настолько очевиден, что звучит чуть ли не по-детски. И тем не менее это не делает его неуместным.
Осознав, что мифы о сотворении мира не могут тут нам помочь, мы заодно поймем и кое-что еще: на самом деле люди очень долго, веками, вообще не задавались вопросом о возникновении жизни. Виной тому, видимо, две распространенные подсознательные установки, из-за которых человечество долгое время и игнорировало такую важную проблему.
Первая из них связана с нашей верой в то, что живую материю от неживой отличает нечто особенное, практически волшебное. Подобное представление называется витализмом и встречается в самых различных культурах. Мы сталкиваемся с витализмом уже в Книге Бытия: “И создал Господь Бог человека из праха земного, и вдунул в лицо его дыхание жизни (курсив мой – Майкл Маршалл), и стал человек душою живою”. В Древней Греции философы-стоики писали о “пневме”, имея в виду одновременно и “дыхание”, и “душу”. Аристотель рассуждал о “психее” – это понятие описывает нечто вроде души, хотя и не обязательно наделенное сознанием или разумом. Если вы считаете, что у вас есть душа, которая состоит из некоторой таинственной “энергии” и покинет тело после смерти, то вы – сторонник витализма.
На самом деле в идее витализма есть что-то крайне притягательное. Всякому очевидно, что слон отличается от камня и что это отличие не ограничивается какими-то мелочами, – разница здесь очень велика. Жизнь – штука совершенно особенная.
Но хотя витализм интуитивно и понятен, он все-таки совершенно неверен. Никакой “жизненной силы” не существует – а если она и есть, то никому пока так и не удалось выявить ее или хотя бы дать ей строгое определение. Мало того: последние 200 лет биологи объясняли уникальные свойства живых существ, опираясь на характеристики составляющих их “неживых” веществ.