Ешё кусочек
ГЛАВА ДВАДЦАТАЯ УРАГАН НА МУСОРНОЙ СВАЛКЕ
Гипотеза Фрэнсиса Крика относительно того, что жизнь на Земле возникла благодаря ДНК инопланетных существ, странным образом согласуется с мифами индейцев-ягуа, живущих в перуанской Амазонии. Представители этого племени, регулярно использующие аяуаску для обретения трансового состояния, поведали французскому антропологу Жан-Пьеру Шомелю следующую историю: "В самом начале, до рождения на этой земле, наши отдаленные предки жили в другом месте, на другой земле…" [1205]
Как я уже отметил, схожей идеи придерживался и Крик. И хотя подобное предположение в устах нобелевского лауреата звучит несколько странно, ему это прощали — хотя бы потому, что он был Фрэнсис Крик. Кроме того, тот с самого начала дал понять, что это — не более чем гипотеза. Еще один, не менее прославленный ученый — астрофизик Фред Хойл — также выступал со схожей идеей и примерно в то же время. При этом ему, как и Крику, удалось сохранить свою научную репутацию [1206]. В соответствии с представлениями Хойла, споры жизни разносятся по Вселенной на огромных кометах. Таким образом, ему импонировала идея о случайном ее занесении на нашу планету. Крик же, как мы уже отмечали, склонялся к мысли о сознательном распространении бактерий с ДНК некими разумными существами. Однако оба ученых полагали, что жизнь, к моменту ее первого появления на Земле, носила слишком комплексный характер, чтобы допустить ее возникновение непосредственно на планете. Таким образом, и Крик, и Хойл считали, что первые и наиболее сложные шаги — от безжизненного к жизни — были сделаны где-то еще.
Эта история начинается около 4,5 миллиарда лет назад, когда масса земли сформировалась наконец в планету, вращающуюся вокруг Солнца. В течение следующих 600 миллионов лет она оставалась шаром из расплавленной лавы. Однако около 3,9 миллиарда лет назад планета остыла настолько, что на ней образовался тонкий слой коры [1207]. Судя по всему, примерно в то же время под атмосферой, состоящей из простых газов, начали формироваться лужи воды, обогащенной всевозможными минералами. И в этих озерцах "добиотического супа", благодаря случайному столкновению молекул, очень быстро сформировались простейшие формы жизни. Так, во всяком случае, считают некоторые ученые [1208]. Другие, в том числе и Крик, были не согласны с этим мнением. В частности, они утверждали, что "возражения против столь внезапного возникновения жизни носят поистине астрономический характер. Проще поверить в случайную сборку "Боинга-707" ураганом, залетевшим на мусорную свалку" [1209].
Однако в чем едины практически все ученые — это в том, что жизнь появилась, а затем и распространилась по планете практически сразу после появления "добиотического супа". Земная кора еще не успела сформироваться полностью 3,9 миллиарда лет назад, а уже 3,8 миллиарда лет назад — то есть спустя каких-нибудь 100 миллионов лет — планета была колонизована бактериями. В пользу подобного предположения говорят многочисленные, пусть и вторичные, свидетельства [1210]. На отметке в 3,4 миллиарда лет эти свидетельства становятся неопровержимыми, поскольку именно этим временем датируются наиболее древние из известных нам окаменевших остатков бактерий [1211]. Однако и эту дату отделяет от формирования земной коры каких-нибудь полмиллиарда лет.
Главный код
Крик был биофизиком, а не математиком. И поверить в возможность того, что жизнь смогла возникнуть "здесь, на Земле" менее чем за полмиллиарда лет, ему мешали чисто статистические выкладки. Фрэнсис Крик не возражал против концепции "добиотического супа", но он не мог понять, каким образом из этой массы, если не мгновенно, то в очень короткое время, могла возникнуть примитивная химическая самовоспроизводящаяся система — иными словами, первый вариант структуры ДНК/РНК [1212]. И эти возражения вовсе не были антиэволюционными. Как только система вступила в действие — а это, судя по всему, совпало с появлением жизни на Земле, — индивидуальный организм получил возможность унаследовать те адаптивные характеристики, которые в значительной степени повышали его шансы на выживание. И именно в это время дарвиновский естественный отбор начал взаимодействовать с ДНК, отдавая предпочтение тем или иным особенностям организма. Таким образом был создан тот механизм эволюционного развития, благодаря которому вся планета заполнилась постепенно мириадами всевозможных существ. Однако Крика беспокоил вопрос непосредственного возникновения самой системы. Все современные гипотезы на этот счет представлялись ему сомнительными. Ведь сколько бы ни было отпущено нам лет — полмиллиарда или даже больше, — в любом случае, возможность случайного появления столь сложной системы остается более чем гипотетической.
Для того чтобы понять точку зрения Крика, необходимо немного больше узнать о семействе молекул, известных как протеины. Ведь именно они лежат в основе структуры и метаболической деятельности всех живых клеток. Наконец, нам необходимо узнать немного больше и о самой ДНК.
"Молекула протеина — это макромолекула, которая состоит из тысяч атомов, — писал Крик. — Каждый протеин выполнен так, что все атомы в нем занимают свое, строго определенное место. Каждый тип протеина образует сложную трехмерную структуру, отличающуюся от других. Именно это позволяет им выполнять свою каталитическую или организующую функцию. Эта трехмерная структура… основывается на одной или нескольких "полипептидных цепочках"… Клетка образует их, соединяя вместе определенный набор маленьких молекул, известных как аминокислоты… Самое интересное, что для формирования протеинов используется всего лишь двадцать видов аминокислот, и именно этот набор прослеживается во всей природе… Каждый протеин подобен абзацу, записанному с помощью двадцатибуквенного алфавита. При этом природа каждого протеина определяется точным порядком букв… Животные, растения, микроорганизмы и вирусы используют один и тот же набор из двадцати букв… Набор этот настолько универсален, что формирование его вполне можно увязать с возникновением жизни на Земле [1213].
Второй химический язык, также возникший в глубокой древности, прослеживается в нуклеиновых кислотах — ДНК и РНК [1214]. Они относятся к числу естественных и синтетических компонентов, известных как полимеры, и представляют собой гигантские цепочки молекул, каждая из которых характеризуется повторяющимся набором всего лишь четырех химических элементов. Если говорить об РНК, то это — аденин, цитозин, гуанин и урацил (представленные следующими буквами: А, С, G и U). Первые три элемента — аденин, цитозин и гуанин — встречаются и в ДНК. Однако на четвертом месте стоит тимин (Т). Этот элемент настолько близок урацилу, что при постоянном взаимодействии между нитями ДНК и РНК, протекающем на клеточном уровне, не наблюдается никакой несовместимости[1215].
Оба эти полимера (при том что ДНК обычно выполняет функцию "командующего", а РНК обычно выступает в роли "передатчика") несут в себе всю генетическую информацию, необходимую для создания живого организма [1216]. Более того, и ДНК, и РНК с четырьмя их базовыми элементами остаются одними и теми же и выполняют одну и ту же функцию во всех живых существах — будь то слон или бактерия, собака или блоха, медуза или акация, капуста или бабочка, червь или человек. И так уже на протяжении четырех миллиардов лет. Единственное, что меняется, — это порядок букв А, С, G и Т в том генетическом коде, который вписан в ДНК каждого организма, ну и, конечно же, количество ДНК в разных организмах. Так, кишечная бактерия Е. coli состоит из одной-единственной клетки, внутри которой свернулась полумиллиметровая полоска полимера ДНК [1217]. В свою очередь, мы уже говорили о том, что каждая из миллиардов клеток, формирующих человеческое тело, содержит два метра той же самой ДНК. Совершенно очевидно, что нить подобной длины загружена гораздо большим количеством абзацев генетического кода, чем то, в котором испытывает потребность крохотная Е. coli. Но даже для того, чтобы закодировать простейшие формы жизни, необходимо большое количество информации. Mycoplasma geni— talium представляет собой мельчайшую из бактерий, известных на сегодняшний день науке. Но даже ей требуется достаточное количество ДНК, чтобы записать весь генетический код, состоящий из 580 тысяч букв. Что уж говорить о генетическом коде человека, который состоит приблизительно из трех миллиардов букв. И все эти буквы растянулись вдоль каждой из двухметровых нитей ДНК, свернувшихся во всех без исключения клетках человеческого организма [1218].
Настоящим научным прорывом шестидесятых годов XX века можно назвать работу, связанную с расшифровкой генетического кода. В итоге был создан своего рода маленький словарик, "в общих принципах похожий на азбуку Морзе" — как написал о нем Крик. Этот словарь "соотносит четырехбуквенный язык генетического материала с двадцатью буквами протеина, которые можно уподобить исполнительному языку" [1219].
Не погружаясь в самые глубины субмикроскопической алхимии, хотелось бы отметить, что комбинация любых трех "букв" ДНК побуждает клетки соединять аминокислоты таким образом, чтобы синтезировать из них определенного типа протеины. И именно это обуславливает конечный образ и набор функций каждого живого организма — строго в соответствии с унаследованным им кодом. Учитывая огромное разнообразие жизни на нашей планете, я не могу избавиться от изумления при мысли о том, что в каждом случае мы имеем дело с одним и тем же невероятно простым набором букв, перетасованным особым образом. Соответственно, лишь порядок расположения этих букв определяет разницу между геранью и жирафом, слоном и муравьем, человеком и обезьяной (точно так же, как это происходит в написанных словах). Однако все это, как отмечает Крик, сводится в итоге к чистой математике:
Поскольку язык нуклеиновых кислот содержит всего лишь четыре буквы, существует ровным счетом шестьдесят четыре триплета (4 х 4 х 4). Шестьдесят один из этих "кодонов", как их называют ученые, отвечает за образование той или иной аминокислоты. Три оставшихся кодона отвечают за "конечную цепочку" [1220].
Мы уже говорили о том, что живые клетки используют для создания протеинов лишь 20 аминокислот. И это порождает весьма существенную "двусмысленность" — когда большинство триплетов кодирует более чем одну кислоту, и при этом различные триплеты могут кодировать одну и ту же аминокислоту.
Кодоны, определяющие аминокислоты: ТТТ = фенилаланин (Phenyla Lanine); AAA = лизин (Lysine); AAG = лизин (Lysine); GCT = аланин (Alanine) (по Кэлледайну, 2004, с. 13)
Точно не известно, как именно клетки определяют правильную кислоту, когда в наличии имеется столько альтернативных возможностей. В то же время — я упоминаю об этом безо всякого подтекста — существует лишь две аминокислоты, которые ДНК считает настолько важными, что избегает в этой сфере любой двойственности. Так, за образование каждой из этих кислот отвечает по одному-единственному кодону. Первой из них является метионин. Второй — триптофан, исходная молекула для всех триптаминовых галлюциногенов [1221].
Чудо
Полагаю, читателю уже понятно из вышесказанного, что для жизни — во всяком случае, для жизни на этой планете — необходимы как нуклеиновые кислоты, так и протеины, представляющие собой необычайно сложные и объемные макромолекулы. Нуклеиновые кислоты нужны потому, что они несут генетический код и могут копировать сами себя — две вещи, на которые не способны протеины. С другой стороны, протеины необходимы для всех тех "строительных работ", которые протекают внутри клетки — в том числе для образования и дублирования самой ДНК. Без тех унаследованных инструкций, которые уже содержатся в ДНК — "возьми эту аминокислоту", "соедини ее вместе с той", "теперь остановись" и т. д., и т. д., — не будет синтезирована ни одна протеиновая цепочка и клетки не смогут выполнять свою работу. Но и ДНК, как мы уже отметили, не может быть сформирована в отсутствие протеинов. Таким образом, перед нами две стороны одной медали.
Что возмущало Крика-статистика — так это невозможность случайного возникновения даже одного-единственного протеина, сложенного из длинной цепочки аминокислот. И неважно, насколько питательным был тот самый "добиотический суп" и сколько миллиардов лет варились в нем все необходимые ингредиенты. Взяв за основу среднюю длину протеина в 200 аминокислот (некоторые протеины бывают намного больше), Крик высчитал, что шансы случайного его возникновения равны 1 к 260. То есть на одну удачную попытку — двести шестьдесят неудач. Для того чтобы в полной мере оценить эту цифру, стоит учесть, что количество всех атомов в видимой Вселенной (а не только в нашей Галактике) составляет 1 к 80 — скажем прямо, достаточно скромная пропорция, если принять во внимание шансы, противоречащие случайному образованию протеина [1222]. Насколько же менее правдоподобной будет гипотеза о том, что сама жизнь, которая даже на уровне бактерий отличается сложным клеточным механизмом и подразумевает использование множества протеинов, возникла на планете в результате случайного столкновения молекул!
Это ощущение удивительной слаженности и упорядоченности лишь усиливается при взгляде на двойную спираль ДНК. Вспомните хотя бы о том, что в каждой человеческой клетке — а каждая клетка составляет не более миллионной доли булавочной головки — находится двойная нить ДНК двух метров в длину и десяти атомов в ширину
[1223]. И фактор сжатия здесь намного больше, чем тот, который требуется для размещения двух метров в емкости уровня булавочной головки. Ведь нить ДНК располагается исключительно в ядре клетки, которое куда меньше самой клетки и составляет в диаметре лишь десять микрометров. В результате степень компактности может быть сопоставима лишь с той, которая требуется для размещения пятидесяти миль шнура в ящике для обуви. Две одинаковых полимерных ленты обычно перевиты таким образом, что напоминают двух змей — причем голова каждой из них обращена к хвосту соседки. Таким образом, каждая нить ДНК является "перевернутой" копией другой, соединяются же они у основания в строго определенном порядке (А — всегда с Т, С — всегда с G) [1224]. Ученые обычно называют их "главной копией" и "копией поддержки" — ведь если в одну из нитей вкрадется ошибка, клетка всегда сможет восстановить прежнюю схему, сопоставив "ошибочный вариант" с правильным.
"
Боги и демоны эволюции" Грэм Хэнкок.
http://lib.rus.ec/b/326980/read#t26
