Первые «капельки жизни» – коацерваты – могли образоваться самопроизвольно из молекул липидов, возникших неорганическим путем. Впоследствии они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК. Подобное сообщество уже можно назвать организмом.
На начальном этапе зарождения жизни участие РНК в синтезе белков было случайным, и последовательности аминокислот из раза в раз воспроизводились не точно, а лишь приблизительно. Поскольку точность резко повышала стабильность такой живой системы, естественный отбор способствовал выработке все более «специализированных» катализаторов. Дело закончилось возникновением универсальной системы специального синтеза любого требуемого белка.
Для синтеза белков все живые организмы по сей день пользуются специальными молекулярными «машинками» – рибосомами, основу которых составляют молекулы РНК. Правда, белки тоже входят в состав рибосом. И белки непростые – маленькие, очень древние, крайне консервативные. Биологам удалось показать, что рибосомные РНК могут синтезировать белок и сами, без помощников – медленно, с трудом, но все-таки могут.
Еще одним усовершенствованием РНК-организмов было приобретение ДНК. Молекулы ДНК более устойчивы, чем РНК, и потому являются более надежными хранителями наследственной информации. Платой за стабильность стала неспособность молекул ДНК сворачиваться в клубки из спиралек и выполнять активные действия. Изначально ДНК, скорее всего, была чем-то вроде покоящейся фазы в жизненном цикле самовоспроизводящихся колоний РНК, и лишь много позднее она стала основным носителем наследственной информации.
Многие биологи считают, что все разнообразие жизни на нашей планете происходит от единственного исходного вида – «универсального предка». Другие ученые не согласны с этим. Они полагают, что устойчивое существование биосферы возможно только при условии относительной замкнутости биогеохимических циклов – в противном случае живые существа очень быстро израсходуют все ресурсы или отравятся продуктами собственной жизнедеятельности. Замкнутость циклов обеспечивается только сообществом из нескольких разных видов микроорганизмов, разделивших между собой биогеохимические функции.
Скорее всего, общим предком всего живого был не один вид, а некоторое сообщество множества простейших систем, в которых происходил активный обмен наследственным материалом. Разнообразие, симбиоз, разделение функций, информационный обмен – все это и есть изначальные свойства земной жизни.
Земля сформировалась около четырех с половиной миллиардов лет назад, но от первых нескольких сотен миллионов лет ее существования в земной коре практически не осталось никаких следов. Время появления жизни на Земле точно не известно. Ископаемые организмы встречаются в основном в осадочных породах, самые древние из известных каменных пород имеют возраст немного меньше четырех миллиардов лет. В них уже можно найти следы жизни, но не совсем понятно, какой – РНК-жизни или уже современной, ДНК-белковой. Эти следы – чисто химические, связанные с изотопным составом углерода, а в слоях более поздних, соответствующих трем с половиной миллиардам лет, уже начинают встречаться остатки целых живых организмов, бактерий. Таким образом, скорее всего, РНК-мир существовал где-то между 4,3 и 3,8 миллиарда лет назад, а первые белковые организмы с ДНК появилась на Земле не позже чем 3,8 миллиарда лет назад.
Глава 3 Животворящий камнепад
Минеральный мир и одушевленный мир – два антагонистических создания, если их рассматривать грубо, в их крайних формах, применяя обычный масштаб наших человеческих организмов. Но они предстают как единая, постепенно расплывающаяся масса, если мы заставим себя или путем пространственного анализа, или (что сводится к тому же) путем отодвижения во времени применить масштаб микроскопического и еще ниже бесконечно малого.
П. Т. Шарден. Происхождение жизни
В истории науки много странностей. Два столетия назад Французская академия наук постановила не рассматривать сообщения о падении «небесных камней» в силу их «явной ложности». Прошло совсем немного времени, и мир потрясли сообщения о падении Тунгусского и Сихотэ-Алиньского метеоритов, упорно связываемых желтой прессой с катастрофами инопланетных кораблей. Да и сегодня каждое падение крупных метеоров – болидов вызывает взрыв сенсаций в бульварных изданиях. Ну а профессиональные ученые с трепетом исследуют остатки древнейших циклопических кратеров, возникших от непрошеных космических гостей, кардинально изменивших ход эволюции земной фауны и флоры.
Геологи давно уже утверждают, что, по результатам анализа многочисленных данных, наша планета около четырех миллиардов лет назад подверглась чудовищной бомбардировке огромными астероидами и метеоритами, которые буквально испещрили поверхность гигантскими воронками – кратерами. Геофизиков поддерживают астрономы-планетологи, изучающие планеты Солнечной системы. Они подтверждают, что большинство кратеров на поверхности Меркурия, Марса и Луны возникло именно в то далекое время (наверняка метеоритные кратеры есть и у Венеры, но ее поверхность покрыта плотной облачностью).
Количество и размеры этих «каменных дождей» заставляют задуматься о том, как выстояла под их напором земная кора. Ведь, по оценкам ученых, на Земле должно было образоваться до 22 тысяч кратеров диаметром более 20 километров. По меньшей мере 40 из них должны были иметь диаметр около 1000 километров, а несколько – свыше 5000 километров. Однако кратеры сохранились только на Луне – на Земле они давно исчезли в результате произошедших с тех пор геологических процессов. По мнению планетологов, большинство кратеров на Марсе, и сегодня обнаруживаемых космическими зондами на его южном полушарии, тоже возникли в ту далекую эпоху.
Вся эта катастрофическая бомбардировка продолжалась довольно недолго – в астрономических масштабах – около 200 тысяч лет. С перерывами, разумеется; столкновения Земли с астероидами таких размеров, как тот, что уничтожил динозавров, происходили в то время не каждый день, а »лишь» каждые 100 лет, в среднем. Можно представить себе, какие страшные катаклизмы то и дело сотрясали тогда нашу планету, как рвалась, кипела, пузырилась и пучилась ее едва затвердевшая кора, какие потоки лавы и магмы извергались наружу, как взметались и вскипали воды молодых океанов. Нечто подобное сейчас происходит на Венере.
Ранее считалось, что земные и лунные кратеры образовались при падении осколков комет, но изучение образцов лунных пород показало, что их химический состав соответствует составу астероидов и метеоритов, находимых на Земле.
Тот факт, что древнейшая бомбежка была именно астероидной, существенно меняет картину. Ведь такая астероидная атака должна была уничтожить все твердые породы и скалы, которые уже успели к тому времени сформироваться на Земле, фрагменты комет на такое не способны. Это означает, что геологи никогда не смогут найти какие-либо скалы старше четырех миллиардов лет, и любые сообщения о таких находках требуют самой тщательной перепроверки.
Все это, естественно, напрямую касается и поисков древнейших следов жизни, ведь если она к тому времени уже возникла, то палеонтологи также никогда не смогут преодолеть временную границу «каменных дождей». Такая мощная и длительная бомбардировка могла в принципе испарить все первичные океаны, так что они должны были образоваться заново. С другой стороны, при ударе метеоритов и астероидов о Землю они неизбежно трескались, из трещин выделялась горячая вода, насыщенная органическими молекулами, и такие трещины могли стать очагами процессов, стимулировавших появление жизни после окончания бомбардировки.
