И начать нам придется с области исследований, настолько связанной с теорией эволюции, что многие даже интересующиеся наукой люди их не различают. Я говорю о проблеме происхождения жизни.
Глава 12. В начале было… что?
От оппонентов эволюционной теории — как заведомо предубежденных, так и добросовестных — часто приходится слышать такое возражение: ну хорошо, мол, допустим, эта теория более-менее убедительно описывает эволюцию уже существующей жизни. Но откуда эта самая жизнь взялась? Как могла возникнуть система, способная к такой эволюции посредством естественного отбора? Ведь отбор может действовать лишь на то, что способно к самовоспроизведению. А даже самые простые из известных нам самовоспроизводящихся систем все-таки слишком сложны, чтобы возникнуть в результате чисто случайных событий. В конце концов, будь иначе, мы бы регулярно видели самозарождение простейших живых существ из каких-то неживых компонентов. Однако, как доказал еще Луи Пастер, такого не происходит. Если жизнь не может возникнуть сама из неживой материи, но при этом существует — не означает ли это, что ее кто-то сотворил?
Строго говоря, данный вопрос не относится к теме этой книги. Ее задача — рассказать о биологической эволюции, а не обо всех современных представлениях о природе и ее развитии. Если уж на то пошло, механика Ньютона тоже не объясняла, откуда взялись планеты и другие небесные тела — достаточно было того, что они несомненно существуют, а она успешно описывает их движение и взаимодействие. Вопрос же о происхождении Солнечной системы и составляющих ее тел получил более-менее удовлетворительное решение много позже и в рамках совсем других теорий и дисциплин. С другой стороны, тем, кого действительно интересует проблема происхождения жизни, можно посоветовать прочесть вышедшую в 2016 году прекрасную книгу Михаила Никитина «Происхождение жизни: от туманности до клетки» — полное, ясное, связное и максимально беспристрастное изложение того, что знает и думает современная наука об этой проблеме.
Но ограничиваться таким ответом я не хочу. И не только потому, что это оставляло бы впечатление, что проблема происхождения жизни действительно является уязвимым пунктом — если не теории эволюции, то современной научной картины мира в целом, — но еще и потому, что успехи исследований последних десятилетий в этой области не только подкрепляют и дополнительно обосновывают эволюционную теорию, но и демонстрируют неожиданную плодотворность в ней дарвинистского подхода — хотя, казалось бы, он может вступать в действие только с момента, когда жизнь уже начала существовать. Именно поэтому глава, посвященная вопросам происхождения жизни, помещена в ту часть книги, где речь идет о роли эволюционной теории в разных областях фундаментальной биологии.
Разумеется, излагать во всех подробностях современное состояние проблемы происхождения жизни я не буду: во-первых, потому, что это уже сделал Никитин (и сделал гораздо глубже и компетентнее, чем мог бы это сделать я), во-вторых, потому, что такое изложение требует соответствующего объема: в книге Никитина более 500 страниц, не считая списка литературы. Поэтому я позволю себе коснуться лишь некоторых аспектов этой проблемы — тех, которые вызывают больше всего вопросов и недоразумений, а также наиболее тесно связаны с собственно эволюционной проблематикой.
Трижды невозможная жизнь
Прежде всего нужно разобраться с тем, почему сейчас мы не видим самозарождения живого из неживого — и почему, тем не менее, мы полагаем, что оно было возможно в далеком прошлом, около четырех миллиардов лет назад. Самозарождение жизни на сегодняшней Земле невозможно, видимо, потому, что… на ней уже есть жизнь. Это не шутка и не софизм: любые сценарии происхождения жизни предполагают, что в самом начале этого процесса на Земле уже имелся широкий спектр простых органических веществ, возникших чисто химическим путем из неорганических предшественников. Эксперименты, воспроизводящие условия на поверхности древней Земли, показывают, что такое вполне возможно и даже неизбежно. Более того: многие органические вещества, включая даже некоторые аминокислоты, обнаруживаются (пусть и в следовых количествах) в составе метеоритов, комет и космической пыли, так что само по себе появление простейшей органики без участия живых организмов не представляет особой теоретической проблемы.
Дело, однако, в том, что в наше время любая органика (в том числе и абиогенного происхождения), оказавшись в водах Мирового океана или внутренних водоемов, на поверхности земли, в почве или в атмосфере, быстро станет добычей вездесущих бактерий и других микроорганизмов. Что, естественно, лишит ее возможности чисто химической эволюции, отдаленным результатом которой могло бы стать появление «жизни-2». Хотя мы не знаем, сколько времени занял путь от простейших органических соединений до первых самокопирующихся молекул, предполагается, что на это ушел не один миллион лет (а скорее — не одна сотня миллионов лет), в то время как любая попавшая в современную биосферу органика будет сожрана гораздо быстрее. Даже такие химически инертные и «неудобные» для вовлечения в метаболические процессы органические вещества, как углеводороды, уничтожаются бактериями довольно быстро: уже через несколько лет после катастрофических нефтяных разливов, при которых в море выливаются сразу сотни тысяч тонн нефти, свободные углеводороды обнаруживаются лишь в следовых количествах (причем в основном в телах животных-фильтраторов и в других «убежищах», где они недоступны бактериям). Конечно, в подземных нефтеносных пластах те же углеводороды могут сохраняться миллионами лет — но там нет физических факторов, за счет которых возможно самопроизвольное усложнение молекул: солнечного излучения, неравномерного или переменного во времени нагрева и т. п. Так что приходится признать: первейшее и непременное условие зарождения жизни — отсутствие таковой.
Из этого вывода, кстати, следует еще одно простое и довольно грустное соображение. Как мы знаем, у всех известных нам живых организмов фундаментальная биохимическая основа одна и та же: полинуклеотиды и полипептиды (белки). Причем в этих соединениях используется один и тот же набор мономеров: 20 основных аминокислот для всех белков и по 4 типа нуклеотидов для каждой из нуклеиновых кислот. И даже генетический код, то есть правила «перевода» нуклеотидной последовательности в аминокислотную, у всех живых организмов один и тот же, с незначительными разночтениями: ген любого организма может быть прочтен молекулярными машинами любого другого организма — и прочтен правильно
[167]. Трудно представить, чтобы этот набор нуклеотидов и аминокислот был единственно пригодным для формирования простейших самовоспроизводящихся систем. И уж точно ни из каких законов природы или расчетов энергетической выгоды не следует, что правила соответствия между тройками нуклеотидов и аминокислотами должны быть именно такими, каковы они есть, а не иными. Генетический код достаточно произволен — если не абсолютно, то в значительной степени, — что и делает возможным существование отдельных «разночтений» в нем. Его принципиальное единство у всех живых организмов свидетельствует лишь о том, что все они — потомки только одной линии «преджизни», самовоспроизводящихся молекул. Вполне возможно, что на ранних стадиях становления жизни были и другие подобные системы. Но по каким-то существенным параметрам (скорость и точность самокопирования, устойчивость к тем или иным повреждающим агентам и т. п.) они уступали «нашей» линии — возможно, совсем чуть-чуть, но этого хватило, чтобы в условиях ограниченности ресурсов они в конце концов сошли со сцены и сами стали ресурсом для победителей. А поскольку распавшиеся и утилизированные белки и нуклеиновые кислоты (а тем более вышедший из употребления генетический код) не оставляют различимых следов, мы никогда не сможем точно узнать даже о самом факте существования этих альтернативных вариантов жизни — не говоря уж о том, сколько именно их было и в чем конкретно заключались их отличия от состоявшейся жизни.
