Код жизни. Как случайность стала биологией - стр. 16

Много лет подобные гипотетические трудности считались непреодолимыми препятствиями. Однако сегодня исследователи происхождения жизни считают, что они нашли способы, которыми Природа могла бы – хотя бы в принципе – решить такого рода заковыристые задачи, и это не может не восхищать. В этой и следующих четырех главах мы проследим за ходом впечатляющего прогресса, который был достигнут в последние годы в понимании происхождения жизни. В нашем кратком обзоре с неизбежностью встретятся труднопроизносимые названия соединений, участвующих в биохимических реакциях, и целые россыпи затейливых химических и физических процессов. Мы постараемся делать упор на кульминационных частях этой истории открытий и прорывов. Кроме того, мы надеемся пояснить, какие понятийные трудности приходилось преодолевать и какие остроумные решения для этих проблем придумали ученые. Надеемся, такой подход, пусть даже сложный для читателя, поможет оценить логику и красоту научного процесса, а также блестящий ум и терпение ученых.

Чтобы преодолеть первую проблему – проблему самореферентности современной биологии – ученые предложили, что когда-то существовала несколько отличная от нынешних, совсем простая первоначальная клетка, так называемая протоклетка. Однако эта гипотеза вызвала новые сложности (вдобавок к фундаментальному вопросу о том, как возникли сами эти структуры). В частности, ученым нужно было понять, как протоклетки росли и делились без тех сложных биохимических механизмов, которыми снабжены современные клетки. Чтобы преодолеть это препятствие, пришлось прибегнуть к процессу доказательства от противного – то есть взять все основные понятия и поставить их с ног на голову. Что-то похожее происходит в последние годы с индустрией такси. Когда хочешь основать таксомоторную фирму, первое, что приходит в голову, – у такой фирмы должен быть собственный автопарк. Обратное предположение: у таксомоторной фирмы нет своих автомобилей. Всего двадцать лет назад такая фраза звучала бы совершенно безумно. Но сегодня, напротив, самые крупные «таксомоторные» компании в истории – это Uber и Lyft. Исследователи происхождения жизни вынуждены были признать, что хотя у современных клеток есть внутренний биохимический аппарат, управляющий ростом и делением клеток (что дает клеткам возможность приспособиться к изменчивым условиям на планете), у первоначальных клеток, по-видимому, все было совсем наоборот. То есть протоклетки брали все необходимое – материалы и энергию – в окружающей среде, и именно флуктуации среды стали тем двигателем, который управлял ростом, делением и репликацией клеток.

Чтобы подробнее изучить вероятное происхождение и структуру первых клеток, нам нужно рассмотреть много дополнительных вопросов. Они касаются самых разных тем, от геологических сценариев и предбиологической химии до самой природы этих клеток и эволюционных событий, которые могли привести к возникновению современной жизни. При этом важно не ожидать ответов на все вопросы сразу: нужно понимать, что в попытках составить более полную картину нас ждет довольно много фальстартов, тупиков, отступлений и неудач. Вот лишь неполный список вопросов, на который нам придется ответить: каковы главные строительные материалы, необходимые, чтобы запустить процессы формирования клеток? Какие источники энергии, вероятнее всего, поддерживали необходимые химические реакции? Что требовалось, чтобы устроить уютное гнездышко для самых первых клеток? А главное, пожалуй, – сколько ниш в окружающей среде было нужно, чтобы возникла жизнь? Иначе говоря, не было ли такого, что жизни на Земле требовались одни условия для создания строительного материала и совсем другие – чтобы поддержать саму жизнь, когда она уже зародилась?