Живое и неживое. В поисках определения жизни - читать онлайн книгу. Автор: Карл Циммер cтр.№ 62

Планы эти провалились, когда научный руководитель ^[316] Миллера уехал из Чикаго, приняв должность в Калифорнии. Отчаянно нуждаясь в исследовательском проекте, Стэнли вернулся мыслями к происхождению жизни. Чем больше молодой человек раздумывал о нем, тем менее безумным казался ему эксперимент по проверке идей Опарина. Миллер не собирался создавать радиобов, а тем более настоящую жизнь. Он собирался всего лишь проверить предположение, что химические процессы древней Земли давали начало органическим молекулам.

Семинар, на котором Миллер услышал об Опарине, проводил лауреат Нобелевской премии по химии Гарольд Юри. Миллер отловил нобелиата в его кабинете и предложил тому свой план. Юри ответил, что для аспиранта это неудачная идея, так как из нее, скорее всего, ничего не выйдет. Он пытался склонить Миллера к другим проектам, не столь амбициозным, но более надежным, например к описанию химического состава метеоритов. Но Миллер был непоколебим, и в конце концов Юри сдался. Он дал молодому человеку год на то, чтобы тот похимичил в его лаборатории. Если за год у Миллера ничего не получится, с ним придется попрощаться.

Для опыта Миллер и Юри взялись имитировать условия древней Земли на лабораторном столе. «Тогда мы сконструировали стеклянный аппарат, вмещавший модель океана, атмосферы и конденсатор дождя» ^[317], – вспоминал позже Стэнли.

В эту емкость Миллер добавил газы, которые, как считалось, были типичными для древней Земли: водяной пар, метан, аммиак и водород. Энергию для химических реакций в те далекие времена, по предположению Миллера, давали молнии, поэтому он вставил в аппарат электроды, чтобы вызывать искры. После нескольких предварительных проб и уточнений Миллер включил аппарат и оставил его работать всю ночь.

На следующий день раствор превратился в красноватую жижу. Опорожнив сосуд, Миллер обнаружил, что теперь в жиже были аминокислоты – строительные кирпичики белков – наряду со множеством других углеродсодержащих молекул.

Свои результаты Стэнли опубликовал в мае 1953 г., в нежном возрасте 23 лет. «Реакция на статью ошеломила меня», – вспоминал он впоследствии. Как некогда Джона Батлера Бёрка, Миллера осаждали толпы репортеров. Весть о его эксперименте стала настолько сенсационной, что Институт Гэллапа провел опрос с целью узнать, сколько людей верит в возможность создания жизни в пробирке. Утвердительный ответ дали лишь 9 %.

Одним-единственным экспериментом Миллер положил начало новой области науки, которой было дано название «пребиотическая химия». Ученые воспроизвели синтез аминокислот и даже получили некоторые из оснований, входящих в состав нынешних ДНК и РНК. Пожилой к тому времени Холдейн, в молодости ставший одним из основных сеятелей идей на этом поле, теперь наблюдал плоды в виде новых открытий. Он также вдохновлялся идеями исследований молекулярных биологов, к примеру Фрэнсиса Крика, стремившихся установить, как живое хранит информацию в генах и извлекает ее оттуда.

Даже в 1960-е гг. у Холдейна оставались свежие идеи для посева. Он пришел к выводу, что жизнь – «бесконечное воспроизводство крупных сложно устроенных молекул». Изначально их устройство должно было быть намного проще того, что имеется в наши дни. Тот факт, что у некоторых вирусов одноцепочечная РНК, а не двухцепочечная ДНК, навел Холдейна на мысль, что, возможно, РНК первой возникла в ходе эволюции.

В 1963 г. Холдейн отправился во Флориду, чтобы изложить свои соображения на конференции, где присутствовали Опарин и другие ведущие специалисты по проблеме происхождения жизни. Свой доклад исследователь озаглавил «Данные, необходимые для проекта первого организма» (Data Needed for a Blueprint of the First Organism) ^[318]. Он мысленно реконструировал эту давно канувшую в небытие форму жизни – своего рода версию батибиуса. Предполагалось, что это был свободноживущий микроорганизм, хранивший свою наследственную информацию в РНК, а не в ДНК. Он мог использовать свои РНК-гены как инструкцию по синтезу белков, которые затем могли производить новые копии его же генов. Сколько генов было достаточно для подобной основанной на РНК жизни, Холдейн сказать не мог. «Первоначальный организм, быть может, состоял всего лишь из одного так называемого гена РНК» ^[319], – предположил он.

Эта идея была убедительной ^[320] – более того, настолько убедительной, что независимо пришла также в голову Крику и другим ученым. Но Крик, Холдейн и все остальные сторонники гипотезы РНК-жизни могли обсуждать ее только в самых туманных выражениях. На современной Земле единственные основанные на РНК формы жизни – это вирусы, которые для размножения нуждаются в хозяине. РНК-жизнь на древней Земле должна была как-то справляться сама.

_______

Путешествие Дэвида Димера в Россию на вулкан началось в 1975 г. – с беседы за сэндвичем с огурцом в придорожном английском кафе. Он перекусывал на пару с британским биофизиком Алеком Бэнгхемом, и разговор у них шел о мембранах.

Живому необходимы гены для наследственности и белки для метаболизма, но для выживания ему требуются еще и мембраны. Они представляют собой заслоны, удерживающие внутри химию живого и обеспечивающие ее работу. Жизнь, насколько известно, не способна существовать в виде ничем не отграниченного облака химических соединений. Но лишь в 1950-е гг. Бэнгхем и другие исследователи занялись анализом мембран и впервые установили, из чего они состоят.

Один из наиболее распространенных типов молекул в мембранах – цепочки атомов углерода, которые называются липидами. Одни липиды короткие, другие длинные; некоторые украшены иными элементами, например кислородом, отчего их химические свойства меняются. Но все липиды объединяет удивительная способность к самоорганизации. Один конец такой цепочки отталкивает молекулы воды. Другой притягивает. Если свободные липиды плавают в воде, они самопроизвольно собираются в двуслойную пленку. Гидрофобный (водоотталкивающий) конец обращается внутрь, гидрофильный (притягивающий воду) – наружу. В начале 1960-х гг., взбалтывая эти пленки, Бэнгхем обнаружил, что они распадаются, а затем перестраиваются в трехмерные конфигурации. Вначале они образовали змеевидные трубки. Затем те расщепились на полые шарики. Эти жировые шарики получили название «липосомы».

У Димера, который был восемью годами моложе Бэнгхема, липиды уже входили в программу обучения в аспирантуре Университета штата Огайо, где молодой исследователь извлекал их из яичных желтков, листьев шпината и крысиной печени. После защиты диссертации он переехал в Калифорнию и стал работать в отделении Калифорнийского университета в Беркли, где научился замораживать мембраны и затем раскалывать их для изучения внутренней структуры. Димер продолжил это направление исследований, получив должность в отделении того же университета в Дейвисе. В возрасте 36 лет он нашел возможность поработать год в Англии с Бэнгхемом.