Дикие гены - Хофман-Зибер Хельга (мир книг .txt) 📗
Подобно бульону, гипотеза Опарина-Холдейна некоторое время варилась сама по себе, пока на сцену не вышел никому прежде не известный молодой ученый по имени Стэнли Миллер. Вообще-то называть его ученым в то время было рановато. Его время пришло немного позже. Стэнли родился в 1930 году в Калифорнии. У него с ранних лет проявилась склонность к естественным наукам. Одноклассники считали его гением химии. Окончив в 1931 году университет в Беркли, он перевелся в Чикагский университет для работы над докторской диссертацией. На одном из семинаров лауреат Нобелевской премии Гарольд Юри выступил с докладом, в котором изложил свои взгляды на возникновение жизни. Он рассказал о первичном бульоне и химических реакциях, происходивших на ранних стадиях существования Земли, а также объяснил, почему атмосфера в то время состояла главным образом из водорода, аммиака и метана. Кроме того, Юри упомянул о том, что до сих пор почти не проводились эксперименты, воссоздающие указанные условия для изучения возможности возникновения жизни. Миллера захватила данная тема, но к тому времени он уже начал работать под руководством физика Эдварда Теллера над докторской диссертацией о возникновении атомных ядер в звездах. Правда, вскоре эта работа была признана бесперспективной.
В сентябре 1952 года Миллер прервал работу над диссертацией и связался с Юри. Он выказал желание «доварить» первичный бульон и провести эксперимент по производству органических веществ из описанной в докладе смеси газов в условиях отсутствия жизни. Юри счел эту идею неудачной и посоветовал Миллеру подыскать себе другую тему с большими шансами на успех. Он даже предложил альтернативный проект, но Миллер проявил упрямство и демонстративно надел на себя поварской фартук. Юри пришлось сдаться.
В конце концов Миллеру удалось воссоздать условия ранней фазы развития Земли. В систему из стеклянных трубок подавались метан, водород и аммиак. Под ними в большой колбе бурлила вода, символизировавшая первичный океан. Водяной пар и газы проходили сквозь камеру, через которую пропускался электрический разряд (молния в миниатюре). После этого пар охлаждался, образуя конденсат, стекавший обратно в «океан». Сначала эксперимент проводился в течение двух дней, потом его продлили на целую неделю. Вода в установке постепенно становилась все более мутной и приобретала необычный цвет. Когда Миллер прервал эксперимент и исследовал полученную жидкость, в ней обнаружились аминокислоты – основные элементы белков. Сенсация! До этого никто не мог продемонстрировать ничего подобного.
Юри был впечатлен. Он посоветовал Миллеру опубликовать результаты эксперимента в солидном американском научном журнале Science и сам связался с издателем. Миллер подготовил рукопись, которая заняла менее двух страниц, но стала настоящей бомбой! Он хотел указать Юри в качестве соавтора, но тот отказался (что было уже не совсем обычно), объяснив это тем, что тогда его, лауреата Нобелевской премии, неизбежно сочтут главной движущей силой проекта и Миллер лишится заслуженного признания. Вот так Миллер несколько неожиданно для себя оказался единственным автором. Опубликование работы затянулось. Эксперты, которым Science выслал рукопись для проверки, сочли, что изложенные данные слишком хороши, чтобы быть правдой. На протяжении нескольких недель ничего не происходило. В конце концов обеспокоенный Юри написал в журнал письмо с жалобой. Вновь никакой реакции. Тогда у Юри лопнуло терпение и он направил второе письмо с требованием вернуть рукопись, чтобы ее можно было предложить другому журналу! Вскоре после этого издатель сообщил Миллеру (не Юри), что в ближайшее время рукопись будет опубликована. Это произошло 15 мая 1953 года. Тот год был вообще отмечен большими событиями. Менее чем через месяц после опубликования статьи Миллера появилась работа Уотсона и Крика о разгадке тайны структуры ДНК. Кроме того, прошла коронация королевы Елизаветы II, впервые был покорен Эверест, а в Касселе открыта первая в Германии пешеходная зона.
Как и ожидалось, отношение к открытию Миллера было противоречивым. В частности, ему задавали вопрос, откуда он знает, что на Земле действительно существовали условия, которые он создал в своей колбе. Поначалу Миллер не знал, что сказать, но ему на помощь пришел Юри, дав не слишком научный, но остроумный ответ: «Если Бог не создал таких условий, то он упустил отличную возможность!»
Сегодня мы немного больше знаем об условиях, царивших на Земле почти четыре миллиарда лет назад. Предполагается, что они были не совсем такими, как их представляли себе Юри и Миллер. Однако, даже если состав газовой смеси немного отличался от использованного в их эксперименте, в ходе многих повторных опытов ученые добивались схожих результатов, используя самое разное соотношение газов – при условии, что в них содержатся азот, водород и углерод. Сегодня мы исходим из того, что сложные органические соединения могли возникнуть во многих местах океана (например, вблизи гидротермальных источников) и в атмосфере. Однако существует еще один источник основных компонентов жизни, и он громко заявил о себе в 1969 году.
Один из руководителей Теллера писал: «Огромный энтузиазм, с которым Эдвард относился к этой идее, позволял сделать вывод о том, что из нее ничего не получится». В научных кругах бытовала шутка, что именем Теллера названа единица абсолютно необоснованного оптимизма. При этом «один теллер» представлял собой настолько большую величину, что нормальный уровень оптимизма оценивался в одну миллиардную теллера, то есть нанотеллер.
Мирный австралийский городок Мерчисон, 11 часов утра. Люди только начинают задумываться, что бы съесть на обед, но тут небо озаряет яркая вспышка. За ней следует нарастающий рев, и большой метеорит, прочертив огненный след по небу, взрывается с оглушительным грохотом. Сверху сыплется дождь осколков. Люди переглядываются, забывают об обеде и отправляются посмотреть, что произошло. Прямо на улице они подбирают куски серо-коричневой массы (всего их оказалось больше 100 килограммов). Этот метеорит, получивший впоследствии название мерчисонского, стал огромной удачей для науки. Его возраст, оцененный в 4,5 миллиарда лет, совпадал по времени с зарождением Солнечной системы. В то время Солнце и планеты находились еще в стадии становления, поэтому метеорит позволил получить ценные сведения о том, на что была похожа юность Солнечной системы.
Но настоящей сенсацией стал тот факт, что внутри осколков было обнаружено более 15 различных аминокислот (а при последующем анализе еще больше), в том числе и те, которые были получены в ходе экспериментов, проведенных на Земле. Кроме того, ученые нашли и другие важные кирпичики жизни: жирные кислоты и урацил, входящий в состав РНК. Каким же образом возникли эти соединения?
Сегодня мы знаем, что космическое излучение способно в условиях космоса создавать сложные органические соединения из более простых молекул. Этот процесс вполне может носить универсальный характер. Так, например, уже получены данные о наличии органических соединений в межзвездных пылевых облаках, а в 2012 году астрономы даже обнаружили одну из разновидностей сахаров в зарождающейся звездной системе, удаленной от нас на 400 световых лет. Предполагается, что сложные органические вещества образуются в молодых звездных системах еще до возникновения планет. Поэтому можно представить себе, что и на заре нашей Солнечной системы такие вещества могли попасть на Землю с кометами и астероидами и сыграть таким образом важную роль в возникновении жизни.
