Наши предки верили, что жизнь зарождается сама собой. Из подручного, так сказать, материала. Лягушка — из болотной воды, муха — из гнилой картошки, мальчишки — из линеек и батареек, а девчонки — из загадок и мармеладок… А как на самом деле появилась жизнь на Земле?

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №8(12). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Да, именно так: жизнь появилась из неживых веществ. И с самого начала она была простой. Очень простой. Никаких насекомых, животных и, конечно, людей. Что-то одноклеточное (состоящее из одной клетки — крошечного «кусочка» органической материи, из которого «построено» всё живое, кроме вирусов). Похожее на бактерию.

«Кирпичики», из которых «сделана» жизнь (а значит и любая клетка — от той, что является «телом» самой простой бактерии до каждой клеточки нашего с тобой организма), называют аминокислотами — сложными химическими веществами, которые есть не только на Земле, но даже в космосе — на астероидах (это такие «камни», размером с гору, летающие в Солнечной системе), метеоритах и кометах. Они-то, кстати, и бомбардировали нашу планету 3 миллиарда 900 миллионов лет назад — на заре её рождения (тогда метеоритов и астероидов в Солнечной системе было гораздо больше, чем сейчас; ведь именно из них и были «слеплены» все планеты, а пока те ещё формировались — много было и астероидов). Эти космические странники, по мнению многих учёных, принесли на нашу планету воду (крошечные капельки её всегда есть внутри этих «камней»), а возможно, и те самые кирпичики жизни — аминокислоты. Хотя они легко могли возникнуть и на самой молодой планете Земле — для этого были все условия.

В далёком 1953 году никому неизвестный тогда студент-химик Чикагского университета (США) Стэнли Миллер и знаменитый физик Гарольд Юри смешали в колбе газы, которые, как думали в те времена, витали в атмосфере молодой Земли. Через эти газы они пропустили электрический разряд, похожий на настоящую молнию, только маленькую. И вытаращили глаза! В колбах появились важные для возникновения жизни органические вещества (из которых состоит всё живое). Позже, правда, выяснилось, что смесь газов Миллера и Юри отличалась от реальной атмосферы молодой Земли, зато была похожа на состав многих вулканических газов (летучих веществ, которые извергают вулканы). Поэтому, возможно, кирпичики жизни появились вблизи вулканов, которых на нашей юной планете было очень много...

Курильщики «Замок Локи», где были обнаружены археи

Это не те, кто слишком много курит. Так называют подводные вулканические источники — известковые образования, похожие на дымящиеся заводские трубы высотой до нескольких десятков метров! Только на дне океана. Из этих «труб» через разломы и трещины в земной коре под очень большим давлением бьют струи горячей воды. Воды, богатой подземными минералами — веществами, необходимыми для зарождения и развития жизни. Вблизи этих курильщиков, как выяснили учёные, тоже может происходить процесс образования органических веществ из неорганических, то есть живого из неживого.

модель молекулы сульфида цинка

хлорид железа

Подводные курильщики, возможно, ещё более вероятные источники жизни, чем вулканы. Ведь рядом с ними есть вода — главное условие для её возникновения. А ещё курильщики бывают разные. Чёрные и белые. Да-да. Чёрные курильщики извергают много растворенного в воде железа, а поскольку такая вода тёмно-серого цвета, то и прозвали их «чёрными», а белые извергают сульфид цинка (соединение — двух химических веществ — цинка и серы), которому характерен белый цвет. Так вот, в зависимости от того, какое вещество выбрасывает «курильщик» — железо или сульфид цинка учёные разделились на два лагеря. Одни отстаивают теорию (учение) «железного» мира, другие — «цинкового». А это означает, что специалисты пока не знают, на основе какого именно вещества — железа или сульфида цинка — на нашей планете появилась жизнь.

Сфалериты — минералы класса сульфидов, сульфид цинка. Встречаются в гидротермальных месторождениях

Как бы там ни было, любая «труба» курильщика состоит из микрополостей — крошечных углублений, в которые попадает вода и минеральные вещества. Эти микрополости, по мнению большинства учёных, и могли стать прообразом настоящих, живых клеток (из которых, как ты помнишь, состоят все живые существа).

колония архей – древние безъядерные микробы, которые предположительно могли дать начало эукариотическим клеткам

Но это была лишь присказка. Настоящей сказка (то есть, наоборот, жизнь) становится лишь с появлением репликаторов. Не пугайся. Репликаторами называют такие химические системы (например, простейшие бактерии), которые уже могут размножаться («копировать» самих себя в своих «детях») и обладают наследственной изменчивостью, то есть «копированием» этих потомков, но таким, которое будет не точным, а с небольшими «ошибками» — изменениями. Кстати, благодаря именно таким «ошибкам», все мы хоть и похожи на своих маму с папой, но не как две капли воды. А ещё размножение должно зависеть от наследственных особенностей организма, и чем они «качественнее», тем успешнее размножается репликатор. И наоборот.

Тиктаалик, один из первых видов наземных позвоночных

Кстати, все эти свойства и есть основные признаки живого существа, жизни вообще. А вовсе не наличие «глазок» или того, что оно шевелится и дышит, как думают маленькие дети. Но ты уже не маленький.

Но как же тогда появились репликаторы? Погоди. Сначала вспомним, из чего состоит любой живой организм. Правильно, из трёх типов веществ: во-первых, молекул ДНК. Это очень сложные маленькие частицы, которые хранят наследственную информацию — то, что передаётся любому живому существу от его родителей. Во-вторых, белков. Это главные молекулы, из которых сделаны клетки, именно они выполняют всю «работу» по «живому дому» — отвечают за сокращение мышц, переваривание пищи и т. д. И, наконец, молекул РНК. Первые две молекулы, как ты понял, просто незаменимы для любого организма. А что же РНК? На первый взгляд, это что-то не очень нужное. Эта молекула помогает передавать белкам наследственную информацию, записанную в ДНК. Всего-то. Но природа не терпит пустоты, а это значит, что в природе не бывает ничего лишнего. Учёные выяснили, что первые живые организмы, то есть первые репликаторы, скорее всего, появились на основе молекул РНК. Поэтому они и сохранились до наших дней в каждом живом существе. А ещё потому, что РНК может хранить в себе и наследственную информацию, и делать «работу по дому», то есть выполнять все «обязанности» молекул ДНК и белков (просто у РНК это немножко получается хуже).

Из молекул РНК состояла первая живая клетка. А из неё, в свою очередь, возможно, общий предок всех клеточных (состоящих из клеток) форм жизни на Земле, появившийся около 3,5 миллиарда лет назад (хотя, может быть, в нём уже содержались и более сложные ДНК). Никто не знает, как он выглядел и где жил. Вероятно, это было что-то вроде простейшей одноклеточной бактерии. Почему же учёные так уверены, что у всего живого был общий предок? Потому что все живое очень похоже, конечно, не внешне, а внутренне — по одинаковому набору молекул, из которых все мы состоим.

Этого общего предка называют LUCA — Last Universal Common Ancestor, в русской транскрипции «Лука», а в дословном переводе — «последний универсальный общий предок». Но что же было дальше? Только усложнение — появление организмов со все большим количеством клеток, наборы которых выполняли разные «обязанности»: от развития плавников до развития человеческого мозга.

Некоторые учёные считают, что жизнь могла зарождаться на нашей планете очень много раз. Могла. Но никаких доказательств этому нет, ведь в наших организмах сохранились «следы» — один и тот же набор молекул только одного варианта жизни, первого предка Луки. Да и вообще, «большое рождение» — слишком сложный процесс, чтобы он мог происходить так часто. Подтверждение тому — жизнь на других планетах, которую пока… не нашли. Никаких сигналов от внеземных цивилизаций мы не получаем, хотя астрономы ищут их уже почти 60 лет. Это означает только одно — жизнь, скорее всего, не такая уж распространённая вещь во Вселенной. Особенно разумная. Eсли и предположить, что где-то в галактике на другой планете есть жизнь, что вообще-то вполне вероятно, то, скорее всего, это будут простейшие бактерии, вроде нашего Луки. Ведь для того, чтобы развились более сложные формы — животные — нужны благоприятные условия: ни холодно, ни жарко, вода в жидком состоянии и много чего ещё. Всё это есть на Земле. И всё это — большая редкость для других планет. Так что нам есть за что любить и беречь нашу Землю.