либо на Марсе, либо на Земле, а затем была перенесена с одной планеты на другую на камнях, вырванных с поверхности под ударами астероидов[60].
Мы не знаем, есть ли жизнь на других планетах, нам известно, что во Вселенной содержится органическая материя. Странные теории вроде тех, что выдвигали Хойл и Викрамасингх, а также противоречивые данные относительно старых метеоритов заслоняли от нас тот факт, что органические соединения действительно содержатся в космическом пространстве, причем в большом количестве. Так что космическое происхождение первых органических молекул на Земле, которое кажется маловероятным большинству людей, многим специалистам представляется вполне реальным. Вообще говоря, мы порой неверно трактуем смысл слова «космос». Широчайшее космическое пространство не пустое: оно заполнено облаками газа и пыли. Считается, что в результате коллапса космических облаков некоторых типов возникают звездные системы. Теперь мы знаем, что облака заполнены органическими молекулами, которые могут оказаться на поверхности планет. Прежде чем заняться исследованием метеорита ALH84001, Дэвид Маккей участвовал в изучении химического состава космической пыли в рамках программы НАСА.
Цель космических экспедиций «Аполлон» и «Викинг» – поиск в других мирах органических веществ, таких как аминокислоты. Однако НАСА уже располагало вескими доказательствами наличия множества подобных сложных соединений во Вселенной. В частности, таким доказательством мог служить метеорит, упавший вблизи города Мёрчисон в Австралии в сентябре 1969 г. – всего через два месяца после завершения полета «Аполлона-11». Это один из самых крупных метеоритов: он распался на несколько сотен фрагментов массой от нескольких десятков граммов до 50 кг, один из которых пробил крышу сеновала.
К концу 1969 г. специалисты из НАСА были готовы к изучению образцов мёрчисонского метеорита, обеспечив их максимальную защиту от заражения земными организмами, чтобы не повторять историю с метеоритом из Оргейла. В образцах было обнаружено множество важных в биохимическом плане соединений. На настоящий момент в метеорите обнаружены 92 аминокислоты, из которых на Земле в естественных условиях встречается лишь 19, из чего следует, что органические составляющие жизни могли попасть на Землю из космоса. Отсутствие значительного количества органических соединений в образцах, привезенных «Аполлоном-11» с Луны, а также странноватые теории некоторых ученых, таких как Фред Хойл, скрывали от нас тот факт, что большинство серьезных астробиологов совершенно уверены в том, что в Солнечной системе содержится множество органических веществ и жизнь в других мирах вполне возможна.
Подобно многим заявлениям об обнаружении признаков жизни в других мирах, сенсационная новость о необычном метеорите ALH84001 была встречена с одинаково выраженным скептицизмом со стороны ученых и энтузиазмом со стороны широкой общественности. Академия наук США организовала комиссию по изучению метеорита. После двухлетних исследований в журнале Science была опубликована статья под заголовком «Реквием по жизни на Марсе? Доказательства микробной жизни увядают», в которой отразилось растущее недоверие ученых в отношении следов жизни в метеорите ALH84001. Большинство «доказательств», обнаруженных Маккеем и другими учеными (карбонатные минералы, ПАУ и гранулы магнетита), вполне могли иметь небиологическую природу.
Остался неразрешенным один вопрос – природа микроскопических окаменелостей, которые увидели Маккей и другие ученые. Невозможно было однозначно утверждать, что похожие на окаменелости структуры в составе ALH84001 не были результатом заражения на Земле и что это вообще были окаменелости. По сути, такая же проблема возникала при попытках воссоздать историю микробной жизни на Земле. Идентификация таких микроскопических окаменелостей долгое время происходила на интуитивном уровне. В случае ALH84001 проблема дополнительно усложнялась тем, что обнаруженные Маккеем микроструктуры были мельче любых земных микробов. В результате вставал вопрос о минимальном размере живого организма.
Аналогичные вопросы возникли в связи с другим открытием, сделанным в 1996 г., всего через несколько месяцев после обнародования результатов анализа ALH84001. При бурении нефтяных скважин у западного побережья Австралии на поверхность были подняты керны древнего песчаника возрастом до 250 млн лет. Они были направлены на исследование в Университет Квинсленда, и через четыре года группа ученых под руководством Филиппы Юинс объяви ла об обнаружении в кернах окаменелостей мельчайших живых существ, состоявших из обычных элементов, таких как углерод, водород, кислород и азот. Окаменевшие существа имели подобие клеточных стенок и были видны под микроскопом при окрашивании маркерами ДНК. Юинс назвала этих существ «нанобами» и предположила, что это были обычные в биохимическом плане, но неизвестные ранее наземные организмы. Однако спустя десятилетия после обнаружения австралийских «нанобов» никто так и не может сказать с уверенностью, являются ли они организмами, фрагментами организмов или чем-то совсем иным. Тот же вопрос остался неразрешенным в отношении микроокаменелостей Маккейна. Научный мир пока с трудом соглашается с аутентичностью древних микроокаменелостей. А в отношении внеземных бактерий, естественно, сделать выводы еще сложнее.
Однако постепенно многие специалисты в области происхождения жизни начали понимать, что окаменелости – не единственный способ проникнуть вглубь истории жизни на Земле. В частности, один ученый предположил, что отпечатки древнейшей истории сохранились в генах всех живых клеток и их можно использовать для воссоздания «портрета» самых первых живых организмов.
Глава 12. Одна первичная форма
Природа, выраженная во всем своем проявлении, раскрывает перед нами гигантскую картину, на которой все существа представлены в виде цепочки непрерывных серий сущностей – столь близких и схожих, что разницу между ними трудно определить.
Время действия – 3 500 000 000 г. до н. э. Место действия – каменистый выступ над мелким, разглаженным волнами заливом у берегов материка, который позднее назовут Австралией. Светло-зеленые морские воды имеют отчетливый запах тухлых яиц. В небе сияет яркая Луна размером вдвое больше современной Луны, поскольку она в два раза ближе к Земле, чем теперь. А вот Солнце светит лишь в три четверти силы, оно посылает на Землю, не защищенную озоновым слоем, смертоносные ультрафиолетовые лучи. Атмосферу Земли составляют токсичные газы, а кислорода почти нет. Он появится намного позже, как продукт фотосинтетических реакций крохотных организмов, которые в один прекрасный день заселят первичный океан.
Однако предок этих древних существ уже здесь. Он живет в океане, около гидротермальных источников, поддерживающих температуру воды близкой к температуре кипения. Это крохотный одноклеточный организм, состоящий из липидной мембраны, защищающей простой, но функциональный геном на основе ДНК, а также белков и РНК, обеспечивающей обмен информацией между ДНК и белком. Через миллиарды лет ученые дали ему имя LUCA (от англ. last universal common ancestor) – последний универсальный общий предок.
LUCA умеет размножаться. Размножение – непорочное, осуществляется путем бинарного деления. При делении одной клетки LUCA образуются две новые клетки – два клона, все различия между которыми возникают исключительно в результате случайных генетических мутаций. Из этих двух клонов появляются новые клоны. У них общее генетическое строение, общий генетический код, общая эволюция. Они существуют скорее как единый организм, а не как сообщество организмов.
Со временем мелководье заполнилось такими клетками, образовавшими небольшие полусферические структуры с выступающими над поверхностью воды куполами, будто слепленными из ила, но это не так. Внутреннее пространство сфер заполнено тонкими слоями осадочных пород и биологического материала – это микробные маты, похожие на пену на поверхности современных прудов и содержащие множество сложных симбиотических сообществ микроорганизмов с вкраплениями мельчайших частиц глины и других минералов, налипших на клеточные стенки.
Под микроскопом эти сообщества должны были выглядеть как крохотные овальные клетки, перемешанные с нитчатыми бактериальными формами. Вероятно, эти структуры напоминали строматолиты, которые все еще встречаются в Австралии и у отдаленных берегов Юкатана, Британской Колумбии и Турции. Эти динамичные и жизнеспособные микробные экосистемы процветали в условиях, непригодных для жизни большинства современных организмов. Со временем эти первые потомки LUCA размножились и распространились до самых отдаленных участков Земли под действием ветров и течений, пока постепенно не превратились в человека и всех других существ, населяющих сегодня нашу планету.
С момента публикации книги «О происхождении видов» ученые спорили о том, что именно понимал Дарвин под «одной первичной формой». Описанный выше сценарий, хотя и основан на реалистичных предположениях, является полностью гипотетическим. Существует множество теорий о природе LUCA, однако никто точно не знает, какой была среда, в которой около 4 млрд лет назад возникла жизнь. Может быть, LUCA жил не в горячем гидротермальном источнике, а в «маленьком теплом пруду», о котором писал Чарльз Дарвин. Также никто не знает, каким было химическое строение LUCA. Возможно, он обладал уникальными свойствами, которые были утеряны в ходе миллиардов лет эволюции и естественного отбора.
До конца XX в. ученые почти не приблизились к ответу на все эти вопросы. Сейчас мы можем воссоздать правдоподобный портрет LUCA благодаря исследованиям одного человека – биофизика Карла Вёзе. Этот выдающийся биолог и мыслитель с невероятным творческим потенциалом не был по достоинству оценен современниками, но буквально перевернул прежние представления о первых земных организмах и заложил основы новых теорий. После смерти Вёзе в 2012 г. некоторые самые горячие почитатели сравнивали его с Эйнштейном и Дарвином.