Как зарождалась жизнь
Тихая, уютная и незаметная смерть поджидает каждого из нас. Достаточно чуть-чуть расслабиться, перестать делать всего одну вещь, и комфорт привычных дел засосет тебя в трясину отупения, из которой будет очень сложно выбраться. Недавно я с ужасом заметил, что, забегавшись в текущих делах, встал на этот гибельный путь — за несколько последних месяцев я не прочитал ни одной новой книги. Ситуацию надо было срочно исправлять, и, чтобы встряхнуть застывающие мозги, я обратился к научно-популярной литературе, а конкретнее, к книге «Происхождение жизни. От туманности до клетки» Михаила Никитина. Выяснилось, что мои представления о том, как зародилась жизнь, оказались сильно устаревшими, тема — весьма интересной, но у книги обнаружились и довольно серьезные недостатки. Предлагаю вашему вниманию ее обзор.
Именно здесь на Земле могла зародиться жизнь, картина Зденека Буриана
О важности темы
Мой школьный учебник биологии, рассказывая о вопросах происхождения жизни, упоминал гипотезу коацерватов Опарина и эксперименты с пропусканием электричества через газовую смесь Миллера-Юри. Но, на минуточку, гипотеза Опарина — это 1924 год, а опыты Миллера — 1953. С тех пор прошло уже больше полувека, биотехнологии стали гораздо более продвинутыми. Сейчас в лабораториях расшифровывают ДНК и даже создают организмы с искусственными генами: свежая новость, создали дрожжи, у которых треть генома искусственная. Наверняка и эксперименты по получению органических молекул из неорганических стали сложнее. К тому же вопросы происхождения жизни постоянно подвергаются нападкам разнообразных креационистов, которые критикуют старые опыты, рассказывают о сложности современной клетки и всячески пытаются доказать, что без сверхъестественной силы жизнь появиться не могла. Поэтому происхождение жизни, так же как и теория эволюции, является довольно острой темой в биологии.
Шире Земли
Книга начинается очень издалека. Вся первая часть посвящена, внезапно, астрономии. От базовых представлений об орбитальной механике автор переходит к строению Солнечной системы. Рассказ о происхождении и развитии Солнечной системы дополняется актуальным сравнением с обнаруженными экзопланетами. За последние годы мы уже привыкли, что новые экзопланеты находят постоянно, и Солнечная система не является абсолютно уникальной. Но в то же время некоторых типов экзопланет вроде суперземель, горячих Юпитеров или мини-Нептунов у нас нет. После рассказа о всей Солнечной системе разговор переходит на геологию, атмосферу и климат Венеры, Земли и Марса. Три землеподобные планеты сегодня выглядят очень по-разному, и интересно их сравнить.
Первые шаги
Из биологии известно, что жизнь вышла из воды на сушу. И какое-то время назад были очень популярны версии, что жизнь появилась на отмели. Однако, по последним научным данным, согласно книге, самыми подходящими для возникновения жизни были горячие наземные источники — «грязевые котлы». Перспективные в 1970-х «черные курильщики», подводные горячие источники, похоже, не годятся — под воду солнечный свет не доходит. А молекулы азотистых оснований наших ДНК и РНК имеют одно общее свойство — устойчивость к ультрафиолету, которого на молодой Земле было гораздо больше из-за отсутствия озонового слоя. Также грязевые котлы обеспечивали постоянную температуру и пористые минералы, которые работали катализаторами и создавали небольшие ячейки для жизни, еще не научившейся отгораживаться от окружающей среды клеточной стенкой. Рядом были пересыхающие лужи, создающие нужные концентрации веществ, освещенная Солнцем поверхность и совсем близко защищенные от губительного ультрафиолета поры. А в неравномерно нагретых порах и трещинах создавались условия для концентрации нужных молекул и РНК.
Несмотря на то, что полностью воссоздать процесс появления из мертвой материи РНК пока не получилось, именно сейчас ведутся работы, дающие крайне интересные результаты — в разных экспериментах удавалось и собирать короткие цепочки РНК, и добиваться копирования более длинных. Также есть множество объяснений хиральной чистоты (закручивания в одном направлении) молекул наших белков — как химические реакции, так и взаимодействие первых РНК переводят вроде бы ожидающееся соотношение 50/50 лево- и правовращательных молекул в состояние с практически полным преобладанием одного варианта.
Ну, а дальше жизнь осваивает обмен веществ, причем, привычный нам кислородный — только от нехватки ресурсов на более простые варианты. Сравнительно простые и короткие РНК превращаются в длинные ДНК, жизнь защищается от внешней среды клеточной стенкой, осваивает фотосинтез, и все заверте… Любопытно, что в книге есть рассуждения об альтернативной биохимии, то есть о жизни с использованием других химических элементов. Фантасты любили, например, кремниевую или фторную жизнь, но, увы, эти варианты крайне маловероятны. В то же время и кислородно-углеродный шовинизм не полностью прав — теоретически жизнь вместо воды может использовать углекислоту в жидком виде, для этого потребуется всего лишь давление порядка сотни атмосфер.
Впечатление
У книги можно выделить главные достоинства и недостатки:
Достоинства:
- Актуальная тема.
- Современные источники.
- Интересное изложение.
Недостатки:
Очень высокая сложность — вместо научно-популярной книги получился учебник для вузов. Я — технарь-айтишник, но, благодаря маме-микробиологу, читал в детстве красочные книги и помню оттуда шикарные картины двигающейся по цепи ДНК рибосомы, механизм работы ферментов и прочее. И, несмотря на эту подготовку, я постоянно застревал в шпильках, рибозимах, нуклеотидах и прочих терминах. Несмотря на действительно интересную тему и хорошее изложение я два раза бросал чтение и добил книгу исключительно волевым усилием, при этом проматывая непонятные участки. Книгу можно читать либо постоянно залезая в гугл и записывая термины на отдельном листочке (я опять забыл, что такое рибозим и шпилька :(), либо пропуская сложные куски. Также, где-то на двухсотой странице я задумался о том, действительно ли нужна вся первая часть про Солнечную систему? Она хорошая и интересная, но, как мне кажется, лучше было бы подробно описать условия на древней Земле — из-за постоянного сравнения с Марсом и Венерой несколько теряется фокус на том, какие условия были именно на Земле, когда появилась жизнь.
К счастью, автор активно занимается популяризацией, и лекции по мотивам книги можно найти на YouTube, они заметно проще.
P.S. Автор, оказывается, есть на Geektimes, но скромничает и не публикует свои лекции и прочие материалы, если у вас вдруг появились вопросы — мучайте HellMaus.
