Чем же нам заняться, пока мы ждем железных доказательств? Я уверен, что интересные подсказки мы можем получить в обычной земной лаборатории, выполняя несложные эксперименты: они могут помочь нам понять, как совершается переход от простых химических соединений к сложным, затем к простым клеткам, и наконец, к сложным клеточным организмам. Если мы с помощью лабораторных исследований докажем, что каждый шаг этого процесса относительно несложно выполнить, то разумно будет предположить, что да, «где-то там» почти наверняка есть жизнь.
С другой стороны, результаты экспериментов могут показать, что один шаг – или несколько шагов – этого процесса выглядят, несмотря на все наши усилия, очень сложными (то есть почти невероятными), и это будет означать, что, несмотря на обилие вроде бы подходящих планет, мы, скорее всего, одни во вселенной. Такого рода размышления и приводят нас в лабораторию, где мы проводим разного рода эксперименты, о которых я вам расскажу.
И есть еще один вопрос, который я хочу кратко упомянуть. Если «где-то там», в других условиях, есть жизнь, насколько она похожа на нашу в химическом смысле слова? Используют ли организмы на других планетах молекулы вроде ДНК и РНК для зашифровки и передачи по наследству полезных навыков и функций? Есть ли в них что-то похожее на белки, позволяющие земной жизни катализировать биохимические реакции и строить сложные ткани? А может, внеземная жизнь пользуется совсем другими – или немного другими – методами?
Опять же, мы в принципе можем ответить на некоторые из этих вопросов, проводя относительно несложные лабораторные тесты.
Как мы изучаем происхождение жизни? Какие эксперименты нам доступны? Откуда мы вообще знаем, какими вопросами задаваться? Существует два фундаментально различных подхода к исследованию происхождения жизни. Можно начать «сверху», с современной биологии, и двигаться как бы назад во времени. А можно начать «снизу», отталкиваясь от химии, и двигаться вперед к возникновению органической жизни.
Давайте сначала рассмотрим подход «сверху вниз». На протяжении почти всей человеческой истории логически рассуждать о возникновении жизни было очень трудно – и тому есть причина. Современная жизнь – вся современная жизнь, даже простейшие бактерии – невероятно сложна. В ней много подвижных деталей, а в геномах закодированы огромные массивы информации. В современных клетках мы находим прекрасные, но сложные и запутанные структуры, отвечающие за их форму и механику. В основе этой сложной структуры лежат еще более сложные химические процессы. Даже крошечная часть схемы, описывающей метаболизм, будет содержать десятки химических реакций. И все эти реакции ускоряются сложными белковыми ферментами, аминокислотные последовательности которых закодированы в генетической информации клетки.
Если мы отбросим детали и попытаемся взглянуть на самую базовую организацию современной жизни, мы увидим, что и она чрезвычайно замысловата. ДНК является носителем для архивного хранения информации, и эта информация транскрибируется в РНК, химически очень похожую молекулу. Получающийся в результате транслятор РНК (матричная РНК, или просто мРНК) кодирует синтез белков, которые отвечают за большую часть процессов в современных клетках. Другие РНК помогают производить эти белки, например, катализируя синтез белка в рибосоме. В дополнение к линейному переходу от ДНК к РНК и от РНК к белку (этот переход известен как «Центральная догма молекулярной биологии») мы знаем, что ДНК требуется, чтобы сделать еще больше ДНК, и оказывается, что определенные молекулы РНК нужны для создания других молекул РНК. Также, чтобы сделать ДНК и РНК, нужны белки, и даже чтобы сделать белки, нужны другие белки. Получается, что в современной клетке буквально все зависит от всего остального!
Как такая система могла спонтанно возникнуть? Эта головоломка долго оставалась нерешенной. Правильный ответ впервые прозвучал в конце 1960-х годов из уст нескольких очень умных людей, в частности, Фрэнсиса Крика, Лесли Орджела и Карла Вёзе. Они предположили, что жизнь началась с одного биополимера, и это наверняка была РНК – связующее звено Центральной догмы молекулярной биологии. В те годы никто обратил особого внимания на эту идею, потому что она казалась диковинной и нелепой.
