Раз уж мы интересуемся репликацией, то прежде всего хотим знать, могут ли кристаллы копировать свою структуру? Кристаллы состоят из несметного количества слоёв атомов (или их эквивалентов), и каждый слой построен на низлежащем слое. Атомы (или ионы; различие для нас не имеет значения) свободно плавают в окружающем растворе, но если они случайно сталкиваются с кристаллом, то по своей природе склонны вставать в определённую позицию на поверхности кристалла. Раствор поваренной соли содержит ионы натрия и хлора, расположенные в нём более или менее хаотично. Кристалл поваренной соли — это упакованный упорядоченный массив ионов натрия и хлора, чередующихся друг с другом под прямыми углами друг к другу. Когда плавающие в воде ионы случайно наталкиваются на твёрдую поверхность кристалла, они склонны прикрепляться к нему. И они прикрепляются в только правильные места, такие, чтобы новый слой добавился к кристаллу точно так же, как и низлежащий слой. Итак, как только кристалл начинает расти, то каждый его слой в точности повторяет такой же слой ниже.
Иногда кристаллы начинают формироваться в растворе спонтанно, иногда — им требуется «затравка» — либо частицы пыли, либо или маленькие кристаллики, вброшенные в раствор снаружи. Кэрнс-Смит приглашает нас проделать следующий эксперимент: растворите большое количество гипосульфита (используемого в фотографии в качестве фиксажа) в очень горячей воде. Затем осторожно остудите раствор, оберегая его от попадания пыли. Раствор теперь «перенасыщен», готов и ждёт образования кристаллов, но нет затравочных кристаллов, без которых процесс не начинается. Цитирую Кэрнс-Смита по «Семь улик происхождения жизни»:
Осторожно снимите крышку с мензурки и бросьте одну крупинку кристалла гипосульфита на поверхность раствора. Не правда ли, изумительно? Ваш кристалл на глазах растёт; время от времени он раскалывается, и эти части тоже растут …, скоро вся ваша мензурка будет переполнена кристаллами длиной в несколько сантиметров. Через нескольких минут всё это остановится. Волшебный раствор потерял свою власть — хотя, если вы хотите исполнить номер на бис, нужно лишь заново нагреть и заново охладить мензурку …, перенасыщенность означает, что растворено больше, чем должно быть … холодный, перенасыщенный раствор почти буквально не знал, что делать. Ему потребовалось «подсказать» — путём добавки части кристалла, в котором уже были его блоки (миллиарды и миллиарды их), упакованные вместе так, как характерно для кристаллов гипосульфита. Раствор должен быть «осеменён».
Некоторые химические вещества способны кристаллизоваться в нескольких альтернативных манерах. Например, и графит, и алмаз являются кристаллами чистого углерода. Их атомы идентичны. Эти два вещества отличаются друг от друга только геометрической структурой, в которую эти атомы упакованы. В алмазе атомы углерода упакованы в структуру тетраэдра, которая чрезвычайно устойчива. Вот потому-то алмаз настолько твёрд. В графите атомы углерода организованы в плоские шестиугольники, наслоенные друг на друга. Связь между слоями слаба, и поэтому они скользят друг по другу — именно поэтому графит ощущается скользким и используется как смазка. К сожалению вам не удастся выкристаллизовать алмазы из раствора с помощью затравки — как это получается с гипосульфитом. Если б вы это могли, то вы были бы богачом; впрочем, нет — ведь любой дурак мог бы проделать то же самое.
