Начало жизни

 Земная жизнь в безбрежном лоне вод
 Среди пещер жемчужных океана
 Возникла...

Э. Дарвин

Представим себе небольшой тихий водоем на поверхности древней, еще безжизненной Земли. В его теплой воде растворены разнообразные органические вещества. Вначале эти вещества равномерно распределялись в первобытном растворе и составляли с окружающей средой единое целое. Но по мере увеличения их размера и веса они должны были выделиться из раствора в виде комочков.

Возьмите водный раствор желатина и влейте в него яичный белок - раствор помутнеет. Рассматривая его в микроскоп, вы увидите в жидкости множество висящих крошечных капелек. Все вещество раствора выделяется в виде этих полужидких шариков, отделенных от окружающей среды резкой границей, а раствор представляет собой почти чистую воду. Эти студенистые капельки называются коацерватами. Они выделяются из органических растворов даже тогда, когда их концентрация не превышает тысячных долей процента. Исследования показали, что цитоплазма живых клеток обычно находится в коацерватном состоянии. Разорвите оболочку растительной клетки и выдавите ее содержимое в воду - цитоплазма будет плавать в ней в виде студенистых комочков, которые не смешиваются с водой, несмотря на свое полужидкое состояние.

По химическому составу студенистые капельки были еще сходны с окружающей их средой, но плавали в ней обособленно и имели внутреннюю структуру. Это отличало их от обычных капель жидкости.

Если в жидкость с коацерватными каплями добавить какую- нибудь растворимую краску, то она вначале равномерно окрашивает весь раствор, а затем начинает собираться в капельки, которые окрашиваются все ярче и ярче, а жидкость постепенно светлеет и становится прозрачной.

Выделившиеся из раствора студенистые капельки обладают способностью избирательно поглощать вещества из внешней среды, то есть накапливать одни, но не воспринимать другие, хотя последние могут находиться в растворе в большей концентрации. Уловленные капелькой частицы претерпевают в ней химические превращения, продукты которых или выделяются капелькой во внешнюю среду, или входят в ее состав. В этом случае капелька увеличивается.

Студенистые капельки, образовавшиеся около двух миллионов лет назад, не были еще живыми существами, но дальнейшая эволюция этих бесформенных комочков привела к первому зарождению жизни.

Уже с самого начала своего возникновения капельки отличались друг от друга составом и строением. В зависимости от индивидуальных особенностей коацерватов химические превращения в них протекали по-разному. Продолжительность жизни каждой отдельной капельки зависела от того, насколько успешно она налаживала связь со средой, создавшей ее. Если внутреннее строение капельки складывалось благоприятно, то происходившие в ней химические процессы способствовали ее устойчивости. Такие капельки поглощали из раствора разнообразные вещества и, усваивая их, росли. Если в капельках процессы распада преобладали над процессами синтеза, то капельки оказывались недолговечными. Ониксами собой разрушались, а заключенные в них органические вещества расплывались в "бульоне", из которого черпали питание устойчивые капельки. В самом начале становления жизни возник своеобразный естественный отбор. Правда, этот отбор носил еще примитивный характер и не мог быть приравнен к полноценному естественному отбору. Но под его зорким и беспощадным контролем эволюция студенистых комочков получила определенную направленность. Для дальнейшего развития сохранились капельки с более совершенным обменом веществ. Достигнув определенной величины, капелька распадалась на части, делилась. Разрыв капельки ускорялся ударами волн или прибоем, капли эмульсии дробились при ее встряхивании.

Образовавшиеся капельки вначале были схожи с породившей их материнской капелькой, но дальше они развивались самостоятельно. Воспринимая вещества из окружающей среды, они постепенно изменяли свой химический состав, определявший их строение. Если они оказывались устойчивыми, способными к быстрому усвоению органических веществ, то сохранялись, росли и в свою очередь делились; если же были неустойчивы, то проживали недолгую жизнь и гибли.

Преимущество в жизненном состязании получали те капельки, у которых энергичнее происходили химические процессы. Это ускорение достигалось образованием в капельках ферментов - веществ, которые ускоряли реакцию, а сами оставались неизменными.

Ферменты представляли собой удивительно удачную комбинацию белка с металлами или их производными. Такая комбинация не могла возникнуть сразу. Ускорение химических реакций в коацерватных капельках достигалось вначале неорганическими катализаторами (солями железа, меди, кальция), которые капельки встречали на своем жизненном пути в водах первобытных морей. Но в дальнейшем эти неорганические катализаторы стали соединяться с органическими веществами самих капелек. Из бесчисленных вариантов естественный отбор сохранял наиболее совершенные, которые и определили бурное течение химических процессов, характерное для жизни.

Преимущество получили те коацерваты, которые не только увеличивались в объеме и сохраняли свою структуру, но и размножались. Наследственность - важнейшее свойство живого, обеспечивающее устойчивость органических форм. Основные носители наследственности - нуклеиновые кислоты. Они возникали в коацерватах из органических полимеров, растворенных в водах первородного океана.

Из года в год, из века в век усложнялась внутренняя организация капелек, совершенствовался их обмен веществ. Появились первые живые существа. Они не имели еще клеточного строения и были близки к вирусам. "Прошли, вероятно, тысячелетия, - пишет Ф. Энгельс, - пока создались условия, при которых стал возможен следующий шаг вперед, и из бесформенного белка возникла благодаря образованию ядра и оболочки первая "клетка"^*.

^* (Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Сельхозгиз, 1965, стр. 17.)

Древний океан стал колыбелью жизни на Земле, и это подтверждалось тем, что жизненные соки организмов по своему солевому составу близки к воде океана. Каждый из нас в какой-то мере несет в себе частицу первобытного океана.

Существуют и другие точки зрения на вопрос о происхождении жизни, но всех их объединяет общее: жизнь возникла в результате длительного исторического развития путем последовательных превращений и усложнений в подходящих условиях.

"Путь, - пишет академик Опарин, - который прошла природа от первичных организмов до наиболее примитивных бактерий или водорослей, ничуть не короче и не проще того пути, который пролегает от амебы до человека"^*.

^* (А. И. Опарин. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М., Изд-во АН СССР, 1960, стр. 82.)

Но возникает вопрос: можно ли искусственно создать жизнь? Практически это означает: можно ли синтезировать живой белок?

Процесс синтеза белка очень сложен. В каждой клетке содержится множество белков, и каждый из них имеет свою особую структуру. К тому же белки в организме соединяются с другими органическими и неорганическими веществами, в том числе с металлами. Все это затрудняет синтез белков. Но первые шаги на этом трудном пути уже сделаны. Ученым удалось полностью разгадать химическую структуру инсулина - гормона поджелудочной железы. Молекула инсулина состоит из двух цепей, построенных из 51 аминокислотного остатка, в которые входят 777 атомов.

Только для расшифровки формулы инсулина потребовалось около десяти лет. Чтобы синтезировать инсулин, ученые затратили еще три года и провели 223 последовательные химические реакции (а живая клетка синтезирует белок за 2-3 секунды). Инсулин - одна из самых мелких белковых молекул. На расшифровку молекулы гемоглобина, которая состоит из 10 цепей и 10 тысяч атомов, ушло 23 года.

Настанет день, когда осуществится давняя мечта человечества - ученые воссоздадут самое сложное и самое прекрасное явление на Земле - жизнь.