ОСНОВНОЕ МЕНЮ

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА

РУССКИЙ ЯЗЫК

ЛИТЕРАТУРА

АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК

ИСТОРИЯ

БИОЛОГИЯ

ГЕОГРАФИЯ

МАТЕМАТИКА

ИНФОРМАТИКА

Часть 7. Как возникла жизнь на Земле?

 

В чем секрет Франкенштейна?

В романе «Франкенштейн» молодой ученый пытается оживить мертвое. Он экспериментирует с несколькими трупами и в конце концов пробуждает к жизни чудовище… Здорово, конечно, — для книги и для фильма ужасов. Но на самом деле полная ерунда. Того, кто уже несколько дней мертв, оживить не удастся. Лучше попробовать создать что-нибудь живое из скопления молекул таких же мертвых, как коробка кубиков «Лего». Такое возможно. Иначе тебе не пришлось бы читать эту фразу. 

Чтобы выяснить, как возникла жизнь, мы опять должны вернуться к самому началу существования Земли. В ту пору она еще была раскаленной ядовитой планетой, где все известные нам формы жизни были невозможны. А если жизнь тогда и существовала, она была уничтожена, когда Земля столкнулась с другой планетой. После такого могучего удара ничто уцелеть не могло. Но позднее на мертвой планете все-таки возникла жизнь. И последние десятилетия ученые ломают себе голову над тем, как это произошло. К счастью, первые ответы на этот вопрос они уже отыскали.

i 050


Что такое жизнь?

Прежде чем разгадывать тайну возникновения жизни, нужно сперва разобраться, что такое жизнь. Почему Йос Гротьес из Дрила живой, а его часы нет? Ведь оба существуют. И двигаются. И если сбросить на них глыбу весом в шестнадцать тонн, и Йос, и часы перестанут существовать и двигаться. Наверно, есть что-то, делающее Йоса Гротьеса живым, а часы — нет.

В самом начале этой книги мы говорили о смерти. Все живое умирает. Именно этим инфузория-туфелька отличается от суперсовременного робота. С Йосом Гротьесом дело обстоит точно так же: он может умереть, а его часы нет. Но «способность умереть», конечно же, не самое удачное определение для того, что такое жизнь. Живое должно в течение своей жизни делать кое-что еще. Кое-что, чего неживое при всем желании делать не может.

К примеру, часы не могут размножаться. А Йос Гротьес может. Он отец троих детей: сыновей Йоса-младшего и Берта и дочери Мике. Но одного размножения недостаточно. Ведь некоторые мертвые вещи тоже способны размножаться. Взять хотя бы компьютерный вирус — программку, которая через интернет может перекинуться с одного компьютера на другие. Как-то раз такой вирус за одну ночь оказался в миллионах компьютеров по всему миру. Вот тебе и размножение!

i 051


Откуда взялось первое живое существо на Земле?

Еще часы не могут есть. Чтобы стрелки часов продолжали двигаться, Йос Гротьес должен каждый день их заводить. Но бывают часы и на батарейках, тогда все усложняется. Ведь они вроде бы поедают энергию из батареек. Или взять автомобили, которые «едят» бензин. Так что одно лишь умение есть — опять-таки отличие недостаточное. Но если имеешь дело с чем-то, что может размножаться, есть и умирать, тогда это наверняка жизнь. Итак, в определенный момент истории Земли из скопления безжизненных молекул возникло крошечное существо. Оно ело, размножалось и умирало. Разумеется, это огромное чудо. Ведь как этому существу удалось вдруг стать живым?


В чем секрет первой жизни на Земле?

Зарождение первой жизни на Земле покажется еще большим чудом, если учесть, каков был мир миллиарды лет назад. Мало того что Земля представляла собой горячую мешанину ядовитых веществ, вдобавок нашу планету опустошали удары молний, смертоносный солнечный свет и несчетные метеориты. Хотя, вероятно, именно эта смертельная комбинация как раз и способствовала возникновению жизни, ведь только в таких условиях могут появиться аминокислоты. Аминокислоты — это молекулы, которые делают жизнь возможной. Все живое построено из них. Они — строительные кирпичики всех клеток, всех животных и растений. Мышцы, например, не могут обойтись без аминокислот. Поэтому культуристы накачиваются аминокислотами в надежде стать мускулистее.

i 052


Как создать жизнь в пробирке?

Сама аминокислота еще не живая, но очень к этому близка. Аминокислоты отстоят от живых существ не дальше, чем глина от фарфоровой чашки. Сперва надо вылепить чашку из сырой глины, а потом обжечь. Только тогда она будет готова. С аминокислотами все точно так же. Сначала нужно придать им форму белков. А белки встречаются лишь в живом. Ведь без них не создать клетки. Кто-то от большого ума надумал использовать термин «белок», а это слово тотчас вызывает мысль о яичном белке. Однако ж и наше тело большей частью состоит из белков, и в растениях есть белки, и бактерии состоят из белков. Короче Говоря, на самом деле белки находятся повсюду, а не только в яйцах. Правда, и в яичном белке тоже. Хотя в желтке их куда больше!

Ладно, хватит о белках, вернемся к аминокислотам. Как они возникли? Профессор Стэнли Миллер тоже хотел это знать. И в поисках ответа воссоздал в пробирке Землю, какой она была миллиарды лет назад. Наполнил пробирку всякими веществами, какие тогда встречались на Земле в мешанине ядовитых газов, нагрел примерно до 75 градусов и стал бомбардировать электрическими импульсами, имитируя удары молнии. И что же? Возникли аминокислоты!

i 053


Что такое ДНК?

К сожалению, профессор обрадовался рановато. Другие ученые установили, что Земля была не такой, какой Стэнли Миллер воссоздал ее в пробирке. Но его эксперимент имел огромное значение, поскольку доказал: в подходящих условиях могут спонтанно возникнуть аминокислоты.

И вот тут мы подходим ко второму этапу: как возникают белки? Очень просто: с помощью дезоксирибонуклеиновой кислоты. Дезоксирибонуклеиновая кислота — это молекула, которая преобразует аминокислоты в белки, ну, как твоя рука формует из глины чашку. Дезоксирибо… (Ты уже по горло сыт длиннющим названием? Ученые тоже. Потому-то и сократили его до ДНК, а это сокращение тебе, конечно, знакомо. Создатели детективов его прямо-таки обожают. Прочитаешь дальше — поймешь почему. Форма молекулы ДНК тебе тоже наверняка знакома. Она похожа на веревочную лестницу, закрученную винтом. В науке, правда, принято говорить о «двойной спирали».) В общем, для жизни на Земле ДНК совершенно необходима.


Как сделать Йоса Гротьеса из Дрила?

В ДНК заложена полная информация о твоем облике и внутреннем устройстве. Некоторые люди сравнивают ДНК с поваренной книгой, где записан рецепт человека, животного или растения. Другие видят в ней инструкции по сборке. В каждой молекуле ДНК Йоса Гротьеса из Дрила, стало быть, записаны инструкции, как строить Йоса Гротьеса. Но ДНК — это нечто большее. Ее можно также рассматривать как крохотную фабрику, превращающую аминокислоты в белки, из которых выстроены все компоненты твоего тела.

ДНК состоит из длинных цепочек молекул. Большая часть генов располагается именно в молекулах ДНК. Они образуют звенья цепочки. Для простоты можешь сравнить гены с вагонами длинного поезда. Все люди выглядят по-разному, поэтому у каждого ДНК своя. Смекаешь теперь, почему ДНК — любимое сокращение каждого следователя, расследующего убийство? В любой клетке твоего тела ДНК одна и та же. Значит, имея волос убийцы и выделив из него ДНК, ты можешь сравнить ее с ДНК подозреваемого. Они совпали? Тогда подозреваемый и есть убийца.

i 054


Что было раньше — курица или яйцо?

Молекулы ДНК содержатся в каждой живой клетке и потому очень-очень малы. И все же цепочка одной такой молекулы, если ее развернуть, будет длиной целых два метра! А в твоем теле клеток столько… Если развернуть все молекулы ДНК из твоего тела, их совокупная длина составит 500 расстояний до Солнца и обратно.

Итак, миллиарды лет назад наверняка существовали аминокислоты, а также должны были возникнуть молекулы ДНК, которые могли превратить аминокислоты в белки. Иными словами… э-э… н-да… хм. К сожалению, все не так просто. Ведь ДНК сама собой не возникает. Для этого опять-таки нужны определенные молекулы. Попробуй с одного раза догадаться какие. Вот именно: молекулы белка! ДНК нужна, чтобы получить белок, а белок — чтобы получить ДНК. По сути, самая настоящая проблема яйца и курицы. Что было раньше — курица или яйцо? Курица появляется из яйца, а яйцо из… курицы. Стало быть, загадка возникновения ДНК — древнейшая на свете проблема яйца и курицы. Жизнь без белков невозможна. А белки невозможны без ДНК. То есть без ДНК невозможна жизнь. Да уж!

i 055


Теперь проблема яйца и курицы решена?

Проблема курицы и яйца кажется неразрешимой. Однако мы знаем: решение должно быть, ведь курица и яйцо существуют. Значит, должно быть решение и для проблемы ДНК и белка. Самое очевидное — это РНК. РНК (так принято коротко называть рибонуклеиновую кислоту) во многом похожа на ДНК, только по форме не… не двойная спираль. РНК, как и ДНК, хранит информацию о жизни. А что еще важнее, может сама себя копировать. Таким образом, молекулы РНК были первыми молекулами, которые могли обеспечить себе «потомство». Ведь чтобы существовать, РНК не нуждается в белке. И вполне возможно, именно она играла в начале жизни роль белков и ДНК. Впоследствии из нее развилась ДНК, которая создала белки. Неопровержимых доказательств пока нет, но ученые очень стараются их найти.

Перед нами встает очередная проблема — как же тогда возникла РНК? РНК тоже длинная молекула с очень сложной структурой. Представь, что ты высыпаешь в океан миллиарды пакетов макарон «Алфавит» и ждешь, когда к берегу сами собой прибьются тексты песен Джастина Бибера. Вероятность, что это случится, есть, но настолько ничтожная, что можно назвать ее несуществующей.


Как самому «оживить» вещества?

К счастью, с РНК обстоит несколько иначе. РНК образована из различных химических веществ, которые подчинены определенным химическим закономерностям. Одни молекулы в этих веществах притягиваются друг к другу, другие отталкиваются. Тут вроде как с буквами: одни часто стоят рядом, других же рядом никогда не встретишь. Ты нипочем не наткнешься на сочетания вроде «ФСДГ», «XXРТРГДД» или «УУУТТУИИ», зато можно встретить «ОХАБ», «ИБАБА», «ЭББИ». А отсюда уже недалеко до «Бэби, бэби, бэби…», верно?

Ты можешь провести в домашних условиях простой опыт, чтобы посмотреть, как происходит нечто подобное. Молекулы самых обыкновенных веществ сразу образуют цепочку, сами по себе принимают такую форму, будто они живые. Сделать надо вот что:

i 056


Соль живет?

И что получится? А вот что: вырастет деревце из соляных кристаллов. Пока вода испаряется, кристаллы соли медленно ползут вверх, будто живое существо. На самом деле соль, конечно, не живет, она просто следует разным химическим законам. РНК формируется примерно так же, только этот процесс в миллионы раз сложнее.

Но это не страшно. Ведь чтобы сформироваться, РНК имела в своем распоряжении сотни миллионов лет. Ученые, кстати, уже провели эксперименты по созданию РНК. И как? Успешно! РНК все-таки менее сложна, чем ДНК. Стало быть, ДНК почти наверняка возникла из РНК.

i 057


Как выглядела первая жизнь?

Самая примитивная жизнь, известная нам сейчас на Земле, это жизнь совсем простых клеток. Но и такая простая клетка довольно сложна. Это как бы маленькое тельце. Там есть ядро с молекулами ДНК и генами — вроде как мозг клетки. Есть части с красивыми названиями — рибосомы и митохондрии, это, так сказать, органы клетки. Есть цитоплазма, которую можно отдаленно сравнить с кровью. И есть мембрана, оболочка, в которой все это помещается. И еще кое-какие необходимые компоненты, обеспечивающие исправное состояние клетки. Словом, клетка весьма сложна. Поэтому первая жизнь едва ли изначально выглядела так.

i 058

Первые клетки наверняка были гораздо проще. Как мешочек с набором заготовок. Они не имели ни ядра, ни митохондрий, ни рибосом. Вместо них были аминокислоты, белки и молекулы РНК и ДНК. Молекулы РНК и ДНК отдавали «команды» аминокислотам и белкам. Сообща все они делали то, что положено делать клетке: поглощали полезные вещества, выводили отходы и выращивали новые «клетки».

i 059


Мы можем увидеть тех, кто старше динозавров?

Вещества и молекулы удерживались вместе благодаря пленочке жирной кислоты. Жирная кислота — материал, из которого сделаны мембраны. Первые клетки были незамкнуты. Допустим, что кучку живого материала окружала пленочка жирной кислоты в форме буквы С. Чем больше С закрывалась, чем больше походила на О, тем удобнее было удерживать то, что внутри. В конце концов оболочка замкнулась, тогда-то компоненты содержимого клетки уже могли развиться в полноценные рибосомы, митохондрии и все остальное.

В наши дни по-прежнему существуют очень простые клетки, которые выглядят как первые замкнутые клетки. Например, определенные бактерии. Не сложные бактерии с мотором-супержгутиком, такие возникли только после миллиардов лет эволюции, — нет, совсем простые клетки без ядра и митохондрий. Причем чувствуют они себя превосходно и за долгие миллиарды лет почти не изменились. Встречаются такие бактерии повсюду. Так что если хочешь взглянуть на жизнь, какой она была миллиарды лет назад, достаточно вооружиться хорошим микроскопом. И ты увидишь существа, которые на миллиарды лет старше тираннозавра рекса! Только вот… с виду они, увы, не настолько внушительны.


Страдает ли Земля избыточным весом?

По поводу возникновения жизни на Земле до сих пор существует множество вопросов. Но мало-помалу мы получаем все более ясное представление о том, как это могло произойти. Кстати, я пока едва упомянул наиболее вероятную гипотезу зарождения жизни на Земле. Она связана с метеоритами.

Осторожно! Пригнись! Пока ты читаешь это предложение, Землю бомбардирует вещество из космоса. Метеориты, а также космическая пыль. По этой причине Земля каждый день становится на несколько миллионов килограммов тяжелее. Не беспокойся, вероятность того, что метеорит свалится на тебя, исчезающе мала. Вдобавок Земля до того тяжелая, что эти миллионы килограммов совершенно незаметны. Так сколько она весит? Много: примерно 6 000 000 квинтиллионов килограммов! Так или иначе, некоторые из миллионов килограммов метеоритов содержат аминокислоты. И мы точно знаем, что аминокислоты прилетают из космоса, потому что порой они совершенно не такие, как те, что имеются у нас на Земле.


Откуда взялась жизнь на Земле?

Вселенная, конечно, намного старше Земли. Поэтому весьма велика вероятность, что аминокислоты занесены на нашу планету метеоритами. Например, с планеты, где восемь миллиардов лет назад уже были аминокислоты. А потом эта планета, возможно, взорвалась.

Земная жизнь могла, стало быть, возникнуть разными способами. На самой Земле, а возможно, в дальнем космосе. Это затрудняет поиски неоспоримых доказательств того или иного происхождения жизни. С другой стороны, все эти объяснения превращают зарождение жизни из чего-то исключительного во что-то чуть более закономерное и обыкновенное.

 

Поиск

ФИЗИКА

ХИМИЯ

Поделиться

Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru