Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - Фрэнсис Крик

Жизнь как она есть: её зарождение и сущность

Книга известного английского физика и биохимика, лауреата Нобелевской премии в области физиологии, посвящена одной из самых больших тайн природы: зарождению жизни. Автор предлагает и обосновывает необычную гипотезу внеземного происхождения жизни: направленной панспермии.

Материал излагается в свободной и интересной манере, с большим количеством примеров.

Эта книга, несомненно, будет интересна широкому кругу читателей: биологам, химикам, биофизикам и просто тем, кто интересуется тайнами природы.

Фрэнсис Крик

Перевод с английского Е.В.Богатыревой

Москва 2002, Институт компьютерных исследований

LIFE ITSELF

ITS ORIGIN AND NATURE Francis Crick

Winner of the Nobel Prize for Physiology or Medicine, 1962

SIMON AND SCHUSTER NEW YORK

Благодарности

Эту книгу я написал после своего перехода на работу в Солк-институт в Южной Калифорнии. Я благодарен Фонду Кикхефера за предоставление мне кафедры для исследований, а также фондам Феркхауфа и Нобеля за дополнительную поддержку. Особая благодарность ректору Солк-института, доктору Фредерику де Хофману за создание идеальной обстановки для моих творческих научных исследований.

Я сомневаюсь, что когда-либо стал бы заниматься проблемой возникновения жизни, если бы не моя долгая дружба с доктором Лесли Оргелом. Идея о направленной панспермии, которая лежит в основе этой книги, родилась во время написания совместной статьи, однако он оказал более значительное влияние. Его группа в Солк-институте проводит экспериментальные исследования по пребиотической химии, и мы обсуждаем различные аспекты проблемы почти каждую неделю. Он также прочитал первоначальный вариант книги и сделал полезные замечания. Эту рукопись читал также доктор Густав Аррениус (внук того самого Аррениуса, который первым предложил панспермию). В результате его многочисленных замечаний, несколько разделов, особенно те, где рассматривается древняя атмосфера Земли, были значительно переработаны, хотя его не следует считать ответственным за конечный результат. Различными способами помогали мне также доктор Том Джукс и мой сын Майкл Крик.

Как довольно неопытному автору значительную помощь мне оказали сотрудники издательства Саймон и Шустер. Замечания и предложения Элис Мейхью придали книге намного лучшую форму по сравнению с первоначальной. Ее энтузиазм помог мне преодолеть первоначальное смущение. Она также предложила название. Эн Годоф была спокойна, терпелива и подготовлена к недоразумениям и задержкам на почте. Нэнси Шифман, редактору книги, удалось самым удачным образом улучшить мой английский и устранить недостатки и двусмысленности. Мой секретарь в Солк-институте, Бетти Ларс, героически боролась с моим почти неразборчивым почерком и особенно с многочисленными незнакомыми техническими терминами. Всем им выражаю свою благодарность за их усилия.

Посвящается Одиль.

Двойная спираль ДНК

Предисловие

Так где же они?

Итальянский физик Энрико Ферми обладал выдающимися талантами. Его жена считала, что он был гением, и с ней согласились бы многие ученые. Он был не только замечательным физиком-теоретиком, но также экспериментатором. Именно Ферми и его друг, венгерский ученый Лео Сцилард, руководили разработкой и созданием первого ядерного реактора, построенного на неиспользуемой площадке для игры в мяч под пустующим спортивным стадионом в Чикаго во время Второй мировой войны. В этой неподходящей обстановке впервые на нашей планете опасная энергия деления ядер покорилась человеку.

Ферми, как и большинство хороших ученых, интересовался многими вещами вне сферы своих научных исследований. Ему приписывают один известный вопрос. У вопроса Ферми долгая предыстория, скорее похожая на длинный и скучный анекдот. Она выглядит примерно так. Вселенная огромна, она включает мириады звезд, многие из них не похожи на наше Солнце. В нашей галактике примерно 1011 звезд[1], и существует, по крайней мере, 1010 галактик, а возможно и больше. Вероятно, вокруг большинства этих звезд вращаются планеты. На поверхности довольно значительной части этих планет обнаружится жидкая вода и газообразная атмосфера, состоящая из простых соединений углерода, азота, кислорода и водорода. Энергия, излучаемая звездой (в нашем случае, солнечная энергия) на поверхность планеты, вызовет синтез многочисленных небольших органических соединений, тем самым превращая океан в негустой теплый бульон. Эти химические вещества, в конечном итоге, соединятся друг с другом и будут сложным образом взаимодействовать для создания системы, способной к размножению, — примитивной формы жизни Эти простейшие живые существа будут размножаться, развиваться в ходе естественного отбора и становиться все более сложными, до тех пор пока со временем не появятся активные, мыслящие существа. За этим последует развитие цивилизации, науки и технологии, и вскоре они подчинят себе всю окружающую среду своей планеты. Затем, стремясь завоевать новые миры, они научатся путешествовать на соседние планеты, а затем на планеты ближайших звезд, выбирая для колонизации те из них, где существует благоприятная среда обитания. В конце концов, они распространятся по всей галактике, одновременно занимаясь ее исследованием. Эти очень необычные и талантливые люди вряд ли смогут пропустить такое прекрасное место как наша Земля, с ее обильными запасами воды и органических соединений, благоприятным температурным режимом и другими достоинствами. «В таком случае», — вероятно сказал Ферми, задавая свой потрясающий вопрос, — «если все это происходило, то они уже должны бы прибыть сюда, так где же они?» И Лео Сцилард, человек с необычным чувством юмора, дал отличный ответ на риторический вопрос Ферми. «Они среди нас», — сказал он, — «но они называют себя венграми».

Большинство людей согласятся с общим ходом рассуждений Ферми. Трудности возникают, когда пытаешься оценить вероятность каждого этапа, выразить ее в цифрах. На самом деле нет убедительных доказательств, что у других звезд есть планеты, хотя такая вероятность представляется весьма высокой. Если планеты существуют, то, по крайней мере, на некоторых из них есть благоприятная среда для образования хорошего бульона — смеси простых органических соединений в воде. И именно следующий этап представляется в настоящее время столь загадочным: образование в этом бульоне примитивной, химической, размножающейся системы.

Даже если он действительно имел место, то мы не знаем, ни какова вероятность того, что длительный процесс эволюции достиг своего апогея в более высокоразвитой цивилизации, ни сколько именно времени занял этот процесс, ни того, будут ли действительно подобные существа исследовать Вселенную, а также каких успехов они достигнут в своих путешествиях. Все эти события действительно могли бы происходить по сценарию Ферми, но, вероятно, некоторые этапы могут оказаться весьма редкими, а некоторые стадии довольно медленными. Это легко объясняет, почему до сих пор на нашей планете, по-видимому, не было пришельцев из открытого космоса.

В последней половине прошлого века шведский физик Аррениус предложил довольно необычную гипотезу о происхождении жизни на Земле. Он предположил, что жизнь не могла сама зародиться здесь, а была занесена микроорганизмами из открытого космоса. Он предположил, что эти примитивные споры, зародившиеся где-нибудь в другом месте, мягко двигались под действием давления падающего на них света. Он назвал свою гипотезу панспермией, что означает «семена повсюду». Сейчас к этой идее относятся с недоверием, потому что трудно представить, как жизнеспособные споры могли бы достигнуть нашей планеты после такого длительного путешествия в космосе и не погибнуть под воздействием радиации.

В этой книге я описываю вариант панспермии, который предложили мы с Лесли Оргелом несколько лет назад. Мы предположили, что микроорганизмы во избежание порчи должны были путешествовать в головной части беспилотного космического корабля, посланного на Землю высокоразвитой цивилизацией, которая зародилась где-нибудь в другом месте несколько миллиардов лет назад. Корабль был беспилотным, с тем чтобы по возможности увеличить дальность его полета. Жизнь зародилась здесь, когда эти организмы попали в первозданный океан и начали размножаться. Мы назвали свою гипотезу направленной панспермией и, не привлекая внимания, опубликовали статью в Icarus, журнале, посвященном космосу и издаваемом Карлом Саганом. Эту идею нельзя назвать новой. Дж. Б. С. Холдейн высказывал нечто подобное еще в 1954 году, с тех пор и другие исследователи рассматривали ее, но никто не сделал этого так обстоятельно, как это сделали мы.