100 великих тайн доисторического мира

Аммиак, выделяемый метеоритами, мог сделаться источником азота, считает руководитель исследования, профессор Аризонского университета Сандра Пиццарелло. «Эксперименты также показали: азот, который содержится в аммиаке, выделяемом метеоритами, состоит из необычных изотопов. Это говорит в пользу его внеземного происхождения».

Как считают ученые, Земля в эпоху ее «ранней молодости» подвергалась активной «бомбардировке» из космоса – астероиды и метеориты обрушивались на нее дождем. Они, скорее всего, и занесли на планету недостающие «кирпичики» для зарождения первой примитивной жизни.

Космическим инкубатором мог быть пояс астероидов, расположенный между орбитами Марса и Юпитера

По их мнению, своего рода «космическим инкубатором» мог быть пояс астероидов, расположенный между орбитами Марса и Юпитера. Он находился на достаточном расстоянии от формировавшихся планет, процессы на которых могли создавать изменчивую среду, меняя условия для формирования простых молекул.

В результате столкновений астероидов внутри пояса образуются метеорные тела, которые отправляются странствовать по Солнечной системе. Они-то и были тем «транспортом», на котором на Землю могли прибыть необходимые материалы для зарождения жизни.

Более ранние исследования подтвердили, что метеориты содержат разнообразные органические молекулы, например аминокислоты, из которых состоят белки – компоненты ДНК. Но теперь впервые доказано, что метеорит мог быть источником достаточного количества аммиака, отмечает Кэролайн Смит из лондонского Музея естественной истории.

По оценкам ученых, в наше время на Землю ежегодно падают 40–60 тыс. тонн метеоритов и прочего космического мусора, а 4 млрд лет тому назад их падало намного больше. Большие споры вызывает марсианский метеорит ALH 84001, обнаруженный в 1984 г. в Аллан-Хиллз в Антарктике. В 1996 г. ученые НАСА заявили, что он содержит окаменевшие останки микробов, возможно, внеземного происхождения.

Вспомним: теории внеземного происхождения жизни, в том числе и самого человека, существуют давно. В свое время британский ученый Тед Нилд предположил, что появление человека было спровоцировано природными катаклизмами, начавшимися из-за космической «бомбардировки». Согласно его теории, основанной на исследованиях шведского ученого Биргера Шмитца, 470 млн лет назад находившийся между Марсом и Юпитером гигантский астероид развалился на куски, которые в течение 10 млн лет падали на нашу планету. В результате, по мнению Нилда, многократно ускорилась биологическая эволюция и появились новые формы животных.

А в 2007 г. международная группа ученых вернула в обиход гипотезу о том, что жизнь на Земле имеет марсианское происхождение. Согласно ей, примитивные микроорганизмы прибыли на нашу планету на метеорите, оторвавшемся от Красной планеты после гигантского толчка от столкновения с обломком из пояса астероидов.

Через полторы сотни лет после публикации «Происхождения видов» Чарлза Дарвина остается вопрос, на который великий ученый так и не смог ответить. Как сформировалось первое живое существо, давшее начало происхождению видов на Земле? В своей работе английский биолог избегает ответа, возможно, из-за отсутствия веских доказательств, а может быть, из-за своих религиозных убеждений. Полтора века спустя все еще не существует убедительных аргументов в пользу какой-либо одной из теорий, но имеются два противоположных направления, приверженцы одного из которых утверждают, что первичная форма жизни возникла на Земле, когда планета была еще совсем молодой.

Теория панспермии

Ученые, поддерживающие эту версию, считают, что жизнь явилась на нашу Землю из космоса. Специалисты из Кардифского университета, что в Великобритании, считают: возможность того, что жизнь родилась в космическом пространстве, почти в 30 раз больше вероятности ее появления на нашей планете.

В наши дни все относятся к теории панспермии вполне серьёзно

Они считают, что во Вселенной бесконечно много всевозможных форм клеточной жизни, которые находятся внутри комет, как в непреодолимой ловушке. Случилось так, что 38 млрд лет назад одна из таких комет взорвалась, когда столкнулась с атмосферой Земли. Само собой, почти все бактерии не выдержали такого столкновения и погибли, однако некоторая часть их все же выжила в столь длительных и мучительных пертурбациях и стала родоначальником новой жизни на нашей планете.

Как считают приверженцы теории панспермии, другим аргументом в защиту теории внеземного происхождения жизни стали бактерии, которые, если можно так выразиться, «плавают» в космической пыли Вселенной. Ученые, занимающиеся этими вопросами, доказали, что микроскопические бактерии способны преодолевать крайне тяжелые жизненные условия, практически идентичные тем, в которых они оказываются во время невообразимых по дальности галактических странствий.

«Десятилетие назад считалось неприличным затевать беседу о панспермии, более того, ваши коллеги проходили бы мимо в академических коридорах, – вспоминает Рикардо Амилс, исследователь из Автономного университета Мадрида. – В наши дни все относятся к этому вопросу вполне серьезно». Научный сотрудник занимается поведением бактерий, обитающих в Рио-Рохо (Красной реке) под городом Уэльва в Испании. Природная среда, где они живут и размножаются, столь похожа на космическую, что служит отличной основой для осуществления исследований вероятного наличия примитивной жизни на планете Марс. По мнению этого специалиста, жизнь в целом – вещь намного более крепкая и выносливая, чем предполагалось прежде, и последние работы ученых доказывают, что ряд микроорганизмов вполне может выжить без проблем в своих сверхдальних странствиях.

Пожалуй, единственным недостатком этой версии стал тот факт, что она пока не может показать, как появились те первые бактерии, что прилетели на нашу Землю… Но, как считает ученый, это дело ближайших лет.

Маленький водоем где-то на Земле…

Кое-кто из ученых полагает, что жизнь зародилась как раз на нашей планете. Похоже, что это являлось как раз тем, что Чарлз Дарвин обрисовал в качестве своей гипотезы в письме к другу Джозефу Дальтону Хукеру в 1871 г.

Он коротко набросал ему картинку некоего предполагаемого маленького теплого прудика с аммиаком и другими химическими веществами, в котором свет или электричество могли генерировать реакцию между составляющими элементами, она-то и привела к возникновению первого белка. Появившиеся соединения в свою очередь были способны порождать иные, намного более сложные формы. Так продолжалось до самого образования примитивных протоклеток.

По мнению Дарвина, жизнь могла зародиться в небольшом пруду

«Похоже, Ч. Дарвин не ошибался в том, что касалось небольшого пруда, поскольку, в отличие от океана, именно такие крохотные в сравнении с морем бассейны с жидкостью способны пересыхать, накапливать химикаты, менять собственный температурный режим и подвергаться многим другим изменениям, столь важным для возникновения жизни», – заявляет ученый из Гарвардского университета (США) Джек Шостак. Его лаборатория как раз занимается моделированием тех самых химических реакций, которые могли привести к появлению первой ячейки жизни на планете.

«Однако следует учитывать, что нет никакой гарантии, что воспроизведенная в лабораторных условиях ячейка жизни окажется точно такой же, как и та, которая возникла на Земле около 3700 млн лет назад. И мы наверняка так и не сможем с точностью выяснить, что же в действительности случилось в том неимоверно далеком прошлом», – с горечью сетует британский ученый.

Слепой случай или разумный умысел?

Этот девиз долгое время реял на знаменах науки. Происхождение жизни на Земле считалось вполне очевидным. Исследователи этой проблемы очертили магический биохимический круг, в рамках которого построили нехитрую модель, согласно которой около 4 млрд лет назад на Земле в результате естественных химических процессов из неживой материи зародились первые живые клетки. По сценариям советского академика А.И. Опарина и известного популяризатора науки англичанина Дж. Б.С. Холдейна, эти клетки образовались в первичном земном океане, который представлял собой настоящий химический бульон. Атмосфера Земли в то время была практически без кислорода и состояла из метана, аммиака, водорода и двуокиси углерода.

Правда, со временем исследования космического пространства показали, что оно само по себе является настоящим химическим бульоном и вовсе нет никакой необходимости выдумывать гипотетический океан: все необходимые для появления жизни компоненты существовали в космосе задолго до того, как Земля образовалась из облака космической пыли, кружащего вокруг Солнца. А группа нидерландских ученых в 1984 г. опытным путем получила сложные органические молекулы в гелиевом криостате, обеспечивающем космический холод и вакуум, то есть, повторимся, подобные соединения могут образовываться и без помощи океанов.

Френсис Крик, первооткрыватель генетического кода, считал, что живая клетка не могла зародиться в результате случайных химических реакций

Но дело, в конце концов, даже не в том, где появилась первая живая клетка, а в том, почему это случилось. Принято считать, что возникновение жизни – результат какого-то особого стечения обстоятельств, абсолютно случайных, в силу которых произошли некие биохимические процессы, приведшие к образованию живой клетки из неживой материи.

Но возможно ли такое? Нобелевские лауреаты Уотсон и Крик, открывшие существование генетического кода, доказали, что содержанием этого кода является абстрактная запись. Но мы до сих пор не имеем никакого понятия о том, например, по каким законам формируются «алфавит» и «слова» генетического кода и как образовались «записанные» ими химические типы белков. Упрощенно говоря, перед нами стоит такая проблема: мы имеем простейшие аминокислоты – аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Из этих «букв» (простейших аминокислот) составляются трехбуквенные «слова», например АТТ, ЦГА, ГАГ и т. д. Каждое из этих «слов» обозначает молекулу одной из тех двух десятков сложных аминокислот, которые образуют молекулу белка. Цепочка из нескольких сотен или нескольких тысяч таких трехбуквенных сочетаний и является «записью», задающей правила формирования этой молекулы белка. И вот вопрос: случайно ли формулируются эти правила?

После многих лет исследований на этот вопрос ответил, вероятно, лучше всех знающий проблему человек – сам Френсис Крик, первооткрыватель генетического кода, признанный авторитет мировой биологии: «Нет! Это невозможно!» И также невозможно представить себе, что живая клетка могла случайно зародиться сама по себе, в результате случайных химических реакций.

Хорошо, предположим, что клетка образовалась. Но откуда такое разнообразие форм жизни, возникших, получается, из одной-единственной клетки?

Тут палочкой-выручалочкой для дерзких естествоиспытателей долгое время служила так называемая «теория эволюции», разработанная в XIX столетии Чарлзом Дарвином.

Эта модель, вполне устраивавшая большую часть ученых сто лет назад, сегодня трещит по швам, не выдерживая потока новых открытий. Так, палеонтология после многих лет изучения тысяч окаменелых скелетов не нашла ни одного примера «переходных звеньев». Современной науке неизвестно ни одно ископаемое существо, о котором можно было бы сказать, что на следующем этапе из него развилось другое существо. Все известные организмы, как ископаемые, так и ныне существующие, значительно отличаются друг от друга. Если бы эволюция шла по Дарвину – мелкими шажками случайных изменений, – то сейчас мы могли бы любоваться самыми удивительными чудищами, например индюком с перепончатыми, как у гуся, лапами: что поделаешь, случайно мутировал, вдруг пригодится в случае Всемирного потопа?..

Не все гладко у дарвинистов и с межвидовой конкуренцией. Например, совсем недавно стало известно, что лес имеет собственную сеть коммуникаций, своеобразный Интернет, с помощью которой между растениями происходит обмен информацией, а иногда и пищей.

Это открытие окончательно меняет образ леса как места тихой борьбы, где каждая былинка живет своей собственной жизнью, постоянно покушаясь отнять у соседей часть влаги, света и воздуха. На самом деле, как утверждают британские и канадские исследователи, деревья «общаются» между собой через единую подземную коммуникационную сеть, только вместо медных или оптических кабелей используется грибок под названием микориза, который растет на волокнах корней. (Но это только один способ общения. Есть и другие.)

Ученым удалось установить, что с помощью микоризы осуществляется даже перенос питательных веществ, причем деревья, у которых интенсивней идет процесс фотосинтеза (например, береза), отдают «излишки» деревьям, у которых процесс фотосинтеза идет медленнее (типа хвойных).

Исследования показали, что лес – это взаимосвязанная сбалансированная экосистема, причем картина лесного мира во многом оказалась совершенно неожиданной. Так, выяснилось, что для успешного роста молодых деревьев взрослые деревья уступают им через «коммуникационную сеть» некоторые необходимые источники роста. Подземная сеть микориз обеспечивает оптимальное распределение питательных веществ между всеми деревьями леса, что особенно важно при оскудении почвы. Наличием «сети» объясняется факт симбиоза деревьев и грибов. Есть в «лесном Интернете» и свои «хакеры» – это низкорослые растения, которые не в состоянии обеспечить себя за счет собственного фотосинтеза и вынуждены паразитировать на больших деревьях.

Таким образом, вместо «борьбы за выживание», которая представлялась Дарвину одной из движущих сил эволюции, в мире растений царит кооперация самостоятельных единиц.

На сегодня нет ни одного факта, подтверждающего тезис Дарвина о происхождении новых видов в результате количественного накопления постепенных изменений. Среди ученых все большую популярность приобретает тезис о том, что образование видов происходит скачкообразно, в результате качественного изменения в течение очень короткого времени. Но и эта теория порождает массу труднейших вопросов. Как с ее помощью можно объяснить, например, факт превращения антилопы в жирафа. Это ведь не только процесс удлинения шеи и передних ног, увеличение мышечной массы, усиление скелета. Это и перестройка вестибулярного аппарата, чтобы в минуту, когда животное резко поднимает голову от земли на высоту около шести метров, кровь не отхлынула от мозга. Как за короткое время может происходить такое сложное превращение, если считать его «случайным»? Скорее, можно говорить о целенаправленном и запрограммированном превращении.

Окончательно роль «слепого случая» в эволюции исключило недавнее открытие того факта, что основная часть генетических мутаций осуществляется с четкой направленностью, а немногие факты случайных мутаций, как правило, являются нарушениями в организме и не несут в себе ничего созидательного. Так вместо «слепого случая» на авансцену эволюции выступает разумный замысел.

Окружающий нас мир перестает быть понятным – понятным с точки зрения естествознания XIX в., которое является фундаментом современной науки. За последнее столетие обнаружено огромное количество новых фактов, но объяснить многие из этих фактов и построить на их основании сколько-нибудь связные теории наука не в состоянии.

Иными словами, чем больше мы узнаем, тем меньше знаем.

Жизнь пришла с Марса?

Ряд специалистов придерживаются мнения, что неким инкубатором жизни на нашей планете послужил пояс астероидов, который был расположен где-то посередине орбит Марса и Юпитера. К тому же он был на очень большом расстоянии от тех планет, находящихся на стадии формирования, и именно по этой причине на них так и не создались простейшие молекулы.

При столкновении твердых тел различной величины внутри астероида некоторые осколки метеоритов отделяются от него и пускаются в долгие странствия по всей Солнечной системе. Считается, что такие метеориты, падая на Землю, и становились как бы отправной точкой зарождения на ней жизни.

Длительное, продолжающееся многие годы изучение всех космических «посланцев», что падают на Землю, позволило выяснить, что, к примеру, метеориты содержат многочисленные органические молекулы, в том числе и аминокислоты, из которых состоят белки, в свою очередь, главнейшие компоненты ДНК.

Ежегодно, по данным исследователей, на нашу планету падает не менее 50 тыс. тонн метеоритов и различного «мусора» из открытого космоса, которые могут нести в себе буквально что угодно. Например, в 1984 г. марсианский метеорит ALH 84001, обнаруженный в Антарктиде, как выяснилось, содержит в себе окаменевшие останки микробов космического происхождения.

По гипотезе уже известного нам исследователя из Британии Теда Нилда, жизнь на планете Земля зародилась как раз по причине глобальных стихийных бедствий, а вызвала их «бомбардировка» из космоса. По версии Нилда, около полумиллиарда лет назад в космосе развалился или взорвался гигантский астероид. Куски его начали падать на Землю, и по этой причине как бы ускорилась эволюция жизни и могли возникнуть новые ее формы.

По мнению геохимика и специалиста по синтетической биологии Стивена Беннера, вполне возможно, что жизнь на нашей планете не возникла на самой Земле, а может быть родом с Марса. По его словам, в прошлом на Марсе были более благоприятные условия для возникновения органики, а в пользу теории о том, что жизнь зародилась не на Земле, говорит несколько фактов. К примеру, ученый указывает, что в эпоху зарождения жизни (примерно 3,5 млрд лет назад) Земля была покрыта горячей водой, которая бы разрушала ДНК и РНК.

Кроме того, по словам ученого, первые биополимеры должны были разделять каталитические свойства и способность хранить генетическую информацию, а это, по словам Беннера, очень плохо сочетается с тогдашними условиями на Земле.