Жизнь родилась вовсе не в “бульоне”

29 января 2007

Печать Печать

Мало известный германский юрист неожиданно потеснил сторонников общепринятой гипотезы о происхождении жизни — теории «первичного бульона».

Мало известный германский юрист неожиданно потеснил сторонников общепринятой гипотезы о происхождении жизни — теории «первичного бульона».



В наши дни научные исследования настолько специализированы, что дилетантам в науке, кажется, делать нечего. Но вспомните, как делаются открытия, по словам А.Эйнштейна: «Все знают, что этого не может быть. Наконец, находится кто-то, кто этого не знает, — он-то и делает открытие...» Очередным подтверждением данного афоризма стала научная концепция, выдвинутая германским юристом Гюнтером Векстерсхойзером и опубликованная журналом «Science».

Впрочем, справедливости ради сразу отметим, что скромный юрист-патентовед из Мюнхена вовсе не такой уж невежда. В свое время он начал изучать органическую химию в Мадебургском университете и даже защитил докторскую диссертацию. И лишь потом, разочаровавшись в мире формул, стал заниматься юриспруденцией. Но тяга к непознанному, как видим, у него осталась.

Как осознает сам исследователь, многое в его труде противоречит традициям. Так, например, он начал не со сбора фактов, на которых должна по идее базироваться его концепция, а прямо с ее изложения, отложив экспериментальное подтверждение на потом.

История, впрочем, знает еще одного патентоведа, поступившего 100 лет назад точно таким же образом. Альберт Эйнштейн сначала выложил на бумагу пришедшие в его голову мысли, предложив уже своим последователям искать им подтверждение в реальной жизни.

Векстерсхойзер рассудил, что нечего терять время на поиски фактов. Тем более что реально исследовать зачатки жизни, которая, по словам некоторых исследователей, зародилась на Земле порядка 2 млрд. Лет назад, в действительности не представляется возможным.

Если помните, до сих пор большинство ученых полагало, что родоначальником жизни на нашей планете стал еще не остывший океан. Над ним нависала богатая кислородом атмосфера, а в качестве катализатора служили электрические разряды бесконечных гроз.

Методом проб и ошибок авторы теории «бульона», например академик А.И.Опарин, создавали в своих лабораториях более или менее точные модели. Они наливали в колбы растворы различных веществ, пропускали через них электрические разряды, имитировавшие грозу, и смотрели, что из этого получается. Иногда в результате реакций в «бульоне» образовывались более-менее сложные органические соединения. «Ага! — ликовали исследователи. — Именно так и зародилась жизнь на нашей планете...»

Герой нашей истории и сам долгое время верил в теорию «первичного бульона». Однако познакомившись с Карлом Везе, микробиологом из Иллинойского университета, ознакомившего его с некоторыми с некоторыми деталями подобных работ, понял, что теория «не звучит»; многие ее аспекты далеки от реальности.

Тогда Векстерсхойзер решил сам попытать счастья и в конце концов разработал некую логическую концепцию. Теория «первичного бульона» предполагает, что первые органические соединения зародились в среде, имеющей три измерения, рассуждал исследователь. Однако вещества, свободно перемещающиеся в воздухе или воде, не остаются вместе надолго. Обычно реакции происходят на какой-нибудь поверхности. Это знают все экспериментаторы, старающиеся обеспечить именно наибольшую поверхность реагирующим веществам, ввести какие-то катализаторы, обеспечивающие эффективность соединения.

Поверхность, на которой формировались предшественники жизни, полагал исследователь, должна была омываться водой. Кроме того, она должна была нести на себе положительный заряд — в противном случае вещества жизни, заряженные чаще всего отрицательно, просто на ней не удержались бы. Вещество же самой поверхности должно представлять собой сульфит некоего металла, соль сероводородной кислоты, обеспечивающую хорошие исходные условия для протекания реакций.

«Все гипотезы о происхождении жизни можно разделить на 3 класса, — пишет исследователь. — Одни считают, что жизнь началась с клеточных мембран, но тогда нужно пояснить, как питательные вещества проходили через такие мембраны. Другие полагают, что первоосновой всего стали нуклеиновые кислоты; но тогда надо разобраться, как могли образоваться столь сложные соединения. Я полагаю, что жизнь началась с метаболизма, обмена веществ...»

Другими словами, он уповает на повторяющиеся циклы химических реакций. В обмене веществ участвовали, прежде всего, атомы углерода, весьма распространенного на Земле элемента. При метаболизме они соединялись полярно, в науке это называется циклом фиксации углерода.

Побочным и поначалу бесполезным продуктом метаболизма оказались аминокислоты — строительные блоки будущих белков. Накапливаясь, со временем они стали служить катализаторами — ускорителями тех химических перемен, которые творились вокруг. Нуклеиновые кислоты тоже появились как побочные продукты, но, обладая опять-таки способностями к самокатализу, они также стали быстро накапливаться. И в конце концов, вышли в передовики самопроизводства...

Затем они еще повысили интенсивность производства, отгородившись от мешавшей им среды специальной пленкой — мембраной. Вот тогда-то и родилась первая клетка.

Такова схема. Ну а как она выглядит при проверке экспериментом? Оказалось, что гипотеза Векстерсхойзера получила экспериментальную поддержку в опытах биохимиков. Прежде всего, подтвердили реальность самого главного элемента — возможности фиксации углерода при описываемых исследователем условиях.

Так, скажем, современные бактерии до сих пор сохраняют редкую способность, родившуюся вместе с ними: они умеют синтезировать уксусную кислоту — простое вещество, охотно вступающее в различные химические реакции. В основе уксусной кислоты лежат как раз два атома углерода, соединенные в молекулу. Но может ли где-нибудь и сегодня идти такой синтез прямо в природе? Да, может. Он происходит в горячих серных газах, вырывающихся из подводных вулканов («черных курильщиков»)...

Как стало известно относительно недавно, именно там при температуре в сотни градусов привольно обитают бактерии, питающиеся серой. Там же полным-полно всевозможных сульфидов. Таким образом, именно подводные вулканы претендуют сегодня на роль тех реакторов, где когда-то впервые родилась жизнь. «Первичный бульон», получается, действительно родился в океане, но отнюдь не на его поверхности, как полагали еще недавно многие исследователи.

Векстерсхойзер вспомнил молодость, раздобыл пробы вулканических газов и стал помешивать их в присутствии железных и никелевых сульфидов. И что же: синтез уксусной кислоты не заставил себя ждать! А она, как уже говорилось, самый вероятный кандидат для возникновения метаболизма — предшественника жизни. Уксусная кислота — весьма активное вещество, и, значит, вероятность реакции куда выше, чем при прежней теории «первичного бульона», где действуют вещества довольно пассивные. Не случайно они могут вступать в реакцию лишь при молниевых разрядах.

Впрочем, сторонники традиционной теории вовсе не намерены складывать оружие вот так просто. Например, Стенли Миллер — патриарх теории «первичного бульона» — еще в 1953 г. провел эксперимент, показавший, как в первичном океане могли бы образоваться первичные аминокислоты. И вот теперь он намекает, что в экспериментах Векстерхойзера таких аминокислот пока не видно. По мнению Миллера, возможность происхождения органических реакций и самой жизни в высокотемпературной среде подводных вулканов — попросту чушь!

А вот ученые помоложе относятся к идее химика-юриста довольно спокойно. Скажем, Норман Рейд из Калифорнийского университета в Беркли считает, что Векстерсхойзер сделал полезное дело уже тем, что создал альтернативу «бульонщикам». «Данная работа, — полагает он, — дает возможность сменить парадигму, а это уже хорошо...»

Надеется ли ученый воспроизвести более полный цикл своих исследований экспериментально? Такой вопрос Векстерсхойзеру задают нередко. «Все дело в определении, что такое жизнь, — рассуждает ученый. — Цикл метаболических реакций на поверхности не может остановиться, не может замереть. А значит, есть возможность проследить за ходом механизма и далее...»

  • 660
  • Ufolog.ru
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.