Карл Циммер - Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни

Двадцать лет спустя у NASA вновь пробудился интерес к поискам внеземной жизни. Внутри метеорита, прилетевшего на Землю с Марса, обнаружились странные следы, которые, по предположению ученых, могли представлять собой окаменелости микроорганизмов. Тем временем межпланетная станция «Галилео» пролетела мимо Европы, спутника Юпитера, и прислала на Землю детальные фотографии ледяного панциря, покрывающего ее поверхность. Может быть, подо льдом скрывается жизнь? Наука, занимающаяся поисками внеземной жизни, которую теперь называют астробиологией, вновь получила поддержку NASA, основавшего в 1998 г. Институт астробиологии NASA.

Сегодня многие астробиологии занимаются поиском таких мест на Земле, где, несмотря на экстремальные условия, существует жизнь. E. coli — выносливое существо, но ученым удалось обнаружить немало других организмов, способных выжить в местах, где E. coli погибла бы очень быстро. Это и залитые кислотой шахтные стволы, и лишенные кислорода трясины, и глубины ледников, и перегретые воды гидротермальных источников, и полости соляных кристаллов. Планеты и луны с подобными условиями могли бы оказаться подходящим обиталищем для жизни.

Но какими бы странными ни были некоторые из обнаруженных видов, все они разделяют фундаментальные черты E. coli. Все они представляют собой мембраны, внутри которых собраны белки и ДНК. Для роста им необходимы источники углерода и энергии. И еще им необходима жидкая вода — среда, в которой могут протекать химические реакции. Если перенести некоторые из самых выносливых организмов Земли к какому‑нибудь подземному гидротермальному источнику на Марсе — или, к примеру, под ледяную корку спутника Сатурна Энцелада, — они, возможно, смогли бы там выжить, хотя и с трудом.

Тем не менее ученые остро чувствуют, что жизнь на Земле может и не быть образцом для всей жизни во Вселенной. Это стало особенно очевидно после наших собственных экспериментов с жизнью. Расширение генетического кода E. coli не убивает бактерию, и нет оснований считать, что жизнь на других планетах не могла бы использовать для строительства белков другие аминокислоты. Вся жизнь на Земле для кодирования генетической информации пользуется четырехбуквенным языком. Но ученым уже удалось модифицировать E. coli с использованием искусственных оснований — иными словами, удалось расширить алфавит жизни, добавив к нему новые буквы. Чем дальше, тем больше синтетическая биология сливается с астробиологией.

Можно допустить даже, что жизнь способна вообще обойтись без ДНК. Некоторые эксперименты позволяют предположить, что та же структура — прочная основа и последовательность соединений, несущих информацию, — может быть реализована на основе других молекул. Не исключено даже, что эти молекулы будут способны точно себя копировать. Некоторые ученые рассуждают даже о том, что жизнь в принципе может существовать без жидкой воды. Вместо нее соответствующую роль может выполнять другая жидкость, к примеру жидкий метан.

Но из чего бы ни состояла внеземная жизнь, ее открытие, безусловно, сильно изменило бы наши представления о жизни вообще. Это событие дало бы наконец нам возможность искать закономерности жизни на примере больше чем одной планеты. Ученые, вероятно, начали бы исследование внеземной жизни с самых низких ее уровней и попытались бы определить, как она хранит генетическую информацию. Но черед самых интересных сравнений пришел бы позже. Всю без исключения жизнь на Земле объединяет не только ДНК. И E. coli, и слон выживают в меняющемся мире благодаря устойчивости своих генетических схем. Естественный отбор определяет срок их существования и управляет сложной социальной жизнью, полной самопожертвования и обмана. Барьеры делят живые системы на отдельные организмы, но вирусы объединяют их все в единую генетическую матрицу. Внеземная жизнь показала бы, насколько универсальны эти свойства.

Если бы внеземная жизнь оказалась во всем похожей на земную, ученым пришлось бы выбирать из двух возможных вариантов. Может быть, одна и та же биология возникла независимо в разных мирах, а может, она путешествует по Вселенной от мира к миру.

Греческий философ Анаксагор, живший в V в. до н. э., объявил, что жизнь на Земле возникла из семян, распространяющихся по всему космосу. Процесс переноса жизни он назвал панспермией. В XX в. Фрэнсис Крик и некоторые другие видные ученые вновь, и не единожды, выдвигали теорию панспермии в различных формах. Они предположили, что начало всей жизни на Земле дали некие споры жизни, упавшие на Землю несколько миллиардов лет назад. Теория панспермии была встречена с большими сомнениями, поскольку ее сторонники не могли предъявить никаких доказательств того, что жизнь существует на других планетах или что она способна пережить межпланетное путешествие. Более того, сама концепция панспермии совершенно неудовлетворительна, потому что никак не объясняет происхождение жизни. Она просто отодвигает границы проблемы.