Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

Очевидно, что мы не знаем, ради чего следует просеивать марсианский песок или что нужно высматривать на поверхности Европы или Энцелада. Когда речь заходит о фундаментальных истинах биологии, мы очень сильно зависим от того, что уже знаем о живых организмах здесь, на Земле, и это влияет и на наши представления о «жизни» как таковой, и на то, какими способами мы ее ищем. В предыдущей главе я упоминал о «Древе жизни» – разветвленной классификации живых организмов, – и об основных ветвях этого древа – доменах бактерий, архей и эукариотов, а может быть, еще и вирусов. В общем и целом все согласны, что у всех этих доменов общий предок. И в самом деле, мы привыкли говорить о «последнем универсальном общем предке» («last universal common ancestor», LUCA [183] Хорошая, пусть и несколько устаревшая обзорная статья – D. Penny and A. Poole. The Nature of the Last Universal Common Ancestor // Current Opinion in Genetics and Development 9 (1999): 672–77. Байесовский анализ в поддержку LUCA – D. L. Theobald. A Formal Test of the Theory of Universal Common Ancestry // Nature 465 (2010): 219–22. Кроме того, по поводу этой статьи есть прекрасная дискуссия – M. Steel and D. Penny. Origins of Life: Common Ancestry Put to the Test // Nature 465 (2010): 168–69. ): это какой-то один вид (разумно предположить, что даже один организм, всем пращурам пращур), от которого миллиарды лет назад разошлись все ветви живых организмов.

Ученые провели сложный статистический анализ (да-да, байесовский) всевозможных сценариев того, как могли получиться важнейшие составляющие генетического материала, общие для всех организмов. Результаты не оставляют ни малейших сомнений в том, что гипотеза о последнем универсальном общем предке верна и что вся жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, восходит к одному виду, а не к более сложному ансамблю предков. Однако каким образом от этого первопредка впоследствии развились три, а может быть, и четыре столь разных домена, пока неясно. Ученые согласны, что бактерии и археи появились раньше эукариотов. Это логично, поскольку, как мы уже говорили, крупные клетки эукариотов включают себя следы более ранних организмов с простыми клетками. Абсорбированные симбионты превратились в органеллы, в частности, в митохондрии – структуры, играющие главную роль в метаболизме эукариотов, к чему мы еще вернемся.

Ученые много и тщательно исследуют, какими свойствами должен был обладать последний универсальный общий предок – от требований к его генетическому молекулярному арсеналу до его физиологии. Однако тут все очень запутано. Например, ученые, исследующие генетическое разнообразие жизни, до сих пор до конца не уверены, что если крутить стрелки биомолекулярных часов все дальше и дальше в прошлое, все ветви древа жизни и в самом деле аккуратно сойдутся в одной точке, к одному ясно определимому виду. Скорее всего, имели место всевозможные инцестуальные метания в пределах небольшого генофонда, которые при этом не противоречат статистическим выводам. При таком развитии событий гены передавались «горизонтально» от особи к особи, от линии к линии, и отдельные истории сплетались и перепутывались в симбиотических или паразитических союзах.

Как бы то ни было, если мы углубимся еще дальше в прошлое, то наткнемся на явление, которое, как считают современные биологи, скорее всего, было переходным этапом от более ранней формы жизни – до видообразования. Это стадия еще до последнего универсального общего предка: как мы теперь считаем, это был самый настоящий вид одноклеточных с ДНК и всем, что полагается. Типичная гипотеза, родившаяся в результате попыток представить себе стадию до последнего универсального общего предка – это идея «мира РНК» [184] Об этой гипотезе, восходящей под разными обличьями к шестидесятым годам ХХ века, написано очень много. Термин «мир РНК» был впервые использован в статье Walter Gilbert. Origin of Life: The RNA World // Nature 319 (1986): 618. , которую выдвинул в шестидесятые годы Карл Вёзе. РНК – это «третья» главная молекулярная структура в современной жизни наряду с ДНК и белками. Во многих отношениях РНК представляет собой что-то вроде ДНК, только короткой, из одной цепочки и с несколько иным составом. Однако на самом деле это совсем другая молекула. Она играет главную роль в передаче информации от ДНК к белкам: цепочки РНК записывают код с ДНК, а затем их «читают» молекулярные механизмы под названием рибосомы, которые, словно швейные машинки, сшивают новые белки на основе информации от РНК.

Гипотетический мир РНК был своего рода фабрикой по производству пробных моделей форм жизни на основе ДНК, арсенал всевозможных взаимодействующих структур на заре клеточной жизни. Такого рода сложные молекулярные экосистемы имели место во времена гораздо ближе к точке зарождения жизни, однако и они были продуктом эволюции из чего-то еще. А это «что-то еще», возможно, возникло из первых липидов и клеточных мембран и первых самовоспроизводящихся молекул, созданных из аминокислотного сырья. Об этом мы пока ничего не знаем.