Тайна сия велика есть!

"О, решите мне загадку жизни, мучительную древнюю загадку, над которой билось уже столько голов, - головы в шапках, расписанных иероглифами, головы в тюрбанах и черных беретах, головы в париках и тысячи других бедных потеющих человеческих голов..." - воскликнул Г. Гейне.

С одной стороны, все мы легко можем отличить живое от неживого и дать, казалось бы, определение этому столь популярному в языке сочетанию из пяти букв - жизнь.

С другой - явление жизни столь сложно и многообразно, что дать ему краткое исчерпывающее определение пока не удается. Успехи кибернетики в создании роботов и их теоретической базы еще больше запутали ситуацию. Ведь принципиально хорошо сработанный робот сможет, как все живое, приспосабливаться к изменению окружающей среды, сможет "размножаться", сможет улучшать свое потомство и т. д.

Спрашивается, есть ли он живое существо?

Далее, нам известно только единичное явление жизни (хотя и представленное в феноменальном числе типов, классов, отрядов, семейств, родов, видов...), только в условиях нашей планеты.

А какие формы она может принять в других условиях? Ведь одним из удивительных ее свойств является адаптация к окружающим условиям. На ум приходит, например, образ мыслящего и творящего океана - мозга на планете Солярис, рожденный фантазией Станислава Лема, мыслящее облако из фантастического романа Ф. Хойла "Черное облако".

Земная наука сегодня еще не может дать исчерпывающего определения явлению жизни. Тем более она не может создавать живое из неживого в своих лабораториях. Вместе с тем очень многие таинства этого явления уже раскрыты.

Живая материя характеризуется, во-первых, своим бессмертием. Эстафета жизни в мире живого передается от одних носителей к другим, от предыдущих к последующим: отдельные особи погибают, а вид продолжает жить. Это известный всем нам процесс размножения, в котором мы с вами, читатель, лишь некие промежуточные звенья. Процесс может идти только при условии передачи информации о своей структуре от одного "бегуна" к другому. Только такая передача создает наследственность, повторяемость.

Представим себе, что на восходе жизни возникло одновременно несколько видов живых организмов. Все они начали размножаться - воспроизводить огромное число точных копий, себе подобных. Этот скучный мир неизменных точных копий очень скоро погиб бы. В борьбе за существование, за захват пищи погибли бы менее совершенные. Остались бы бесчисленные копии одного самого стойкого вида. (В одном фантастическом романе описана ситуация, перекликающаяся с данной. Был сконструирован аппарат, который воспроизводил живых и уже вполне взрослых людей. Но из-за ошибки при расчетах он начал выпускать абсолютно одинаковых, неизменных индивидов. Скоро весь город наполнился этими двойниками, в одинаковой одежде, одновременно улыбающихся. И все они погибают.)

Но вернемся к победившему виду. Даже этот самый совершенный вид недолго бы существовал. Ведь он принципиально лишен возможности приспосабливаться к меняющимся внешним условиям. Он неизменен. Он живой труп. Он обречен. Условия на поверхности Земли меняются. Меняются условия существования живой материи. Значит, для длительного существования простое копирование не годится, нужна изменчивость живого организма. Эту изменчивость, или мутацию, мы встречаем в любом живом организме.

Представим наследственную информацию, передаваемую от "родителей к детям", в виде длинной последовательности двоичных чисел: 1001110100101100... Переносчиками этой информации в биологических системах связи являются в основном нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК. В их молекулярной структуре записана эта информация. При ее считывании и запоминании в нарождающемся организме время от времени возникают случайные ошибки: некоторые единицы записанной выше последовательности превращаются в нули, а некоторые нули - в единицы. Картина очень похожая на действие шумов в начале связи.

Но в канале связи шумы всегда вредны (кроме особых специальных случаев), а здесь они могут быть и полезны. Искажение наследственной информации приводит, как правило, к мутации, к нарушению точного сходства организмов потомков и родителей. Крупные ошибки приводят к уродству, мелкие - к изменениям, внешне даже незаметным.

Ошибки могут улучшать вид - делать его более приспособленным к среде, более совершенным, и тогда мутации полезны. Однако с такой же вероятностью может быть и обратная картина.

В чем же польза от этой хитрости Природы? На помощь приходит закон естественного отбора, или закон борьбы за существование. Он был открыт Дарвином только в прошлом столетии, но не ждал, пока его откроют люди, и действует уже миллиарды лет - с самого зарождения жизни. По этому суровому закону в длительном процессе борьбы за существование, грубо говоря, выживают сильные, а слабые погибают. Но нам нужна более точная формула этого закона, во власти которого все живое. И ученые сформулировали его так: в процессе естественного отбора сохраняются и передаются по наследству признаки, способствующие максимальному приспособлению живых существ к окружающей среде и их выживанию как вида.

Рис. 76

Вот это стремление всякой живой материи сохранить себя как вид и нейтрализует или подавляет вредные мутации и закрепляет полезные.

Случайно захлопнулся сейф. Вам обязательно его нужно открыть. Делается это элементарно. На дверце имеется наборное цифровое устройство. Достаточно набрать присвоенный данному сейфу код - и он сам гостеприимно откроется. Но о ужас! Вы забыли этот проклятый код. Он где-то лежит в памяти и, конечно, всплывет. Но когда? Остается единственный выход - перебор всех возможных комбинаций наборного устройства. Если там, например, четыре диска и на каждом нанесено по десять цифр (0, 1, 2... 9), то общее число комбинаций составляет 10⁴=10 000. Минимальное время на установку одной комбинации будем считать 2 секунды. Тогда на "проигрывание" всех кодов потребуется 6 часов очень напряженной работы. (В подобную ситуацию можно попасть на вокзале в автоматических камерах хранения багажа.) Перебор комбинаций может идти в любом случайном порядке. Негодные комбинации вы отбрасываете. Но вот наконец та единственная, нужная, и сейф открылся.

Приблизительно по этой же случайной методике идет поиск новых, более совершенных форм путем мутации в Природе. Мутация плюс естественный отбор и двигают эволюцию: от примитивного к сложному, от сложного к более совершенному и т. д. Только благодаря этим, двум процессам жизнь смогла достигнуть столь удивительного расцвета на нашей планете.

С чего все началось?

Наверное, началом можно считать появление молекулы, способной к удвоению. При этом она должна была быть настолько устойчивой, что время процесса удвоения было меньше времени ее разрушения под воздействием среды.

В "теплом, густом, соленом бульоне" имелись к этому времени основные компоненты для образования живой материи - аминокислоты, сахар, полифосфаты и т. д. Как же произошло объединение атомов в гигантскую молекулу, обладающую свойствами живого вещества?

Тайна сия велика есть! Проникнуть в нее пока не удалось. Одна из гипотез приписывает все Его Величеству Случаю.

Органические молекулы, или "строительные блоки" живой материи, в невероятно большом количестве и невероятно долго совершали свое хаотическое плавание в "питательном бульоне". Сталкиваясь, они образовывали различные, более сложные объединения. В некий момент, прекрасный для всех поколений людей, прошедших и еще пройдущих по планете, образовалась конфигурация молекулы, способной к жизни. Она и породила в длинной цепи эволюции все разнообразие жизни. Вероятность такого одиночного "акта созидания" равняется исключительно малой величине. Но ведь и опытов в бульоне было несметное число. Известный советский биофизик профессор Л. Блюменфельд считает, что возникновение живой материи из хаоса "строительных блоков" не более удивительно, чем возникновение планетной системы из газового облака.

Рис. 77

Такова одна из гипотез. Таковы догадки ученых. А как было на самом деле? Пока неизвестно. Опыты по искусственному созданию живой молекулы идут широким фронтом. Нам остается надеяться, что они увенчаются успехом. Тогда яркий свет озарит загадку.

Однако нам пора вернуться к нашей скромной, но очень емкой табличке. Что же случилось дальше?

Сотни миллионов лет, а может, и тысячи, ушли на то, чтобы эволюция превратила живые молекулы в простейшие организмы. Следы их найдены в слоях Земли, возраст которых не менее 3 миллиардов лет. И самое удивительное - это наши хорошие знакомые: сине- зеленые водоросли. Создания эти одноклеточные, микроскопические, и ведут растительный образ жизни. Считают, что горные породы, известняки, есть результат длительного напластования этих погибших мельчайших организмов.

Следовательно, архей есть период зарождения простейших форм жизни.

Опуская детали, переходим к протерозою, или к эре ранней жизни.