Сегодня ученые со всего света пытаются найти революционный способ создания жизни из основных компонентов. Можно сказать, что началась самая настоящая гонка в целях раскрытия тайны мира. Некоторые из ученых смешивают друг с другом органические и неорганические вещества, наподобие алхимиков, пытаясь вызвать синтез. Некоторые же для поиска ключа к жизни пытаются выяснить, сможет ли ДНК собираться самостоятельно. Третьи вообще пытаются вставить рабочий генетический код в простые молекулы. А некоторые ученые в поисках ответа вообще отправляются в Гренландию в надежде найти источник жизни в древних породах, находящихся под слоем льда.
Нетронутые более трех миллиардов лет огромные камни в Гренландии являются самыми древними в мире. Своеобразные архивы матушки Земли…Они открыты лишь несколько недель в году, когда летом снег ненадолго отступает.
Здесь, на юго-западе острова находится Формация Исуа – самые древние породы, датируемые архейским периодом, в которых когда-то была найдена жизнь. Эти округлые камни сформировались в результате застывания магмы на дне океана. Они содержат в себе уникальную породу, называемую подушечной лавой. Исследователи нашли потрясающее сходство между отложениями в этих подушках и отложениями на дне современного океана.
Морское дно древней земли было испещрено вулканами, изрыгающими раскаленную магму. Это происходит и сегодня. Когда разогретый до тысячи градусов раскаленный камень попадает в океанскую воду, он быстро охлаждается, приобретая округлую твердую форму, очень напоминающую подушку. И именно на этих подушках и начинают скапливаться осадки.
По мнению ученых, тщательное изучение этих осадков откроет завесу загадки зарождения жизни.
В каждом из пластов этих подушечных пород можно обнаружить кристаллики циркона – своеобразные мемориальные капсулы. Формируясь, каждый кристалл циркона захватывает кусочек урана. Тот, в свою очередь, распадаясь, образует свинец. Соотношение кристаллов свинца к урану позволяет ученым определять возраст породы.
В Гренландии можно встретить образцы, имеющие возраст в 3,8 миллиардов лет. Можно представить, что видели эти образцы за свою жизнь.
На срезе некоторых пород в мощный микроскоп можно увидеть множество черных точек. При увеличении становится ясно, что это — углерод, основа любой жизни на Земле. Когда-то это было живыми одноклеточными организмами, которые поглощали пищу, плавали в океане, пока не погибали, не спускались в осадок и не разлагались до основного компонента – углерода. И то, что углерод найден в осадочной породе – очень познавательно, так как означает, что в то время – 3,8 миллиардов лет назад на нашей планете была жизнь. Это самое раннее свидетельство жизни на Земле, опережающее предыдущую окаменелость на сотни миллионов лет.
Некоторые камни, в которых найден углерод, имеют черный цвет, а это значит, что углерода в нем предостаточно, т.е. жизнь была изобильна и хорошо производила органику. А делать это в открытом океане возможно, живя всего лишь в нескольких метрах от поверхности и черпая энергию солнечного света с помощью механизма фотосинтеза.
Фотосинтез – это процесс превращения солнечного света в пищу, показатель развитой жизни, поэтому ученые полагают, что первая жизнь зародилась намного раньше, примерно 4,4 миллиарда лет назад.
После того, как примерно 4,5 миллиарда лет назад с еще сравнительно молодой Землей столкнулся камень размером с планету Марс, он буквально вытолкал из нее громадные куски пород, распределив их по орбите. Они начали собираться в одно целое, и вскоре образовалась наша Луна.
Вскоре после этого на поверхность Земли обрушились метеориты, которые несли с собой водосодержащие минералы – вещества, которые при столкновении с поверхностью Земли выделяли воду.
Так образовались первые земные океаны, в которых возникли условия и для зарождения первой жизни. Получается, что после образования океанов вода, которая в них находится сейчас, пробыла там все 4,4 миллиарда лет, со дня образования водного пространства.
И вполне возможно, что вместе с водой метеориты забросили на планету и «кусочки» жизни или ее «строительные материалы».
Подобное могло случиться и совсем недавно – в 1969-ом неподалеку от Мерчисона – маленького городка в Австралии. Здесь, в этом местечке странно пахнущие метеориты, возрастом больше нашей Земли, дождем обрушились на несколько квадратных метров. Эти метеориты, как говорят ученые, являются основным строительным материалом как Земли, так и всей солнечной системы. В метеоритах не было жизни, однако странный запах свидетельствовал о наличии в них достаточного количества органического вещества. При сильном увеличении ученые обнаружили, что камни покрыты аминокислотами – основанными на углероде молекулами, одними из основных кирпичиков, на которых строится жизнь.
Но в каких условиях могли возникнуть эти молекулы, и как они могли образовать жизнь? И если даже эти кирпичики и образовали жизнь на Земле, как это произошло?
До зарождения жизни в атмосфере Земли не было ни кислорода, ни озонового слоя. Вместо них земная не кислородная, и, возможно, даже восстановительная среда содержала аммиак, метан, а также водяной пар и водород. В этой атмосфере очень часто возникала молния из-за трения между разогретыми газами.
В 1953-м химик Миллер произвел эксперимент, воспроизводящий эти условия. Он хотел понять, не зародится ли в ходе эксперимента жизнь. Колба была наполнена веществами, предположительно составлявшими атмосферу древней Земли – метаном, аммиаком, водородом и водяным паром. Через эту смесь был пропущен электрический разряд. Ученый назвал это электроискровым экспериментом. Когда искра постоянно возникает в водяном паре в течение нескольких дней, то пар конденсируется в жидкость и стекает. Точно также происходило и в природе: жидкость стекала в океан и повторяла цикл снова.
Жидкая вода необходима для жизни на Земле, ведь молекулам нужно находиться в постоянном контакте друг с другом. К тому же вода – отличный растворитель. Она растворяет вещества, создавая раствор, где они могут встретиться и вступить в химическую реакцию.
И хотя Миллеру не удалось создать жизнь, зато он получил бурый первичный бульон – ту химическую жижу, лужицы которой возникли еще задолго до зарождения жизни.
Там, где есть в наличии жидкая вода – редкая роскошь в солнечной системе — становится возможной и химия жизни. Но пока в ней есть один пример возникновения жизни – планета Земля. И даже если, как говорят ученые, аминокислоты действительно сформировались рядом с древними вулканами на молодой Земле, это не объясняет, как они, в конце концов, соединились в живые организмы.
Сегодня этот процесс происходит благодаря одной, но очень сложной молекуле – дезоксирибонуклеиновой кислоте или ДНК, спиральная форма которой напоминает витую лестницу с нуклеотидными парами вместо ступенек. Именно в них закодирована вся информация, необходимая для создания жизни. Именно ДНК с помощью рибонуклеидов – РНК – способна самовоспроизводиться.
У подножия древнего вулкана в первичном бульоне вполне могла образоваться эта сложная молекула, которая помогла аминокислотам образовать жизнь на Земле. Без способности самовоспроизводиться жизни на нашей планете не было бы никогда.
Еще Дарвин предположил, что жизнь на Земле возникла в теплом водоеме или в горячей первичной луже, поскольку они имели вулканическое происхождение.
По мнению ученых, секреты зарождения первой жизни могли сохраниться у подножья гавайского вулкана Килауэя. Они покрыли кусочки застывшей лавы слоем ДНК и РНК – информационными архивами жизни. Эти образцы были помещены в вулканическую скважину, где они находились при температуре около семидесяти градусов.
Извлеченные из скважины, кусочки застывшей лавы в лабораторных условиях покрылись учеными дистиллированной водой, которая должна была играть роль древнего дождя или прилива, омывающего древние породы. Вода, смывая ДНК и РНК с образцов, создает раствор, в котором молекулярные кусочки имеют шанс приблизиться и начать химическую реакцию, собираясь или разрушаясь дальше.
Самовоспроизведение молекулы РНК в вулкане станет революцией в науке. Но для этого нужно провести еще не один эксперимент. Понадобится много труда и терпения, пока в пробирке появится первая жизнь, наподобие той, которая возникла миллиарды лет назад в вулканических лужах.
Другие ученые же ищут ответ на загадку возникновения жизни за пределами Земли. Используя орбитальный телескоп НАСА Кеплер ученые ищут маленькие, подобные Земле, планеты, на орбитах, подобных земным, звезд. В следующие три с половиной года они изучат более ста тысяч звездных систем, надеясь, что эти планеты могут вращаться на таком расстоянии от Солнца, что их температура может быть пригодна для создания озер и океанов. И если будет найдена столь редкая жидкая вода, то шансы на обнаружение жизни и ее истоков будут еще больше. В случае удачи ученые не только смогут изучить эти планеты, но даже ответят на так мучающий человечество вопрос: одни ли мы во Вселенной?
Неизвестно, где будет обнаружена первая чужеродная форма жизни — на Земле или в космосе, в любом случае ученые узнают об этом, не покидая нашу планету. И если условия, необходимые для зарождения жизни, могут возникать за пределами вулканов и первичных луж, то жизнь может оказаться намного распространенной, чем кажется на первый взгляд. Однако одно очевидно, использование знаний о возникновении жизни для создания ее в лабораторных условиях, может настолько изменить окружающий нас мир, что мы будем стоять на пороге второго зарождения жизни.
|
