У нас нет никаких свидетельств того, каков был первый шаг в создании жизни, но мы действительно знаем род шага, которым он должен был быть. Он должен был быть тем, что запустило бы естественный отбор. До этого первого шага виды улучшения, которые только естественный отбор может достичь, были невозможны. И это означает, что этим ключевым шагом было возникновение в каком-то, пока неизвестном, процессе самореплицирующейся сущности. Саморепликация порождает борьбу в популяции сущностей, которые конкурируют друг с другом за возможность репликации. Поскольку ни один процесс копирования не является совершенным, популяция неизбежно придет к вариации и, если в популяции репликаторов существуют варианты, у которых есть то, что требуется для успеха, они станут преобладающими. Это естественный отбор, и он не мог начаться, пока не появилось первая самореплицирующаяся сущность.
Дарвин, в своем параграфе о «теплом небольшом пруде», размышлял, что ключевым событием в происхождении жизни, возможно, было непосредственное возникновение белка, но это, оказывается менее перспективным, чем большинство идей Дарвина. Не то, чтобы белки не имели жизненно важного значения для живого. Мы видели в Главе 8, что у них есть очень особое свойство скручиваться и формировать трехмерные объекты, точная форма которых определена одномерной последовательностью их составных элементов, аминокислот. Мы также видели, что та же самая точная форма придает им способность катализировать химические реакции с большой специфичностью, ускоряя конкретные реакции, возможно, в триллионы раз. Специфика ферментов делает биологическую химию возможной, и белки кажутся почти бесконечно гибкими в спектре форм, которые они могут принимать. Это то, в чем белки хороши. Они действительно очень, очень хороши в этом, и Дарвин был совершенно прав, упоминая их. Но есть нечто, в чем белки откровенно плохи, и это Дарвин упустил. Они абсолютно безнадежны в репликации. Они не могут делать копии самих себя. Это означает, что ключевым шагом в происхождении жизни не было спонтанное возникновение белка. Что же это было?
Лучшей самореплицирующейся молекулой, которую мы знаем, является ДНК. В развитых формах жизни, с которым мы знакомы, ДНК и белки элегантно дополняют друг друга. Молекулы белка — отличные ферменты, но паршивые репликаторы. ДНК — в точности наоборот. Она не свертывается в трехмерные формы, и поэтому не работает ферментом. Вместо того, чтобы свернуться, она сохраняет свою открытую, линейную форму, и это делает ее идеальной в качестве репликатора и как задатчика аминокислотных последовательностей. Молекулы белка, именно потому что они свертываются в «закрытые» формы, не «выставляют» свою информацию о последовательности, которая могла бы быть скопирована или «прочитана». Информация о последовательности недоступно похоронена в скрученном белке. Но в длинной цепи ДНК информация о последовательности выставлена и доступна в качестве шаблона.
«Загвоздка-22» в происхождении жизни заключается в следующем. ДНК может реплицироваться, но она нуждается в ферментах, чтобы катализировать этот процесс. Белки могут катализировать формирование ДНК, но они нуждаются в том, чтобы ДНК задала правильную последовательность аминокислот. Как могли молекулы ранней Земли вырваться из этого замкнутого круга и позволить естественному отбору начаться? Вступает РНК.
РНК принадлежит к тому же семейству цепочных молекул, что и ДНК, полинуклеотидов. Она способна к переносу того же количества тех же четырех «букв» кода ДНК, и она действительно делает это в живых клетках, неся генетическую информацию от ДНК туда, где может быть использована. ДНК действует как шаблон для построения последовательности кода РНК. А затем последовательности белка строятся с использованием РНК, а не ДНК, в качестве шаблона. У некоторых вирусов вообще нет ДНК. РНК — их генетическая молекула, единственно ответственная за перенос генетической информации из поколения в поколение.
Теперь — к ключевому пункту происхождения жизни «Теории Мира РНК». В дополнение к растягиванию в форму, подходящую для того, чтобы передавать информацию о последовательности, РНК также способна к самосборке, как наше магнитное ожерелье Главы 8, в трехмерные формы, которые имеют ферментативную активность. РНК-ферменты существуют. Они не столь эффективны, как белковые ферменты, но они действительно работают. «Теория Мира РНК» предполагает, что РНК была достаточно хорошим ферментом, чтобы держать оборону, пока не эволюционировали белки, чтобы взять на себя роль фермента, и эта РНК была также достаточно хорошим репликатором, чтобы как-то выполнять эту роль, пока не эволюционировала ДНК.
Я считаю «Теорию Мира РНК» правдоподобной, и я думаю довольно вероятно, что химики в течение следующих нескольких десятилетий смоделируют в лаборатории полную реконструкцию событий, которые отправили естественный отбор по его историческому пути четыре миллиарда лет назад. Захватывающие шаги в правильном направлении уже предприняты.
Однако, прежде чем оставить эту тему, я должен повторить предупреждение, которое я высказал в предыдущих книгах. Мы на самом деле не нуждаемся в правдоподобной теории происхождения жизни, и мы могли бы даже немного забеспокоиться, если бы слишком правдоподобная теория была бы обнаружена! Этот вопиющий парадокс является результатом известного вопроса «Где все?», который был поставлен физиком Энрико Ферми. Как бы загадочно не звучал вопрос, товарищи Ферми, коллеги-физики из лаборатории Лос-Аламоса, были достаточно приучены, чтобы точно знать, что он имел в виду. Почему нас не посещают живые существа откуда-либо еще во вселенной? Если не лично, то, по крайней мере, с помощью радиосигналов (что значительно более вероятно).
Сейчас можно оценить, что существует свыше миллиарда планет в нашей галактике, а галактик около миллиарда. Это означает, что, хотя и возможно, что наша планета является единственной в галактике, на которой есть жизнь, для того, чтобы это было так, вероятность возникновения жизни на планете должна была быть не намного выше, чем один к миллиарду. Теория происхождения жизни на этой планете, которую мы ищем, поэтому решительно не должна быть правдоподобной теорией! Если бы она была правдоподобной, то жизнь должна быть распространенной в галактике. Возможно, она распространена, в таком случае правдоподобная теория — это то, что нам нужно. Но у нас нет никаких свидетельств, что жизнь существует вне этой планеты, и мы как минимум имеем право удовлетвориться неправдоподобной теорией. Если мы отнесёмся к вопросу Ферми серьезно и интерпретируем отсутствие визитов как свидетельство того, что жизнь чрезвычайно редка в галактике, мы, безусловно, должны выдвинуть предположение, что не существует правдоподобной теории происхождения жизни. Я развил аргументацию более полно в «Слепом Часовщике», и оставлю ее там. Моя догадка, насколько она ценна (не очень сильно, потому что слишком много неизвестных), что жизнь очень редка, но что число планет является настолько большим (все время обнаруживаются еще), что мы, вероятно, не одни, и могут быть миллионы островов жизни во вселенной. Однако даже миллионы островов все еще могут быть на таком расстоянии, что у них нет почти никакого шанса когда-либо натолкнуться друг на друга, даже по радио. К сожалению, поскольку затронуты практические вопросы, мы вполне можем быть одиноки.
Я не уверен, что Дарвин подразумевал под понятием «бесконечные». Это могла быть только превосходная степень, используемая, чтобы придать силу «красивейшим» и «удивительнейшим». Я полагаю, отчасти было так. Но мне хочется думать, что Дарвин имел в виду что-то более конкретное под понятием «бесконечные». Когда мы оглядываемся назад на историю жизни, мы видим картину бесконечной, вечно омолаживающейся новизны. Умирают особи; виды, семейства, отряды и даже классы вымирают. Но сам эволюционный процесс, кажется, восстанавливается и периодически возобновляет свое цветение, с неизменной свежестью, с неослабевающей молодостью, по мере того, как эпоха сменяет эпоху.
