Первые шаги жизни. Продолжение.
Представьте, что вы прочли: «По полю скачками двигалось нечто живое, отчасти похожее на зайца. Оно имело форму какого-то студенистого тумана, и тщетно взгляд пытался найти четкую границу между ним и окружающим воздухом». Подобные организмы существовали в действительности. Как это ни непривычно для нас, но первичная жизнь почти сливалась с окружающей средой. Граница между белковым комочком и питательным бульоном была зыбкой, расплывчатой. Жизнь держалась в узком диапазоне температур, физического и химического состава среды. Чуть выше, чуть ниже концентрация солей, чуть, больше, чуть меньше тепла — и существованию белковых комочков угрожала гибель.
Они должны были либо обзавестись «одеждой», либо и дальше всецело зависеть от капризов среды без надежды на дальнейшее развитие. Белковые комочки боролись за жизнь. Усложнялась их структура, отдельные части комочков обретали индивидуальность — так постепенно за миллионы и миллионы лет совершенствовались средства защиты.
Имя воздвигнутой ими цитадели — клетка. В ней жизнь могла чувствовать себя более или менее независимо перед лицом внезапных физико-химических катастроф среды. Организмов, переходных между одноклеточными и многоклеточными животными, найти пока не удалось. И. И. Мечников в свое время предположил, что многоклеточные возникли в результате объединения одноклеточных организмов.
Против этой гипотезы было выдвинуто серьезное возражение. Белки разных организмов ядовиты друг для друга. Именно поэтому не удается приживлять органы и ткани, взятые от другого организма. Их разрушают силы иммунитета. Однако существовали ли такие защитные реакции против чужеродных белков у древнейших одноклеточных существ — неизвестно. Можно лишь предположить, что они были слабо выражены и могли при некоторых условиях подавляться. Так, в ряде опытов удалось получить многоклеточную ткань из отдельных клеток, которые до этого подвергались различным химическим и радиационным воздействиям.
В 1954 году английский ученый Хэдзи выступил с гипотезой происхождения многоклеточных организмов от многоядерной клетки. Эти ядра концентрировали вокруг себя некоторые количества протоплазмы, и так, якобы, возник первый многоклеточный организм. Верно ли это, покажет будущее.
Какое значение имел скачок к многоклеточным организмам — можно легко понять путем такой аналогии: вспомним, как шагнуло вперед дело строительства, когда вместо глины, песка появились кирпичи, а затем и более крупные блоки. Стало возможным быстро создавать огромные сооружения. Так и в живой природе. Проведем аналогию дальше. Чем выше уровень производства, тем глубже его специализация. Это делает производство более производительным и экономичным. Так же обстоит дело и в живой природе. В теле многоклеточных организмов по мере эволюции специализация клеток, тканей, органов развилась до предельного совершенства. Это сделало возможным тонкое приспособление организмов к различным условиям жизни, необычайно подняло энергию жизнедеятельности.
СТЕРТЫЙ ШИФР
Идеалом конструкторов может служить своеобразный «механизм», созданный живой природой — знаменитые нуклеиновые кислоты. В крохотном объеме нуклеиновых кислот, находящихся в ядрах зародышевых клеток, заложена программа развития взрослого организма, в которой предусмотрено все, вплоть до цвета глаз и формы ногтей. Нуклеиновые кислоты образуют в ядрах клеток сложные комплексы с белком — хромосомы. Эти кислоты играют роль своеобразных матриц, посредством которых «штампуются» новые белковые молекулы. Поэтому хромосомы можно считать как бы заводами белковых молекул. Заводы, которые непрерывно производят себе подобные заводы, не уклоняясь ни на йоту от программы, заводы, которые надо рассматривать в электронный микроскоп! С точки зрения техники — это чудо, для инженеров пока недостижимое.
Нет, однако, штампа, который во время работы не снашивался бы. То же самое происходит и с живыми «штампами». Стертые штампы дают неправильные копии. Из поколения в поколение эти неправильности — наследственные изменения — усиливаются, учащаются. Представим себе, например, штамп, на который нанесены все буквы алфавита. От длительного употребления некоторые буквы (на штампе они у нас рельефные), допустим «Г», «Л» и «Я», стерлись. Если мы с этого испорченного штампа делаем матрицу, а с матрицы копию, то все стертые буквы попадают в эту новую копию. К концу ее работы стирается, допустим, еще буква — «С». На последующей копии мы будем, следовательно, иметь еще больше стертых букв. Нечто сходное происходит и при размножении организмов способом клеточного деления.
Пока в природе размножение шло путем деления клеток, количество «ошибок» постепенно возрастало. Нарушалась выработка нужных ферментов, искажался обмен веществ, клетки теряли жизнеспособность. Нужен был иной путь. И он был найден. Организмы перешли к половому размножению. Что это дало? При оплодотворении, то есть при слиянии мужской и женской клеток, встречались хромосомы с различными дефектами. И дефекты эти, как правило, взаимно компенсировались. Для наглядности предположим, что неостывший металл матрицы испорченного штампа мы сразу же накладываем на второй штамп. У того буквы «Г», «Л» и «Я» сохранились, но зато стерты буквы «К» и «М». В пустых гнездах неостывшего металла нашей матрицы четко отпечатываются недостающие буквы. А «К» и «М» матрицы остаются без изменения.
Приведенное сравнение, конечно, страдает большой неточностью, но смысл происходящего оно передает: половое размножение явилось средством вечного обновления организмов, оно спасает их от ошибок, возникающих при образовании новых молекул ядерной нуклеиновой кислоты.
Сравнительно недавно считалось, что жизнь зародилась примерно полмиллиарда лет назад. Наиболее смелые ученые называли цифру в миллиард лет. Но в последнее время палеонтологи обнаружили следы бактерий и водорослей в породах, возраст которых исчисляется 2,5—3 миллиардами лет. Значит, жизнь древнее, чем предполагали. К такому же выводу пришли многие ученые.
Возраст самой Земли определяется в четыре с половиной — пять миллиардов лет. И бактерии, и водоросли — это уже очень сложные организмы. Поэтому истоки жизни некоторые ученые относят ближе к моменту становления Земли. Очень возможно, что первые проблески жизни забрезжили на нашей планете четыре миллиарда лет назад. Рано или поздно человек увидит воочию картину зарождения жизни. Где, на какой планете, в какой звездной системе — сказать пока трудно. Но где-то во Вселенной жизнь еще только в начале четырех «актов творения». И, вероятно, астронавты будущего увидят воочию истоки жизни, следы которых мы расшифровываем сейчас на каменных страницах геологической истории Земли.
Авторы: А. Эмме, Д. Биленкин.