Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни - Ричард Докинз

Затем люди могли заметить, что лесной пожар порождает дочерние костры, разбрасывая искры и тлеющие угли – как одуванчико-вый пух на ветру. Возможно, философски настроенные представители Homo ergaster решили, что огонь не может самозарождаться, но всегда происходит от родительского огня: лесного пожара на равнине или домашнего очага. В этом случае первые палочки для добывания огня должны были разрушить их картину мира.

Может быть, наши предки даже представляли себе огонь в виде популяции размножающихся лесных пожаров и прослеживали родословную домашних костров, берущую начало от пылающего предка, приобретенного у некоего далекого племени. И все же это нельзя назвать настоящей наследственностью. Почему? Разве размножения и родословной недостаточно для того, чтобы постулировать наследственность? Нет, и огонь объясняет нам, почему.

Истинная наследственность подразумевала бы, что наследуется не сам костер, а вариации костра. Некоторые костры ревут, другие потрескивают, некоторые шипят, дымят, рассыпают искры. У некоторых пламя имеет синеватый или зеленоватый оттенок. Если бы наши предки присмотрелись к своим одомашненным волкам, они бы заметили большую разницу между породами собак и породами костров. У собак подобное порождает подобное. Хотя бы некоторые из признаков, отличающих конкретную собаку от любой другой, были унаследованы ею от родителей. Конечно, кое-что приходит и со стороны: с пищей, болезнями и несчастными случаями. У огня же все вариации обусловлены окружающей средой: ни одна из них не передается по наследству от предковой искры. Все зависит от качества топлива, направления и силы ветра, от свойств очага, от примесей меди и калия, которые придают сине-зеленый и сиреневый оттенок желтому натриевому пламени. В отличие от собак, ни одно из качеств взрослого костра не унаследовано от породившей его искры. Синие костры не порождают синие костры. Потрескивающие костры не наследуют свое потрескивание от родительского костра, давшего предковую искру. Костры – пример воспроизводства без наследственности.

Возникновение жизни было возникновением истинной наследственности, можно даже сказать – возникновением первого гена. Под первым геном, спешу заметить, я не имею в виду первую молекулу ДНК. Никто не знает, был ли первый ген построен из ДНК (держу пари, что нет). Под первым геном я подразумеваю первый репликатор. Это структура, например молекула, которая способна копировать сама себя. А поскольку при копировании неизбежно возникают ошибки, популяция приобретает разнообразие. Суть наследственности в том, что репликатор больше похож на то, с чего он скопирован, чем на случайного представителя популяции. Возникновение первого репликатора было не самым вероятным событием, но произойти оно должно было лишь однажды. Потомки первого репликатора сами поддерживали свое существование и в итоге, посредством дарвиновской эволюции, дали начало жизни.

Участок ДНК или, при определенных условиях, участок соответствующей ей молекулы РНК – истинный репликатор. Как компьютерный вирус. Или “письма счастья”. Но все эти репликаторы нуждаются в сложном аппарате, поддерживающем их существование. ДНК нужна клетка, укомплектованная готовыми биохимическими механизмами, приспособленными для чтения и копирования кода ДНК. Компьютерному вирусу нужен компьютер, имеющий канал связи с другими компьютерами, сконструированными инженерами и работающими согласно закодированным инструкциям. “Письма счастья” нуждаются в достаточном числе идиотов, чей мозг позволяет им хотя бы читать. Уникальность самого первого репликатора – того, что зажег искру жизни, – в том, что он не был снабжен необходимым для существования аппаратом. Первый репликатор работал de novo, с нуля, беспрецедентно и без какой-либо помощи извне, не считая законов химии.

В возникновении репликации, несомненно, участвовал некий катализатор. Это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, однако само не расходуется. Вся биохимия основана на катализируемых реакциях, и катализаторами обычно выступают крупные молекулы белка – ферменты. Типичный фермент имеет в трехмерной структуре углубления определенной конфигурации, которые служат приемниками для компонентов химической реакции. Фермент выстраивает эти компоненты в определенном порядке, образуя с ними временную химическую связь, и соединяет их попарно с точностью, которой вряд ли можно было добиться путем свободной диффузии.

Катализаторы в ходе химической реакции не расходуются, но могут синтезироваться. Автокаталитическая реакция – это реакция, которая синтезирует свой катализатор. Начинается она неохотно, но, однажды начавшись, все быстрее набирает обороты – подобно лесному пожару, обладающему некоторыми свойствами автокатали-тической реакции. Строго говоря, огонь – не катализатор. Но он также самовоспроизводится. С химической точки зрения горение – это процесс окисления, в котором выделяется тепло и который требует тепла для преодоления пороговой черты. Однажды начавшись, этот процесс продолжается в виде цепной реакции, поскольку в ходе него вырабатывается тепло, необходимое для возобновления горения. Другая известная цепная реакция – атомный взрыв, но в этом случае реакция не химическая, а ядерная. Наследственность возникла со случайным запуском автокаталитического или другого самовоспроизводящегося процесса. После этого она быстро набрала обороты и распространилась, как огонь, приведя к появлению естественного отбора и всего, что за ним последовало.

Наши тела тоже окисляют углеродосодержащее горючее, чтобы получить тепло. Но в данном случае окисление не переходит в горение, потому что каждый этап процесса контролируется и энергия не рассеивается в форме неконтролируемого тепла. Такая управляемая химия, или метаболизм, является столь же универсальной особенностью жизни, как наследственность. Теории происхождения жизни должны принимать во внимание как наследственность, так и метаболизм, но некоторые авторы неверно расставляют приоритеты. Они пытаются построить теорию самозарождения метаболизма и надеются, что она каким-то образом сможет объяснить наследственность. Тем самым они уподобляют наследственность полезным приспособлениям, которые создает метаболизм, а это неверно. Наследственность должна быть на первом месте, потому что до наследственности само понятие “полезности” не имело смысла. Без наследственности и, следовательно, без естественного отбора не может быть ничего “полезного” или “бесполезного”. Понятие полезности может возникнуть лишь с появлением естественного отбора наследственной информации.

Самыми ранними из теорий происхождения жизни, до сих пор сохранивших свою значимость, являются теории Александра Опарина и Дж. Б. С. Холдейна, независимо выдвинутые в 20-х годах. Авторы обеих теорий уделили основное внимание метаболизму, а не наследственности. Оба подчеркивали тот важный факт, что до возникновения жизни атмосфера Земли должна была быть восстановительной (в атмосфере отсутствовал свободный кислород), иначе жизнь не смогла бы появиться. Органические соединения (соединения углерода) в присутствии свободного кислорода легко сгорают или окисляются до углекислого газа. Сейчас это кажется странным: без кислорода мы не проживем и пары минут. Но жизнь не могла возникнуть на планете со свободным кислородом в атмосфере. Как я говорил, для самых древних наших предков кислород был ядом. Все, что мы знаем о других планетах, указывает на то, что первоначально атмосфера Земли почти наверняка была восстановительной. Свободный кислород появился позднее – как отход жизнедеятельности зеленых бактерий, сначала свободноживущих, а после включенных в клетки растений. В некоторый момент у наших предков появилась способность справляться с кислородом, а позднее они стали от него зависеть.