11 Источники электричества и глубоководные вулканы: как началась жизнь на Земле. Ник Лейн

«Я не могу дать этому определения, но когда я это увижу, то сразу узнаю», — сказал судья Верховного суда США Поттер Стюарт о жестком порно. Его слова применимы к жизни в целом, определить которую еще труднее — возможно, труднее всего. Например, можно ли назвать живым лесной пожар? Очевидно, нельзя, хотя он и соответствует некоторым общепринятым критериям живого, таким как «питание», «рост» и «воспроизводство». Им отвечают и растущие кристаллы. Мы «знаем», что они неживые, но затрудняемся дать понятию живого строгую формулировку, которая бы их исключала. С вирусами дело обстоит противоположным образом. Они кажутся крохотными машинами, столь же тщательно сконструированными под выполняемую задачу, как лунный посадочный модуль. В том, как они встраиваются в механизм функционирования клеток, чтобы воспроизводить себя в тысячах копий, трудно не усмотреть целеустремленности. Целеустремленная конструкция — парадоксальное описание, не вяжущееся, однако, с неодушевленной силой. Тем не менее вирусы не имеют собственного метаболизма — они не способны жить автономно, — поэтому они исключены из многих определений жизни.

Не будем рассматривать еще более спорные примеры вроде компьютерных программ. Просто признаем: что такое жизнь — сказать трудно. Затрудняет ли это изучение происхождения жизни? Да, поскольку мы не договорились, что именно пытаемся объяснить как в собственном мире, так и применительно к другим планетам. И нет, поскольку великое множество шагов на пути к первой живой клетке образует континуум: отсутствует определенный момент, указав на который мы могли бы однозначно заявить — вот сейчас сложная молекулярная система внезапно стала живой. Самые первые состояния этого континуума, безусловно, не были живыми. Какими же они были в таком случае? Очевидно, они формировали определенную среду, способствующую следующему шагу, среду, обладающую потенциалом развития жизни — «зародышем» жизни. Можем ли мы на основании изучения жизни на Земле что-то узнать об этом зародыше? А затем и высказать предположения о природе инопланетян?

На мой взгляд, большинство определений жизни грешат общим недостатком — не охватывают среду как зародыш жизни. Например, определение, ныне принятое в НАСА, — «самоподдерживающаяся система, способная к дарвиновской эволюции». Самоподдерживающаяся? Начать с того, что поддержание жизни в обязательном порядке зависит от среды обитания. И речь идет не только о том, что первый шаг к появлению жизни возможен лишь в благоприятном окружении. Даже мы, современные люди, не способны обрезать пуповину, связывающую нас со средой, которая обеспечивает наше существование. Подобно всем живым организмам, от бактерий до растений и животных, мы должны постоянно дышать, чтобы жить. Базовый страх утопления или асфиксии — это страх оказаться отрезанными от среды обитания более чем на несколько секунд. Относительно немногочисленные виды научились переносить это отторжение, переходя в метаболически пассивные состояния, из которых возвращаются к жизни, когда условия становятся благоприятными. Однако они не способны делать это бесконечно, а, восстановив жизнедеятельность, становятся столь же неотделимыми от своего окружения. Ключевое слово здесь — жизнедеятельность. Жизнь существует ради жизнедеятельности, и гораздо разумнее, ища источник жизни, искать источник жизнедеятельности — активного использования среды с целью постепенного роста.

Все живое использует окружающую среду, чтобы делать свои копии. Я не требую признать это определением живого, но вижу здесь плодотворный подход к мировосприятию, тем более что он позволяет отнести к живой материи и вирусы, и живые клетки. Действительно, вирусы эксплуатируют чрезвычайно богатую ресурсами среду — внутренность клетки, изобилующую энергией и механизмами, необходимыми вирусам для репликации. Они могут себе позволить свести собственные ресурсы к самому минимуму, поскольку все необходимое им предоставляет среда обитания. На другом конце спектра располагаются растения, также эксплуатирующие свою среду, но лишь в малой степени. Практически все, что им нужно, — солнечный свет, вода и углекислый газ. Они отличаются чрезвычайно сложной биохимией, позволяющей растениям снабжать себя всем необходимым для роста, крайне скупо потребляя внешние ресурсы. Правило здесь такое: чем ниже зависимость от окружения, тем выше биохимическая сложность организма. Однако эта зависимость сохраняется всегда. Если лишить растение света или воды, оно погибнет так же неизбежно, как погибает человек без кислорода. Все мы, подобно вирусам, паразитируем на своем окружении — в конечном счете на своей изменчивой «живой» планете.

Итак, как устроена жизнь? Казалось бы, способов существования столько же, сколько и живых существ, но на уровне базовой схемы жизнедеятельности клетки это совершенно не так. Потрясающе, но вся жизнь на Земле применяет один и тот же механизм получения энергии извне и ее использования для степенного роста и репродукции. Химическая активность среды обитания позволяет живым организмам заряжать свои аккумуляторы: по обе стороны тонких клеточных мембран накапливается электрический заряд.

Расстояние, на котором действует этот заряд, настолько мало (пять миллионных долей миллиметра), что если бы вы уменьшились в размерах до молекулы, то оказались бы под воздействием электрического поля напряженностью около 30 млн В/м — как у разряда молнии. Какой бы дикой ни казалась эта мысль со всеми ее франкенштейновскими реминисценциями, именно электрический заряд биологических мембран является главным отличительным признаком земной жизни наряду с ДНК, или генетическим кодом. Однако в отличие от ДНК устойчивое существование этого заряда указывает на определенные условия, в которых могла возникнуть жизнь на Земле. Возможно, такие же условия существуют и на других планетах, которых в одной только Галактике около 40 млрд.