Жизнь с начала времён
Наша планета живая в разных смыслах этого слова. С одной стороны, она обитаема, а с другой — сама ведёт себя подобно живому телу, непрерывно меняясь в ходе своей истории. Лицезреть воочию это действие нам не дано, слишком короток человеческий век. Однако существует каменная летопись, которую Земля хранит в своих недрах. И главное, что донесли до нас каменные страницы, — это то, что развитие живой природы отражает «биографию» самой планеты.
Живые организмы, появившиеся на первом миллиарде лет существования Земли, по-своему изменили её лик. Достаточно сказать, что кислородной атмосферой и защитным озоновым экраном планета обязана исключительно им. Примерно за полтора миллиарда лет микробы, освоившие фотосинтез, насытили воздух кислородом до таких пределов, которые позволили всем желающим перейти на энергетически более выгодное кислородное дыхание. Но то, что с позиции сегодняшнего дня кажется несомненным благом, тогда явилось настоящей катастрофой. Для большинства микроорганизмов их родная атмосфера была попросту отравлена кислородом, и это вынудило живой мир быстро меняться.
Вернёмся к самому началу. Первая земная атмосфера была бескислородной и возникла от «дыхания» самой планеты — из вулканических газов. При отсутствии кислорода, а значит и озона, поверхность Земли облучалась жёстким ультрафиолетом. Под действием этих лучей и грозовых разрядов из растворённых в воде газов получались первичные органические соединения — «кирпичики» для более сложных молекул. Весь вопрос в том, как собрать эти конечные молекулы из составных элементов. Главные фигуранты живой клетки — белки и нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК) немыслимы друг без друга. Белки организуют синтез кислот, которые, в свою очередь, содержат «инструкции» по сборке белков. Так что из них первично?
В этом споре из разряда «яйцо или курица» современная наука отдаёт предпочтение нуклеиновым кислотам, а именно РНК. Поясним, что РНК, образно говоря, — это половинка застёжки-молнии, а ДНК — целая застёжка (с точки зрения геометрии, а не способности застёгиваться). Как выяснилось, молекулы РНК обладают уникальным свойством — могут руководить собственной сборкой, хотя в современных условиях редко это проявляют. Кроме того, в самой их структуре заложено умение удваиваться, то есть воспроизводить самих себя. Для наглядности представим половинку застёжки-молнии, которая из подходящих звеньев, в избытке имеющихся вокруг, собирает симметричную себе часть. При этом все РНК ещё и участвуют в конкурсе «на лучшего Самоделкина», то есть подвергаются естественному отбору.
Энергию для взаимодействия с другими органическими компонентами доисторические РНК, видимо, получали от того же ультрафиолета. А точнее, они таким способом избавлялись от возбуждения, в которое их приводил назойливый ультрафиолетовый квант. Вероятно, сначала РНК и её «пособники» по утилизации избыточной энергии образовывали плёнки, потом капельки внутри маслянистого пузырька, а там уже и до клеток было не так далеко. Есть основания полагать, что пигменты, отвечающие ныне за фотосинтез, первоначально использовались именно для нейтрализации вредного ультрафиолетового излучения, то есть служили своего рода громоотводом или, вернее сказать, лучеотводом.