«По сути, жизнь это побочный эффект реакции освоения энергии», говорит биохимик Ник Лейн. Или же, как объяснял это австрийский физик Эрвин Шредингер во время серии публичных лекций, которые он читал в 1943 году, в то самое время, когда в Сталинграде завершалась самая кровавая битва в военной истории, живая материя, похоже, «избегает быстрого распада, уходя в инертное состояние равновесия». Вне зависимости от того, считаем ли мы такое химическое явление редким или неизбежным, мы можем сказать, что это одна из самых важных вещей, которая отделяет живое от неживого.
Поскольку вся жизнь, какой мы ее воспринимаем, сохраняется, опираясь на окружающую среду, будь то богатые барием воды гидротермального источника или внутренняя часть клетки животного, все известные формы жизни на Земле несут в себе одну и ту же элементарную биохимию. У жизни есть еще одна общая черта наследственность, то есть существует различие между живостью блестящего гребня волны и теми организмами, которые она может нести в своих водах. Потому что хотя и тому и другому требуется энергия для принятия своей формы, только жизнь порождает дитя, похожее на родителя. Будь то кишечная палочка (лат. E. coli) или слон, новая жизнь создается на основе деления одной-единственной клетки. Более того, во всех живых клетках на нашей планете хранятся частички наследия в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты и протекают определенные химические реакции, идущие с участием молекул рибонуклеиновой кислоты.
Более трех миллионов лет назад эти протоклетки[5], скорее всего, стали первым видом бактериальной жизни на Земле. Задолго до того как глаза животных смогли увидеть расстилающийся перед ними пейзаж, в океанах Земли царили бактерии. Со временем эволюция произвела захватывающие изменения и скалы заселили колонии цианобактерий[6] тонкие нити голубоватых живых организмов, которые делали нечто такое, что впоследствии изменит мир: использовали солнечный свет для стимулирования своего жизненного цикла, производя взамен кислород. По мере роста этих бактериальных колоний совокупный эффект их присутствия создал условия для появления фотосинтезирующих растений и легких у подобных нам млекопитающих, но в то же время ограничил возможности других, таких как прекрасный Spinoloricus cinziae[7] животное, обнаруженное несколько лет назад в Средиземном море, которое приспособилось жить при полном отсутствии кислорода.
В 1967 году Линн Маргулис выдвинула идею, что животные и растения, отличающиеся от первых бактериальных форм жизни, во многом обязаны своим происхождением явлению, которое называется эндосимбиозом. Это процесс, во время которого одна клетка поглощает другую, не переваривая ее. Теория Маргулис встретила активное сопротивление. С момента публикации и до момента, как эта теория стала общепринятой, она десять лет подтверждалась генетическими исследованиями. Доказательством эндосимбиоза служит наличие митохондрий в клетках животных, которые делятся самостоятельно и обладают собственной ДНК. Наши митохондрии, поглощающие питательные вещества и отдающие энергию, это потомки тех бактерий, которые когда-то попали внутрь наших предков.
Представьте, что вы стоите на том же самом месте, что и во времена дымящейся безжизненной Земли, но теперь царит кембрийский период около пятисот миллионов лет назад и появились первые животные. В морях процветают такие существа, как аномалокаридиды похожие на креветок животные с двумя закрученными придатками, чтобы отправлять себе в рот других животных. Именно в этот период в палеонтологической летописи появляется большинство животных окаменелостей, за ним следует обширный этап появления новых видов. Одна из теорий, объясняющих такой бурный рост жизненных форм, предполагает, что стало больше свободного кислорода. Более новые исследования говорят о том, что произошло резкое увеличение концентрации кальция в воде. Третьи предполагают, что виной тому гонка вооружений между хищником и добычей, а также эволюция зрения. Но наверняка не знает никто.
В то же время невероятное разнообразие жизненных форм, которое мы видим в сланцах Бёрджес[8]: окаменелые скелеты, различия в анатомическом строении останков мужских и женских особей, покрытые шипами или приспособленные к захвату очертания охотника и добычи, показывает нам, как сильно мы связаны с обширной системой энергетических взаимодействий. И это обычное положение вещей для живых существ и окружающей среды, в которой они выживают, подвергаются изменениям и умирают. Формы жизни могут этому временно противостоять, но они не могут делать это вечно.
Ученый НАСА Майкл Рассел, в кабинете которого висит великолепная копия «Большой волны в Канагаве», однажды посоветовал мне помнить, что жизнь «генератор энтропии». Другими словами, жизнь снижает внутреннюю энтропию, задействуя свободную энергию из окружения и рассеивая ее в виде тепла, что, в свою очередь, создает в окружении еще большую энтропию. Энтропия это степень рассеивания энергии между частицами в системе. Тем, кто не владеет физикой, это мало о чем говорит. В этом случае на помощь приходит Пол Симон. Как он поет в хите 1972 года, «все связи рано или поздно распадаются» Вспомните джин-тоник. Замерзшая в кубиках льда вода обладает меньшей энтропией, чем окружающее ее алкогольное море. Атомы в джине могут свободно плескаться вокруг и заполнять форму любого стакана, в который они попали, но атомы во льду организованы менее хаотично и теряют свою форму только тогда, когда тепловая энергия освобождает их.
Примечания
1
Геномика направление в молекулярной биологии, занимающееся исследованием структуры и функций всей совокупности генов организма или значительной их части. Здесь и далее прим. пер.
2
Мурмурация (от лат. murmuratio бормотание, жужжание) слаженное сложное движение стаи птиц в полете.
3
Териантроп гипотетическая трансформация человека в животное в мифологии или спиритизме.
4
Конрад Дж. Лорд Джим, пер. с англ. А. Кривцовой.
5
Протоклетка гипотетический первичный организм (клетка), возникший, согласно некоторым теориям происхождения жизни, из скопления органических веществ и положивший начало современному разнообразию жизни на Земле.
6
Цианобактерии группа бактерий, осуществляющих фотосинтез с выделением молекулярного кислорода; первоначально их относили к растениям и называли синезелеными водорослями.
7
Spinoloricus cinziae вид морских животных, относящихся к классу лорициферы.
8
Ископаемая фауна, обнаруженная в среднекембрийских глинистых сланцах Бёрджес (от англ. Burgess Shale) в канадской части Скалистых гор. Одно из богатейших в мире мест палеонтологических находок кембрийского периода.