Горизонты научного поиска

О происхождении жизни и многом другом

16 марта в большом конференц-зале ЛФВЭ состоялась лекция "Происхождение жизни". Докладчик - профессор РАН, доктор биологических наук А.В.Марков (МГУ, Палеонтологический институт РАН). Александр Владимирович - популяризатор науки, автор и ведущий научно-образовательного портала "Проблемы эволюции", один из авторов научно-популярного сайта "Элементы.ру", лауреат российской премии в области научно-популярной литературы "Просветитель" (2011 год) и премии "За верность науке" Министерства образования и науки РФ в категории "Популяризатор года" (2015 год).

Перед началом семинара наш корреспондент успела задать ему несколько вопросов.

Как я узнала в интернете, вы - автор не только более 130 научных публикаций, но и десятка художественных и научно-фантастических произведений.

Да, в юности пытался что-то такое сочинять.

Популяризация науки - не простое дело, вы занимаетесь им наряду с научной работой, это два любимых дела?

Похоже на то. Просто пробовал разные виды деятельности, все было интересно - пытался писать исторические, фантастические повести, серьезной, сухой наукой заниматься. А потом попробовал популяризацией заниматься - это что-то промежуточное, как вы понимаете. И увидел, что популяризация у меня неплохо получается, людям нравятся мои научно-популярные статьи, книжки. Просто методом проб и ошибок пришел к тому, что у меня лучше всего получается.

Но параллельно занимаетесь наукой и лекции читаете?

Ну, а куда деваться. Кстати, чтение лекций студентам это и есть та самая популяризация в чистейшем виде. По крайней мере, в том, что я преподаю - "Теорию эволюции", "Теорию жизни на Земле", - для меня вообще нет никакой принципиальной разницы между научно-популярной книгой или статьей и курсом лекций для студентов.

Как вы относитесь к теории панспермии?

Я к ней довольно прохладно отношусь. Я буду об этом немного говорить на лекции. Когда она была впервые предложена, то выглядела как радикальная альтернатива земному абиогенезу (происхождение живого из неживого естественным путем), потому что тогда еще не существовала теория Большого взрыва с разбеганием галактик. Преобладало мнение, что Вселенная вечна и бесконечна. И, в таком случае, предположить, что жизнь тоже вечна или возникла в какой-то необозримой древности, - это была интересная, радикальная альтернатива. Но теперь, когда мы знаем, что нашей Вселенной меньше 14 миллиардов лет, панспермия выродилась в перенос земного абиогенеза на какое-то другое небесное тело. Жизнь зародилась на какой-то другой планете, комете относительно недавно - ну, 10 миллиардов лет назад. Таким образом, теория панспермии переносит проблему абиогенеза с Земли на какую-то другую планету, и ничего принципиальным образом не меняется. Вопросы остаются те же: как появилась первая клетка, в каких условиях это могло происходить, то есть становится не так уж принципиально, где именно это произошло: на молодой Земле или другой планете ранней Солнечной системы. Но вообще-то перенос клеток, каких-то сложных молекулярных комплексов через космос - дело не доказанное, очень сомнительное.

Есть группа ученых-энтузиастов, которые смотрят на метеориты в микроскоп и видят там много-много ископаемых бактерий. Но этот вопрос висит в таком состоянии уже много лет, сторонники этих бактерий в метеоритах так никого и не убедили. Поверить в это крайне трудно. Этот знаменитый "червячок" в марсианском метеорите, который всегда идет первым номером. Считается, что эта порода сформировалась три с чем-то миллиарда лет назад на Марсе, потом была выбита метеоритом с Марса, полетала-полетала и упала в Антарктиду. На Марсе, как сейчас считают, не исключено, что три миллиарда лет назад был океан, и могла зародиться жизнь, поэтому это выглядит вполне правдоподобно. Но когда они в хондритах, а это остатки первичного протопланетного вещества, которое никогда не входило в состав планет, находят ископаемые бактерии… Как живые клетки образовались в космосе, на космической пыли?! Столь сильное утверждение должно подкрепляться столь же сильными доказательствами.

На сегодняшней лекции прозвучат какие-то новые доказательства теории эволюции?

Я попытаюсь дать краткий обзор современного представления об основных этапах абиогенеза, как это сейчас видится. Сейчас представляется наиболее вероятной следующая последовательность событий. Сначала синтез простых органических соединений, где он может идти, в каких условиях, какие могут получаться вещества. Следующий этап: появление более сложных молекул, из которых потом могли сложиться первые репликаторы - молекулярные комплексы, способные к самокопированию, размножению и обладающие наследственной изменчивостью, скорее всего, это были комплексы молекул РНК, а для этого нужно, чтобы сформировались абиогенным путем рибонуклеотиды. Это была огромная проблема, но в 2009 году совершен радикальный прорыв в этой области. Химики нашли очень красивый, правдоподобный путь абиогенного синтеза рибонуклеотидов, и эта идея развивалась дальше, и сейчас продолжает развиваться.

Следующий этап - появление первых репликаторов. Это, наверное, самый интересный момент, потому что правильно считать именно этот момент собственно моментом появления жизни. Я буду рассказывать, как могли появиться первые комплексы сложных молекул, каких-то полимеров, которые обладали способностью к дарвиновской эволюции, то есть обладали свойствами репликаторов. А дальше - мир РНК. Довольно большой, непонятный промежуток от появления первых репликаторов до появления живых клеток, какими мы их знаем сегодня. Это был долгий путь, потому что, по-видимому, первые репликаторы были совсем простыми, и на этом пути было сделано много великих эволюционных "изобретений", но это уже работала дарвиновская эволюция. Здесь мы уже не должны надеяться на биохимические, физические процессы и случайное везение, уже работал естественный отбор дарвиновской эволюции - мощный механизм, который, как мы, биологи, знаем, может все усложнять, создавать, диверсифицировать, совершенствовать и так далее. Самое главное, что было изобретено на этапе эволюции РНК-мира, - белковый синтез, рибосомы, система контролируемого, кодируемого синтеза полипептидов. Я не думаю, что успею за полтора часа добраться до этого, но это было бы интересно рассказать - происхождение рибосомы. Там тоже есть замечательные новые открытия, которые показывают, как из очень простых, начальных "зародышей" могла сформироваться эта удивительная рибосома.

Можно сказать, что теория Дарвина только крепнет, обретает все новые доказательства?

В теории абиогенеза сейчас, в последние десятилетия происходит настоящая революция. Можно сказать, что она начала становиться полноценной наукой только с 1953 года, с экспериментов Стэнли Миллера, когда впервые было четко показано, что можно смешать газы, из которых, возможно, состояла древняя атмосфера Земли, пропустить электрические разряды и получить на выходе много всяких интересных органических веществ...

***

Звонок к началу семинара прервал ответ Александра Владимировича, но начал свою лекцию он, как бы продолжая отвечать на последний вопрос: "Наука о происхождении жизни переживает настоящую революцию. В последние 25 лет сделано огромное количество открытий, все меньше остается белых пятен. При том что еще 50 лет назад ее никто не рассматривал как настоящую науку. Считалось, что изучение абиогенеза - удел пожилых профессоров, вышедших на пенсию". А дальше он углубился в историю, вспомнив Аристотеля, который путем логических рассуждений пришел к выводу о том, что живое может зарождаться из неживого, Франческо Реди, экспериментально доказавшего, что мухи не самозарождаются в тухлом мясе, эксперименты с "бульонами" Луи Пастера.

Приводя химические доказательства возможности происхождения живого из неживого, А.В.Марков рассказал о процессах, происходящих в гидротермальных источниках (подводных вулканах) и наземных геотермальных полях (примеры последних - гейзеры в Йеллоустонском национальном парке и на Камчатке), и привел цитату из письма все того же Ч.Дарвина, предположившего, что жизнь могла зародиться в неживой материи в "маленьком теплом пруду". Возможно, он и в этом был прав, заметил докладчик.

Лекция, окончившаяся по завершении лимита времени, вызвала множество вопросов, на каждый из которых А.В.Марков более или менее подробно ответил. А спрашивали о многом: как перейти от молекулярных структур к клеткам; какова роль вирусов; просили дать оценку необходимого количества планет, чтобы с ненулевой вероятностью где-то еще возникла жизнь. Был дан ответ: размеров Вселенной для этого не хватит. И уточнение: если неферментативная репликация возможна, то мы, скорее всего, не одиноки во Вселенной, если не возможна - то нет. Интересовались, возможна ли жизнь и эволюция без воды; откуда столько воды взялось на Земле; один или несколько предков у всего живого на нашей планете; можно ли построить жизнь на основе кремния; о противостоянии эволюционистов и креационистов; в чем специфика грибов; как связана эволюция со вторым законом термодинамики? Оказалось, что нет никакого противоречия между эволюцией и вторым законом термодинамики, а грибы - отдельная веточка на дереве эволюции, они гораздо ближе к животным, чем к растениям.

Этот общелабораторный семинар, уже второй по биологической тематике, которые задумывались, как объяснил А.В.Никитин, чтобы "подготовить публику ЛФВЭ к созданию специального подразделения на нашей территории для биологических исследований", оказался интересен всему Институту и не только - среди слушателей были представители лабораторий нейтронной физики, теоретической физики, ядерных проблем, радиационной биологии, студенты кафедры биофизики университета "Дубна".

Ольга ТАРАНТИНА,
фото автора