Кирилл Еськов – Ничто человеческое (страница 2)

Итак, будем считать необходимым и достаточным «для жизни», на первый случай, получить белок — линейный полимер 20 видов аминокислот, порядок которых в той цепочке записан четырехбуквенным кодом в другой, соседней, цепочке — нуклеиновой кислоте, РНК или ДНК. «Буквы» того кода — нуклеотиды; каждый состоит из трех фрагментов. Вот эта пробка посередке — молекула сахара, рибозы или дезоксирибозы, отсюда РНК или ДНК. По одну сторону от нее у нас будет молекула фосфата: эта двумя своими свободными валентностями — вот, спички — соединяется с двумя фосфатами в двух соседних нуклеотидах: так наращивается цепочка любой длины. А вот этот коробок, по другую сторону — азотистое основание, в нем вся и суть. Четыре вида азотистых оснований — Г, А, У, Ц, не буду забивать вам головы их названиями — это и есть буквы, которыми записана вся наследственная информация. Рисовать надо ль? — ах, «джентльменам верят на слово» …Ну, за язык вас никто не тянул!

Вообще-то, к началу нашего века собирать из неорганики или совсем уж простой органики, что есть даже в протопланетном облаке, умели почти всё, что надо. Всё, кроме — па-па-па-пам! — самого важного: нуклеотидов. Вот не желает молекула рибозы соединяться с молекулой цитидина (который буква Ц в коде) без белковых катализаторов — хоть ты тресни и наизнанку вывернись, подбирая условия. И тут-то, посреди всеобщего уныния, выходит на сцену наш герой — Джон Сазерленд из Кембриджа, тогда еще не «сэр».

Все его предшественники, образно говоря, решали классическую задачку на комбинаторику с волком, козой и капустой: безуспешно пытались соединить молекулу сахара-рибозы с молекулой азотистого основания, бесконечно варьируя условия реакции. Ну и получали на выходе дичайшую смесь из промежуточных паразитных продуктов, радостно слипающихся затем в нерастворимые смолы; привет. Сазерленд же — продолжая аналогию — вместо двухместного челнока из задачи построил плот, на котором и перевез на тот берег разом и волка, и козу, и капусту: «Нет, рибоза и цитидин с прочими основаниями — это слишком уже большие и сложные строительные блоки, а строить надо с нуля, из совсем-совсем простых кирпичиков!»

Итак, берем два простейших азотсодержащих соединения, цианоацетилен и цианамид, и два простейших углевода, гликольальдегид и глицеральдегид, и разбодяживаем их неорганическим фосфатом — а всего этого добра хватало на ранней Земле… слушайте, я студентам всегда говорю: «Да не забивайте вы себе голову названиями „на слух“, потом поглядите в учебнике!» Давайте лучше — про тот замечательный автокаталитический механизм.

Сазерленд сделал всё строго наоборот от того, «как надо». «Вот ведь выдумал — сразу смешать углеводы с азотсодержащими веществами! Дураку ведь ясно, что надо елико возможно раздельно синтезировать из одних сахара, а из других — азотистые основания: там ведь и по отдельности-то комбинаторика промежуточных продуктов зашкаливает, а уж от смеси обоих будет совсем черт-те-что! А фосфат — ну при чем тут фосфат, пока не понадобится сшивать уже готовые нуклеотиды в цепочки?»

Но вот — угадал-таки алхимик Сазерленд с той простенькой квинтэссенцией, с фосфатом! Во-первых, фосфат, как оказалось, поистине чудесным образом катализирует распад тех паразитных промежуточных продуктов, а во-вторых создает буферный раствор, не давая среде закисляться и подавляя гидролиз конечных продуктов — на чем всё и останавливалось у предшественников. Мало того: те промежуточные продукты, что остались, потом включаются в цикл и вторично используются в нем, да не по одному разу… И совершеннейшее уже волшебство приключилось, когда получившуюся на выходе смесь разнообразных нуклеотидов облучили ультрафиолетом. Оказалось, что под тем облучением все «ненужные» нуклеотиды — имя им легион — распадаются, а устойчивы к нему только четыре варианта: наши «буквочки» Г, А, У и Ц. Вот вам и ответ — откуда взялся наш универсальный четырехбуквенный код… Так, кто там сказал: «Тетраграмматон»? — ЗАЧОТ!

В 2009-м вышла эпохальная Сазерлендова статья в натуре, в «Nature» в смысле; тогда так и писали: «Химики преодолели главное препятствие на пути к абиогенному синтезу РНК». Что особо восхитительно, всё это можно было проделать… ну, не в школьном кабинете химии, конечно, но в университетском химпрактикуме — вполне. В общем, запахло теми старыми-добрыми Нобелевками Резерфорд-стайл, суть которые можно было растолковать неленивому старшекласснику… Сазерленду, впрочем, Нобелевку дали намного позже, в тридцать втором, и, как водится, совсем за другое.

Но тогда, после первого фурора, ему сразу стали задавать вопрос с подковыркой: «Это всё конечно очень бла-ародно, но откуда у вас возьмется такой исходный продукт, как гликольальдегид? Органика простенькая, спору нет — но не настолько всё же, чтоб на ранней Земле ее можно было грести лопатой!..» О-кей, ответствовал оппонентам Сазерленд, раз по части остальных ингредиентов из нашей колбы ни у кого вопросов нет, давайте подумаем — как нам слепить гликольальдегид совсем уж «из того, что было»… Ну и, решая эту локальную химическую задачку, он попутно открыл то, что чуть погодя назовут «цианосульфидным протометаболизмом». Опять совершил, как выразились бы алхимики, Великое Делание; и непременно просигнализировали бы о том в Инквизицию: «С нечистым знается!»

Гликольальдегид, вместе с глицеральдегидом, Сазерленд легко и просто сотворил из цианистого водорода и сероводорода в присутствии фосфата и ионов меди. А вот дальше ему хватило любопытства не потерять из виду и побочные продукты этой реакции — и там открылась бездна, звезд полна. Чего там только не нашлось — о чем он и думать не гадал: предшественники почти всех аминокислот и липидов!.. В общем, обнаружилась целая сеть взаимосвязанных автокаталитических реакций, где в конечных продуктах наличествует весь набор необходимых для жизни молекул. И больше нет нужды ломать голову — что именно возникло прежде: если уж этот автокатализ запустился, то на выходе будут сразу и аминокислоты с фосфолипидами, и сахара с нуклеотидами… Во-во, тот советский анекдот: «Что было раньше, курица или яйцо? — раньше и куры были, и яйца». В общем, товарищи бойцы: горячая, закипающая лужа, заполненная синильной кислотой, булькающая сероводородом и просвеченная жестким ультрафиолетом — как вам такая «Колыбель Жизни»?.. Да уж, соглашусь: тут точно следует накатить!

То есть вы поняли, да? Если планета земного типа по своим орбитальным параметрам имеет температуру поверхности между нулем и ста по Цельсию — то есть на ней наличествует вода в жидком состоянии, — там автоматом запускается этот самый цианосульфидный протометаболизм. И он прямиком ведет к «РНК-миру», основанному — внимание! — на универсальном четырехбуквенном коде; ну а дальше уже всё просто — дарвиновская эволюция, со всеми делами. А поскольку законы той эволюции наверняка тоже вполне универсальны, внеземная разумная жизнь окажется антропоморфной с довольно приличной вероятностью: привет товарищу Лему от товарища Ефремова!

Фишка тут в том, что при эволюции всё ходы многократно дублируются параллельными вариантами — что и гарантирует на выходе близкий, плюс-минус, результат в соседних эволюционных ветвях. Эти параллельные пучки эволюционных линий здорово отличаются от бесконечно ветвящихся «генеалогических древес» из учебников двадцатого века. Первым тот механизм расшифровал в 70-е годы советский палеонтолог Леонид Петрович Татаринов; ученик Ефремова, между прочим, в научной его ипостаси — вот бывают же такие совпадения…

Татаринов занимался териодонтами — «переходным звеном» между рептилиями и млекопитающими, маммалиями. Предшественники его, выделив восемь диагностических маммальных признаков (мягкие губы для питания молоком матери, внутреннее ухо из трех, а не двух слуховых косточек, и прочее в этом роде), тщетно искали границу между «последней рептилией» и «первым млекопитающим». Татаринов же показал, что в каждой из шести эволюционных ветвей териодонтов те «маммальные симптомы» возникают параллельно и независимо, причем зачастую в разной очередности, и лишь в одной из линий те «симптомы» складываются в полный «маммальный синдром». Эта ветвь и привела к нам с вами — высшим млекопитающим, а прочие пять так и остались эдакими «недомаммалиями»; четыре из них полностью вымерли в мезозое, а от шестой дожила да наших дней в Австралии парочка реликтов — яйцекладущие утконос с ехидной.

Татаринов назвал это постепенное, шаг по шагу, накопление признаков таксона-потомка в разных подразделениях таксона-предка «параллельной маммализацией териодонтов». По этой его подсказке подобные «-зации» палеонтологи стали диагностировать — ну буквально за какую группу не возьмись! Например, «параллельная агиоспермизация»: появление отдельных признаков цветковых растений, ангиоспермов, в разных таксонах голосеменных.

Вот вам аналогия — как это работает: «правительство» (биосфера) нуждается новом, более эффективном «типе вооружения» (преобразовании экологической ниши). Оно «объявляет тендер», и профильные «корпорации» (таксоны) вступают в конкурентную борьбу за этот «военный заказ». «ТТХ изделия» заданы заказчиком, и конкурирующие «проекты» отсеиваются на разных стадиях развития — НИОКР, стендовые испытания, полевые испытания; до финиша дойдет лишь один, а уж кто именно, «Боинг» или «Локхид», заказчику всё равно, поскольку различаться их «изделия» будут лишь в деталях. Точно так же и биосфере безразлично — кто именно из зверозубых рептилий создаст «настоящее млекопитающее», кто из «проангиоспермов» — представителей саговников, беннетитов или гнетовых — победит в гонке на приз «Настоящее цветковое растение», и почему проект «бабочка» — оптимальный опылитель для тех цветковых — у мекоптероидных насекомых удался, у невроптероидных — в конечном счете нет… Может ли «корпорация» занести «правительству» и распилить откат? Гм… Браво, отличная постановка вопроса! Но, полагаю, всё-таки нет: в составе того «правительства» отсутствуют персонифицированные акторы, уполномоченные произвольно распределять общие ресурсы — так что заносить просто некому.