Органическая жизнь на Земле

Существует множество теорий, описывающих, как и при каких обстоятельствах на Земле возникла органическая жизнь. Согласно одной из них все живые организмы на нашей планете происходят от единого предка. Поисками этого простейшего белкового создания, давшего начало всему живому, уже много лет занимаются ученые во всем мире.

Идея существования LUCA (Last Universal Common Ancestor – единственный всеобщий предок) возникла в 60-х годах прошлого века. Основой для такого предположения послужило единообразие ДНК всего живого, которая строится из стандартного набора – двадцать левовращательных аминокислот. Такая предопределенность должна иметь научное объяснение, и в этом случае теория существования некоего общего предка выглядит очень логичной. Хотя альтернативные гипотезы называют сразу несколько возможных источников жизни, они, так же как идея LUCA, требуют изучения и доказательства.

С момента возникновения гипотезы прошло более 40 лет, за которые человечество смогло расшифровать геном, но ни на шаг не продвинулось в поисках LUCA. Энтузиазм, сопровождавший попытки воссоздать первый организм в лабораторных условиях, затих, а сама идея стала менее интересной для ученых, которые переключили внимание на насущные проблемы современности. Однако прорыв в этом направлении исследований все-таки произошел. Биохимики из Университета Монреаля совместно со своими французскими коллегами опубликовали монографию, в которой смогли описать характеристики, какими должен был обладать LUCA.

"Традиционно считалось, если общий предок существовал, то это создание было весьма теплолюбивым, – рассказывает профессор биоинформатики Николас Лартилье, один из соавторов исследования. – Предполагалось, что в современном мире оно смогло бы жить в местах тектонических разломов на дне океана, где температура составляет около 90 градусов Цельсия. Однако наши расчеты показали, что LUCA был очень чувствителен к жаре, и нормальная среда обитания для него имела температуру около 50 градусов Цельсия. Причина кроется в том, что основу его строения составляла рибонуклеиновая кислота (РНК) – белок, который распадается при перегреве".

Для исследования ученые собрали генетические данные множества животных, растений, грибов и бактерий и попробовали построить своеобразное "древо жизни", в котором проследили этапы эволюции организмов. Сделанные биохимиками выкладки показывают, что первая жизнь на Земле действительно возникла из единого источника, причем в ее основе лежала РНК. Из-за своей чувствительности LUCA существовал в тех областях, где микроклимат был достаточно прохладен. Тем не менее, в нем продолжался эволюционный синтез белков, который привел к появлению более стабильной и прочной ДНК. Возникновение и развитие LUCA происходили примерно 3,5-3,8 миллиардов лет назад, когда Земля только обрела свои формы и начала остывать. Именно в этот период прошла Последняя Бомбардировка нашей планеты – шквал метеоритов из дальнего космоса. И как раз это событие является главным контраргументом теории существовании LUCA.

Именно метеориты, по мнению ряда палеобиологов, занесли на Землю первые простейшие организмы, из которых и развивалась жизнь. Учитывая, что "небесные гости" имели разное происхождение, ученые допускают, что у всего живого может быть сразу несколько предков, каждый из которых прилетел на своем "транспорте". Эта теория, получившая название "панспермия", очень популярна в научных кругах и ставит под сомнение сам факт появления LUCA. Российский популяризатор науки, палеонтолог и писатель Кирилл Еськов так описывает идею абиогенеза (образования клеточных структур из наборов аминокислот и нуклеотидов): "Пропасть, отделяющая полный набор аминокислот и нуклеотидов от простейшей по устройству бактериальной клетки, в свете современных знаний стала казаться еще более непреодолимой, чем это представлялось в прошлом веке.

Известна такая аналогия: вероятность случайного возникновения осмысленной аминокислотно-нуклеотидной последовательности соответствует вероятности того, что несколько килограммов типографского шрифта, будучи сброшены с крыши небоскреба, сложатся в 105-ю страницу романа "Война и мир". Для того, чтобы перебором найти правильную комбинацию аминокислот и нуклеотидов , может потребоваться огромный срок – более 20 миллиардов лет. Это в четыре раза больше срока существования Земли как цельного космического объекта, и сравнимо с возрастом самой Вселенной. Такого времени в распоряжении первоорганизмов просто не могло быть.