Рассказ о возникновении жизни, который я сейчас вам предложу, по необходимости будет предположительным; по определению, в то время не было никого, кто мог бы увидеть, как все происходило на самом деле. Существует несколько конкурирующих теорий, но все они имеют нечто общее. Упрощенное описание, которое я дам, возможно, не так уж далеко от истины.
Мы не знаем, какое химическое сырье было на земле в изобилии до начала жизни, но среди возможных кандидатов можно назвать воду, двуокись углерода, метан и аммиак — все эти простые элементы присутствуют хотя бы на некоторых планетах нашей солнечной системы. Химики пытались сымитировать химические условия на молодой Земле. Они собрали эти простые элементы в пробирке и обеспечили энергию в виде ультрафиолетового света или электрической искры — имитации первичных молний. После нескольких недель эксперимента в пробирке обычно находят что-нибудь интересное: жидкий коричневый супчик, в котором плавают молекулы сложнее тех, что были там первоначально. В частности, там были найдены аминокислоты — строительные блоки белков, одного из двух основных классов биологических молекул. До этих экспериментов считалось, что естественно возникающие аминокислоты являются индикатором присутствия жизни. Если бы их нашли, скажем, на Марсе, то были бы почти уверены в том, что там есть жизнь. Однако теперь их присутствие означает лишь наличие некоторых простых газов в атмосфере, вулканов, солнечного света или грозовой погоды. В последнее время лабораторные симуляции химических условий на земле до возникновения жизни произвели органические субстанции под названием пурины и пиримидины. Эти субстанции — строительные кирпичики генетической молекулы, самой ДНК.
Вероятно, в результате аналогичных процессов и образовался первоначальный “бульон”, из которого, по мнению биологов и химиков, состояли моря от трех до четырех миллиардов лет назад. Органические вещества концентрировались в некоторых местах, возможно, в высыхающей на берегу пене или в маленьких обособленных каплях. Под дальнейшим воздействием энергии — например, ультрафиолетового излучения солнца — они образовывали более крупные молекулы. Сейчас большие органические молекулы не просуществовали бы достаточно долго, чтобы быть замеченными — их сразу бы поглотили и расщепили бактерии или другие живые организмы. Но бактерии и все остальные организмы появились позже, а в те дни крупные органические молекулы могли спокойно плавать в загустевающем “супе”.
В какой-то момент там случайно возникла особенно интересная молекула. Мы назовем ее репликатором. Это вовсе не была самая большая или самая сложная из существовавших тогда молекул, зато она обладала уникальным свойством: она могла создавать собственные копии. Может показаться, что подобная случайность слишком неправдоподобна. Так оно и есть. Это было чрезвычайно маловероятно. В период времени, равный человеческой жизни, настолько маловероятные события можно считать практически невозможными. Именно поэтому вам никогда не удастся выиграть главный приз в лотерею. Но в наших человеческих оценках того, что вероятно и что нет, мы не привыкли брать в расчет периоды в сотни миллионов лет. Если бы вы покупали лотерейный билет каждую неделю в течение ста миллионов лет, вы, скорее всего, выиграли бы несколько главных призов.
На самом деле, молекулу, способную самовоспроизводиться, вовсе не так уж трудно вообразить; кроме того, она должна была образоваться всего один раз. Представьте себе, что репликатор — это нечто вроде матрицы, шаблона. Представьте, что это большая молекула, состоящая из сложной цепи молекул, представляющих из себя различные строительные блоки. В бульоне, где плавает репликатор, полным-полно маленьких строительных блоков. Предположим, что каждый из строительных блоков тяготеет к блокам своего типа. Каждый раз, когда строительный блок из бульона попадает на репликатор вблизи от своего “родственника” скорее всего, он там и остается. Прилипающие таким образом блоки автоматически будут расположены в том же порядке, как и блоки самого репликатора. Этот процесс может продолжаться в виде нарастания, слой за слоем, новых блоков. Именно так формируются кристаллы. С другой стороны, две цепочки могут разделиться, и мы получим два репликатора, каждый из которых может продолжать производить собственные копии.