Может быть, ДНК и РНК были предшественниками аминокислот на Земле? Успехи генетики и раскрытие тайн живой клетки не только не сняли проблему, но даже обострили ее. В 1953 году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис X. Крик выяснили, что молекула ДНК имеет форму «двойной спирали», что подтвердило необыкновенно сложную структуру этих двух важных химических соединений. Относительно большие молекулы ДНК имеют форму двух длинных скрученных цепочек, связанных «перемычками», состоящими из четырех очень сложных органических соединений (на генетических схемах они обозначаются начальными буквами своих названий, A-G-C-T). Эти четыре нуклеотида могут парами объединяться в бесконечное число разных последовательностей (рис. 49) и скрепляются между собой сахарами, перемежающимися с фосфатами. Нуклеиновая кислота РНК имеет менее сложную структуру и состоит из нуклеотидов A-G-C-U, образующих несколько сотен комбинаций.
Сколько времени потребовалось, чтобы на Земле в процессе эволюции образовались эти сложные соединения, без которых невозможна жизнь?
Окаменелые останки водорослей, найденные в 1977 году в Южной Африке, имеют возраст от 3,1 до 3,4 миллиарда лет. Это были микроскопические одноклеточные организмы, но открытия, сделанные в 1980 году на западе Австралии, вызвали удивление ученых. Группа исследователей под руководством Уильяма Шопфа из Калифорнийского университета обнаружила ископаемые останки организмов, которые оказались не только значительно старше — 3,5 миллиарда лет, — но также принадлежали многоклеточным животным и под микроскопом выглядели как волокна в форме цепочек (рис. 50). Три с половиной миллиарда лет назад эти организмы уже обладали и аминокислотами, и сложными нуклеиновыми кислотами, обеспечивающими генетическое воспроизводство, и поэтому представляли собой не начало цепочки жизни на Земле, а уже ее развитую стадию.
Эти находки стимулировали поиски того, что можно было бы назвать «первым геном». Все большее число ученых приходили к выводу, что предшественником водорослей были бактерии. «Мы смотрим на клетки, которые являются непосредственными морфологическими остатками самих бактерий», — заявлял австралийский ученый Малколм Р. Уолтер, входивший в состав группы исследователей. «Они выглядят как современные бактерии», — добавлял он. И действительно, они выглядели как пять различных типов бактерий, строение которых удивительным образом «оказалось почти идентичным строению некоторых современных бактерий».
Утверждение, что самовоспроизводство на Земле началось с бактерий, предшествовавших водорослям, выглядело разумным, поскольку успехи генетики показали, что все формы жизни на Земле, от простейших до самых сложных, имеют одни и те же генетические «ингредиенты», состоящие из примерно двадцати одних и тех же аминокислот. И действительно, большая часть первых генетических экспериментов и отработка техники генной инженерии выполнялись на простейшей бактерии Escherichia coli (или для краткости Е. colt), которая вызывает диарею у человека и домашнего скота. Но даже у этой крошечной одноклеточной бактерии, которая размножается не половым путем, а простым делением, обнаружилось почти 4000 генов!
То, что бактерии играли важную роль в процессе эволюции, очевидно не только из известного факта, что жизнь многих высокоразвитых растительных и животных организмов, как морских, так и сухопутных, во многом зависит от бактерий, но и из открытий, сделанных сначала в Тихом океане, а затем и в других водных бассейнах. Выяснилось, что бактерии могут представлять собой формы жизни, которые не зависят от фотосинтеза, а используют в качестве источника энергии соединения серы из океанских глубин. Группа ученых под руководством Карла Р. Вуза из Университета Иллинойса назвала их «археобактериями» и определила, что их возраст составляет от 3,5 до 4 миллиардов лет.
С другой стороны, осадочные породы из Гренландии содержали следы, указывающие на существование фотосинтеза еще 3,8 миллиарда лет назад. Таким образом, все эти находки подтверждают, что в пределах нескольких сот миллионов лет — после непроницаемого барьера в 4 миллиарда лет — на Земле обитали разнообразные бактерии и археобактерии. В новейших работах («Nature» от 9 ноября 1989 года) внушительная команда ученых во главе с Норманом X. Слипом из Стэндфордского университета пришла к выводу, что «временное окно», когда зародилась жизнь на Земле, имеет продолжительность 200 миллионов лет — от 3,8 до 4 миллиардов лет назад. «Все живое на нашей планете, — утверждали ученые, — развилось из организмов, которые возникли в этом „Окне Времени“». Однако они не делали попыток выяснить, как возникла жизнь.
На основании разнообразных данных, включая очень точный радиоуглеродный анализ, ученые пришли к заключению, что жизнь на Земле возникла — неважно, как — около 4 миллиардов лет назад. Но почему не раньше, если возраст планеты составляет 4,6 миллиарда лет? Все научные исследования, выполненные как на Земле, так и на Луне, наталкиваются на некую границу, проходящую примерно 4 миллиарда лет назад, и единственное объяснение, которое может предложить современное наука, это «катастрофическое событие». Чтобы узнать об этом больше, следует обратиться к шумерским текстам…
Поскольку ископаемые останки и другие данные указывают на то, что клеточные и способные к самовоспроизведению организмы (бактерии или археобак-терии) существовали на Земле, по крайней мере, через 200 миллионов лет после того, как впервые открылось «временное окно», ученые стали искать «основу» жизни, а не возникшие с ее помощью организмы, то есть следы самих ДНК и РНК. Вирусы, которые представляют собой части ДНК, ищут себе клетки для воспроизводства, широко распространены не только на суше, но и в воде, и это дало основание предполагать, что вирусы являются предшественниками бактерий. Но откуда у них взялись нуклеиновые кислоты?
Широкий простор для исследований был открыт несколько лет назад Лесли Орджелом из Института Салк в Ла-Джолле, штат Калифорния, который предположил, что более простая РНК могла быть предшественницей сложной ДНК. Несмотря на то, что РНК только передает генетическую информацию, содержащуюся в структуре ДНК, другие исследователи пришли к выводу, что некоторые типы РНК при определенных условиях способны катализировать самих себя. Результатом этих открытий стали компьютерные исследования одной из разновидностей РНК, получившей название транспортной РНК, проведенные нобелевским лауреатом Манфредом Эйгеном. В статье, опубликованной в журнале «Science» (от 12 мая 1989 года), Эйген и его коллеги из института Макса Планка сообщали, что проследили в обратном порядке развитие транспортной РНК по «древу жизни» и обнаружили, что генетический код на Земле не может быть старше 3,8 миллиарда лет, с погрешностью на 600 миллионов лет. Именно в то время мог появиться «первичный ген», «послание» которого можно выразить библейскими словами: «…плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю». Если ошибка в расчетах имеет положительный знак — то есть возраст первичного гена более 3,8 миллиарда лет, — то «такое возможно только в случае его внеземного происхождения», добавляют авторы статьи.
Суммируя результаты четвертой конференции по проблеме происхождения жизни на Земле, ученые приходят к удивительному выводу: «Теперь мы признаем, что если наша самовоспроизводящаяся система возникла на молодой Земле, это должно было произойти очень быстро — в течение миллионов, а не миллиардов лет». Далее она говорит: