Юри, в частности, показал, что к завершению процесса формирования Земля имела сильно восстановленную атмосферу, так как ее основными состав ляющими были водород и полностью восстановленные фор мы углерода, азота и кислорода: метан, аммиак и пары воды. Гравитационное поле Земли не могло удержать легкий водород-и он постепенно улетучился в космическое про странство. Вторичным следствием потери свободного во дорода было постепенное окисление метана до диоксида углерода, а аммиака - до газообразного азота, которые через определенное время превратили атмосферу из восстанови тельной в окислительную. Юри предполагал, что именно в период улетучивания водорода, когда атмосфера находилась в промежуточном окислительно-восстановительном состоя нии, на Земле могло образоваться в больших количествах сложное органическое вещество. По его оценкам, океан, по-видимому, представлял тогда собой однопроцентный раствор органических соединений. В результате возникла жизнь в ее самой примитивной форме.
      Теория Юри имела одно важное последствие: она дала толчок успешным экспериментальным исследованиям. Од
      нако, прежде чем говорить об экспериментах, основанных на гипотезе о первобытной атмосфере, богатой водородом, следует выяснить, насколько эта гипотеза соответствует геологическим данным. Этот вопрос активно обсуждался в последние годы. поскольку многие геологи сейчас сомне ваются в том, что на Земле вообще когда-либо существовала сильно восстановительная атмосфера. Все эти доводы, лишь несколько видоизмененные, применимы и к Марсу; поэтому здесь целесообразно их вкратце рассмотреть.
      Примитивная Земля
      Считается, что Солнечная система образовалась из про тосолнечной туманности-огромного облака газа и пыли. Возраст Земли, как установлено на основе ряда независимых оценок, близок к 4,5 млрд. лет. Чтобы выяснить состав первичной туманности, разумнее всего исследовать относи тельное содержание различных химических элементов в со временной Солнечной системе. В табл. 3 представлены дан ные о девяти наиболее распространенных элементах (на долю которых приходится 99,9% всей массы Солнечной системы), полученные с помощью спектроскопических иссле дований Солнца; относительное содержание некоторых дру гих элементов определено путем химического анализа ме теоритного вещества. Как видно из таблицы, основные элементы-водород и гелий-вместе составляют свыше 98% массы Солнца (99,9% его атомного состава) и фактически Солнечной системы в целом. Поскольку Солнце-обычная звезда и к этому типу относится множество звезд в других галактиках, его состав в общем характеризует распростра ненность элементов в космическом пространстве. Современ ные представления об эволюции звезд позволяют предпо ложить, что водород и гелий преобладали и в "молодом" Солнце, каковым оно было 4,5 млрд. лет назад.
      В табл. 3 приведены также данные об элементном составе Земли. Хотя четыре основных элемента Земли относятся к числу девяти наиболее распространенных на Солнце, по своему составу наша планета существенно отличается от космического пространства в целом. (То же самое можно сказать о Меркурии, Венере и Марсе; однако Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун в этот список не попадают.) Земля состоит главным образом из железа, кислорода, кремния и магния. Очевиден дефицит всех биологически важных легких элементов (за исключением кислорода) и поразительна
      Таблица 3 . Элементный состав (проценты по массе) Солнечной системы и Земли В порядке у меньше- Солнечная система* 3eMJ ля** ния относит содержания Элемент % Элемент % 1 Водород 77 Железо 34,6 2 Гелий 21 Кислород 29,5 3 Кислород 0,83 Кремний 15,2 4 Углерод 0,34 Магний 12.7 5 Неон 0.17 Никель 2.4 6 Азот 0,12 Сера 1.9 7 Железо 0.11 Кальций 1,1 8 Кремний 0,07 Алюминий 1,1 9 Магний 0,06 Натрий 0,57 Общее Водород количество 99,70 + углерод 0,05 + азот Неон 1-10-" Общее количество 99,12 * По данным Камерона (1970). ** По данным Мейсона (1966).
      "нехватка" так называемых редких, или благородных, газов. подобных гелию и неону. В целом наша планета выглядит весьма бесперспективно для зарождения какой-либо жизни.
      Главное положение теории Опарина - Юри заключается в том, что атмосфера молодой Земли, соответствовавшая по своему химическому составу протосолнечной туманности, имела ярко выраженный восстановительный характер. Од нако, что бы там ни было, сейчас атмосфера Земли имеет окислительный характер. Она содержит 77% азота, 21% кислорода, в среднем 1 % водяных паров, около 1 % аргона и ничтожные количества (следы) других газов. Каким же об разом могла возникнуть восстановительная атмосфера? Ве роятно. основную роль здесь сыграли газы протосолнечной туманности: с момента возникновения Земля была обес печена водородом и другими легкими элементами, которые,
      согласно теории Опарина-Юри, необходимы для начала химической эволюции. Учитывая дефицит легких элементов и особенно благородных газов, разумно предположить, что изначально Земля сформировалась вообще без атмосферы. За исключением гелия, все благородные газы-неон, аргон, криптон и ксенон-обладают достаточной удельной массой, чтобы их могло удержать земное тяготение. Криптон и ксенон, например, тяжелее железа. Поскольку эти элементы образуют очень мало соединений, они. по всей видимости, существовали в примитивной атмосфере Земли в виде газов и не мо1ли улетучиться, когда планета достигла наконец своих нынешних размеров. Но поскольку на Земле их со держится в миллионы раз меньше, чем на Солнце, естест венно допустить, что наша планета никогда не имела ат мосферы, по составу близкой солнечной. Земля образовалась из твердых материалов, которые содержали лишь небольшое количество поглощенного или адсорбированного газа, так что никакой атмосферы сначала не было. Элементы, вхо дящие в состав современной атмосферы, по-видимому, поя вились на первобытной Земле в виде твердых химических соединений; впоследствии под действием тепла, возникаю щего при радиоактивном распаде или выделении грави тационной энергии, сопровождающем аккрецию Земли, эти соединения разлагались с образованием газов. В процессе вулканической деятельности эти газы вырывались из земных недр, образуя примитивную атмосферу.
      Высокое содержание в современной атмосфере аргона (около 1%) не противоречит предположению, что благо родные газы первоначально отсутствовали в атмосфере. Изотоп аргона, распространенный в космическом простран стве, имеет атомную массу 36, тогда как атомная масса аргона, образовавшегося в земной коре при радиоактивном распаде калия, равна 40. Аномально высокое содержание на Земле кислорода (по сравнению с другими легкими эле ментами) объясняется тем, что этот элемент способен сое диняться с множеством других элементов, образуя такие очень стабильные твердые соединения, как силикаты и кар бонаты, которые входят в состав горных пород.
      Предположения Юри о восстановительном характере первобытной атмосферы основывались на высоком содер жании на Земле железа (35% общей массы). Он считал, что железо, из которого ныне состоит ядро Земли, первона чально было распределено более или менее равномерно по всему ее объему. При разогреве Земли железо расплавилось
      и собралось в ее центре. Однако, прежде чем это произошло, железо, содержащееся в том слое планеты, который сейчас называется верхней мантией Земли, взаимодействовало с водой (она присутствовала на примитивной Земле в виде гидратированных минералов, похожих на те, что обнару жены в некоторых метеоритах); в результате в первобытную атмосферу выделились огромные количества водорода.
      Исследования, осуществляемые с начала 1950-х годов, поставили под вопрос ряд положений описанного сценария. Некоторые планетологи высказывают сомнения насчет того, что железо, сосредоточенное сейчас в земной коре, могло когда-либо равномерно распределяться по всему объему планеты. Они склоняются к мнению, что аккреция проис ходила неравномерно и железо конденсировалось из ту манности раньше других элементов, образующих ныне ман тию и кору Земли. При неравномерной аккреции содержание свободного водорода в примитивной атмосфере должно было оказаться ниже, чем в случае равномерного процесса. Другие ученые отдают предпочтение аккреции, но проте кающей таким путем, который не должен приводить к образованию восстановительной атмосферы. Короче говоря, в последние годы были проанализированы различные мо дели образования Земли, из которых одни в большей, другие в меньшей степени согласуются с представлениями о вос становительном характере ранней атмосферы.
      Попытки восстановить события, происходившие на заре формирования Солнечной системы, неизбежно связаны со множеством неопределенностей. Промежуток времени меж ду возникновением Земли и образованием древнейших по род, поддающихся геологической датировке, в течение ко торого протекали химические реакции, приведшие к появ лению жизни, составляет 700 млн. лет. Лабораторные опыты показали, что для синтеза компонентов генетической сис темы необходима среда восстановительного характера; поэ тому можно сказать, что раз жизнь на Земле возникла, то это может означать следующее: либо примитивная агмосфера имела восстановительный характер, либо органические сое динения, необходимые для зарождения жизни, откуда-то принесены на Землю. Поскольку даже сегодня метеориты приносят на Землю разнообразные органические вещества, последняя возможность не выглядит абсолютно фантасти ческой. Однако метеориты, по-видимому, содержат далеко не все вещества, необходимые для построения генетической системы. Хотя вещества метеоритного происхождения, ве
      роятно, внесли существенный вклад в общий фонд органи ческих соединений на примитивной Земле, в настоящее время кажется наиболее правдоподобным, что условия на самой Земле имели восстановительный характер в такой степени, что стало возможным образование органического вещества, приведшее к возникновению жизни.
      Эксперименты
      в области предбиологической химии: синтез мономеров
      Опарин, по всей видимости, не пытался проверить свою теорию экспериментально. Возможно, он понимал, что су ществующие аналитические методы непригодны для того, чтобы охарактеризовать сложные смеси органических ве ществ, которые могли бы образовагься в результате раз нообразных реакций между углеводородами, аммиаком и водой. Или, быть может, он довольствовался логической разработкой общих принципов, не считая нужным вникать в многочисленные детали. Как бы то ни было, но теория Опарина никогда не подвергалась проверке до тех пор, пока к ней не обратился Юри. А в 1957 г. его аспирант Стэнли Миллер поставил свой знаменитый эксперимент, благодаря которому проблема происхождения жизни превратилась из чисто умозрительной в научную, в самостоятельный раздел экспериментальной химии.
      Моделируя условия па первобытной Земле, Миллер на лил на дно колбы немного воды и заполнил ее смесью газов, которые, по мнению Юри, должны были составлять при митивную атмосферу: водорода, метана, аммиака. Затем через газовую смесь пропускался электрический разряд. К концу недели, проводя химический анализ растворенных в воде продуктов, ученый обнаружил среди них значительное количество биологически важных соединений, включая гли цин, аланин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты - четы ре аминокислоты, входящие в состав белков. В дальнейшем эксперимент был повторен с использованием более совер шенных аналитических методов и газовой смеси, в большей степени соответствующей принятым ныне моделям прими тивной атмосферы. При этом аммиак (который, вероятно, был растворен в первичном океане) в основном заменили азотом, а водород вообще исключили, поскольку сейчас
      предполагается, что в самом лучшем случае его содержание в примитивной атмосфере было незначительным. В этом экс перименте образовались 12 аминокислот, входящих в состав белков*, а также ряд других, небелковых соединений, что представляло не меньший интерес по причинам, о которых мы расскажем впоследствии.
      Изучение этих необычных реакций синтеза показало, что электрический разряд вызывает образование определенных первичных продуктов, которые в свою очередь участвуют в последующих реакциях до тех пор, пока полностью не растворятся в воде, образуя конечные продукты. К числу наиболее важных первичных продуктов, возникающих в процессе синтеза, относятся цианистый водород (HCN), фор мальдегид (НСНО), другие альдегиды и цианоацетилен (HCCCN). Аминокислоты образуются из цианистого во дорода по крайней мере двумя путями: в результате взаи модействия в растворе цианида, альдегида и аммиака и путем превращения самого HCN в аминокислоты-через сложную последовательность реакций, протекающих в вод ном растворе.
      По всей вероятности, основным источником энергии на примитивной Земле, как и в настоящее время, было излу чение Солнца, а не электрические разряды. Поэтому раз личные исследователи пробовали использовать в качестве источника энергии, необходимой для синтеза аминокислот, ультрафиолетовое (УФ) излучение. Эксперимент дал поло жительные результаты. Максимальный выход аминокислот был получен, когда в газовую смесь, предложенную Юри, включали сероводород (H^S), который поглощает более длинноволновое УФ-излучение, преобладающее на поверх ности Земли. Аминокислоты образовались и в том случае, когда источником энергии служили ударные волны, порож дающие короткие "всплески" высокой температуры и дав ления. Источники энергии такого типа, вероятно, возникали в первичном океане под действием волн, а в атмосфере создавались раскатами грома, электрическими разрядами и падающими метеоритами.
      Важным дополнением к опытам Миллера явились экспе рименты Хуана Оро, Лесли Оргела и их сотрудников. Они показали, что четыре основания РНК (три из них встре
      * Этими аминокислотами были глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, серии, треонин, аспарагин и глутамин.
      чаются и в ДНК) образуются в последующих реакциях, в которые вступают первичные продукты реакций, вызванных искровым разрядом. Характерно, что в серии реакций, про исходящих в водном растворе, цианистый водород само конденсируется с образованием пуринового основания аде нина; другая разновидность реакций такого типа производит еще один пурин-гуанин. Пиримидиновые основания цито зин и урацил получаются в заметных количествах из циа ноацетилена в реакциях, которые также, возможно, про исходили на примитивной Земле. Однако до сих пор не было сообщений о получении в таком "предбиологическом син тезе" тимина, который входит в молекулу ДНК вместо урацила.
      Давно известно.. что при определенных условиях фор мальдегид конденсируется в растворе, образуя различные сахара. Одним из продуктов этой реакции является ри боза-углеводный компонент РНК. Таким образом, как ви дим, большая часть молекулярных компонентов, форми рующих генетическую систему, может возникать в резуль тате ряда реакций, вполне вероятных в условиях прими тивной Земли.
      Метеориты и облака межзвездной пыли
      Недавние открытия, касающиеся химического состава метеоритов и межзвездных газово-пылевых облаков, сви детельствуют о том, что в нашей Галактике, как прежде, так и теперь, происходит в широких масштабах синтез био логически важных молекул. Метеориты, о которых пойдет речь, относятся к классу углистых хондритов и составляют около 5% от общего числа метеоритов, ежегодно падающих на поверхность Земли. Эти интересные объекты представ ляют собой не претерпевшие существенных изменений "об ломки" протосолнечной туманности. Они считаются первич ными, поскольку образовались одновременно с Солнечной системой, т. с. 4,5 млрд. лет назад. Метеориты слишком малы, чтобы иметь собственную атмосферу, но по отно сительному содержанию нелетучих элементов углистые хондриты весьма сходны с Солнцем. Их минеральный состав свидетельствует о том, что они сформировались при низкой температуре и действию высоких температур никогда не подвергались. Они содержат до 20% воды (связанной в виде гидратов минералов) и до 10% органического вещества. С прошлого столетия углистые хондриты привлекали к
      себе внимание из-за их возможной биологической значи мости. Шведский химик Якоб Берцелиус, обнаружив в ме теорите Алэ (упавшем в 1806 г. на территорию Франции) органические вещества, поставил вопрос, свидетельствует ли их наличие в веществе метеорита о существовании внеземной жизни? Сам он полагал, что нет. Говорят, что у Пастера был зонд специальной конструкции для получения незагрязнен ных проб из внутренних частей метеорита Оргейль-другого известного хондрита, упавшего также во Франции в 1864 г. Произведя анализ проб на содержание в них микроорга низмов, Пастер получил отрицательные результаты.
      До недавнего времени идентификации органических сое динений в углистых хондритах не придавалось большого значения, поскольку довольно трудно выявить различия между соединениями, входящими в состав самого метеорита, и загрязнениями, приобретенными при вхождении в атмос феру Земли, ударе о ее поверхность или внесенными впо следствии человеком при сборе образцов. Сейчас благодаря разработке сверхчувствительных аналитических методов и тщательным мерам предосторожности при сборе образцов отношение к этому вопросу в корне изменилось. Два недавно изученных хондрита-метеориты, упавшие в 1969 г. в районе Мерчисона (Австралия) и в 1950 г. в Мюррее (США) содержали ряд эндогенных аминокислот*.
      Имеются убедительные свидетельства в пользу того, что в основном обнаруженные аминокислоты не есть загрязне ния. Так, многие из них относятся к аминокислотам нео бычного типа, которые не входят в состав земных ор ганизмов. Другое доказательство: некоторые широко рас пространенные аминокислоты, наличие которых обычно вы зывается загрязнением, в метеоритах не обнаруживаются. И наконец, аминокислоты в углистых хондритах встречаются в виде двух оптических изомеров, т. е. в разных пространствен ных формах, представляющих собой зеркальные отражения друг друга,-это характерно только для аминокислот, син тезированных небиологическим путем, но не тех, которые имеются в живых организмах (см. гл. 1). Набор аминокислот, обнаруженный в метеоритах, на
      * В Мерчисонском метеорите их было идентифицировано около 50, причем восемь из них входят в состав белков: глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин. пролин, аспарагиновая кислота, глутами новая кислота. Были обнаружены также серии и треонин, но не исключено, что их наличие связано с загрязнением.
      поминает аминокислоты, которые были получены в экспе риментах с искровыми разрядами. Наборы эти не идентич ны, но сходство настолько заметно, что позволяет пред положить, что механизмы синтеза в обоих случаях совпа дают. Другой возможный механизм синтеза аминокислот в метеоритах-реакция Фишера-Тропша, названная так в честь двух немецких химиков, которые разработали ката литический процесс получения бензина и других углево дородов из моноксида углерода (СО) и водорода. Оба этих газа широко распространены во Вселенной, как и необ ходимые для реакции катализаторы, например железо или силикаты. Пытаясь объяснить относительное содержание органических веществ в космическом пространстве на основе этой реакции, Эдвард Андерс и его коллеги из Чикагского университета установили, что при введении в реакционную смесь аммиака образуются аминокислоты, пурины и пи римидины. В этой реакции возникают те же самые про межуточные продукты-водород, цианид, альдегиды, циа ноацетилен,-которые получаются в реакциях, происходящих под действием электрических разрядов. По-видимому, при сутствие в метеоритах углеводородов, а также пуринов и пиримидинов легче объяснить реакцией синтеза Фишера Тропша, чем реакцией под действием электрического раз ряда. До сих пор, однако, ни в одном лабораторном опыте не удалось в точности воспроизвести набор веществ, об наруженных в метеоритах.
      Содержание в метеоритах пуриновых и пиримидиновых оснований исследовано в меньшей степени, нежели наличие аминокислот. Тем не менее в Мерчисонском метеорите идентифицированы аденин, гуанин и урацил. Аденин и гуа нин найдены в концентрации приблизительно 1-10 частей на миллион, что близко к относительному содержанию ами нокислот. Концентрация урацила значительно ниже.
      Недавно радиоастрономы открыли органические моле кулы в межзвездном пространстве, что. безусловно, попол нило наши знания об органической химии Вселенной. Ор ганические молекулы были обнаружены в гигантских га зово-пылевых облаках, которые находятся в тех областях космического пространства, где, как полагают, формируют ся новые звезды и планетные системы. К моменту написания этой книги помимо присутствующих там, как и ожидалось, молекул водорода было обнаружено около 60 соединений. Наиболее распространен моноксид углерода. Гораздо реже встречаются такие в равной степени интересные соединения,
      как аммиак, цианистый водород, формальдегид, ацеталь дегид (СНОСНО), цианоацетилен и вода, т.е. молекулы, которые в лабораторных опытах по химической эволюции рассматриваются как предшественники аминокислот, пури нов, пиримидинов и углеводов.
      Эти открытия свидетельствуют о том, что повсюду во Вселенной происходит в широких масштабах синтез ор ганического вещества и среди его конечных продуктов много биологически важных соединений, в том числе основных мономеров генетической системы и их предшественников. Не исключено даже (как предполагалось когда-то), что орга нические соединения-или, во всяком случае, часть их, которые легли в основу первых живых организмов, имели внеземное происхождение. Эти открытия позволили осо знать тот важный факт, что синтез биологических соеди нений не есть какой-то специфический химический процесс, возможный лишь в особо благоприятных условиях, харак терных для нашей планеты, но представляет собой явление космического масштаба. Это сразу наводит на мысль, что в любой области Вселенной жизнь должна быть основана на химии углерода, сходной с той, что наблюдается на Земле, хотя и не обязательно ей идентичной.
      Синтез полимеров в предбиологических условиях
      Образование основных мономеров белков и нуклеиновых кислот из газов протосолнечной туманности-это только первый шаг в создании генетической системы. Чтобы сфор мировать необходимые полимеры, мономеры должны затем соединиться в цепочки. Это трудная проблема, и, хотя на нее обращается пристальное внимание, пока еще не предложено надежных способов образования полимеров, несущих ге нетическую информацию, из мономеров, существовавших, вероятно, на примитивной Земле.
      Синтез полимеров как в живых системах, так и в ла боратории включает в себя этап присоединения очередного мономера к концу растущей цепи. На каждом таком этапе потребляется энергия и происходит выделение молекулы воды. При синтезе белков из аминокислот связь, образую щаяся между мономерными звеньями полимера, называется пептидной. На рисунке показана схема образования пептид ной связи между двумя молекулами аминокислот.
      Буквой R обозначена любая из 20 различных боковых цепей белковых аминокислот. Когда гретья молекула аминокис лоты прикрепляется к концу дипептида, образуется три пептид и т.д., пока не сформируется полипептид. Такие реакции обратимы: например, дипептид, показанный выше, может, присоединив молекулу воды, вновь превратиться в аминокислоты: этот процесс сопровождается выделением энергии. Белковая молекула представляет собой полипеп тидную цепь с определенной последовательностью амино кислот, которая придает ей особые свойства и является продуктом длительной эволюции. Каждая цепь состоит из сотен соединенных в одну последовательность аминокислот, а молекулы некоторых белков включают две и более по добных цепей. В результате взаимодействия между составля ющими их аминокислотами полипептиды формируют трех мерную структуру, которая и является активной формой белковой молекулы.
      Полимеризация нуклеотидов, повторяющихся мономер ных звеньев нуклеиновых кислот, приводит к образованию полинуклеотидов, или нуклеиновых кислот. Образование динуклеотида из двух нуклеотидов выглядит следующим образом:
      Здесь буквой В обозначено любое из четырех оснований ДНК или РНК; цепочки из атомов углерода (С) соответству ют пятиуглеродному сахару с -ОН-группой, связанной с третьим атомом углерода. (Истинные циклические обозначе
      ния структуры углеводов приведены ранее на рис. 1.) Фос форная кислота присоединена сначала к пятому атому угле рода, а затем к углеродным атомам 5 и 3.
      Для синтеза полимеров-как белков, так и нуклеиновых кислот-живые клетки вырабатывают богатые энергией мо лекулы, которые с помощью специфических белков-фермен тов обеспечивают энергией каждый этап присоединения мо номера. Помимо того что ферменты катализируют соответ ствующие реакции, они создают условия, необходимые для нормального ее протекания, устраняя все другие мешающие молекулы. Это существенно в случае, когда нужные для реакции молекулы составляют лишь небольшую часть из всех присутствующих в реакционной среде. Удаляются, на пример, молекулы воды, которые неизменно мешают проте канию реакции дегидратации.
      Биологические полимеры могут быть синтезированы в лабораторных условиях и без участия ферментов. Синтез полипептидов и полинуклеотидов стал теперь обычным де лом. Белки, идентичные тем. которые синтезируются клет кой, могут быть получены и получаются в лаборатории. При этом используют безводные растворители, очищенные моно меры высокой концентрации, прибегают к разного рода ухищрениям для защиты реакционных групп и применяют реагенты, обеспечивающие реакции энергией, что в сущности соответствует функциям, выполняемым обычно фермента ми.
      Попробуем сопоставить эти два высокосовершенных спо соба синтеза биополимеров - реализуемых в клетке и в лабо ратории-с условиями, по-видимому, существовавшими на примитивной Земле. Единственным растворителем тогда была вода, необходимые для синтеза мономеры составляли лишь часть общего количества растворенных органических и неорганических веществ, реагенты, имевшиеся в достаточном количестве, были, вероятно, довольно просты, и, разумеется, полностью отсутствовали ферменты. До сих пор не ясно, как при столь неблагоприятных условиях могли образоваться даже короткие полимеры. По всей видимости, первобытный бульон состоял из множесгва самых разнообразных органи ческих соединений. Чтобы произошел синтез полипептида или полинуклеотида, в бульоне должна была возникнуть особая группа соединений, которые сконцентрировались бы и соединились друг с другом. Представить себе этот первый этап. наверное, особенно трудно. Простой концентрации первичного бульона здесь явно недостаточно. Скорее всего,
      этот бульон представлял собой сложную смесь многих со единений, которые должны были мешать образованию поли меров, прикрепляясь, например, к концу растущей цепи и останавливая тем самым ее рост.
      Возможное решение этой проблемы связано с адсорбцией необходимых молекул на поверхности глинистых минералов. Этому механизму особое значение придавал покойный Дж.Д.Бернал (1901-1971), известный английский ученый кристаллограф. По сравнению с органическими соедине ниями глинистые минералы обладают большой адсорбцион ной способностью. Кроме того, они по-разному взаимодей ствуют с различными типами соединений, которые адсорби руют. Сам Бернал не был уверен в правильности своего предположения; это объяснялось тем, что кремний, основной составляющий элемент глин, не играет почти никакой роли в современной биохимии. Тем не менее адсорбция считается самым вероятным механизмом (хотя это и не доказано) предбиологических процессов разделения и концентрации.
      Несмотря на сомнения Бернала, другие ученые без коле баний отвели глинистым минералам главную роль в проис хождении жизни. В самом деле, А. Г. Кернс-Смит, химик из университета в Глазго, предположил, что жизнь началась с кристаллов, образующих минералы. Обладая способностью воспроизводить себе подобных, неорганические кристаллы как бы демонстрируют тем самым зачаточные генетические свойства. У них обнаруживается также ограниченная способ ность к мутациям, которая проявляется в том, что в регуляр ном расположении атомов в кристалле могут возникать дефекты. Такие обладающие слоистой структурой минералы, как глины, склонны копировать дефекты одного слоя в структуре следующего, что можно рассматривать как свое образную генетическую память. Замечено, что дефекты в структуре кристаллических граней часто оказываются участ ками химической активности, включая катализ. Кернс-Смит высказал предположение, что такое простое органическое соединение, как формальдегид, синтез которого мог катали зироваться минералом, несущим подобный дефект, обладало способностью ускорять процесс воспроизведения дефектного кристалла и повышать точность копирования, в результате чего численность таких кристаллов по сравнению с другими типами быстро возрастала. С этого началась эволюция белково-нуклеиновой генетической системы, которая в даль нейшем отделилась от своего минерального предка. Однако
      это весьма умозрительное предположение, не имеющее поч ти никаких экспериментальных подтверждений.
      При всех немалых трудностях, связанных с пониманием условий возникновения первых биологически важных поли меров, следует иметь в виду некоторые "смягчающие обстоятельства". Вполне возможно, что для построения первой генетической системы сначала потребовались не большие, сложно организованные молекулы, которые мы находим в современных организмах, а только короткие полимеры. Первому организму не обязательно следовало быть высокоэффективным. Поскольку его жизнь протекала в "райских кущах" при отсутствии врагов и проблем, связан ных с добыванием пищи, ему достаточно было просто способности довольно быстро воспроизводить самого себя, чтобы опережать свою собственную химическую деграда цию. Кроме того, химические процессы, предшествовавшие появлению жизни, протекали широко как в пространстве, так и во времени. В течение сотен миллионов лет примитивная Земля представляла собой грандиозную лабораторию, где в силу гигантских масштабов происходящего могли реализо ваться даже такие процессы, которые кажутся нам малове роятными.
      Такие соображения, конечно, не дают нам права утверж дать, что мы понимаем, как образовались первые биополи меры. Однако они позволяют предполагать, что проблема, по-видимому, не столь трудна, как считается. Последние результаты, полученные в лаборатории Оргела, показали возможность образования полинуклеотидов на исходной полинуклеотидной цепи способом, аналогичным естественной дупликации генов, но без участия фермента.