Знание-сила, 1997 № 10 (844) - [12]
Древнейшие из сульфидных гидротерм, известных также благодаря темным султанам горячей воды (взвесь пирита) как «черные курильщики», найдены пока только в девонских отложениях (около четырехсот миллионов лет возрастом), и тектоника плит вместе со всеми сопутствующими явлениями начала действовать на Земле не сразу, однако изучение Марса и Венеры показало, что раскалывание коры но рифтовому типу могло предшествовать настоящему движению материков.
Итак, сульфидные холмы могли появиться на Земле в халдейскую эру (более 3,8 миллиардов лет назад) в кислотных, обогащенных железом водах, хотя не обязательно морских, а тем более океанических. Сульфидно-железные мембраны, образующиеся на поверхности раздела гидротермального раствора и морской воды, могли послужить затравкой для появления первых самовоспроизводящихся телец, поскольку такие мембраны образуют пузырьки, которые растут благодаря гидротермальной инфляции (то есть надуванию, не правда ли, понятный смысл знакомого слова?), но могут и «размножаться» (почковаться), когда возникает необходимость выравнивания осмотического давления. Интересно, что, в отличие от настоящих «черных курильщиков», такая система способна к длительному существованию.
На этой и следующей страницах - кристаллы глинистого минерала галлуазита, выпавшие из раствора, образовавшегося в порах выветриваемой породы.
В этой гипотезе есть одно слабое место: определенный, но не доказанный строго химический состав атмосферы и гидросферы. Однако различного рода мембраны и кристаллические решетки вполне могли сыграть роль катализатора, ускорившего переход от химической преджизни к биологическим организмам.
Бывший палеонтолог Сергей Голубев, исходя из закономерностей биоминерализации (рост скелета и таких малоприятных образований, как камни в почках и соли в суставах), предположил: если запустить процесс биоминерализации в обратном направлении, то получится модель происхождения жизни на минеральных матрицах. Многие закономерности в строении живых организмов, такие, как генетический код, симметрия жгутика у жгутиковых клеток, удвоение центриолей при делении клетки и рост скелета, фактически унаследованы от минеральных кристаллов Такими кристаллами, по Голубеву, могли быть карбонаты и фосфаты кальция, а также кристаллический кремнезем.
Однако, по современным представлениям, все земные фосфаты сами имеют биогенное происхождение. То же верно для большинства карбонатов кальция. Образуется порочный круг: то ли структуры организмов закодированы кристаллической решеткой, то ли строение определенных кристаллов всего лишь уподобилось образу создавших их организмов.
Наиболее простую и вместе с тем, пожалуй, самую первую модель минеральных проорганизмов предложил А. Кэрнс-Смит. Исходя из предпосылки, что главной составляющей жизни как процесса служит передача информации (именно для этого существуют гены), он рассудил, что первыми организмами должно было быть нечто, напоминающее гены, и притом достаточно обычное. Суть же генов заключается в том, чтобы способствовать воспроизведению своего собственного строения, при этом постоянно и сходным образом изменяться (мутировать) и, меняясь, сохранять уже накопленные свойства во всем их разнообразии.
Объектами, способными на все это, и являются многие минералы, в том числе одни из самых распространенных и древнейших на Земле — глинистые минералы (слоистые силикаты). Дело в том, что слойки этих минералов представляют собой мозаику из мелких доменов, каждый из которых несет упорядоченную, но по-своему, систему атомов. Поскольку реальные кристаллы всегда имеют дефекты, домены слойка, возникающего в процессе роста кристалла, «считывают» эту дефектную ведомость и передают се дальше. (Не удивительно, что на этом же простейшем способе передачи информации зиждется весь успех современной «чиповой» компьютерной техники, а центры по производству микросхем прозваны «силиконовыми долинами».) Процесс ускоряется, если в нем в качестве катализаторов задействованы небольшие органические молекулы. Например, аминокислоты, которые способствуют растворимости ионов металлов, или полифосфаты, которые, склеиваясь с глинами, меняют их физические свойства. Особенно важно то, что органические молекулы могут влиять на форму и размеры неорганических кристаллов. В свою очередь, «полимерное» строение глинистых минералов будет способствовать полимеризации органических молекул, со временем создавая все более сложные полимеры. В результате получаем предшествующий живому организму организм неживой.
Таким образом, участие минеральных кристаллов приводит к закономерному возникновению жизни, и весь путь от неживых организмов до появления живых хранилищ генов может быть весьма коротким (в геологическом масштабе времени, конечно), то есть осуществимым на Земле. Даже если предположить, что живые организмы возникли на Земле около четырех миллиардов лет назад (они вряд ли могли появиться ранее ввиду неблагоприятных условий), оставшихся полумиллиарда лет для «кристаллизации» неживых организмов вполне достаточно.
