Читать книгу "Почему сердце находится слева, а стрелки часов движутся вправо. Тайны асимметричности мира - Крис Макманус"

до определения связи этого с тем, что наши тела тоже полны L-аминокислот, предстоит еще долгий путь. Определенно, мы находимся слишком далеко от любой нейтронной звезды, чтобы ее поляризованный по кругу свет, достигая поверхности Земли, привел бы к избытку L-аминокислот. Боннер находит этому единственное объяснение: аминокислоты первоначально попали на Землю с метеорами. Хотя поначалу такое объяснение кажется невероятным, многое говорит в его пользу. Прежде всего оно не подразумевает, что метеоры занесли на Землю полностью сформировавшуюся жизнь, но только обломки, полные L-аминокислот (а если это кажется маловероятным, то стоит напомнить, что большая часть золота и платины попала на Землю именно таким образом). Во-вторых, далеко не очевидно, что аминокислоты могли сложиться из более простых веществ в условиях, существовавших на ранней Земле, поэтому предположение, что они могли быть занесены откуда-то извне, имеет некоторые преимущества. Почти нет сомнений, что метеориты в большом количестве падали на Землю с самого начала ее формирования; одним из самых драматичных стал удар, 65 миллионов лет назад пришедшийся по Юкатану в Чикшулубе и погубивший динозавров. Что бы произошло с аминокислотами в этих метеоритах после того, как они оказались на Земле? Если они просто растворились в обширном горячем океане, их концентрация была бы слишком мала, чтобы дать начало жизни. Но что, если жизнь зародилась не в океане, но в горных породах Земли?[211]

Замечательным биологическим открытием последних десятилетий стали бактерии «экстремофилы», предпочитающие условия, которые нам кажутся экстремальными и невыносимыми. Среди них есть гипертермофилы, обитающие в горячих источниках при температуре кипения, психрофилы, найденные в почти не тающих морских льдах Антарктики, алкалифилы, обнаруженные в щелочных озерах Египта, ацидофилы, живущие в серной кислоте, и галофилы, обитатели соляных озер. Хотя легко списать все это на редкую игру природы, Стивен Джей Гулд подчеркивал, что совокупное количество таких организмов, таящихся в глубине горных пород, может превосходить число всех прочих живых существ. Молекулярная генетика расшифровывала геномы таких организмов и сравнила их с другими бактериями, а также многоклеточными организмами, эукариотами. Обнаружилось много удивительного. Экстремофилы отличаются от обычных бактерий, располагаясь ближе к «корню» эволюционного древа, чем другие организмы, и теперь их относят к отдельному домену живых существ – археям, то есть «древним». Археи также могут быть ближе к многоклеточным организмам, чем обычные бактерии, что делает их ближе к людям, чем даже те бактерии, что живут на нашей коже и в кишечнике. Но каким бы странным это ни показалось, экстремофилы в главных характеристиках сходны со всеми другими живыми организмами на Земле – у них такой же генетический код, а белки их состоят из L-аминокислот. Никакой иной модели на Земле не встречается. Интересно, однако, что, в отличие от обычных бактерий, археи содержат в своих клетках свободные D-аминокислоты, в частности D-серин, аминокислоту, также содержащуюся в больших количествах в головном мозге млекопитающих – от крыс до людей. И это еще один фрагмент доказательства нашего родства с очень древними археями[212].

Если горные породы Земли так полны жизни, то, может быть, и жизнь впервые возникла в них, а не в океане. Хотя эта идея может показаться странной, чем больше ее обдумываешь, тем она кажется привлекательнее. Теплое место, с изобилием энергии, поступающей от таких веществ, как сероводород и нитраты, раздробленное на мелкие взаимосвязанные ячейки, защищенное от бурь, бушующих в атмосфере и океане, предоставляющее пространство, где могут образовываться высокие концентрации необычных химических веществ, а живые организмы могут самыми разными способами решать проблему метаболизма и размножения, – все это представляется идеальным испытательным стендом для новых форм жизни. Лишь когда все сложные биохимические системы отлажены, организму есть смысл выходить в действительно враждебную среду – на поверхность Земли. Теория также предлагает изящное решение проблемы преобладания L-аминокислот. При падении на Землю метеора с L-аминокислотами большое количество насыщенной смеси углеродных соединений проникло глубоко внутрь разогретых пород, и поскольку предтечами жизни оказались именно L-аминокислоты, неудивительно, что и живые организмы, развившиеся из них, также построены исключительно из L-аминокислот[213].

Итак, к чему же мы пришли? Ясно одно: жизнь на Земле основана именно на L-аминокислотах, и отдельные исключения только подчеркивают преобладающее господство L-аминокислот. Совершенно убедительной теории, которая объясняла бы это, пока еще не разработано, но идея, что причина в чистой случайности, выглядит все менее вероятной – так же как и с любым механизмом, возникшим на нашей планете. Изучение метеоритов показывает, что некие асимметричные процессы происходят в куда более обширной области Вселенной, и определенная направленность существует на уровне физики и химии. Свет, поляризованный по кругу, может обеспечить обширные области пространства левыми или правыми изомерами аминокислот, и если Земля была в пределах области формирования L-аминокислот, то и падающие на Землю метеориты должны были содержать L-аминокислоты, а земная жизнь – строиться на их основе. Но как быть с несохранением четности и асимметрией слабого взаимодействия? Могло ли это также способствовать преобладанию L-аминокислот? Многие были бы рады установить такую связь между физикой и биологией, и энтузиасты этой теории пока не сдаются. Одно из предположений состоит в том, что в холодных пустошах межгалактических молекулярных облаков несохранение четности взаимодействует с поляризованным по кругу светом и, возможно, с иными эзотерическими феноменами, такими как магнитохиральный эффект, внося свою лепту в общий результат.

Если многое из этого кажется отвлеченными размышлениями, то стоит задуматься о величии биологической проблемы, которая так и не решена – и которая была поставлена еще во времена Пастера, – и о том, что различные теории асимметрии слабого взаимодействия и воздействия света с круговой поляризацией ведут к разным заключениям. Если из теорий асимметрии слабого взаимодействия следует, что во всей Вселенной должны преобладать L-аминокислоты, то теория, в основе которой лежит круговая поляризация света, предполагает, что L- и D-аминокислоты равно преобладают, но в разных областях. Требуется, однако, найти способ узнать хиральность аминокислот не только в нашей Солнечной системе, но и в других областях Вселенной, например в разбросанных по ней далеких молекулярных облаках. Если аминокислоты в равной мере представлены там в D- и L-формах, то слабое взаимодействие не имеет отношения к существующей на Земле асимметрии, если же решительно преобладают L-аминокислоты, то все объясняется именно слабым взаимодействием. Если же три четверти аминокислот представлены L-формой, значит, обе теории верны лишь отчасти. В настоящий момент у нас нет способа выяснить, в какой форме присутствуют аминокислоты в нашей Солнечной системе, L- или D-, хотя вскоре это может проясниться. Проект по поиску внеземной гомохиральности SETH (Search for Extra-Terrestrial Homochirality) использует универсальные инструменты, способные оценить хиральность химических веществ