Код жизни. Как случайность стала биологией

Марио Ливио, Джек Шостак

Код жизни. Как случайность стала биологией

Mario Livio & Jack Szostak

Is earth exceptional? The quest for cosmic life

This edition published by arrangement with Basic Books, an imprint of Perseus Books LLC, a subsidiary of Hachette Book Group, Inc. USA via Igor Korzhenevskiy of Alexander Korzhenevski Agency (Russia). All rights reserved.

Перевод с английскогоАнастасии Бродоцкой

Научное редактирование к.ф.-м.н.А. М. Красильщикова,

л. Астрофизики высоких энергий ФТИ им. А. Ф. Иоффе;

к.х.н.А. А. Новикова, доц. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина

© Mario Livio and Jack Szostak, 2024

© Бродоцкая А. М., перевод на русский язык, 2025

© Издание на русском языке. ООО «Издательство АЗБУКА», 2025

КоЛибри®

* * *

Ливио и Шостак прекрасно описывают, как сочетание астрофизических, геологических и химических условий на ранней Земле привело к зарождению жизни. Авторы этой книги, глубокой и провокационной, затрагивают вечный вопрос: есть ли жизнь на других планетах? Хотите узнать ответ – придется прочитать книгу.

Томас Р. Чек, нобелевский лауреат, автор книги «Катализатор» («The Catalyst»)

В книге «Код жизни» сведены воедино данные новейших исследований по двум вопросам: «Существует ли внеземная жизнь?» и «Как зародилась жизнь на Земле?» – и авторы доступно и увлекательно показывают, где ответы на них пересекаются. Такова величайшая миссия человечества – осознать свое место во вселенной. Всячески советую прочитать эту книгу. Она уж точно уникальна.

Адам Рисс, нобелевский лауреат, заслуженный профессор Блумберга, Университет Джонса Хопкинса

Книга «Код жизни» – завораживающее исследование происхождения жизни и вероятности ее зарождения вне нашей планеты. Глубокие соображения астрофизика Ливио и моего научного руководителя Шостака, лауреата Нобелевской премии, делают ее обязательным чтением для каждого, кто интересуется вселенной и нашим местом в ней.

Дженнифер Даудна, нобелевский лауреат, соавтор книги «Трещина в мироздании» (совместно с Сэмюэлом Стернбергом)

Мне еще не встречалось более четкого описания современных представлений о том, как живая материя возникла из простых химических соединений, в сопоставлении с перспективами обнаружить внеземную жизнь. Эти два вопроса входят в число величайших загадок науки, и читать эту книгу невероятно интересно.

Венки Рамакришнан, нобелевский лауреат, председатель Лондонского королевского общества с 2015 по 2020 год

Как зародилась жизнь? Одиноки ли мы в космосе? Эти загадки веками завораживали нас. Но сегодня – и это так восхитительно – появились новые открытия и усовершенствованные научные приборы, которые позволяют добиться существенного прогресса на пути к ответу на эти вопросы. Любознательные читатели будут благодарны двум авторам этой книги, выдающемуся астрофизику и выдающемуся биохимику, за подробное, прозрачное и профессиональное объяснение сути современной дискуссии в этой области и наших перспектив. Эта книга весьма своевременна и заслуживает самой широкой аудитории – ведь она показывает, как научная фантастика превращается в самую настоящую науку.

Мартин Рис, британский королевский астроном и автор бестселлера «Спасет ли нас наука» («If Science Is to Save Us»)

Наконец-то появилась научно-популярная книга о происхождении жизни, где естественно-научные основы этого вопроса разобраны до самых глубин. Бросайтесь в эти глубины – и вас ждет щедрая награда!

Джон Д. Сазерленд, член Лондонского королевского общества, обладатель медали Дарвина, Лаборатория молекулярной биологии при Совете медицинских исследований, Кембридж, Великобритания

Искусно выстроенное и познавательное путешествие по историческим вехам к переднему краю современной науки. Книга «Код жизни» – бесценное руководство для каждого, кто хочет разобраться во всех тайнах и загадках, связанных с зарождением жизни и возможностью ее существования вне Земли.

Сара Сигер, профессор физики, планетологии, воздухоплавания и астронавтики, Массачусетский технологический институт, США

Как геохимия юной Земли породила биохимию? Можно ли считать, что жизнь в космосе – явление обычное? В своей блистательной новой книге Ливио и Шостак подводят нас к порогу грядущих фундаментальных открытий, и лучших проводников на этом пути нам, безусловно, не отыскать. Эта глубокая, прекрасно написанная, восхитительно современная книга – увлекательное путешествие по истории науки последнего десятилетия, когда был достигнут головокружительный прогресс. Перед нами – «Код да Винчи» в мире научно-популярной литературы, от которого не оторваться с начала и до самого конца.

Димитр Сасселов, профессор астрономии Филлипса, Гарвардский университет, директор Гарвардской инициативы по изучению происхождения жизни

Ливио и Шостак представили полный и убедительный обзор всех данных о том, как могла зародиться жизнь и каковы шансы найти ее еще где-то во вселенной. Это великолепное сочетание химии и биологии зарождения жизни, о котором нам рассказывают один из ведущих исследователей в этой области и астрофизик, автор научно-популярных бестселлеров. Они расскажут о череде восхитительных открытий в экзобиологии и о перспективах поисков внеземной жизни. Увлекательная и крайне познавательная книга для широкого круга читателей, которые ищут ответа на вопрос, одни ли мы во вселенной.

Дж. Крейг Вентер, руководитель рабочих групп по секвенированию первого генома человека и созданию первой синтетической клетки

Уникальная книга об уникальном вопросе. Сейчас, в эпоху, когда астрономы поняли, что готовы наконец всерьез заняться поисками внеземной жизни, Ливио и Шостак предлагают нам прекрасно написанный и доступный путеводитель по главным проблемам в этой области исследований. Книга «Код жизни» подробно знакомит читателя с самыми важными открытиями на переднем крае науки, необходимыми, чтобы ответить на эти вопросы – от зарождения жизни до того, на каких планетах такое возможно. Обязательное чтение для каждого, кто интересуется вечным вопросом жизни и ее распространенности в космосе.

Адам Франк, профессор астрофизики, автор «Малой книги инопланетян» («The Little Book of Aliens»)

Головокружительный полет по миру РНК и за его пределы в попытке ответить на главный вопрос о происхождении жизни: одиноки ли мы во вселенной?

Джозеф Силк, астрофизик, член Лондонского королевского общества и Национальной АН США, автор книги «Обратно на Луну» («Back to the Moon»)

Глава 1. Дикая химическая случайность или вселенский императив?

Мы только сегодня ее нашли!

Это самый настоящий, живой детеныш – живее некуда![1]

Льюис Кэрролл «Алиса в Зазеркалье»

Повседневная жизнь приучила нас к тому, что направление психологической «оси времени» позволяет нам оценивать, изучать, обдумывать и вспоминать события прошлого. Так же ясно мы осознаем, что нельзя помнить будущее. Мы изо всех сил стараемся делать прогнозы, рассуждать о них, представлять себе будущее силой воображения. Как изящно сформулировал поэт Халиль Джебран: «Потому что жизнь идет не назад и не дожидается Вчера»[2].

Есть некий парадокс в том, что, если речь заходит о феномене биологической жизни на Земле, мы прекрасно знаем, как Природа-Мать в конце концов, в далеком будущем, искоренит ее, но так и не выяснили, как именно она зародилась. Естественное уничтожение жизни в привычном нам виде (то есть не вызванное самоубийственными действиями нынешнего доминирующего вида) произойдет в результате относительно изученных и предсказуемых астрофизических и атмосферных процессов (если не произойдет непредсказуемых космических катастроф вроде падения астероида или близкого гамма-всплеска, который приведет к нашей безвременной гибели).

Например, мы знаем, что примерно через пять миллиардов лет, когда наше Солнце раздуется до немыслимых размеров и превратится в красный гигант, Земля сгорит и, возможно, будет поглощена расширяющейся солнечной оболочкой. Сложная многоклеточная жизнь вымрет значительно раньше, примерно через миллиард лет, поскольку биосфера Земли все это время будет чахнуть из-за повышения температуры на поздних стадиях эволюции Солнца.

С другой стороны, самопроисхождение жизни до сих пор окутано завесой тайны. Хотя в понимании строительного материала биологии достигнут колоссальный прогресс, мы до сих пор не знаем, что именно привело к спонтанному возникновению жизни и как так вышло, что внезапно появились самые первые клетки. Как остроумно заметил британский химик Джон Сазерленд: все, что можно сказать о судьбоносном моменте, когда химия породила биологию, можно было бы написать берлинской лазурью, содержащей цианидные группы, поскольку цианид, как мы увидим, сыграл важнейшую роль в возникновении жизни.

С тайной происхождения жизни тесно связан другой вопрос, который занимал человечество по крайней мере со времен древнегреческих пифагорейцев: одиноки ли мы во вселенной? Или же, если переформулировать его более современно и практично: так ли густо населена наша Галактика, как убеждают нас всевозможные научно-фантастические произведения? Иначе говоря, нам хочется узнать, удастся ли человечеству почувствовать себя не таким одиноким за время своего краткого пребывания в галактике Млечный Путь.

Поскольку один из нас – астрофизик, а другой – химик и биолог, мы оба интересовались этими космическими загадками на протяжении всей научной карьеры. Да, данные вопросы занимали нас, но довольно долго мы довольствовались лишь праздными умозаключениями, поскольку до самого последнего времени считалось, что к ответам мы в принципе не сможем даже приблизиться на протяжении своей жизни, а иногда их и вовсе считали псевдонаучными или относили к категории «слишком сложных».

В последние тридцать лет ситуация резко изменилась. Попытки ответить именно на эти вопросы – как зародилась жизнь на Земле и одиноки ли мы в галактике Млечный Путь – стали предметом самых оживленных, динамичных и передовых научных исследований.

Примечательно, что ответы на них строятся на третьем вопросе, сформулировать который относительно просто. Определен он очень четко, а получить ответ вполне возможно (по крайней мере в принципе):какова вероятность зарождения жизни на поверхности потенциально обитаемой планеты?

Этим вопросом занимались две совершенно разные и во многом независимые научные дисциплины. Во-первых, это современные лабораторные исследования, цель которых – определить, возможно ли возникновение биологии из чистой химии. Во-вторых, это астрономия, которая во многом посвящена поискам явных признаков жизни на других планетах и спутниках, как в Солнечной системе, так и вокруг других звезд. Обе дисциплины сегодня вызывают существенный интерес и вдохновляют целые сообщества ученых энтузиастов на упорные исследования. В сущности, поиски жизни на планетах вокруг других звезд, помимо Солнца, называемых экзопланетами, стали сейчас общей целью астрономического сообщества США, и это подчеркивалось в докладе, выпущенном Национальной академией естественных наук, инженерного дела и медицины в ноябре 2021 года. В этих изысканиях принимаем посильное участие и мы, авторы, каждый в своей области.

Одна из главных мыслей нашей книги состоит в том, что изучение происхождения жизни на Земле и поиски жизни вне Земли состоят в теснейших симбиотических отношениях. Успех в одной области подарит самые перспективные данные для другой и даст сильнейший стимул для исследований в ней. Причина очевидна. Если мы сумеем выявить, как жизнь зарождается из химических реакций в лаборатории, значит, велика вероятность, что именно так поступает и Природа, имеющая в распоряжении богатейший арсенал всевозможных сред и практически бесконечный запас времени, причем, возможно, не в одном месте в космосе, а в нескольких, в том числе в нашей родной галактике Млечный Путь. Более того, если бы мы сумели полностью восстановить последовательность событий, процессов и смены условий, которая привела к возникновению жизни на Земле, нам удалось бы гораздо лучше определить, насколько вероятно, чтобы жизнь спонтанно возникла на других планетах и спутниках. Следовательно, все эти находки смогли бы направлять нас в наших поисках внеземной жизни.

С другой стороны, если бы астрономические наблюдения показали, что внеземная жизнь достаточно распространена, это существенно подкрепило бы нас в убеждении, что биохимический путь к созданию жизни точно существует. Это убеждение, в свою очередь, сильно мотивировало бы нас еще упорнее искать правильные первоначальные условия, вещества-предшественники, необходимые источники энергии и ту сеть химических реакций, которые послужили бы предпосылками для возникновения жизни. В более широком смысле всестороннее изучение задач, имеющих отношение как к происхождению жизни, так и к поискам ее вне Земли, дает уникальную возможность развивать самый широкий спектр научных областей и дисциплин – от астрономии и геологии до химии и биологии.

Здесь нужно принять во внимание еще одно важное обстоятельство. Мы знаем, что ко многим сферам и обстоятельствам применим так называемый принцип «ноль-один-бесконечность». То есть либо что-то вообще невозможно, либо это такая редкость, что встречается только в одном экземпляре, либо можно ожидать появления очень большого количества экземпляров. Если будет обнаружена какая-то форма инопланетной жизни, полностью независимая от земной (такое событие называют «Второе происхождение»), то резонно предположить (по принципу «ноль-один-бесконечность»), что примеров жизни во вселенной практически бесконечно много.

В нашей книге рассказана история этих двух увлекательных параллельных научных направлений: цель одного из них – найти путь от неживых химических соединений к живым в лаборатории, цель другого – открыть внеземную жизнь. Ученые, которые ведут эти исследования, постоянно сотрудничают друг с другом, иногда соперничают (кто первым достигнет цели), но неизменно увлечены своим делом, и их открытия дополняют друг друга в стремлении решить загадки, лежащие в основе самой природы человека: откуда мы взялись, почему мы здесь и одиноки ли мы во вселенной. Иначе говоря, пусть наши слова прозвучат излишне пафосно, но все же мы скажем, что конечная цель этих исследований – в буквальном смысле понять, каково наше происхождение и место в этом древнем, огромном, запутанном мироздании.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Цит. по: Кэрролл Л. Алиса в Стране чудес. Алиса в Зазеркалье / Пер. Н. Демуровой, пер. стихов С. Маршака. М.: Азбука, 2024.

2

Цит. по: Джебран Х. Пророк / Пер. И. Зотиковой. М.: Радуга, 1989.