Теория эволюции подразумевает, что не все виды живых существ появились на Земле одновременно. Критики теории в основном ссылались на Библию. Но большинство людей считали, что творение не завершилось на Библии. Они думали, что крокодилы в Ниле появляются из ила и грязи под влиянием солнца, мыши разводятся сами по себе в кучах старой одежды, трупные мухи происходят из тухлого мяса, личинки фруктовых червей рождаются внутри плодов (а иначе как они туда попадают?). Все эти создания возникли спонтанно, без участия предков.
В очень древние сказания о самозарождении живых существ многие верят и сегодня, хотя Луи Пастер красиво опроверг их в 1860-х годах. Он проделал большую часть этой работы в родительском доме в Арбуа, департамент Юра, куда любил приезжать каждый год. До того он уже изучил процессы брожения, в частности молочного брожения (слово «пастеризация» напоминает нам об этом). Он был на пике своего расцвета в 1863 году (ему было 40 лет), когда французский император обратился к нему с просьбой решить проблему брожения вина. Задача была с блеском решена через два года. Это оказалось очень кстати, потому что 1864 год остался в истории французского виноделия как один из лучших.
«Вино — это море организмов, — писал Пастер. — За счет одних оно живет, за счет других оно портится». В этой мысли поражают две вещи. Во-первых, он обнаружил молекулы, живущие без кислорода. Именно они были основной проблемой виноградарей, и именно они сыграли решающую роль в нашем понимании того, как зарождалась жизнь, когда на Земле еще не было кислорода. Во-вторых, Пастер сумел создать уникальную технику, которая позволила увидеть признаки жизни в жидкости. В двадцатилетием возрасте он создал себе репутацию, показав, что это микроорганизмы с характерной формой. И затем он продемонстрировал, что они наложили свой отпечаток на весь процесс жизни. Открытие Пастера было настолько глубоким и захватывающим, что лучше дать возможность самому микробиологу рассказать о нем:
Как за один прием обработать большой объем урожая, заставить ли тесто подняться, превратить ли молоко в простоквашу, заделать ли прошлогоднюю листву в почву для получения перегноя? Должен признать, что в своем исследовании я давно руководствовался идеей, что структура вещества, с точки зрения леворукости и праворукости, играет важную роль в самых глубинных законах организации живых существ и проникает в самые темные уголки их физиологии.
Правая рука, левая рука, это была серьезная подсказка, которую Пастер использовал в своем изучении жизни. Мир полон вещей, чья правая версия отличается от левой: штопор для правшей, улитка с панцирем, закрученным вправо или влево, и прочие аналогичные объекты. В этом плане наиболее репрезентативны две руки человека — правая и левая. Структурно обе верхние конечности представляют зеркальное отображение друг друга, однако невозможно повернуть их так, чтобы они стали взаимозаменяемы. Во времена Пастера было известно, что аналогичной особенностью обладают виннокислые кристаллы, имеющие правые и левые версии.
Пастер изготовил деревянные модели таких кристаллов (он обладал незаурядными способностями рисовальщика, скульптора и художника-декоратора) и, что гораздо важнее, разработал их интеллектуальные модели. В первом исследовании он натолкнулся на мысль, что должны существовать также правые и левые молекулы, и это их свойство, а не кристаллов. Свойство должно находить отражение в поведении молекул в любой несимметричной ситуации. Например, если поместить эти кристаллы в раствор и направить поляризованный (несимметричный) луч света, то молекулы одного вида (Пастер называл их правыми) должны вращать плоскость поляризации света влево. Раствор кристаллов одного типа будет вести себя несимметрично по отношению к несимметричному лучу света, образуемому поляриметром.
Удивительно, но химический раствор из живых клеток ведет себя точно так же. Мы до сих пор не знаем, почему жизнь имеет столь странное химическое свойство. Остается несомненным факт его существования. Кроме того, именно эта особенность сохраняется на протяжении всей эволюции жизни во Вселенной.
Зеркальность, но не взаимозаменяемость правой и левой рук человека натолкнули Пастера на идею эксперимента с деревянными моделями правых и левых виннокислых кристаллов.
Заслуга Пастера заключается в том, что он сумел связать все формы жизни с одним типом химической структуры. Из этого фундаментального умозаключения следует, что мы можем связать эволюцию с химией.
Сегодня теория эволюции больше не является предметом баталий, потому что ее современные доказательства гораздо убедительнее, богаче и разнообразнее, чем это было по времена Дарвина и Уоллеса. Самый интересный аргумент основан на биохимических процессах, проходящих в нашем теле.
Давайте рассмотрим их на практическом примере: я могу поднять руку в любой момент, потому что мышцы содержат запас кислорода, который доносит белок миоглобин, состоящий из без малого ста пятидесяти аминокислот. Их число одинаково, что у человека, что у всех других животных, в обмене у которых присутствует миоглобин. Однако сами аминокислоты несколько отличаются: между человеком и шимпанзе разница в одной аминокислоте, между человеком и галаго (низшими приматами) — в нескольких, между человеком и овцой или мышью — разница в количестве аминокислот заметно возрастает. Таким образом, количество аминокислот — мера эволюционного расстояния между человеком и другими млекопитающими.
Из этого следует, что истоки эволюции следует искать в построении молекул, которое началось с веществ, бурливших на Земле в начале времен. Говорить всерьез об истоках жизни следует, опираясь на реальные факты. Для этого надо задать такой исторический вопрос: из чего состояла атмосфера на поверхности Земли четыре триллиона лет назад, когда планета была очень молода и безжизненна?
На сегодняшний день мы знаем приблизительный ответ: атмосфера нагнеталась из недр земли, поэтому особенно хорошо формировалась в тех районах, где были вулканы, паровые котлы, полные азота, метана, аммиака и других восстановительных газов, самый известный из которых — углекислый. Лишь один газ отсутствовал в атмосфере — в ней не было свободного кислорода. Это важно, потому что он производится растениями, значит, появляется только с возникновением жизни.
Эти газы и их продукты, слабо растворенные в океане, образовали восстановительную атмосферу. Как они реагировали на электрические разряды молнии и ультрафиолетовое излучение Солнца — крайне важное в любой теории происхождения жизни, так как оно проникает без кислорода? На этот вопрос ответил красивый эксперимент Стэнли Миллера в 1950-х годах. Он поместил в замкнутый цикл (стеклянные колбы, соединенные запаянными прозрачными трубками) смесь метана, аммиака, воды и других веществ и начал нагревать их день за днем, пропускать между ними электрические заряды (имитации молний) и воздействовать на них иными агрессивными способами. Через некоторое время смесь газов заметно потемнела. При анализе полученного «бульона» ученый установил, что в нем сформировались аминокислоты. Это было очень важным шагом вперед в теории эволюции, потому что аминокислоты являются строительными блоками жизни. Из них формируются белки, а белки — основной строительный материал всех живых существ.
