https://biolabmix.ru/catalog/rna-transcription-mrna/?erid=LdtCKWnpq
Подписаться
Биомолекула

Майкл Кристофер Маршалл: «Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле». Рецензия

Майкл Кристофер Маршалл: «Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле». Рецензия

  • 181
  • 0,1
  • 1
  • 0
Добавить в избранное print
Рецензии

Майкл Маршалл. «Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле», пер. с англ. М. Орлова. М.: «АСТ»: CORPUS, 2023. — 352 c.

Жизнь заполонила всю современную планету Земля, от недр до атмосферы. Однако так было не всегда; путь к своему современному облику Земля начала с необычайно важного события — зарождения жизни, или абиогенеза. Новая книга научного журналиста Майкла Маршалла увлекательно и просто рассказывает об этой сложной научной проблеме и об ученых, — биологах, химиках, геологах и астрономах — которые пытались понять, как же появилась на свет первая живая клетка. Читатель узнает о множестве гипотез абиогенеза и о последних достижениях ученых в этой области.

Оценка «Биомолекулы»

Качество и достоверность: 8/10
(0 — некачественно, 10 — очень качественно)

Легкость чтения: 10/10
(0 — очень сложно, 10 — легко)

Оригинальность: 10/10
(0 — похожих книг много, 10 — похожих книг нет)

Кому подойдет: широкому кругу читателей с самым разным уровнем подготовки; тем, кому интересна жизнь, начиная с самых ее истоков.

Книга написана доступным языком и подойдет широкому кругу читателей, включая школьников старших классов. Те, кто только начинает изучение биологии, на страницах «Великого квеста» узнают о многих ключевых концепциях биологии — не только о самопроизвольном зарождении жизни, но и об отказе ученых от витализма, структуре ДНК, хемиосмотическом цикле Митчелла и многом другом. С другой стороны, новая книга — это своеобразная «портретная галерея», сборник биографий выдающихся ученых, авторов самых значительных научных открытий XX века. Это делает «Великий квест» не только научно-популярным изданием, но и примером добротной беллетристики в традициях «Жизни замечательных людей».

Начиная свой рассказ, автор задается вопросом о том, как и почему люди впервые задумались о появлении первого живого существа. Маршалл с удивлением отмечает, что ученые обратили внимание на проблему абиогенеза лишь сто лет назад, — начиная со знаменитой гипотезы «первичного бульона» Александра Опарина. До того над зарождением жизни — наравне с другими грандиозными вопросами вроде появления мироздания — размышляли разве что философы и религиозные деятели.

Абиогенез стал научной проблемой закономерно, благодаря развитию науки в целом — становлению геологии и химии, опровержению витализма, формулировке клеточной теории, открытию бактерий, прочих микробов и так далее. Автор уделил должное внимание всем этим вехам науки.

Далее Майкл Маршалл, прежде чем начать «повествование по существу», поступает очень разумно — формулирует проблему как можно более узко и конкретно. Можно сказать, что в этот момент он показал задатки хорошего ученого. Автор последовательно устраняет все лишние неопределенности, отмечая, что: 1) при возникновении жизнь обошлась без божественного вмешательства; 2) под живым мы понимаем примитивную, но все же полноценную клетку, а не какие-то иные «предбиологические» объекты; 3) местом действия мы считаем планету Земля, а не прочую Вселенную — ведь панспермия уже давно не выглядит убедительно; и, наконец, что 4) временные рамки абиогенеза определены вполне конкретно благодаря усилиям геологов: жизнь возникла 3,7–4 млрд лет назад.

Далее читателю предстоит подробное знакомство со множеством замечательных ученых — химиков, биологов, геологов и астрономов — исследователей проблемы абиогенеза и авторов самых крупных открытий в биологии XX века. Первым, разумеется, стал академик Александр Опарин, советский биохимик и специалист по ферментам. В 1924 году он сформулировал знаменитую гипотезу, названную им позднее «первичным бульоном». Согласно ней, первые подобия примитивных клеток (коацерваты) сами по себе возникли в древнем и насыщенном органикой океане. Они имели различный химический состав, поскольку вбирали окружающие растворы, постепенно усложнялись и позднее дали начало всем живым существам.

Как это порой бывает в науке, назревшие проблемы решают двое или более ученых, работая независимо друг от друга. Так получилось с теорией эволюции, которую независимо создали путешествующие в разных концах Земли натуралисты — Чарлз Дарвин и Альфред Уоллес, а также при переоткрытии законов Менделя в начале XX века. То же — и с «первичным бульоном»: следом за Опариным очень похожую предложил Джон Бёрдон Сандерсон (или попросту J.B.S.) Холдейн, выдающийся британский генетик. В отличие от Опарина, он известен не только своим вкладом в вопрос абиогенеза — это один из отцов популяционной генетики и синтетической теории эволюции.

Работая независимо и, по заверениям Маршалла, ничего не зная о работах своего советского коллеги, пять лет спустя Холдейн опубликовал собственную гипотезу. Он по сути повторяет идеи Опарина, однако с бóльшим упором не на питание и метаболизм, а на самокопирование первых примитивных клеток. Как показало дальнейшее развитие науки, такой взгляд на проблему гораздо перспективнее.

Четверть века спустя идеи Опарина и Холдейна вдохновили самый известный эксперимент в исследованиях зарождения жизни. Его провели Стенли Миллер и Гарольд Юри — пара ученых, которые кажутся полными противоположностями. В 1952 году один из них, Миллер, был безвестным аспирантом, вынужденным поменять тему своей диссертации. Тем временем Юри уже был научным светилом, удостоенным за свои работы по разделению изотопов водорода Нобелевской премии.

Тем не менее, этот дуэт спланировал и провел опыт, который показал: пары стеклянных колб, нагревателя и генератора разрядов достаточно, чтобы получить из смеси воды, метана, аммиака, водорода и угарного газа целый ряд аминокислот — мономеров, из которых построены белки. Это был ошеломительный успех — как научный (публикация в Science, единственным автором которой стал аспирант Миллер), так и общественный — ученые со своей «стеклянной Землей» попали на передовицы самых известных СМИ.

Сейчас, впрочем, эксперимент Миллера—Юри имеет скорее историческое значение — дело в том, что юная Земля вряд ли имела восстановительную атмосферу, которая использована учеными.

Однако прецедент, безусловно, был создан. Это подтолкнуло к действию Сидни Фокса, очень деятельного американского биохимика. Он решил поднять простую методологию Миллера и Юри («нагреть и посмотреть») на следующий уровень и получить уже не аминокислоты, а их полимеры — пептиды. То, что вышло, нельзя назвать белками, это скорее беспорядочно слипшиеся аминокислоты — так называемые протеиноиды Фокса. Разумеется, они имели ряд любопытных свойств, включая каталитические, но это было последнее примечательное достижение исследователей, считавших белки первоосновой жизни.

Тем временем, в биологии в целом произошли революционные изменения — в 1953 году была установлена структура ДНК и ее механизмы репликации. Открытие положило начало молекулярной биологии, а исследователям абиогенеза отныне приходилось объяснять появление всех биополимеров, упомянутых в центральной догме молекулярной биологии (ЦДМБ) Фрэнсиса Крика — ДНК, РНК и белков. В этой области назрел настоящий кризис, который, впрочем, привел в итоге к немалому прогрессу.

Отмечая интересные персоналии, причастные к вопросу абиогенеза, Майкл Маршалл уделяет целую главу Грэму Кернсу-Смиту — шотландскому химику и художнику с весьма противоречивыми взглядами. Незадолго до смерти исследователя Маршалл, в качестве журналиста, участвовал в публикации его последнего интервью, из-за чего почувствовал к нему личную симпатию. Кернс-Смит — личность непростая и разносторонняя, что отразилось и на его научных трудах. Изучая биомолекулы, он обратил внимание на их хрупкость — уж слишком легко они разрушаются даже в идеальных лабораторных условиях. В результате он предположил, что первым живым «существом» была... глина — устойчивая и обильная горная порода, якобы способная копировать и передавать «потомству» отдельные свои свойства, «глиняный фенотип». Ни широкого признания, ни экспериментального подтверждения гипотеза Кернса-Смита не получила.

В сообществе исследователей зарождения жизни его идеи занимают особое место. Хотя они и весьма причудливы, это не повод их полностью игнорировать. Наиболее важные труды Кернс-Смита относятся к 1960-м годам, но во многих отношениях они опередили свое время на десятилетия. При чтении статей Кернс-Смита возникает смутное ощущение, что истина где-то рядом

Однако «глиняные взгляды» в исследованиях абиогенеза на нем не закончились — они то и дело приобретают новое звучание. Действительно, глинистые и другие слоистые минералы (вроде слюды) то и дело вновь упоминаются в научных публикациях из этой области. И полимеризации РНК они способствуют, и сборке других компонентов клетки — так что глину явно не стоит сбрасывать со счетов.

Далее в книге следуют гипотезы абиогенеза, в которых фигурируют другие «минеральные помощники» первой жизни — те, что помогли ей приобрести метаболизм, который явно трудно строить «с нуля». Одну предложил Гюнтер Вэхтерсхойзер — немецкий химик и патентовед. Согласно ей, колыбелью жизни стали другие минералы — пирит и сульфид железа (II).

Эти первые живые существа являли собой скопления химических соединений, прикрепленные к поверхности находящегося под водой минерала (речь опять-таки, вероятно, идет о пирите). Те соединения, которые отсоединялись от поверхности, уносились водой и утрачивались навсегда, поэтому эволюция (условно назовем это так) должна была способствовать сохранению тех скоплений, которые были прочнее прикреплены к пириту. Вэхтерсхойзер считал, что в результате сохранялись преимущественно крупные частицы, и предполагал, что это стимулировало возникновение связанных с фосфатами сахаров, а заодно и коротких цепочек аминокислот. Этот слой взаимодействующих веществ был толщиной всего в одну молекулу и потому представлял собой, можно сказать, полученную с помощью набора юного химика версию „Флатландии“ (роман Эдвина Э. Эбботта, который вышел в свет в 1884 году. Этот научно-фантастический роман считается полезным для людей, изучающих, например, понятия о других пространственных измерениях — МО)

Взглядам Вэхтерсхойзера близки работы Майкла Рассела — геолога, считающего местом зарождения жизни белые курильщики, то есть области особого преобразования горных пород на дне океана. Они не настолько горячие, как их знаменитые собратья — черные курильщики, и имеют особый состав, щелочную реакцию и микроскопические камеры, которые могли быть «яслями» для ранних клеток. Помимо этого, приверженцы «гипотезы гидротерм» полагают, что в готовом виде предоставил их метаболизму протонный градиент. Такие взгляды на абиогенез все чаще называют несостоятельными — их опровергает своеобразная «биологическая память» клетки, сохранившаяся в виде состава цитоплазмы и межклеточной среды и «пристрастия» белков к определенным металлам информацию о месте, где возник первый организм.

Это учитывает российский биофизик Армен Мулкиджанян: он отмечает особую роль для абиогенеза ионов цинка и калия и полагает, что первая клетка могла возникнуть в чем-то вроде грязевых котлов, «родственных» цитоплазме по химическому составу. Грязевые котлы представляют собой разновидность геотермальных источников, в которых бурлит горячая грязь, образующаяся у поверхности из-за разрушения вулканических пород горячими кислыми водами.

Далее автор разбирает, пожалуй, самую влиятельную гипотезу зарождения жизни — знаменитый мир РНК. Она кажется вполне убедительной, ведь РНК — это универсальная молекула, способная брать на себя многие функции и ДНК, и белков. Более того, ее подтверждают многие данные молекулярной биологии — достаточно вспомнить, что «хребтом» и «рабочей поверхностью» рибосом служит именно эта молекула. Среди приверженцев этой гипотезы абиогенеза много ученых мирового класса — от Уолтера Гилберта, описавшего мир РНК в статье в Nature в 1986 году, до того же Мулкиджаняна.

Однако за прошедшие десятилетия к миру РНК накопилось и немало вопросов. Например, почему, несмотря на упорные старания, РНК так и не смогли заставить синтезировать собственные копии без помощи других молекул. К тому же непонятно, как из одной только своры РНК в растворе могла образоваться современная клетка, и как происходил в этом загадочном мире «отбор самых приспособленных» — ведь не было четкого разделения на индивидов.

Это привело к «отделочным работам», которые должны были исправить прежнюю картину мира РНК и сделать ее убедительнее. Результатом стали «мягкие версии» этой гипотезы — согласно им, в мире РНК сначала обитал кто-то еще. Эти версии получили звучные гастрономические названия «первичного майонеза» и «первичной пиццы» (очевидна аналогия с «бульоном»).

В этот момент повествование книги приводит нас к современному этапу исследований абиогенеза, который стал особенно активно развиваться в XXI веке. Это развитие связано с тем, что люди постепенно перестали мыслить по шаблону и в какой-то степени начали отступать от логики — логики, согласно которой сперва возник всего один компонент клетки (белки, мембраны или нуклеиновые кислоты). Все больше данных предполагают, что из органического массива на юной Земле разом появились два или более таких компонента, помогая друг другу — в том числе не разрушаться и поддерживать такое важное свойство жизни, как хиральная чистота.

Более того, сейчас речь идет не о возникновении единственной первой клетки — прародителя биосферы, своеобразного клеточного Адама. Скорее, имела место целая «коммуна» клеток, которые возникли по соседству и поначалу поддерживали друг друга, обмениваясь метаболитами через свои несовершенные покровы.

Однако, читая книгу Маршалла, не стоит забывать, что все изложенные гипотезы абиогенеза представляют собой лишь предположения, наши реконструкции того очень древнего и чрезвычайно значимого события — какой именно сценарий произошел в действительности, нам никак не узнать. Если, конечно, ученые не изобретут машину времени или что-то наподобие. Однако у исследований абиогенеза вскоре может появится и другой потрясающий результат.

Описанные [...] эксперименты уверенно приближают тот момент, когда создание нового организма „с нуля“ станет реальностью. Идеи Ганти в сочетании с исключительно остроумными экспериментами Шостака обозначили путь к сотворению минимального способного к самосборке организма

Итак, «Великий квест» Майкла Маршалла — это книга, которая безусловно заслуживает внимания. Она подойдет и тем, кто хочет быть в курсе современного состояния проблемы зарождения жизни, и изучающим биологию и желающим узнать побольше нового без учебников и зубрежки. Поэтому издание станет хорошим подарком старшеклассникам, увлеченным естественными науками. Наконец, понравится «Великим квест» и любителем добротной литературы об истории и культуре — ведь перед нами, по сути, сборник биографий ярких ученых, способных и науку развивать и, скажем, передавать любовные письма в пачке с куриными яйцами или напоить сторожа, помешав ему тем самым дать показания против своего коллеги в суде.

Само собой, у книги есть и недостатки — это прежде всего отсутствие иллюстраций. Были бы очень полезны схемы или рисунки, поясняющие самые главные гипотезы. Кроме того, избранный автором биографический формат проще воспринимать, имея перед глазами фотографии главных героев. Майкл Маршалл — не биолог, из-за чего допустил в тексте ряд неточностей, однако в русском издании это не является проблемой — научный редактор книги (Михаил Никитин) привел в сносках множество исчерпывающих исправлений и пояснений. Но все недочеты с лихвой искупает живой язык «Великого квеста» и проделанный автором огромный труд.

Комментарии