На первый взгляд, кажется, что дать определение жизни очень просто: ведь сразу видно, что лошадь, например, – это живое существо, а обломок скалы – нет. Однако на протяжении столетий сущность жизни оставалась для биологов загадкой, хотя и была общеизвестна главная особенность всех живых организмов – способность к воспроизведению себе подобных.

Основы жизни

Самые простые живые организмы состоят из одной клетки-единицы жизни; более сложные, будь то растения или животные, построены из многих тысяч, даже миллионов клеток. Но для всех них характерна способность к размножению, а также способность передвигаться, реагировать на воздействие внешних факторов, расти и поглощать энергию для своих нужд из окружающей среды.
Растения и животные, несмотря на их четкие внешние различия, на самом деле расходятся только по способу осуществления основных жизненных функций. Так, для животных характерно передвижение, у растений же настоящие упорядоченные движения заметны лишь внутри клеток. Животные наделены сложной нервной системой, регулирующей их отношение с внешней средой; растения в основном зависят от таких факторов, как свет и сила тяжести. Если растения для синтеза многих химических компонентов используют солнечную энергию, то животные в качестве источника энергии используют растения, независимо от того, поедают ли они растения или травоядных животных.
Для поддержания жизни должно существовать равновесие между способностью организма производить энергию и потреблять ее, например, при росте, движении, сохранении и образовании клеток. Во всяком живом организме, будь то растение или животное, существует как набор ферментов для синтеза новых молекул, так и сбалансированная с ним система ферментов, разрушающая молекулы с освобождением энергии. Совокупность этих двух систем и формирует обмен веществ в организме.
Несмотря на огромное разнообразие живых организмов, все они состоят, в сущности, из одних и тех же молекулярных строительных блоков: белков, углеводов, нуклеиновых кислот и жиров. Нуклеиновые кислоты являются носителями генетической информации, передающейся от родителей потомству. Белки осуществляют строительные функции и, кроме того, служат катализаторами (ферментами) в бесчисленном множестве химических реакций, которые и делают организм живым. Углеводы и жиры – это источники энергии и строительные блоки для всех живых существ.

Как начиналась жизнь

Разгадать происхождение жизни – значит узнать, как возникли соответствующие химические соединения. Когда в силу каких-то космических событий возникла Земля, она была лишена жизни. Ядовитая атмосфера и слишком высокие температуры препятствовали существованию живых организмов.
Прежде чем на остывающей Земле могли возникнуть хотя бы самые простые живые существа, должна была завершиться эволюция химических соединений жизни. Этот этап, или, скорее, бесчисленная последовательность случайных комбинаций, и дал начало процессу, в результате которого губительная атмосфера из водорода и метана, аммиака и водяного пара, характерная для первозданной Земли, переродилась в животворную атмосферу из кислорода, углекислого газа и азота.
Образованию углеводов, белков, нуклеиновых кислот и жиров, вероятно, благоприятствовало удачное сочетание природных условий, преобладавших тогда на Земле. Современная наука располагает немалым количеством данных, свидетельствующих о том, что атмосфера древней Земли определенно имела все необходимые ингредиенты для создания более сложных соединений – будущих носителей жизни.
Ученым удалось воспроизвести в лаборатории комплекс условий, которые, как они полагают, должны были существовать на Земле в ту далекую пору. Первые опыты в этом направлении были проведены в 1953 г. Стенли Миллером (р. 1930) и Гарольдом Ури (р. 1893) в Чикагском университете. На протяжении целой недели они посылали электрические разряды через «первобытную атмосферу», а когда проанализировали полученный «бульон», то обнаружили в нем несколько характерных для живых организмов молекул: четыре аминокислоты, обычно входящие в состав белков, несколько жирных кислот и мочевину – еще одно биологически важное соединение.
В последующих опытах ученые получили все возможные типы жизненно важных соединений.
Химический синтез на формирующейся Земле, должно быть, зависел от таких естественных источников энергии, как ультрафиолетовое и тепловое излучения
Солнца, молнии, вулканическое тепло, ключ радиоактивность, а также резкие сжатия. А при падении крупных метеоритов и их внедрении в оболочку Земли, сопровождавшиеся выделением тепла.
Первичный «бульон»
Итак, на протяжении многих миллионов лет происходил постепенный синтез жиров, углеводов, аминокислот и различных звеньев нуклеиновых кислот, которые и заполняли первичный «бульон». Но для того чтобы началась собственно жизнь, всем этим веществам необходимо было соединиться. Центральным событием в химической эволюции жизни было образование нуклеиновых кислот, поскольку именно их молекулы наделены способностью к самовоспроизведению. Эта способность и оказалась решающей. Без нее не было бы жизни.