Представьте: пустая планета. Никаких деревьев, никаких бактерий, никаких звуков. Только раскалённые камни, ядовитые газы и бесконечные грозы над первобытным океаном. И из всего этого хаоса — жизнь. Как? Именно этот вопрос не давал покоя учёным всего XX века. И в 1953 году двое из них решили не рассуждать, а просто попробовать.
Земле 4,5 миллиарда лет. Почти столько же, сколько Солнцу и всей Солнечной системе. Когда-то наша планета была абсолютно безжизненным камнем — горячим, отравленным, лишённым какой-либо органики. Но примерно 3,9 миллиарда лет назад что-то щёлкнуло. Из неживого вдруг начало появляться живое.
Это называется абиогенез — превращение неживой природы в живую.
Долгое время наука пыталась понять механизм этого превращения. В 1924 году советский биохимик Александр Опарин выдвинул гипотезу: органические молекулы могли самопроизвольно возникнуть в первобытном океане под воздействием внешних факторов. Его идеи параллельно развивал британский биолог Джон Холдейн. Так родилась теория «первичного бульона» — идея о том, что жизнь буквально сварилась в древнем океане Земли.
Красивая теория. Но кто-то должен был её проверить.
В 1953 году американский химик Гарольд Юри и его молодой аспирант Стэнли Миллер собрали в лаборатории Чикагского университета установку, которая должна была воспроизвести условия молодой Земли. Две стеклянные колбы, соединённые трубками. Никакого сложного оборудования. Только идея и упрямство.
Нижняя колба — это древний океан. Её наполнили водой и начали нагревать, чтобы вода испарялась — точно так же, как это происходило миллиарды лет назад. Верхняя колба — это атмосфера. В неё закачали метан, аммиак, водород и монооксид углерода — газы, которые, по тогдашним представлениям учёных, составляли первичную атмосферу Земли.
И самое важное: через верхнюю колбу пропускали электрические разряды. Молнии. Потому что на молодой Земле грозы не прекращались.
Установка работала по замкнутому циклу. Водяной пар поднимался из нижней колбы, смешивался с газами, получал удар электрического разряда — и снова конденсировался, стекая обратно. День за днём, снова и снова.
Через неделю в нижней колбе появилось нечто неожиданное.
Коричневатая субстанция. Непонятная, незапланированная, интригующая. Миллер взял её на анализ — и результаты оказались сенсационными: около 15% углерода перешло в органическую форму. А 2% образовали пять видов аминокислот — тех самых молекул, из которых строятся белки. Тех самых, без которых невозможна ни одна живая клетка.
Жизнь. Из газа, воды и электрического разряда. За семь дней.
Эксперимент повторяли снова и снова — сам Миллер, другие учёные по всему миру, с разными установками и разными условиями. Результаты подтверждались. А в 2008 году исследователи заново проанализировали образцы, сохранённые ещё с оригинального эксперимента 1953 года — уже с помощью современных методов. И обнаружили не пять аминокислот, а двадцать две.
Это не случайность. Это закономерность.
Правда, наука не стоит на месте. За 70 лет, прошедших с того эксперимента, представления о молодой Земле сильно изменились. Выяснилось, что первичная атмосфера планеты, скорее всего, состояла иначе — с большим содержанием углекислого газа и азота, а не метана с аммиаком, как думали Юри и Миллер. Значит, условия в колбе не были точной копией реальности.
Но принцип — остался.
Сегодня учёные идут дальше. Одна из современных гипотез — жизнь могла зародиться не благодаря молниям, а под воздействием потока протонов от молодого Солнца. В те эпохи светило было тусклее, но куда активнее в плане излучения, и его «протонные атаки» могли запускать те же химические реакции — синтез аминокислот из простых молекул.
Есть и другая версия: жизнь пришла из космоса. Аминокислоты и другие органические соединения регулярно находят в метеоритах. В 1969 году в Австралии упал Мёрчисонский метеорит — и в нём обнаружили более 70 видов аминокислот, включая те, что входят в состав земных белков. Может, первый «бульон» был доставлен сюда извне?
Вопрос остаётся открытым.
Но вот что важно: эксперимент Миллера и Юри доказал главное. Органика — не чудо и не исключение. Она возникает сама, при нужных условиях, из простейших неорганических компонентов. Жизнь не нужно «вкладывать» в планету — она появляется там, где есть энергия, вода и время.
Стэнли Миллер продолжал работу над проблемой происхождения жизни до конца своих дней. Он скончался в 2007 году, так и не получив ответа на главный вопрос. Но именно он первым показал: вопрос решаем. Что жизнь — это химия. Сложная, удивительная, но химия.
И то, что когда-то казалось чудом, оказалось экспериментом, который можно повторить на следующей неделе в лаборатории.
Может, именно в этом и есть настоящее чудо.