Сколько существует человечество, ровно столько же времени самые пытливые умы наиболее продвинутых его представителей пытаются найти ответ на вопрос о происхождении современного человека. В течение достаточно продолжительного периода времени обитатели Земли считали, что своим появлением на свет они обязаны высшим силам или богам.

Несколько позже, с развитием науки и технического прогресса стали возникать иные версии, одна из которых подразумевает эволюционное развитие живых существ, следствием которого стало перерождение обезьяны в человека. Казалось бы, теория Дарвина является научно обоснованной, логически завершенной работой, но нет, нашлись противники, не согласные считать своими предками примитивных обезьян и прочих животных с низким уровнем интеллекта и всяческим отсутствием духовности. И вот уже новые теории о происхождении человека захватывают своими неопровержимыми фактами новых и новых последователей.

Одной из наиболее распространенных в средние века теорий была идея сотворения живого существа на основе глины, корней самых разнообразных растений и прочих природных материалов. Эти теории, описывающие процессы возникновения жизни из неживой материи, опроверг врач из Тосканы Франческо Реди. В ходе простых, но убедительных опытов, он смог доказать своим оппонентам, что зарождение жизни при отсутствии определенной субстанции в неживой материи невозможно. Для доказательства своих убеждений тосканский врач поместил в два глиняных горшочка по куску мяса, после чего укрыл один из них тканью, а второй оставил неприкрытым. Через некоторое время в неприкрытых горшках сначала появились личинки, а затем и сами мухи, при этом, в укрытых сосудах мясо по прежнему было «мертвым».

Несколько позднее итальянский священник и естествоиспытатель Ладзаро Спалланцани еще раз доказал невозможность самостоятельного зарождения жизни, подтвердив, таким образом, утверждения Реди. В ходе своих экспериментов священнослужитель использовал мясной бульон, который помещал в стеклянные сосуды и после продолжительного кипячения запаивал их. В другие емкости из стекла святой отец наливал некипяченый мясной бульон и оставлял их открытыми. По истечении определенного времени в не запаянных сосудах появлялись микроорганизмы, в запаянных склянках они отсутствовали.

Исследования Спалланцани были подвергнуты жесткой критике. Его противники утверждали, якобы в запаянных колбах присутствует очень горячий воздух, способный погубить все живое. Однако, эти утверждения опроверг известный химик Луи Пастер, повторивший эксперименты священника с той разницей, что он использовал не запаянные емкости, а специальной формы колбы, имеющие сильно изогнутое горлышко. В ходе эксперимента обычный воздух из атмосферы достаточно легко достигал поверхности бульона, а присутствующие в нем микроорганизмы попасть в биомассу не могли, так оседали на стенках сосуда с причудливым горлом.
Подобного рода опровержения привели к тому, что на вопрос о происхождении жизни на Земле никто не мог дать мало-мальски убедительного ответа. И только в первой половине ХХ столетия, в связи с бурным развитием микробиологии, появилась более-менее правдоподобная теория, которая смогла объяснить вероятность появления живой материи особенностью течения внутриклеточных процессов.

Исследования советского ученого Александра Опарина и его британского коллеги Джона Холдейна стали в основу новой гипотезы о возникновении жизни в условиях Земли. Согласно этой теории, к зарождению всего живого привела, так называемая химическая эволюция, в ходе которой в атмосфере молодой планеты присутствовали определенные условия, такие как сильное ультрафиолетовое излучение, чрезвычайно высокая температура и мощные разряды молний, имеющих место при очень частых грозах. В данной среде из неорганических газов произошел синтез первых органических молекул. Появившиеся, подобным образом, органические соединения стали накапливаться в толще водоемов, создавая первичный бульон, из которого синтезировались более сложные органические молекулы, такие как полипептиды, полисахариды и нуклеиновые кислоты. В ходе проведенных экспериментов естествоиспытатели доказали возможность соединения простейших органических соединений в более сложные формы, имеющие форму сгустков.

Чтобы в возникших сгустках смогли бы появляться упорядоченные структуры, которые являются предшественницами клеток, их необходимо изолировать от массы окружающего бульона. В противном случае зародыши последующей жизни будут разбавлены водой из окружающей среды и погибнут. Чтобы этого не произошло, сгустки должны быть изолированы от окружающей среды. Ученые пришли к выводу, что подобным изолятором между океаном и сложными молекулами может быть липидная или жировая прослойка, при этом, молекулы липидов должны объединиться в защитную мембрану. Сгустки крупных молекул, защищенные липидной оболочкой, называют коацерватными каплями.

В последующем, надежно защищенные «перспективные» живые молекулы, содержащиеся в полости коацерватных капель, могли сохраняться очень долгое время, ожидая благоприятного момента для дальнейшего преобразования. В течение миллионов последующих лет подобные молекулы стали развиваться, в результате чего их уже невозможно назвать примитивным набором различных атомов. Многие из них научились кодировать информацию. Эта информация содержала в себе инструкцию, позволяющую воссоздавать подобные себе копии. В ХХ веке ученые доказали, что некоторые разновидности молекул РНК способны проявлять активность к самовоспроизведению. Приблизительно, таким образом, появились первые жители Земли.

В дальнейшем, теория зарождения жизни на Земле, созданная Опариным и Холдейном, была дополнена результатами новых научных изысканий, при этом, ее суть не изменилась. В условиях нашей молодой планеты жизнь возникла в результате синтеза органических молекул и последующего их развития в более сложные образования, способные хранить информацию о создании себе подобных организмов. В ходе ряда экспериментов сотрудники лаборатории Опарина смогли воссоздать условия, подобные процессам, протекающим в период зарождения жизни на Земле. Им удалось синтезировать из ряда простейших молекул неорганического происхождения органические соединения. В наше время последователи этой гипотезы смогли создать в лабораторных условиях рибонуклеотид – важнейшую составляющую сложной молекулы РНК. В настоящее время многие ученые согласны с данной теорией, они абсолютно уверены в том, что молекулы РНК стали первыми сложными органическими молекулами, возникшими в условиях начального этапа формирования нашей планеты.

Однако, казалось бы, стройная, логически грамотно построенная теория о возникновении жизни, имеющая ряд практических подтверждений, устраивает далеко не всех биологов. Они утверждают, что до настоящего момента последователи так и не смогли сымитировать процесс отбора, в результате которого возникают более сложные молекулы. Странный упрек, ведь на Земле этот отбор продолжался на протяжении миллионов лет! Скептики придерживаются иной теории, которая носит название гипотеза панспермии. Этот труд возник в конце ХІХ века, в результате изысканий нескольких светил науки, самыми яркими из которых были Якоб Берцелиус, Герман Гельмгольц и Томас Кельвин.

Последователи теории панспермии уверены в том, что сложные формы жизни не могли возникнуть в земных условиях, они были занесены определенной силой из космического пространства. В качестве транспортных средств для микроорганизмов и спор могли выступать бомбардирующие поверхность Земли метеориты и астероиды. Эта гипотеза казалось вполне реалистичной до той поры, пока ученые не установили, что межзвездное пространство насквозь пронизано губительным для всего живого ультрафиолетовым излучением, в котором даже очень стойкие формы жизни обречены на гибель.

Безусловно, данное открытие значительно пошатнуло уверенность в правоте сторонников панспермии, однако, ее самые стойкие приверженцы до сих пор ищут доказательства правомерности своих убеждений. Не так давно астроном из Канады Пол Вессон предложил вниманию мировой общественности несколько иную трактовку известной теории. По мнению Вессона, для зарождения жизни на нашей планете вовсе необязательно, чтобы Землю посещали инопланетяне в форме микроорганизмов, спор и прочих форм. Для зарождения живой материи достаточно, чтобы в океаны или моря, являющиеся первичным бульоном, попала информация, закодированная в виде РНК или ДНК.

По мнению канадского естествоиспытателя, одна единственная клетка живой материи содержит в себе около 6 000 000 бит информации, а вот хаотичное перемещение различных комбинаций молекул может предоставить только 194 бита в течение 500 000 000 лет. Ученый уверен, что всего лишь несколько убитых инопланетных микробов способны доставить на поверхность Земли гораздо большее количество информации в сравнении с той, которая могла бы образоваться на планете в период течения химической эволюции, продолжавшейся миллиарды лет. Пол Вессон считает вирусов, имеющих в своем составе молекулы нуклеиновых кислот – носителей информации, первыми живыми микроорганизмами на нашей планете. Именно вирусы имеют плотную оболочку на основе белковой ткани с прослойкой из полисахаридов и липидов, что позволяет им выжить в жестких условиях открытого космоса, а также при неблагоприятных внешних условиях, имеющих место в период раннего развития Земли. Каждый, даже самый небольшой вирус, несет в себе около 100 000 бит информации.

Новая идея не вызвала у коллег ученого большого энтузиазма. Скептики обратились к Вессону с просьбой предоставить объяснения, как убитые или же значительно покореженные долгим пребыванием в межзвездном пространстве вирусы могли бы иметь в себе жизнеспособные молекулы РНК и ДНК. Более того сомневающиеся ученые осветили свой взгляд на происходящее. По их мнению, пребывающие в первичном бульоне, вновь возникшие микроорганизмы столкнулись бы с проблемой естественного отбора, а борьба за жизнь оборачивается резким увеличением количества информации.

Подводя краткий итог, следует заметить, что полностью отказываться от теории панспермии не следует, так как занесенные на Землю нуклеиновые кислоты или их одиночные фрагменты могли сыграть определенную роль в процессе зарождения жизни. Возможно, их роль не была такой значительной, как указывает Вессон в своей гипотезе. Может быть, обломки инопланетных живых организмов выполняли, всего лишь, роль матрицы, позволяющей синтезировать не копии внеземной жизни, а создавать собственные уникальные земные ДНК и РНК, ставшие впоследствии геномами представителей земной жизни.

При этом, совершенно не обязательно, чтобы переносчиками зачатков жизни были нуклеиновые кислоты. Последние наблюдения астрономов позволили выявить на поверхности различных космических объектов наличие фуллеренов – крупных молекул, имеющих форму пустой сферы и содержащих в себе атомы углерода. Необычная полая форма фуллеренов позволяет нести внутри самые различные комбинации молекул и атомов. Имеющиеся на поверхности какого-либо астероида фуллерены рано или поздно обязательно окажутся на поверхности той или иной планеты.

Можно только предполагать насколько теория панспермии соответствует действительности. В любом случае, она может всего лищь объяснить появление жизни в условиях Земли, ответить на вопрос: «кто старейший житель земли?» При этом, самый главный вопрос о происхождении жизни в пределах Вселенной остается открытым.

В массе ДНК почвенных микробов нашли большие молекулы, не принадлежащие ни бактериям или эукариотам, ни вирусам или плазмидам: возможно, мы имеем дело с новой формой внехромосомной наследственности. Анализируя молекулы ДНК, выделенные из почвы, биологи обнаружили странные фрагменты, непохожие ни на что известное до сих пор. Эти молекулы заметно отличаются от генов бактерий, вирусов или других организмов и даже от плазмид — небольших фрагментов, которыми могут обмениваться бактериальные клетки, передавая друг другу, например, устойчивость к антибиотикам. Ученые назвали их «боргами» — в честь существ из фантастического сериала «Звездный путь», способных к прямому обмену наследственностью друг с другом.

Статья, среди авторов которой фигурирует лауреат Нобелевской премии и одна из создателей технологии CRISPR/Cas9 Дженнифер Дудна (Jennifer Doudna), еще готовится к публикации в рецензируемом издании. Пока она доступна в библиотеке препринтов bioRxiv. «Боргов» выделили из образцов почвы, собранных в Калифорнии. Их нуклеотидные последовательности оказались непохожи на бактериальные, вирусные или эукариотические. Судя по всему, «борги», как и плазмиды, представляют собой элементы внехромосомной наследственности. Однако они намного крупнее плазмид, которые могут достигать длины максимум в несколько сотен тысяч нуклеотидов, тогда как «борги» — порядка миллиона. Пока ученые обнаружили 19 «боргов» и полностью секвенировали четыре из них.

Среди прочего в этих ДНК нашли гены, характерные для метанотрофных бактерий рода Methanoperedens. Такие микробы способны использовать метан в качестве источника и энергии, и углерода, выводя из атмосферы этот парниковый газ, что делает их предметом особенно пристального внимания ученых. Максимальная численность «боргов» отмечается в глубоких слоях почвы, для которых характерны анаэробные условия, дефицит кислорода. При этом концентрация «боргов» может в разы превосходить численность местных Methanoperedens. Ученые предполагают, что эти фрагменты ДНК служат одним из инструментов метаболизма бактерий, позволяя им активнее утилизировать метан. Возможно, в будущем это позволит использовать «боргов» для повышения производительности почв и даже борьбы с глобальным потеплением.

-