Мы еще не знаем, как, где и почему жизнь впервые появилась на нашей планете. Частично трудность заключается в том, что у понятия «жизнь» нет строгого, общепринятого определения. Обычно это не проблема, поскольку подавляющее большинство форм жизни определенно является живым, и только биологам, интересующимся крайними проявлениями — вирусами, прионами и т. п., — приходится беспокоиться о точной классификации. Но чтобы изучить происхождение жизни, мы должны по необходимости изучить процесс, который берет неживую материю и фундаментально меняет ее. По-видимому, этот процесс происходил поэтапно, с перерывами, и поэтому грань между нескоординированными химическими реакциями и началом вибрации должна быть размыта.
Здесь полезно представить хотя бы простое рабочее определение жизни, не для того, чтобы переписывать учебники по биологии, а для того, чтобы, по крайней мере, мы могли правильно сформулировать дискуссию о происхождении жизни. И для этих целей будет достаточно простого утверждения: жизнь — это то, что подвержено дарвиновской эволюции. То есть жизнь подвергается естественному отбору, тому непрекращающемуся давлению, которое выбирает черты и характеристики для передачи новому поколению благодаря простому достоинству их выживаемости. Если признак каким-то образом, хотя бы косвенно, способствует выживаемости организма и его способности к размножению, он сохраняется. Все остальное выбрасывается (или, в лучшем случае, бесцеремонно уносится с собой в поездку).
Земля — единственное известное место в Солнечной системе, в галактике, во всей Вселенной, где происходит дарвиновская эволюция. Чтобы добиться успеха в эволюции и отделиться от простых химических реакций, жизнь должна сделать три вещи. Во-первых, он должен каким-то образом хранить информацию, например кодировку различных процессов, признаков и характеристик. Таким образом, успешные черты могут передаваться из одного поколения в другое. Во-вторых, жизнь должна самовоспроизводиться. Он должен быть в состоянии делать достаточно точные копии своей собственной молекулярной структуры, чтобы информация, содержащаяся внутри него, имела шанс стать новым поколением, изменяясь и изменяясь в зависимости от его живучести. Наконец, жизнь должна катализировать реакции. Оно должно влиять на свою собственную среду, будь то для движения, или для приобретения или хранения энергии, или для выращивания новых структур, или для всех многих замечательных действий, которые жизнь совершает ежедневно.
Взаимодействуя с окружающей средой, создавая свои копии и сохраняя информацию (например, как взаимодействовать с окружающей средой и создавать свои копии), жизнь может развиваться, усложняясь и специализируясь в течение геологического времени, от скромных молекул до сознательного разума, способного всматриваясь в свое собственное скрытое происхождение. В современную эпоху, за которой стоят миллиарды лет практики, жизнь на Земле развила ошеломляющий набор химических и молекулярных машин для своего размножения — зверинец настолько сложный и взаимосвязанный, что мы еще не до конца его понимаем. Но основная картина сложилась. Проще говоря (поскольку мне не хотелось бы, чтобы вы приняли меня за биолога), жизнь решает эти задачи с помощью триады молекулярных инструментов.
Одним из них является ДНК, которая посредством своего генетического кода хранит информацию, используя комбинации всего четырех молекул: аденина, гуанина, цитозина и тимина. Способность ДНК хранить огромные объемы информации — не что иное, как чудо; Наша собственная цифровая система единиц и нулей (придуманная потому, что гораздо проще определить, включена или выключена цепь, чем какой-то промежуточный этап) является самым близким сравнением, которое мы можем провести с плотностью информации ДНК. Естественные языки даже не занимают места в чартах. Второй компонент — РНК, которая интригующе похожа на ДНК, но имеет два тонких, но существенных различия: РНК заменяет тимин на урацил в своей кодовой базе и содержит сахарную рибозу, которой на один атом кислорода меньше, чем дезоксирибозе ДНК. РНК также хранит информацию, но, опять же, в общих чертах, ее основная задача — считывать химические инструкции, хранящиеся в ДНК, и использовать их для производства последнего члена триады — белков.
«Белки» — это общий всеобъемлющий термин для почти бесчисленных разновидностей молекулярных машин, которые делают разные вещи: они разрывают молекулы, связывают их обратно вместе, производят новые, удерживают структуры вместе, сами становятся структурами, перемещают важные молекулы из одного места. в другую, преобразовывать энергию из одной формы в другую и так далее. У белков есть еще одна функция: они выполняют работу по расшифровке ДНК и созданию ее копий. Таким образом, триада выполняет все функции жизни: ДНК хранит информацию, РНК использует эту информацию для производства белков, а белки взаимодействуют с окружающей средой и осуществляют самовоспроизведение ДНК. Этот цикл позволяет живым организмам испытать дар эволюции. И этот цикл, как я уже сказал, невероятно сложен и, очевидно, является результатом миллиардов лет тонкой настройки и усовершенствования. Взаимосвязанная природа ДНК, РНК и белков означает, что они не могли возникнуть ab initio из первичного ила, потому что, если отсутствует хотя бы один компонент, вся система разваливается — трехногий стол с одним недостающим элементом не может устоять.
