Хотелось бы думать, что мы, рациональные ученые, подходим к своим исследованиям с более тонким и просвещенным мировоззрением, но стоит вам только взглянуть на основные положения истории науки, как станет очевидным, что многие исследователи попали в ту же ловушку{157}. Более двух столетий назад величайшие геологи того времени были втянуты в напряженные дебаты, которые разделили исполненных благих намерений исследователей на две группы: униформистов и катастрофистов. Первые утверждали, что все геологические процессы постепенны и продолжают происходить в наши дни, вторые же считали, что геологическая истории Земли состоит из ряда катаклизмов (читай, библейский Всемирный потоп). Сегодня очевидно, что правда где-то посередине. Подобные яростные споры разгорались между Абраамом Готлобом Вернером и его последователями-нептунистами, которые выступали за водное происхождение горных пород, и сторонниками Джеймса Геттона — плутонистами, которые считали главной причиной разнообразия структур земной коры внутреннее тепло. И снова оба лагеря оказались отчасти правы.

Открытие распространенного, легко реализуемого синтеза аминокислот и других биологических структурных элементов в настольном эксперименте, проведенном Стэнли Миллером в 1953 г., создало новую ложную дихотомию. Миллер и большинство сторонников этого многообещающего варианта происхождения жизни пришли к выводу, что ключевая часть проблемы биогенеза решена. Биомолекулы сформировались в древней пронизываемой молниями атмосфере. «Если Бог сделал не так, — иронизировал влиятельный биохимик Лесли Орджел, — то Он упустил хорошую возможность»{158}. Легко достигнутый первый успех оказался притягательным; катехизис «миллеристов» доминировал более трех десятилетий. Растущая армия учеников, воспитанная в лаборатории Миллера в Сан-Диего, распространилась по всему миру, проповедуя ортодоксию Миллера — Юри.

Открытие в 1977 г. «черных курильщиков» — вулканических гидротермальных источников с их богатыми микробными экосистемами на глубоком, темном океаническом дне — предложило интригующий альтернативный сценарий происхождения жизни, основанный на надежной универсальной химической энергии минералов, постоянно выбрасываемых вулканами. Гипотеза зарождения жизни в горных породах привлекла внимание, предъявив правдоподобный дополнительный способ создания биомолекул — более щадящий путь синтеза, который обходился без разрушительного эпизодического влияния молний. Многие из нас (особенно минералоги, чья работа внезапно стала потенциально более важной) уцепились за новую идею. Но Миллер и компания упорно боролись с идеей гидротермального происхождения жизни, публикуя статью за статьей и объясняя, почему их оппоненты-«вентисты»[43] не правы. В выдающейся статье 1992 г., анонсированной на обложке популярнейшего журнала о науке Discover, было процитировано высказывание Миллера, объявлявшего гидротермальную гипотезу «по-настоящему неудачной»{159}. «Я не понимаю, почему мы вообще должны ее обсуждать», — сетовал он.

Гипотезу глубинного происхождения жизни спасло NASA. Миссия агентства, заключающаяся в исследовании других миров (в особенности планет и их спутников), которые могут быть возможными колыбелями жизни, была расширена за счет тематики изучения глубинной жизни на Земле. В конце концов, если происхождение жизни, согласно модели Миллера — Юри, ограничено теплой и влажной поверхностной средой, периодически пронизываемой молниями, тогда Земля и, возможно, Марс на заре его существования являются единственными потенциально пригодными местами для жизни в нашей Солнечной системе. Это довольно куцый шорт-лист для организации, деятельность которой посвящена исследованию космоса. Но если главную роль может играть также глубинная темная сырая вулканическая зона, тогда полем для биоисследований становится множество других миров. На покрытых льдом спутниках Юпитера Европе и Ганимеде — и, возможно, даже на Каллисто — есть большие подповерхностные океаны, нагреваемые снизу: тепло создается в результате приливного разогрева, поскольку спутники вращаются вокруг газового гиганта.

У Титана, крупного спутника Сатурна, хотя и замерзшего с поверхности, есть криовулканы с водой, которая течет, а затем застывает подобно магме, так что Титан также может иметь глубинные гидротермальные зоны. Еще более привлекательным в данном отношении выглядит крошечный спутник Сатурна Энцелад{160}. Будучи всего 500 км в диаметре, Энцелад может похвастаться подповерхностным океаном и гидротермальными источниками, которые извергают фонтаны воды на покрытую льдом поверхность. Даже сегодняшний Марс с предполагаемой теплой и влажной подповерхностной средой начинает выглядеть многообещающе в качестве дома для некоторых примитивных «подпольных» микробных экосистем. С учетом этих перспектив, хотя и умозрительных, NASA подхватило гипотезу гидротермального происхождения и начало спонсировать несколько лабораторий (включая мою) для проведения полевых исследований, лабораторных экспериментов и теоретического моделирования альтернативных жизненных сред.

Потребовалось более четверти века экспериментов и обсуждений, но в наши дни ученые действительно описывают разнообразные правдоподобные добиологические химические процессы, соотносимые с глубинными гидротермальными зонами, которые, должно быть, дополняли поверхностные механизмы синтеза. Многие исследователи фокусируются на повсеместно распространенных реакциях выветривания базальта, в результате которых свежие вулканические базальтовые потоки преобразуются в карбонатные и глинистые минералы, высвобождая водород — сам по себе прекрасный источник энергии для жизни. И стоит только появиться новому свидетельству богатства химии, основанной на глубинном углероде, некорректные дебаты «миллеристов» и «вентистов» быстро уйдут в анналы истории науки просто как еще один пример непродуктивности полярных мнений в тонких вопросах природы.

Урок, который следует усвоить, прост: наложение ложной дихотомии на вопросы о природном мире не только раскалывает исследователей, но также может препятствовать научному прогрессу, поскольку игнорируются хитросплетения сложных систем. Природа редко окрашена в черное и белое. Отбросив ложные и произвольные разделения, мы значительно быстрее продвинемся в постижении нюансов истины.

Полстолетия научных исследований, в которых участвовали сотни ученых по всему миру, привели нас к пониманию того, что двигателем органического синтеза была сама древняя Земля.

Главные углеродсодержащие молекулы жизни — аминокислоты, сахара, липиды и многие другие — в изобилии образовывались и на пронзаемой молниями поверхности, и в вулканических гидротермальных источниках в глубинах океанов, и в освещенных солнцем бухточках, и в теплых небольших водоемах. Биомолекулы падали дождем с небес как полезный груз богатых углеродом метеоритов и формировались высоко в атмосфере, когда интенсивное ультрафиолетовое солнечное излучение перерабатывало воздух.

За прошедшее десятилетие ученые Обсерватории глубинного углерода расширили этот и без того внушительный перечень, включив в него экспериментальные и теоретические данные, подчеркивающие огромный потенциал Земли и других планет в создании органических молекул в своих глубоких горячих недрах. Исследователи в десятках стран сейчас синтезируют основные био- и другие органические молекулы при столь экстремальных мантийных температурах и давлениях, которые большинство из нас до недавнего времени считали неподходящими для главных молекул жизни. Мораль проста. Было доказано, что в молодости наша планета, а также теплые и влажные планеты и спутники в космосе могли создавать молекулы жизни. Возможно, величайший вклад ушедших семи десятилетий исследований происхождения жизни и заключается в этом однозначном осознании того, что двигателем биомолекулярного синтеза является Вселенная.

Шаг 2. Отбор и концентрация

Второй шаг в происхождении жизни