Многие из возникших таким путем соединений распадались на более простые, а затем и на отдельные молекулы. Благодаря этим процессам концентрация сложных веществ оставалась низкой. Однако при некоторых особых условиях концентрация химических веществ, по-видимому, могла возрастать в несколько раз, поскольку для того, чтобы могли происходить все более сложные реакции, такие высокие концентрации необходимы. Считается, что одним из важных механизмов повышения концентрации было поглощение органического вещества растворимыми коллоидными частицами — так называемыми коацерватами. Каждая из этих частиц обладала индивидуальностью, отличаясь от всех других, а поэтому некоторые из них добывали энергию и делились быстрее, чем другие. Это привело в конечном счете к возникновению соединений, способных воспроизводить себе подобные соединения путем дупликации. Дупликация, или способность к размножению, представляет собой отличительное свойство жизни. Когда появилось вещество, обладавшее способностью к самовоспроизведению, каким бы простым это вещество не было, возникло то, что мы называем жизнью. Начиная с этого времени в результате процесса, который мы называем эволюцией путем естественного отбора, простые организмы постепенно становились все более сложными, приобретая черты и функции, присущие современным растениям и животным.

Природа всех конкретных процессов, приведших к возникновению жизни, неизвестна. Тем не менее, было высказано несколько правдоподобных предположений о возможных путях этого-процесса. Мы не располагаем методами, позволяющими точно выяснить, какими были условия на Земле в то время, поэтому в этих вопросах очень большое место занимают догадки. Кроме того, ввиду изменившихся условий, существующих на нашей планете в настоящее время, и медленности рассматриваемого процесса, экспериментальная проверка предположений о путях, приведших к возникновению живого вещества, невозможна. Но несмотря на все эти затруднения, в 1953 г. Стэнли Л. Миллер из Чикагского университета провел простой эксперимент, подтверждающий правильность основной идеи. В этом эксперименте в герметически закрытом приборе циркулировала смесь газов, которые, по общему мнению, наиболее вероятно содержались в ранней атмосфере Земли: метан, аммиак, водород и водяные пары. В определенном месте через эту смесь пропускали электрический разряд, имитирующий молнию. Миллер проводил этот эксперимент в течение недели, а затем подверг анализу образовавшиеся продукты и обнаружил среди них небольшие количества аминокислот — основных компонентов белков и одних из главных органических веществ, содержащихся в любом живом существе.

Рис. 1. Схема эксперимента, проведенного С.Л. Миллеров.

По этой замкнутой системе в течение примерно недели циркулировала смесь метана, аммиака, водорода и водяных паров. В каждом цикле через газовую смесь пропускали электрический разряд. Аминокислоты накапливались в нижней части прибора.

Одна из наиболее привлекательных особенностей рассматриваемой гипотезы происхождения жизни состоит в том, что, в соответствии с ней, после того как на Земле создались соответствующие условия, образование сложных органических веществ и жизни стало неизбежным. Вероятность каждого из необходимых для этого событий в единицу времени была крайне мала, однако суммарное время было колоссально велико. Кроме того, положение Земли в Солнечной системе, вероятно, обусловило неизбежность возникновения соответствующих условий. Но Солнце — не единственная в своем роде звезда во Вселенной; только в нашей Галактике насчитываются миллионы таких звезд, а число их во всем космосе исчисляется миллиардами. По данным покойного астронома Харлоу Шепли из Гарвардского университета, из примерно 1020 звезд, существующих во Вселенной, 20% по величине, яркости и химическому составу идентичны нашему Солнцу. Если хотя бы 1% этих солнц имеет планетные системы и если хотя бы 1% планет расположен по отношению к своим солнцам так, как Земля расположена относительно нашего Солнца, то можно считать вероятным наличие той или иной формы жизни по крайней мере на 2-1015 планетах. А в таком случае жизнь может оказаться в общем-то довольно распространенным явлением! Кроме того, Шепли полагал, что условия, в которых возможно возникновение жизни, существуют также и на потухших звездах, имеющих твердую кору и горячие недра. Читатель должен ясно понимать, что «жизнь» определяется здесь как некая самовоспроизводящаяся система, не обязательно представленная такими формами, которые населяют Землю.

КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

Эволюцию от атомов и молекул к простым, а затем и сложным соединениям и далее к еще более сложным, способным к самовоспроизведению, называют химической эволюцией, чтобы отличать ее от эволюции организмов, называемой органической эволюцией. Различие между этими двумя типами эволюции обусловлено основным свойством живой материи — ее способностью к самовоспроизведению. На последовательных стадиях, приведших к возникновению жизни, происходило образование все более и более сложных веществ во все больших количествах по мере связывания все больших количеств солнечной энергии и увеличения числа химических веществ, способных вступать в реакции друг с другом. Эти вещества обладали также способностью к росту, сходному с ростом кристалла, и могли случайным образом распадаться на части. Однако подобный процесс еще нельзя считать размножением. В тот момент, когда такое вещество — по всей вероятности, нуклеиновая кислота, сходная с ДНК, содержащейся в хромосомах современных растений и животных, или идентичная ей, — обрело способность к самоудвоению, оно смогло начать образовывать все новые и новые количества подобного себе вещества за счет других, возможно, более простых соединений. Иными словами, оно могло расти и репродуцироваться. Если два химических вещества или два «штамма» одного и того же вещества обладают одинаковыми свойствами, то из них, которое продуцирует большее число выживающих «потомков», станет более обильным. В этом состоит сущность процесса, называемого естественным отбором и присущего исключительно органической эволюции.

Принцип естественного отбора основан на трех главных наблюдениях и на двух сделанных из них выводах. Во-первых, Дарвин обратил внимание на то, что все организмы потенциально способны к увеличению своей численности в геометрической прогрессии. Во-вторых, он заметил, что численность организмов каждого вида обычно остается постоянной из поколения в поколение. Из этих двух наблюдений Дарвин сделал вывод, что должна происходить «борьба за существование». Поскольку потомков производится больше, чем может выжить, они должны конкурировать между собой за ресурсы, необходимые для выживания. Дарвин обратил также внимание на то, что ни у одного вида нельзя найти двух особей, которые были бы совершенно идентичны друг другу, или, выражаясь иначе, что изменчивость представляет собой одно из явлений природы. Если изменчивость наблюдается среди взрослых особей, то она должна наблюдаться и среди молодых. Когда молодые особи конкурируют за ресурсы, то выживать будут преимущественно те из них, которые обладают признаками, способствующими победе в конкуренции, а гибнуть в большей степени особи с неблагоприятными вариациями. Это явление было названо дифференциальной смертностью. В результате в каждом следующем поколении популяция будет содержать относительно большую долю особей с благоприятными вариациями, чем в предыдущем. Многократное повторение этого процесса с течением времени приводит к элиминации неблагоприятных вариаций, и к отбору благоприятных вариаций, обеспечивающих победу в борьбе за существование.