# Код жизни. Как случайность стала биологией

Джек Шостак, Марио Ливио

В книге «Код жизни» астрофизик Марио Ливио и нобелевский лауреат, биохимик Джек Шостак мастерски соединяют последние научные открытия с захватывающим повествованием. Вы узнаете, как вспышки звезд, извержения вулканов и взаимодействия молекул предположительно создали первые клетки на Земле. Погрузитесь в мир РНК, протоклеток и удивительных химических превращений, которые привели к появлению жизни!
Однако Земля – не единственное место, где проводятся исследования: поиски внеземной жизни происходят не только на планетах и спутниках Солнечной системы, но и на далеких экзопланетах.
Эта книга – редкий случай, когда сложные научные концепции становятся понятными и увлекательными даже для неподготовленного читателя. Со свежими данными из передовых лабораторий авторы не просто дают ответы, но и вдохновляют на новые вопросы о нашем месте во Вселенной.
В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.

Mario Livio & Jack Szostak

Is earth exceptional? The quest for cosmic life


This edition published by arrangement with Basic Books, an imprint of Perseus Books LLC, a subsidiary of Hachette Book Group, Inc. USA via Igor Korzhenevskiy of Alexander Korzhenevski Agency (Russia). All rights reserved.


Перевод с английскогоАнастасии Бродоцкой

Научное редактирование к.ф.-м.н.А. М. Красильщикова,

л. Астрофизики высоких энергий ФТИ им. А. Ф. Иоффе;

к.х.н.А. А. Новикова, доц. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина


© Mario Livio and Jack Szostak, 2024

© Бродоцкая А. М., перевод на русский язык, 2025

© Издание на русском языке. ООО «Издательство АЗБУКА», 2025

КоЛибри®

* * *

> Ливио и Шостак прекрасно описывают, как сочетание астрофизических, геологических и химических условий на ранней Земле привело к зарождению жизни. Авторы этой книги, глубокой и провокационной, затрагивают вечный вопрос: есть ли жизнь на других планетах? Хотите узнать ответ – придется прочитать книгу.

> Томас Р. Чек, нобелевский лауреат, автор книги «Катализатор» («The Catalyst»)

> В книге «Код жизни» сведены воедино данные новейших исследований по двум вопросам: «Существует ли внеземная жизнь?» и «Как зародилась жизнь на Земле?» – и авторы доступно и увлекательно показывают, где ответы на них пересекаются. Такова величайшая миссия человечества – осознать свое место во вселенной. Всячески советую прочитать эту книгу. Она уж точно уникальна.

> Адам Рисс, нобелевский лауреат, заслуженный профессор Блумберга, Университет Джонса Хопкинса

> Книга «Код жизни» – завораживающее исследование происхождения жизни и вероятности ее зарождения вне нашей планеты. Глубокие соображения астрофизика Ливио и моего научного руководителя Шостака, лауреата Нобелевской премии, делают ее обязательным чтением для каждого, кто интересуется вселенной и нашим местом в ней.

> Дженнифер Даудна, нобелевский лауреат, соавтор книги «Трещина в мироздании» (совместно с Сэмюэлом Стернбергом)

> Мне еще не встречалось более четкого описания современных представлений о том, как живая материя возникла из простых химических соединений, в сопоставлении с перспективами обнаружить внеземную жизнь. Эти два вопроса входят в число величайших загадок науки, и читать эту книгу невероятно интересно.

> Венки Рамакришнан, нобелевский лауреат, председатель Лондонского королевского общества с 2015 по 2020 год

> Как зародилась жизнь? Одиноки ли мы в космосе? Эти загадки веками завораживали нас. Но сегодня – и это так восхитительно – появились новые открытия и усовершенствованные научные приборы, которые позволяют добиться существенного прогресса на пути к ответу на эти вопросы. Любознательные читатели будут благодарны двум авторам этой книги, выдающемуся астрофизику и выдающемуся биохимику, за подробное, прозрачное и профессиональное объяснение сути современной дискуссии в этой области и наших перспектив. Эта книга весьма своевременна и заслуживает самой широкой аудитории – ведь она показывает, как научная фантастика превращается в самую настоящую науку.

> Мартин Рис, британский королевский астроном и автор бестселлера «Спасет ли нас наука» («If Science Is to Save Us»)

> Наконец-то появилась научно-популярная книга о происхождении жизни, где естественно-научные основы этого вопроса разобраны до самых глубин. Бросайтесь в эти глубины – и вас ждет щедрая награда!

> Джон Д. Сазерленд, член Лондонского королевского общества, обладатель медали Дарвина, Лаборатория молекулярной биологии при Совете медицинских исследований, Кембридж, Великобритания

> Искусно выстроенное и познавательное путешествие по историческим вехам к переднему краю современной науки. Книга «Код жизни» – бесценное руководство для каждого, кто хочет разобраться во всех тайнах и загадках, связанных с зарождением жизни и возможностью ее существования вне Земли.

> Сара Сигер, профессор физики, планетологии, воздухоплавания и астронавтики, Массачусетский технологический институт, США

> Как геохимия юной Земли породила биохимию? Можно ли считать, что жизнь в космосе – явление обычное? В своей блистательной новой книге Ливио и Шостак подводят нас к порогу грядущих фундаментальных открытий, и лучших проводников на этом пути нам, безусловно, не отыскать. Эта глубокая, прекрасно написанная, восхитительно современная книга – увлекательное путешествие по истории науки последнего десятилетия, когда был достигнут головокружительный прогресс. Перед нами – «Код да Винчи» в мире научно-популярной литературы, от которого не оторваться с начала и до самого конца.

> Димитр Сасселов, профессор астрономии Филлипса, Гарвардский университет, директор Гарвардской инициативы по изучению происхождения жизни

> Ливио и Шостак представили полный и убедительный обзор всех данных о том, как могла зародиться жизнь и каковы шансы найти ее еще где-то во вселенной. Это великолепное сочетание химии и биологии зарождения жизни, о котором нам рассказывают один из ведущих исследователей в этой области и астрофизик, автор научно-популярных бестселлеров. Они расскажут о череде восхитительных открытий в экзобиологии и о перспективах поисков внеземной жизни. Увлекательная и крайне познавательная книга для широкого круга читателей, которые ищут ответа на вопрос, одни ли мы во вселенной.

> Дж. Крейг Вентер, руководитель рабочих групп по секвенированию первого генома человека и созданию первой синтетической клетки

> Уникальная книга об уникальном вопросе. Сейчас, в эпоху, когда астрономы поняли, что готовы наконец всерьез заняться поисками внеземной жизни, Ливио и Шостак предлагают нам прекрасно написанный и доступный путеводитель по главным проблемам в этой области исследований. Книга «Код жизни» подробно знакомит читателя с самыми важными открытиями на переднем крае науки, необходимыми, чтобы ответить на эти вопросы – от зарождения жизни до того, на каких планетах такое возможно. Обязательное чтение для каждого, кто интересуется вечным вопросом жизни и ее распространенности в космосе.

> Адам Франк, профессор астрофизики, автор «Малой книги инопланетян» («The Little Book of Aliens»)

> Головокружительный полет по миру РНК и за его пределы в попытке ответить на главный вопрос о происхождении жизни: одиноки ли мы во вселенной?

> Джозеф Силк, астрофизик, член Лондонского королевского общества и Национальной АН США, автор книги «Обратно на Луну» («Back to the Moon»)

## Глава 1. Дикая химическая случайность или вселенский императив?

> Мы только сегодня ее нашли!

> Это самый настоящий, живой детеныш – живее некуда![1]

> Льюис Кэрролл «Алиса в Зазеркалье»

Повседневная жизнь приучила нас к тому, что направление психологической «оси времени» позволяет нам оценивать, изучать, обдумывать и вспоминать события прошлого. Так же ясно мы осознаем, что нельзя помнить будущее. Мы изо всех сил стараемся делать прогнозы, рассуждать о них, представлять себе будущее силой воображения. Как изящно сформулировал поэт Халиль Джебран: «Потому что жизнь идет не назад и не дожидается Вчера»[2].

Есть некий парадокс в том, что, если речь заходит о феномене биологической жизни на Земле, мы прекрасно знаем, как Природа-Мать в конце концов, в далеком будущем, искоренит ее, но так и не выяснили, как именно она зародилась. Естественное уничтожение жизни в привычном нам виде (то есть не вызванное самоубийственными действиями нынешнего доминирующего вида) произойдет в результате относительно изученных и предсказуемых астрофизических и атмосферных процессов (если не произойдет непредсказуемых космических катастроф вроде падения астероида или близкого гамма-всплеска, который приведет к нашей безвременной гибели).

Например, мы знаем, что примерно через пять миллиардов лет, когда наше Солнце раздуется до немыслимых размеров и превратится в красный гигант, Земля сгорит и, возможно, будет поглощена расширяющейся солнечной оболочкой. Сложная многоклеточная жизнь вымрет значительно раньше, примерно через миллиард лет, поскольку биосфера Земли все это время будет чахнуть из-за повышения температуры на поздних стадиях эволюции Солнца.

С другой стороны, самопроисхождение жизни до сих пор окутано завесой тайны. Хотя в понимании строительного материала биологии достигнут колоссальный прогресс, мы до сих пор не знаем, что именно привело к спонтанному возникновению жизни и как так вышло, что внезапно появились самые первые клетки. Как остроумно заметил британский химик Джон Сазерленд: все, что можно сказать о судьбоносном моменте, когда химия породила биологию, можно было бы написать берлинской лазурью, содержащей цианидные группы, поскольку цианид, как мы увидим, сыграл важнейшую роль в возникновении жизни.

С тайной происхождения жизни тесно связан другой вопрос, который занимал человечество по крайней мере со времен древнегреческих пифагорейцев: одиноки ли мы во вселенной? Или же, если переформулировать его более современно и практично: так ли густо населена наша Галактика, как убеждают нас всевозможные научно-фантастические произведения? Иначе говоря, нам хочется узнать, удастся ли человечеству почувствовать себя не таким одиноким за время своего краткого пребывания в галактике Млечный Путь.

Поскольку один из нас – астрофизик, а другой – химик и биолог, мы оба интересовались этими космическими загадками на протяжении всей научной карьеры. Да, данные вопросы занимали нас, но довольно долго мы довольствовались лишь праздными умозаключениями, поскольку до самого последнего времени считалось, что к ответам мы в принципе не сможем даже приблизиться на протяжении своей жизни, а иногда их и вовсе считали псевдонаучными или относили к категории «слишком сложных».

В последние тридцать лет ситуация резко изменилась. Попытки ответить именно на эти вопросы – как зародилась жизнь на Земле и одиноки ли мы в галактике Млечный Путь – стали предметом самых оживленных, динамичных и передовых научных исследований.

Примечательно, что ответы на них строятся на третьем вопросе, сформулировать который относительно просто. Определен он очень четко, а получить ответ вполне возможно (по крайней мере в принципе):какова вероятность зарождения жизни на поверхности потенциально обитаемой планеты?

Этим вопросом занимались две совершенно разные и во многом независимые научные дисциплины. Во-первых, это современные лабораторные исследования, цель которых – определить, возможно ли возникновение биологии из чистой химии. Во-вторых, это астрономия, которая во многом посвящена поискам явных признаков жизни на других планетах и спутниках, как в Солнечной системе, так и вокруг других звезд. Обе дисциплины сегодня вызывают существенный интерес и вдохновляют целые сообщества ученых энтузиастов на упорные исследования. В сущности, поиски жизни на планетах вокруг других звезд, помимо Солнца, называемых экзопланетами, стали сейчас общей целью астрономического сообщества США, и это подчеркивалось в докладе, выпущенном Национальной академией естественных наук, инженерного дела и медицины в ноябре 2021 года. В этих изысканиях принимаем посильное участие и мы, авторы, каждый в своей области.

Одна из главных мыслей нашей книги состоит в том, что изучение происхождения жизни на Земле и поиски жизни вне Земли состоят в теснейших симбиотических отношениях. Успех в одной области подарит самые перспективные данные для другой и даст сильнейший стимул для исследований в ней. Причина очевидна. Если мы сумеем выявить, как жизнь зарождается из химических реакций в лаборатории, значит, велика вероятность, что именно так поступает и Природа, имеющая в распоряжении богатейший арсенал всевозможных сред и практически бесконечный запас времени, причем, возможно, не в одном месте в космосе, а в нескольких, в том числе в нашей родной галактике Млечный Путь. Более того, если бы мы сумели полностью восстановить последовательность событий, процессов и смены условий, которая привела к возникновению жизни на Земле, нам удалось бы гораздо лучше определить, насколько вероятно, чтобы жизнь спонтанно возникла на других планетах и спутниках. Следовательно, все эти находки смогли бы направлять нас в наших поисках внеземной жизни.

С другой стороны, если бы астрономические наблюдения показали, что внеземная жизнь достаточно распространена, это существенно подкрепило бы нас в убеждении, что биохимический путь к созданию жизни точно существует. Это убеждение, в свою очередь, сильно мотивировало бы нас еще упорнее искать правильные первоначальные условия, вещества-предшественники, необходимые источники энергии и ту сеть химических реакций, которые послужили бы предпосылками для возникновения жизни. В более широком смысле всестороннее изучение задач, имеющих отношение как к происхождению жизни, так и к поискам ее вне Земли, дает уникальную возможность развивать самый широкий спектр научных областей и дисциплин – от астрономии и геологии до химии и биологии.

Здесь нужно принять во внимание еще одно важное обстоятельство. Мы знаем, что ко многим сферам и обстоятельствам применим так называемый принцип «ноль-один-бесконечность». То есть либо что-то вообще невозможно, либо это такая редкость, что встречается только в одном экземпляре, либо можно ожидать появления очень большого количества экземпляров. Если будет обнаружена какая-то форма инопланетной жизни, полностью независимая от земной (такое событие называют «Второе происхождение»), то резонно предположить (по принципу «ноль-один-бесконечность»), что примеров жизни во вселенной практически бесконечно много.

В нашей книге рассказана история этих двух увлекательных параллельных научных направлений: цель одного из них – найти путь от неживых химических соединений к живым в лаборатории, цель другого – открыть внеземную жизнь. Ученые, которые ведут эти исследования, постоянно сотрудничают друг с другом, иногда соперничают (кто первым достигнет цели), но неизменно увлечены своим делом, и их открытия дополняют друг друга в стремлении решить загадки, лежащие в основе самой природы человека: откуда мы взялись, почему мы здесь и одиноки ли мы во вселенной. Иначе говоря, пусть наши слова прозвучат излишне пафосно, но все же мы скажем, что конечная цель этих исследований – в буквальном смысле понять, каково наше происхождение и место в этом древнем, огромном, запутанном мироздании.

# Примечания

1

Цит. по: Кэрролл Л. Алиса в Стране чудес. Алиса в Зазеркалье / Пер. Н. Демуровой, пер. стихов С. Маршака. М.: Азбука, 2024.

2

Цит. по: Джебран Х. Пророк / Пер. И. Зотиковой. М.: Радуга, 1989.