000
ОтложитьЧитал
Исследования показывают, что можно использовать математическую модель, основанную на лабораторных мышах, для предсказания размера и количества зубов у 29 других видов грызунов. Вместо того чтобы свободно вырабатывать любую форму или количество зубов, естественный отбор ведёт виды по определённому пути[157].
До сих пор достоверно неизвестны причины кембрийского взрыва, – кембрийские породы почти не содержат окаменелостей простейших организмов. Палеонтологические исследования показали, что около 540 миллионов лет назад, в начале кембрийского периода, существовавшие до этого микроорганизмы вымерли, и их сменили предшественники современных организмов. Удивительным является то, что в это время появилось всё базовое разнообразие животных. Впоследствии происходило только их видоизменение. При этом эволюционное развитие в раннем кембрии, по археологическим масштабам, происходило молниеносно.
Не до конца понятно, чем вызван разрыв Ромера продолжительностью около 20 миллионов лет, с конца девонского периода и до начала каменноугольного, характеризующийся отсутствием окаменелостей, в то время как в это период происходил ключевой этап эволюции – выход позвоночных на сушу.
За последние 540 миллионов лет на Земле было пять массовых вымираний. Глобальное исчезновение видов происходило на границах протерозоя и палеозоя, палеозоя и мезозоя, мезозоя и кайнозоя. В результате Великого вымирания, которое случилось 252 миллиона лет назад в конце пермского периода, погибло 90 % всех морских и 70 % наземных видов. Одним из его последствий стало исчезновение пермской фауны звероящеров, среди которых были предки млекопитающих. Произошло заселение Земли рептилиями, положившими начало господству динозавров в мезозойской эре. Другое известное вымирание случилось на границе мелового и палеогенового периода 66 миллионов лет назад, когда исчезли динозавры, освободив ниши для млекопитающих[158].
Учёные полагают, что массовые исчезновения видов происходили в результате катастроф глобального характера как земного, так и космического происхождения. При этом для каждого конкретного случая исследователи находят определённые причины, не объясняя, почему при кратковременности катастроф исчезновение некоторых видов длилось миллионы лет. Пермское вымирание, которое случилось мгновенно, растянулось как минимум на 30 тысяч лет[159].
Известно, что в результате вымираний полностью исчезали одни виды, и на смену им приходили другие виды. Но если некоторые живые существа полностью исчезали, а их сменяли более совершенные организмы, были ли случайными на Земле массовые вымирания? Не следует ли рассматривать исчезновение видов как закономерный процесс, как запрограммированную природой ликвидацию творений, которые выполнили свою миссию и должны освободить ниши для более совершенных видов?
Палеонтологи подсчитали, что в настоящее время на Земле сохранилось около 2–3 % видов, образовавшихся в ходе эволюции. Остальные виды вымерли. Нельзя полностью исключить, что такие события в истории Земли, как кембрийский взрыв и пермское вымирание, были одной из главных движущих сил развития живой материи.
СТЭ многие учёные отождествляют с современной эволюционной биологией. Но СТЭ состоит из противоречивых элементов, потому не может быть органически цельной теорией. И если обособленно каждый из элементов может объяснить некоторые события и явления, объединить их в одно целое существующая эволюционная биология не в состоянии.,
Многочисленные факты дают все основания полагать, что общепринятое в науке происхождение видов от общего предка путём естественного отбора – недоказанная, и потому спорная гипотеза. Существующие филогенетические древа, отражающие эволюционные взаимосвязи между различными видами, происшедшими от общего предка, не учитывают некодирующие ДНК, участвующие как в регуляции экспрессии генов, так и выполняющие другие важные биологические функции.
Живая материя
Небо и земля – долговечны. Небо и земля долговечны потому, что они существуют не для себя. Вот почему они могут быть долговечны.
Дао дэ цзин
«Что такое жизнь с точки зрения физики? Можно ли объяснить феномен жизни, основываясь на физических законах? – задаёт вопросы доктор физико-математических наук М. Б. Менский. И отвечает: – Очевидного ответа на эти вопросы нет. Во всяком случае многочисленные попытки "вывести феномен жизни из физики" (в совокупности с другими естественными науками) не привели к успеху»[160].
Несмотря на то, что всё живое возникло из неживой материи и подчиняется всем её физическим законам, точно сформулировать отличие живого от неживого до сих пор никому не удаётся. В любом живом организме есть то, что нельзя объяснить физическими законами. Например, в неживой природе самоорганизация происходит с выделением энергии, в то время как даже для поддержания структуры живого организма затрачивается энергия.
Немецкие учёные Маттиас Шлейден и Теодор Шванн доказали, что клетка является основной единицей любого живого организма. Человек состоит практически из тех же клеток, что грибы и растения. Клетка обладает способностью размножаться, видоизменяться и реагировать на поступающие извне сигналы.
При размножении клетки, согласно американскому математику и физику Джону фон Нейману, по наследству передаётся не структура, а описание структуры и инструкция по её изготовлению. И весь процесс развития состоит из двух раздельных операций – копирования этой программы (того, что генетики называют генотипом) и постройки собственно организма (того, что они называют фенотипом). Все живые организмы есть единство фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение[161].
Исследованиями установлено, что все живые организмы, за некоторыми исключениями, обладают одинаковым генетическим кодом, составленным из полного набора генетической информации, необходимой для построения любого живого существа. Происхождение генетического кода учёным неизвестно. Существующие гипотезы полны противоречий, поскольку экспериментальные данные для обоснования любой из гипотез отсутствуют.
Гены в разных организмах регулируются по-разному. Нет ни одного гена, про регуляцию которого учёные знали бы всё. Непонятны и механизмы, по которым включаются и выключаются в работу гены. Учёным известно, как работают отдельные механизмы клетки, как они взаимодействуют между собой, но в целом, как работает клетка, непонятно.
Новые клетки появляются из предшествующих только путём деления или слияния (так образуются, например, зиготы или клетки поперечнополосатых мышц из миобластов), и они не могут возникать путём самосборки. Размножаются клетки исключительно путём деления и по-другому размножаться не могут, поскольку в основе размножения клеток лежит удвоение ДНК. Условия для этого процесса существуют исключительно внутри клеток (искусственно их можно создать в лабораторных условиях). Такая особенность клеток привела учёных к мысли, что жизнь на Земле возникла один раз, поэтому все живые организмы имеют общих предков, на что указывает удивительное сходство строения и химического состава клеток[162].
Вирусы, как полагают некоторые учёные, это неклеточные формы жизни. Но однозначного решения этого вопроса нет, поскольку признаки живого (такие, как обмен веществ или способность к размножению) вирусы проявляют только внутри клеток. Вне клеток вирус представляет сложное химическое вещество.
В 2017 г. американские учёные выяснили, что все клетки выделяют в окружающую среду крошечные внеклеточные пузырьки (внеклеточные везикулы), внутри которых находится часть генома клетки. Оболочки везикул состоят из липидов, жиров и белков и очень похожи на вирусные. При поглощении клеткой везикулы у неё меняется функция собственной РНК. С помощью внеклеточных везикул локально (на клеточном уровне) и на уровне организма происходит межклеточный обмен информацией [163].
Части клеток не являются живыми. Молекулы ДНК также не могут претендовать на живой организм. Все химические механизмы клеток в отдельности – неживые химические реакции. Ни один происходящий в живой клетке процесс не есть жизнь, но клетка как единое целое – живой организм. Что оживляет клетку до сих пор для учёных тайна за семью печатями. Это наводит на мысль, что клетку оживляют не её генетические программы и химические механизмы, а неизвестная современной молекулярной биологии информация, записанная на более глубоком, чем молекулярный, уровне.
Всё живое зависит от неживой материи, из которой появилось. Обмениваясь информацией, живая и неживая материя поддерживают друг с другом постоянную связь. По мнению российского психолога С. А. Зелинского, «внешняя среда через информационное воздействие на мать оказывает влияние на плод, а после рождения – среда непосредственно влияет на человека напрямую. Поэтому развитие человека происходит под непрерывным информационным воздействием среды. В результате интеграции генотипических и средовых информационных влияний, заключающихся в изменении морфологических, физиологических и поведенческих признаков организма, образуется постоянно обновляющийся биоинформационный комплекс, названный фенотип»[164].
Зашифрованный в молекулах ДНК генетический код кодирует аминокислотную последовательность белков. Каждая аминокислота кодируется последовательностью из трёх нуклеотидов – кодоном. Если бы соответствие между кодонами и аминокислотами было случайным, в природе существовало бы 1,5·1084 генетических кодов[165].
Объём информации, которую содержит генетический код, огромный. Научный сотрудник Института молекулярной биологии и генетики НАН Украины Александр Скороход приводит следующие цифры: одна молекула ДНК человека вмещает порядка 1,5 гигабайта информации. ДНК всех клеток человеческого организма занимают 60 миллиардов терабайт, что сохраняются на 150–160 граммах ДНК[166].
Трудно вообразить, что путём случайных комбинаций мог быть написан код, вмещающий больше гигабайта информации, которую до сих пор не могут расшифровать учёные. Если при этом учесть способность организмов адаптироваться к постоянно меняющейся окружающей среде, можно говорить о неисчерпаемости генетического кода.
Из всего этого массива генетической информации учёными полностью расшифрована только та часть, которая кодирует белки (кодирующая часть генов), а она составляет в геноме только 1–2 %. Это означает, что около 98 % генома человека не является генами, а выполняет другие функции. Изучить всё это огромное разнообразие ДНК, не принимающих участие в кодировании белков, в настоящее время не представляется возможным.
В геноме прописан состав всех белков, которые синтезируются клетками. Но сколько, кем и в каких клетках эти белки будут синтезированы – такой информации в расшифрованном генетическом коде клеток нет. Не указано в геноме и как нужно создавать новые клетки, а также органы живых организмов. И если огромная часть генома человека, не принимающая участие в кодировании белков, регулирует активность генов, то на десятки тысяч генов приходится миллионы «руководителей», указывающих каждому отдельному гену, когда, как и где ему предстоит работать.
Биологам непонятно, откуда могли взяться в неживой природе нуклеотиды, последовательностью которых кодируются аминокислоты, и как они могли полимеризоваться. И синтез, и полимеризация нуклеотидов в клетках, без специальных ферментов и энергии, самопроизвольно не происходит. Остаётся загадкой для учёных и то, почему вопреки существующему в природе принципу экономии энергии, у некоторых организмов огромные энергозатратные геномы. Например, у иглистого тритона геном в шесть раз больше человеческого.
В процессе развития каждый организм проходит путь от оплодотворённой яйцеклетки до взрослой особи и при этом всё время меняется, тогда как геном остаётся неизменным. Различия между примерно 400 типами клеток, из которых состоит физическое тело человека, состоят только в том, какую именно часть генома они используют.
В организме взрослого человека примерно 5·1013 клеток. И каждая клетка – сложнейшая самоорганизующаяся система. Её генетическая информация закодирована в молекуле ДНК и хранится в ядре клетки. Молекула ДНК составлена из двух цепей, ориентированных друг к другу и закрученных по винтовой линии. Учёные США и Великобритании выяснили, что ДНК может скручиваться не только в двойную спираль, но и способна принимать самые фантастические формы: восьмёрки, ракетки, наручники, иглы и так далее[167]. Цепи устроены таким образом, что по одной из них всегда можно восстановить другую, что в два раза увеличивает надёжность хранения информации.
ДНК человека – это около трёх миллиардов пар оснований. Чтобы вместиться в ядро клетки, диаметр которого около 6 микрон, молекула ДНК должна быть идеально упакована. Причём так, чтобы в любой момент был обеспечен доступ к любому её участку.
ДНК представляет огромную ценность для клетки, поэтому клетка держит молекулу ДНК внутри ядра. Ядро непрерывно направляет в клетку копии небольших участков генома. Рибосомы, прочитав информацию, приступают к синтезу белков.
Отправку белков по назначению выполняет цитоскелет клетки. Он служит «рельсами» для транспорта органелл, а также других внутриклеточных комплексов. Органеллы – это небольшие клеточные структуры, обслуживающие клетку.
Каркас цитоскелета напоминает разветвлённую железнодорожную сеть, которая намного сложнее транспортной системы самого большого мегаполиса. Цитоскелет также служит механическим каркасом для клетки, обеспечивая связь между мембраной и органеллами. При передвижении клетки он выполняет функции «мотора».
Доставку белков контролирует немембранная органелла или центросома, расположенная в геометрическом центре клетки. Это ключевая структура в регуляторных процессах. Она занимает меньше 0,1 % клеточного пространства и почти неразличима в световом микроскопе. К ней радиально сходятся микротрубочки – своеобразные клеточные «рельсы», по которым транспортные молекулы перемещают различные «грузы». Центросома формирует пути доставки «грузов» и отвечает за их сортировку. Более чем за столетнюю историю исследования она остаётся загадкой клеточной биологии, и её роль в клетке остаётся до конца непонятной.
Если клетка «решает», что её дальнейшее пребывание в организме небезопасно для организма, происходит самоубийство клетки – апоптоз. Система апоптоза одновременно использует более ста различных молекул, которые действуют согласованно, выполняя приказ по разрушению клетки. В любой клетке организма эти молекулы находятся наготове и ждут приказа к действию.
Каждую секунду у человека погибает от апоптоза миллионы клеток, и примерно столько же появляется новых. Клетка может покончить с собой разными способами. При этом самоубийство может произойти по совершенно разным причинам. Например, если в процессе жизни в ДНК клетки появляются ошибки, системы репарации их исправляют, но если ошибок очень много и чинить ДНК становится энергозатратно, клетка прибегает к апоптозу.
В клетке имеются особые ферменты, расщепляющие белки, – каспазы. Это своего рода палачи, приводящие в исполнение смертный приговор клетке. Команду они получают от специальных рецепторов, расположенных на клеточной мембране и отвечающих за исправность клетки. Как только клетка становится опасной для организма, включается цепь биохимических реакций. Каспазы просыпаются и начинают расщеплять клеточные молекулы, уничтожая цитоплазму, ядро и геном клетки. Остатки поглощает ближайшее окружение здоровых клеток.
До недавнего времени считалось, что каспазы имеются у всех живых существ на Земле, и именно они активизируют процесс самоуничтожения. Но не так давно было установлено, что у растений каспаз нет. Как оказалось, активаторами сигналов смерти у растений служат совершенно другие ферменты, работающие не так, как каспазы. А это указывает на то, что механизмов запрограммированной клеточной смерти в природе может быть множество[168].
Исследованиями установлено, что поломка механизма клеточной смерти вызывает рак. В обзорной статье посвященной апоптозу, группа учёных из Киевского национального университета имени Тараса Шевченко описала эксперимент, проведённый на мышах американскими учёными. Они повысили активность одного из белков, и рак полностью исчез. Но при этом ускорилось старение животных. Обычно каждая вторая мышка в старости умирает от рака. Казалось бы, основная причина смерти исчезла, и теперь мыши должны жить дольше, а они начали умирать странной смертью без внешних признаков заболевания – просто засыпали. Причём умирали в среднем на 20 % раньше, чем если бы их сразил рак.
По мнению киевских учёных, апоптоз является общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеточной популяции, а также формообразования и выбраковку дефектных клеток, и составляет единое целое трёхкомпонентной наследственной информации.
Первый компонент предусматривает все аспекты поддержания жизни – сведения об анаболических процессах, размножении клеток и организмов, их прогрессивной эволюции.
Второй компонент содержит инструкции о разнообразных механизмах репарации, восстановлении повреждённых структур и функций.
Третья часть наследственной информации живой системы – информация смерти, сведения о катаболизме, распаде органелл, гибели клеток, смерти целых организмов.
В процессе жизнедеятельности клеток и организмов осуществляется постоянное непрерывное взаимодействие этих трёх наследственных программ, заложенных природой во все биологические системы[169].
В естественной среде обитания можно встретить «бессмертных» животных, старение которых практически невозможно заметить (пренебрежимое старение). Этот феномен убеждает учёных в том, что можно предотвратить и человеческое старение. Однако гораздо большее распространение в природе получила преждевременная запрограммированная смерть организмов. Так у клеща Adactylidium потомство прогрызает себе путь на волю из тела матери, вызывая её гибель. Самец одного из видов кальмаров тонет тотчас после спаривания с самкой. Самки некоторых видов пауков при спаривании поедают самцов, с которыми до того мирно сосуществовали.
Бамбук живёт 10–15 лет, размножаясь вегетативно, а затем зацветает и гибнет, как только созрели семена. Тихоокеанский лосось умирает после нереста, и вовсе не из-за крайнего истощения организма, а вследствие включения особой биохимической программы, в которой ключевую роль играют стероидные гормоны. Если затормозить образование этих гормонов в надпочечниках лосося, он останется жить.
Приведённые факты не вписываются в существующие эволюционные теории. Механизм запрограммированной гибели клетки – одна из самых трудных и до конца нерешённых проблем биологической науки. Несмотря на огромный накопленный фактический материал, учёные до сих пор не могут получить конкретного ответа на вопросы: что вызывает старение и почему старение – универсальное свойство живого организма?
По гипотезе клеточного старения американского микробиолога Леонарда Хейфлика, существует верхний предел общего числа делений соматических клеток (лимит Хейфлика). Клетки способны делиться только ограниченное число раз (50±10), после этого умирают. Признаки старения организма наблюдаются и при приближении к границе количества делений клеток.
После каждого деления клетки участки ДНК на концах хромосом (теломеры) укорачиваются. Но если в клетках имеется фермент активной теломеразы, добавляющий последовательности нуклеотидов ДНК к концу её цепи на участках теломер, клетки становятся бессмертными. К ним относятся половые, раковые и некоторые типы стволовых клеток. Но гипотеза Хейфлика не может объяснить, почему существует предел деления клеток, вызывающий старение и смерть организма.
Специалист в области биологии старения А. М. Оловников выдвинул редумерную теорию старения клеток и организма, предполагающую укорочение принтомер и хрономер. Ранее учёный считал, что инициаторами старения являются теломеры. Но как оказалось, теломеры только свидетели старения, а отвечают за сам процесс старения хрономеры – небольшие структуры клеток мозга, принимающие участие в работе биологических часов организма.
Учёный также предположил, что в ядре есть ещё одна линейная ДНК, концевое укорочение которой отвечает за подсчёт клетками митозов (непрямых делений клеток с образованием одинаковых наборов хромосом), существование лимита Хейфлика и за сам процесс клеточного старения. Её роль выполняют редумеры – молекулы редусомной ДНК. По мнению Оловникова, причиной старения служит укорочение редумер, а именно принтомер в делящихся клетках и хрономер в клетках мозга. Процесс укорочения принтомер и хрономер является биологическими часами, отсчитывающими наши дни[170].
Установлено, что мозг человека развивается до 20 лет. Между 20 и 50–60 годами жизни в мозгу никаких существенных изменений не происходит. Однако после 52–55 лет неожиданно обнаруживаются загадочные изменения. Где-то в возрасте 55–60 лет то же самое наблюдается и с активностью генов. У животных изменения, связанные со старением, происходят в другое время. Так, у обезьян процессы старения мозга начинаются в 20 лет, а у мышей – в 1,5–2 года. Что запускает этот механизм, учёным неизвестно[171].
Академик В. П. Скулачёв выдвинул теорию феноптоза, согласно которой существует некая генетическая программа самоуничтожения, постепенно разрушающая организм. По теории учёного, самоубийство происходит не только на клеточном уровне – апоптоз, но и на субклеточном – митоптоз (разрушение митохондрий при неправильном функционировании), о́рганном – о́рганоптоз, а главное, на организменном – феноптоз. Старение человека Скулачёв рассматривает как частный случай феноптоза, растянутый во времени. Накопление поломок в организме запускает программу самоубийства задолго до того, как поломки станут несовместимыми с жизнью организма.
Конечными исполнителями программы самоубийства являются митохондрии, катализатором процесса – активные формы кислорода (АФК). В митохондрии есть своя ДНК, имеющая несколько важных генов, которые не повторяются в ядерных ДНК. Ядовитые формы кислорода портят эту митохондриальную ДНК.
Митохондрии вырабатывают определённое количество свободных радикалов, что постепенно отравляет организм и приводит к старению. В ответ на введение некоторого количества антиоксидантов (антиокислителей), которые вступают во взаимоотношение со свободнорадикальными формами кислорода лишая их опасной активности, митохондрии немедленно повышают выработку кислорода или снижают синтез собственных противоядий.
Учёный предложил использовать антиоксиданты с положительным зарядом, которые способны уничтожать активные формы кислорода внутри митохондрий (не следует путать с распространённым методом антиоксидантной защиты организма!). Предполагается, что если насытить такими антиоксидантами митохондрии человеческих клеток, то активные формы кислорода будут уничтожаться сразу же после их возникновения[172].
Первые этапы проверки гипотезы уже осуществлены и получены некоторые результаты. Капли под названием «Визомитин» на основе митохондриально-направленного антиоксиданта SkQ1 (Sk – Скулачёв; Q – убихинон; 1 – модификация), разработанного под руководством Владимира Скулачева, используются для лечения заболевания глаз[173].
Владимир Скулачёв и его ученик Алексей Оловников – признанные мировые авторитеты по проблемам старения и смерти. И всё же, несмотря на обнадёживающие практические результаты, теория академика Скулачёва не пользуется особой популярностью среди геронтологов. Запрограммированное самоуничтожение организма, составляющее основу теории, вступает в явное противоречие с общепринятой эволюционной концепцией.
Ни у одного биолога не вызывает сомнения, что весь процесс, начиная от развития в материнской утробе и заканчивая созреванием организма, запрограммирован в генах. Как только вопрос касается старения и смерти, классическая геронтология утверждает, что это случайность, поскольку в рамках эволюционной теории невозможно объяснить, что, приспосабливаясь к выживанию, живые организмы одновременно совершенствовали механизмы самоуничтожения, и на протяжении многих миллионов лет не изменили этому принципу.
Почти два столетия биологи пытаются понять, как устроена живая клетка. Но чем больше ответов они находят, тем больше появляется у них вопросов. Увидев невероятную сложность клетки, исследователи пришли к заключению, что первая клетка могла построиться только по частям в процессе длительного эволюционного пути.
По гипотезе британского химика Лесли Орджела (теория «Мир РНК»), первая жизнь не имела белков (ДНК) и была полностью организована самовоспроизводящейся молекулой РНК. Привлекательность идеи состояла в том, что одна молекула РНК заменяла более десяти биологических молекул. В 2000 г. гипотеза получила некоторое подтверждение, но убедительных доказательств последовательной эволюции РНК учёные не представили. Молекула РНК оказалась слишком сложной, чтобы быть первым материалом жизни. Вероятность её случайного возникновения из отдельных атомов невообразимо мала.
В 2021 г. канадские исследователи методом направленной эволюции создали в пробирке РНК-фермент (рибозим), способный воспроизводить молекулы РНК после специфического распознавания их промотора. Промотор – это последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая ферментом, осуществляющим синтез молекул РНК. Учёные уверены, что данное исследование подтверждает идею зарождения жизни на основе РНК, несмотря на то что гипотеза РНК-мира содержит много белых пятен[174].
Среди некоторых учёных существует мнение, что первые микроорганизмы на Землю пришли из космоса. По утверждению российского академика РАН А. Ю. Розанова, коллектив учёных под его руководством получил неопровержимые доказательства панспермии – занесения жизни на Землю из космического пространства. Изучая древний метеорит Оргей, который упал во Франции в 1864 г., исследователи под руководством Розанова обнаружили внутри метеорита окаменевшие микроорганизмы (эвкариоты)[175].
Уверенность учёного у многих вызывает серьёзные сомнения. Маловероятно, что живые организмы, прилетевшие на Землю с Марса, Венеры или экзопланет, не погибли после ударов космических тел об эти планеты. Затем с фрагментами планетного вещества живыми пролетели космическое пространство и очутились в атмосфере Земли. При этом сумели остаться неповреждёнными, пережив воздействие температур около 2 000 градусов. Достоверно неизвестно, какой возраст метеорита Оргей, из какой планеты он прилетел и как у него появились микроорганизмы.
Имеется сообщение космонавтов о прилетевших из космоса бактериях, которые поселились на внешней стороне обшивки российского сегмента МКС[176]. Однако специалист по космическим бактериям профессор А. В. Сыроешкин в интервью редакции N+1 пояснил, что обнаруженные бактерии – пришельцы с Земли. Попасть в космос на высоту орбиты МКС – это около 400 километров – они могли с помощью глобальной электрической цепи. Известно, что между поверхностью Земли и ионосферой постоянно течёт электрический ток. Восходящая ветвь этой цепи выносит на большую высоту электрически заряжённые пылинки, капли аэрозолей, а с ними и бактерии. В конце концов, они оказываются в космосе на высоте полёта МКС[177].
Британский химик Джон Сазерленд и его коллеги-учёные утверждают, что получили доказательства, дающие основания заключить, что все ключевые компоненты живой клетки (РНК и ДНК) могли сформироваться одновременно, и цельная клетка образовалась сразу. Аналогичной версии придерживается и группа химиков под руководством Раманараяна Кришнамурти из Института Скриппса в Ла-Хойе (США)[178], [179].
Предполагается, что около четырёх миллиардов лет назад на Земле в геотермальных прудах или мелких озёрах вблизи активных вулканов постепенно собирались все необходимые для создания клетки химические элементы. Подобные пруды могли возникнуть и в местах падения метеоритов. И как только это произошло, в тот же час образовалась первая клетка.
Микроорганизмы экстремофилы, которых обнаруживают исследователи в самых неблагоприятных местах для проживания, могли появиться сразу после формирования Земли. Это подтверждают данные, полученные геохимиками из США, которые показали, что жизнь возникла на нашей планете одновременно с её остыванием – примерно 4,1 миллиарда лет назад[180].
Установлено, что некоторые бактерии экстремофилы могут жить в условиях космоса. Экстремофильный кокк Deinococcus radiodurans – чемпионом по выживанию и занесён в Книгу рекордов Гиннеса как «самая сложная бактерия в мире».
В отличие от обычных бактерий, только у D. Radiodurans имеются уникальные механизмы защиты, обеспечивающие ему возможность уцелеть в условиях с перепадом температур 300 градусов по Цельсию. Его не убивает поглощённая доза ионизирующего излучения 10 тысяч грей (10 Гр вызывает у человека смерть). Бактерия устойчива к ультрафиолетовому излучению, высушиванию, замораживанию, действию кислот и вакуума.
D. radiodurans распространён повсеместно: в песках пустыни и в глыбах арктического льда, в городских водоёмах и домашней пыли. Он не образует капсулу и споры, может произрастать на самых простых питательных средах. За счёт того, что у него около десяти копий собственного генома, он наделён уникальными возможностями восстанавливать разрывы ДНК.
Ещё одним уникальным свойством экстремофильного кокка является необычное строение клеточной стенки, благодаря которой он резистентный к бактериофагам. В то же время бактерия не имеет факторов патогенности и неспособна вызывать заболевания. Трудно даже вообразить, как можно было бы бороться с таким патогеном[181].
Исследователи из разных стран в рамках орбитального астробиологического эксперимента Tanpopo mission провели изучение образцов D. radiodurans, которые в течение года находились за бортом МКС. Было установлено, что они практически ничем не отличались от контрольных экземпляров, оставленных на Земле. Бактерии сумели уцелеть в вакууме под воздействием экстремальных температур и космической радиации. Учёные отметили, что условия за бортом МКС были более суровые, чем на Марсе.
Микроорганизмы избежали морфологического повреждения и покрылись бугорками, похожими на фурункулы. Чтобы выжить, они запустили многочисленные механизмы, спасаясь от воздействия агрессивной среды. Разнообразные белковые и геномные реакции облегчали клеточный стресс, помогали бактериям восстанавливать повреждения ДНК и защищаться от активных форм кислорода. При этом под воздействием космического пространства метаболизм бактерий замедлился[182].