Карл Сейгън
Космос (3)

Глава 2
Един глас в космическата фуга

Обрекъл съм се да се предам на Господаря на световете.

Защото той е, който те е създал от прах…

Коранът, сура 40

Най-старата от всички философии — тази на еволюцията — е била захвърлена с оковани крайници в пълния мрак на хилядолетието на теологична схоластика. Но Дарвин вля нова кръв в древната рамка; оковите бяха разкъсани и възкресената мисъл на древна Гърция се доказа като по-адекватен израз на вселенската подредба на нещата от която и да е схема, приета на вяра и приветствана от суеверието на последвалите я седемдесет човешки поколения.

Т. X. Хъксли, 1887

Вероятно всички органични същества, които някога са живели на този свят, са произлезли от една-единствена първична форма, в която за първи път е бил вдъхнат живот… Има някакво величие в този възглед за живота… че — докато планетата е обикаляла по цикличния си път, водена от неизменния закон на гравитацията — от едно толкова просто начало са се развили и продължават да се развиват безкраен брой най-чудни и прекрасни форми.

Чарлз Дарвин, „Произходът на видовете“, 1859

Изглежда в цялата видима вселена има една общност на материята, тъй като звездите съдържат в себе си много от елементите, които съществуват в Слънцето и на Земята. Забележително е, че именно елементите, които са най-разпространени сред небесните тела, са някои от тези, които са най-тясно свързани с живите организми на този свят. Сред тях са водородът, натрият, магнезият и желязото. Не е ли възможно поне по-ярките звезди да са като нашето Слънце — центрове и енергийни източници на цели системи от светове, годни да послужат като материал за живи същества?

Уилиям Хъгинс, 1865

През целия си живот съм си задавал въпроси относно възможността и някъде другаде да съществува живот. Как точно би изглеждал? От какво би бил изграден? Всички живи същества на нашата планета са направени от органични молекули — сложни микроскопични конструкции, в които въглеродните атоми играят основна роля. Някога отдавна — преди появата на живота — Земята е била гола и напълно пустинна. Днес вече нашият свят изобилства от живи организми. Как се е случило това? Как са се образували първите основаващи се на въглерода органични молекули при положение, че не е имало живот? Как са се зародили първите живи организми? Как се е развил животът, за да се появят толкова сложни и комплексни същества, каквито сме ние — способни да изследваме загадките на собствения си произход?

А дали има живот и на безбройните други планети, които може би обикалят около други слънца? Дали извънземният живот — ако въобще съществува — се основава на същите органични молекули, които изграждат живота на Земята? Дали съществата от други светове приличат на тези, които населяват нашия? Или са потресаващо различни — други адаптивни форми в други природни условия? Какво още е възможно? Природата на живота на Земята и търсенето на живот на други планети са двете страни на един и същи въпрос — кои всъщност сме самите ние?

В безкрайния мрак сред звездите има облаци, които са съставени от газ, прах и органична материя. Нашите радиотелескопи са открили в тях десетки различни видове органични молекули. Изобилието от такива молекули предполага, че градивните частици на живота са навсякъде. А може би зараждането и еволюцията на живота са неизбежни в развитието на Космоса — стига да има достатъчно време. На някои от милиардите планети в Млечния път може никога да не се появи живот. На други може да се зароди и да загине, или никога да не се развие отвъд най-простите форми. На един малък процент от тези светове обаче биха могли да се развият интелект и цивилизации, които да са по-напреднали от нашата собствена.

От време на време се случва някой да отбележи колко щастливо съвпадение е това, че Земята е толкова подходяща за живот — умерени температури, течна вода, кислородна атмосфера и т.н. Това обаче донякъде се явява смесване на причина и следствие. Ние, земляните, сме толкова добре адаптирани към околната среда на Земята само защото сме израснали на нея. По-ранните форми на живот, които не са били толкова добре адаптирани, са загинали. Ние сме потомци на организмите, които са се справили по-добре. Без съмнение някакви други същества, които са се развили на много по-различен свят, също ще пеят хвалебствени песни за него.

Всички форми на живот на Земята са тясно обвързани. Имаме обща органична химия и общо еволюционно наследство. И вследствие от това нашите биолози са силно ограничени. Те изучават един-единствен вид биология, един-единствен мотив от музиката на живота. Дали тази слаба и писклива мелодия е единственият глас, който звучи на хиляди светлинни години наоколо? Или има някаква космическа фуга — с различни теми и контрапункта, дисонанси и хармонии, милиони различни гласове, които изпълняват живата музика на Галактиката?

Нека ви разкажа една история, в която става дума за една малка фраза от музиката на живота на Земята. През 1185 г. император на Япония било едно седемгодишно момче на име Антоку. Той бил номинален водач на един самурайски род, наречен Хейке, който бил въвлечен в дълга и кървава война с друг самурайски род — Генджи. Всеки от двата рода претендирал за наследените от предците права върху престола. Решителната морска битка, по време на която императорът също бил на борда на един от корабите, се състояла на 24 април 1185 г. при Дано-ура във Вътрешно Японско море. Хейке били по-малобройни, а маневрите на техните врагове — по успешни. Мнозина били убити. Оцелелите масово се хвърлили във вълните и се издавили. Благородната Нии, бабата на императора, била решена да не позволи двамата с Антоку да попаднат в ръцете на своите противници. Това, което се случило после, е разказано в „Историята на Хейке“:

По това време императорът беше на седем години, но изглеждаше много по-голям. Той беше толкова красив, че от него сякаш се излъчваше ярко сияние, а дългата му черна коса се спускаше по гърба му. С поглед, в който се четеше изненада и тревога, той запита благородната Нии: „Къде ме водиш?“

Тя се обърна към младия суверен, със струящи по страните й сълзи… и го успокои, като прибра неговата дълга коса в робата му с гълъбов цвят. Заслепено от сълзи, детето монарх сключи красивите си малки ръце. Първо се обърна на изток, за да се сбогува с бога на Исе, а след това на запад, за да повтори нембуцу [молитва към Амида Буда]. След това благородната Нии го обгърна здраво с ръцете си и с думите „В океанските дълбини ще бъде нашата столица“ се скри заедно с него под вълните.

Цялата бойна флота на Хейке била унищожена. Оцелели само четирийсет и три жени. Тези придворни дами от императорския двор били принудени да продават цветя и други услуги на рибарите от селото в близост до мястото на битката. Хейке изчезнали от историята почти напълно. Но изпадналата група на бившите благородни дами и потомците от техните връзки с местните рибари установили празник, с който да запазят спомена за битката. И до ден-днешен той се празнува всяка година на 24 април. Рибарите, които се смятат за наследници на Хейке, се обличат с коноп, слагат си черни шапки и се отправят към светилището Акама, където се помещава мавзолеят на удавения император. Там те гледат пиеса, която пресъздава събитията, последвали битката при Дано-ура. В продължение на стотици години след битката хората са си представяли, че могат да различат призрачни самурайски армии, които напразно се опитват да изгребат морето, за да го пречистят от кръвта, поражението и позора.

Рибарите твърдят, че самураите Хейке все още обикалят по дъното на Вътрешното море — само че приели облика на морски раци. И наистина в тези води могат да бъдат уловени раци, на чиито гърбове личат странни белези, които объркващо много приличат на лицето на самурай. Когато бъдат уловени, те не се използват за храна, а отново биват пускани на свобода — в памет на трагичните събития от Дано-ура.

Тази легенда поставя един любопитен проблем. Как е станало така, че лицето на един войн се е оказало гравирано върху черупката на един рак? Изглежда отговорът се състои в това, че самите хора са направили това лице. Шарките по черупките на раците са наследствени. Но при раците, както и при хората, има много различни наследствени линии. Да предположим, че по някаква случайност сред далечните предци на раците Хейке се е появила разновидност, шарките по черупката на която е приличала — дори и малко — на човешко лице. Възможно е дори и преди битката при Дано-ура местните рибари да са избягвали да използват за храна точно тези раци. Като са ги хвърляли обратно във водата, те са задействали определен еволюционен процес: ако сте рак и черупката ви е обикновена, тогава има голям шанс да бъдете изяден. И съответно вашата наследствена линия ще остави по-малобройно потомство. Но ако черупката ви прилича на човешко лице, тогава ще ви пуснат обратно на свобода. Ще оставите повече потомци. Раците са имали много сериозен интерес да инвестират в развитието на своята черупка. С течение на поколенията — както тези на раците, така и тези на рибарите — индивидите, чиито черупки най-много приличали на самурайско лице, имали голямо предимство в борбата за оцеляване. В крайна сметка се получило не просто човешко лице, не просто японско лице, а лице на свиреп и намръщен самурай. Целият този процес няма нищо общо с това, какво искат раците. Подборът се налага отвън. Колкото повече приличате на самурай, толкова по-големи са шансовете ви за оцеляване. В крайна сметка става така, че се появяват огромен брой раци самураи.

Този процес се нарича изкуствен подбор. В случая с раците Хейке той е извършен повече или по-малко несъзнателно от страна на рибарите и със сигурност без каквато и да било сериозна умисъл от страна на раците. Въпреки това в продължение на хиляди години хората съвсем преднамерено са избирали кои животни и растения трябва да живеят и кои — да умрат. Още от детските си години сме заобиколени от познатите ни домашни животни, дървета, плодове и зеленчуци. Откъде са дошли те? Дали някога са живеели на свобода сред природата и едва по-късно са били придумани да приемат по-лекия живот във фермите? Не — истината е съвсем различна. Ако не всички, то поне повечето от тях са били създадени от нас.

Преди десет хиляди години не е имало нито дойни крави, нито ловджийски хрътки, нито едри царевични кочани. Като сме опитомили прадедите на тези животни и растения — някои от тях са били същества, които са изглеждали много различно от своите днешни потомци — също така сме установили контрол и върху тяхното кръстосване. Направили сме така, че някои разновидности — притежаващи качества, които ние сме преценили като полезни — да се възпроизвеждат с предимство. Когато сме искали едно куче да ни помага да се грижим за овцете, сме избирали породи, които са интелигентни и послушни, и освен това имат вроден талант да събират животните на едно място — нещо, което е полезно за тези видове, които ловуват на глутници. Огромните раздути вимета на млекодайните крави са плод на човешкия интерес към млякото и сиренето. Царевицата, която познаваме сега, е била кръстосвана в продължение на десет хиляди поколения, за да стане по-вкусна и по-хранителна от своите дребни предшественици. Всъщност тя е била променена до такава степен, че вече не може да се размножава без човешка намеса.

Същността на изкуствения подбор — за един рак Хейке, куче, крава или царевичен кочан — е следната: много физически и поведенчески черти на растенията и животните са наследствени. Те се предават от поколение на поколение. Хората — по каквито и да било причини — насърчават възпроизвеждането на някои вариации и възпрепятстват това на други. В крайна сметка тази особеност, която е избрана за преференциално размножаване, се разпространява върху все повече индивиди; другата, чието възпроизвеждане е възпрепятствано, става все по-рядка и е възможно дори да изчезне.

Но ако хората са в състояние да създават нови породи растения и животни, защо и природата да не може да прави същото? Съответният процес се нарича естествен подбор. Това, че животът се е променил изоснови в течение на геологичните епохи, се доказва по един очевиден начин както от измененията, които сме направили ние в някои животни и растения само в рамките на краткия си престой на Земята, така и от фосилните находки. Последните съвсем недвусмислено говорят за същества, които някога са присъствали на Земята в огромни количества, но сега вече са изчезнали напълно^[1]. В течение на историята на планетата са загинали много повече видове, отколкото съществуват понастоящем — това са прекратените еволюционни експерименти.

Предизвиканите от доместикацията генетични промени са настъпили много бързо. Зайците не са одомашнени чак до началото на средновековието (те са развъдени за първи път от френски монаси с идеята, че новородените зайчета са риби и следователно не подлежат на ограниченията да не се яде месо на определени дни от църковния календар); кафето — до XV в.; захарното цвекло — до XIX в. Норките са още в първите стадии на опитомяването. В рамките на по-малко от десет хиляди години одомашняването е увеличило вълната на овцете от под един килограм груба козина до между десет и двайсет килограма фин косъм. Обемът на даваното от едрия рогат добитък мляко по време на млечния период се е увеличил от неколкостотин до един милион кубически сантиметра. И ако изкуственият подбор може да предизвика толкова сериозни проблеми за толкова малко време, тогава на какво ли би бил способен естественият, който е имал на разположение милиарди години? Отговорът на този въпрос е пред нас — цялата красота и разнообразие на биологичния свят. Еволюцията е факт, не теория.

Това, че естественият подбор е механизмът, който се крие зад еволюцията, е голямото откритие, което свързваме с имената на Чарлз Дарвин и Алфред Ръсел Уолъс. Преди повече от сто години те изтъкват, че природата е изключително плодородна, че на този свят се раждат много повече растения и животни, отколкото биха могли да оцелеят, и че следователно околната среда отбира тези вариации, които по една случайност са се оказали по-пригодни да оцелеят. Мутациите — внезапните промени в наследствеността — преминават в потомството. Те предоставят грубия материал на еволюцията. Околната среда подбира тези малобройни мутации, които подобряват шансовете за оцеляване, като резултатът от този процес е бавното превръщане на една форма на живот в друга, т.е. зараждането на нов вид^[2].

Ето какво пише Дарвин в „Произходът на видовете“:

Всъщност не човекът поражда променливостта; той просто несъзнателно излага органичните същества на нови условия на живот, след което природата въздейства на тяхната организация и предизвиква появата на нови вариации. Човекът обаче може да избира от предоставените му от Природата възможности, като по този начин ги натрупва според своите желания. Така той приспособява животните за своите собствени нужди или удоволствие. Човекът може да направи това целенасочено, но също така и несъзнателно — като запазва тези индивиди, които са най-полезни за него в даден момент, без въобще да си поставя за задача да промени породата… Няма никаква очевидна причина, поради която същите тези принципи, които са се показали като толкова ефективни при одомашняването, да не могат да функционират и в природни условия… Раждат се повече индивиди, отколкото биха могли да оцелеят… И най-малкото предимство, което дадено същество — независимо от неговата възраст или от сезона — има по отношение на другите, с които влиза в съперничество, или макар и минималната му по-добра приспособеност към околните физически условия са достатъчни да наклонят везните в негова полза.

Т. X. Хъксли, който през XIX в. се доказва като най-пламенния защитник и популяризатор на еволюцията, пише, че публикациите на Дарвин и Уолъс са като „лъч светлина, който внезапно показва на загубилия се в мрака човек този път, който — макар и да не стига точно до дома му — все пак определено води в неговата посока… Реакцията ми, след като за първи път осъзнах идеята на «Произходът на видовете», беше: «Господи, колко съм бил глупав да не се сетя за това!» Предполагам, че същата мисъл е споходила и спътниците на Колумб… Фактите на променливостта, на борбата за съществуване, на приспособяването към околните условия — всичко това е достатъчно добре известно; и все пак на нито един от нас не беше хрумнало, че пътят към проблема с видовете минава през тях — не и преди Дарвин и Уолъс да разпръснат тъмата.“

Много хора били скандализирани (някои все още са) и от двете идеи — еволюция и естествен подбор. Нашите прадеди са съзерцавали елегантността на живота на Земята, съзнавали са до каква степен структурата на организмите отговаря на техните функции и са виждали във всичко това доказателство за съществуването на един велик творец. И най-простият едноклетъчен организъм е много по-сложна машина и от най-сложния джобен часовник. И все пак джобните часовници не сглобяват сами себе си спонтанно, нито се развиват самостоятелно — бавно и стъпка по стъпка — от някакви стенни часовници, например, които са техни дядовци. Един джобен часовник предполага съществуването на часовникар. И съответно за всички изглеждало ясно, че няма начин, по който атомите и молекулите някак си спонтанно и от само себе си да се свържат и да създадат организми с такава невероятна сложност и изящни механизми, каквито днес красят всяко кътче на планетата. Че всяко едно живо същество е било проектирано специално, че нито един вид не може да се превърне в друг — това са били идеи, съответстващи напълно на познанията за живота, които са имали нашите прадеди с техните ограничени исторически записи. Представата, че всеки един организъм е бил проектиран до последния детайл от някакъв велик творец, придавала значимост и подреденост на природата, като освен това обуславяла и изключителната важност на човешките същества — нещо, за което все още претендираме. Създателят е естествено, привлекателно и напълно човешко обяснение на биологичния свят. Но, както показват Дарвин и Уолъс, съществува и друг начин, също толкова привлекателен и също толкова човешки, само че много по-убедителен: естественият подбор, който с течение на времето кара музиката на живота да звучи още по-красиво.

Фосилните находки биха могли да бъдат съвместени с идеята за един Велик творец; възможно е някои видове да са били унищожавани, щом техният Създател се разочаровал от тях, а след това да са били провеждани експерименти с подобрени проекти. Тази представа обаче е малко объркваща. Всяко едно растение или животно е много изящно творение; не би ли трябвало един съвършено компетентен създател да може да постигне желаната форма още с първия опит? Фосилните находки предполагат прилагането на метода на опита и грешката, неспособност да се предвиди бъдещето, които черти са несъвместими с един ефикасен велик творец (макар да е възможно да са присъщи на по-разсеян Създател с по-умерен темперамент).

В началото на 50-те години на XX в., още като студент, имах изключителния късмет да работя в лабораторията на големия генетик X. Дж. Мюлер, автора на откритието, че радиацията предизвиква мутации. Мюлер беше първият човек, който привлече вниманието ми върху раците Хейке като пример за изкуствен подбор. За да усвоя практическите страни на генетиката, прекарах много месеци в работа с плодни мушички — Drosophilia melanogaster (което означава буквално „чернокоремест любител на росата“) — плахи малки създания с по две крилца и големи очи. Държахме ги в половинлитрови бутилки за мляко. Кръстосвахме два различни варианта, за да видим какви нови форми ще се получат от преподреждането на родителските гени, както и от естествените или предизвиканите по изкуствен път мутации. Женските снасяха яйцата си в един вид меласа, която техниците поставяха в бутилките. След това бутилките биваха запушвани и трябваше да изчакаме две седмици, през които оплодените яйца се превръщаха в ларви, ларвите — в какавиди, а от какавидите се появяваше новото поколение зрели плодни мушички.

Един ден наблюдавах през маломощния бинокулярен микроскоп една новопристигнала партида Drosophilia, обездвижени посредством малко етер, и бързах да разделя различните разновидности с помощта на четка от камилски косъм. За мое огромно учудване се натъкнах на нещо много различно: не обичайните малки разлики, като например червени очи вместо бели или наличие вместо липса на четина по шийката. Това беше съвсем друг, при това напълно функционален вид същество — с много по-големи очи и дълги перести антени. Съдбата се е погрижила, помислих си, да стане така, че един пример за голяма еволюционна промяна в рамките на едно поколение — нещото, за което Мюлер твърдеше, че никога не би могло да се случи — да се появи именно в неговата лаборатория. И на мен се беше паднала неблагодарната задача да му го съобщя.

Почуках на вратата на кабинета му с натежало сърце. „Влез“, чу се приглушеният отговор. Влязох и се озовах в тъмна стая, където една-единствена лампа осветяваше статива на микроскопа, с който Мюлер работеше. В тази потискаща атмосфера пристъпих към обяснението си. Открил съм някакъв съвсем различен вид муха. Сигурен съм, че се е появила от една от какавидите в меласата. Не съм имал намерение да преча на работата му, но…

— Да не прилича повече на лепидоптера, отколкото на диптера? — попита той, като лицето му оставаше осветено само отдолу. Не знаех какво има предвид, затова се наложи да ми обясни:

— Има ли големи крила? А перести антени?

Кимнах мрачно в знак на съгласие.

Мюлер включи основното осветление и благо се усмихна. Всичко това вече се било случвало. Имало един вид молци, които се били адаптирали към работещите с Drosophilia генетични лаборатории. Насекомото съвсем не било плодна муха и не искало да има нищо общо с плодните мухи. Всичко, което искало, била меласата на плодните мухи. За краткото време, през което лабораторните техници отпушват и след това отново запушват бутилките от мляко — например за да добавят още плодни мухи — майката молец е съумяла да направи пикиращо спускане и пътем да изхвърли яйцата си във вкусната меласа. Не бях открил макромутация. Просто се бях натъкнал още една прекрасна природна адаптация, сама по себе си плод на микромутациите и естествения подбор.

Тайните на еволюцията са смъртта и времето — смъртта на огромен брой форми на живот, които не са били достатъчно приспособени към околната среда; и времето, необходимо за дългата поредица от малки мутации, които само по случайност са се оказали адаптивни, и за натрупването на серии от благоприятни мутации. Част от съпротивата ни срещу Дарвин и Уолъс се корени в трудностите ни да си представим хода на хилядолетията, а още по-малко на геологичните епохи. Какво означават седемдесет милиона години за едно същество, чийто живот е само една милионна част от тях? Ние сме като пеперудите, които пърхат един-единствен ден и си мислят, че това е завинаги.

 

 

Случилото се тук на Земята може да е повече или по-малко типично за еволюцията на живота на много други светове; и все пак може да се окаже, че в такива детайли, каквито са например химията на протеините и неврологията на мозъка, историята на живота на Земята е уникална за целия Млечен път. Нашата планета се е образувала чрез кондензирането на междузвезден газ и прах преди около 4,6 милиарда години. От фосилните находки знаем, че началата на живота трябва да се търсят съвсем скоро след това — може би преди около 4 милиарда години — в езерата и океаните на примитивната Земя. Първите живи същества далеч не са толкова сложни, колкото са едноклетъчните организми — една много по-развита форма на живот. Първите проблясъци са значително по-скромни. В тази ранна епоха мълниите и ултравиолетовите лъчи на Слънцето разграждат простите и богати на водород молекули на примитивната атмосфера, като след това техните фрагменти се свързват спонтанно в много по-сложни молекули. Продуктите на тази примитивна химия се разтварят в океаните, като по този начин образуват нещо като органична супа с непрекъснато увеличаваща се сложност, докато един ден — съвсем случайно — не се появява молекула, която е в състояние да изработва свои груби копия, използвайки като строителни материали другите молекули в супата. (По-късно пак ще се върнем към тази тема.)

Въпросната молекула е най-ранният предшественик на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) — основната молекула на живота на Земята. Тя има форма на усукана въжена стълба, чиито стъпала могат да бъдат направени от четири различни молекулярни части — четирите букви на генетичния код. Тези стъпала, наречени нуклеотиди, образуват наследствените инструкции за създаването на един организъм. Всяка форма на живот на Земята има свой различен набор инструкции, които обаче са написани на един и същ език. Причината за това, че организмите са различни, се крие в разликите между техните нуклеиново-киселинни инструкции. Мутацията е промяна в един нуклеотид, която се копира в следващото поколение и се възпроизвежда. И тъй като мутациите са произволни нуклеотидни промени, повечето от тях са вредоносни и дори гибелни, тъй като закодират нефункционални ензими. И все пак именно тези почти невероятни явления — малките благоприятни мутации в нуклеотидите, които са с дължина една десетомилионна част от сантиметъра — стоят в основата на еволюцията.

Преди четири милиарда години Земята представлява нещо като молекулярна райска градина. Все още не съществуват хищници. Някои молекули се възпроизвеждат твърде неефективно, като се конкурират за строителните блокове и оставят свои груби копия. Посредством възпроизводството, мутациите и избирателното елиминиране на най-нежизнеспособните варианти еволюцията вече е в пълен ход, дори и на молекулярно ниво. С течение на времето молекулите се научават да се възпроизвеждат все по-добре. В крайна сметка молекули с различни функции започват да се свързват, образувайки нещо като молекулярни колективи — първите клетки. В клетките на съвременните растения има малки фабрики, които се наричат хлоропласти и са натоварени с фотосинтезата — преобразуването на слънчевата светлина, въглеродния двуокис и водата във въглехидрати и кислород. Клетките в една капка кръв съдържат друг вид молекулярни фабрики — митохондриите — които комбинират храната и кислорода и извличат полезната енергия. Днес тези фабрики съществуват като части от клетките на растенията и животните, но вероятно някога самите те са били самостоятелни клетки.

Преди около три милиарда години известен брой едноклетъчни растения вече са се обединили, може би защото някаква мутация е възпрепятствала разделянето на получените при делението на майчината клетка нови клетки. Появяват се първите многоклетъчни организми. Всяка клетка от вашето тяло е един вид комуна, в която по-рано самостоятелните части са се обединили в името на общото благо. Вие сте изградени от сто билиона клетки. Всеки един от нас е множество.

Изглежда сексът е бил изобретен преди около два милиарда години. Преди това нови форми на живот са можели да се появят само чрез натрупването на произволни мутации — подбор на промените, буква по буква, в генетичните инструкции. Еволюцията трябва да е била агонизиращо бавна. С изобретяването на секса, два организма вече могат да си разменят цели параграфи, страници и томове от своя ДНК код, като по този начин се създават нови варианти, готови за ситото на естествения подбор. Освен това организмите били селектирани по отношение на предразположеността си към секса — тези, които го намират за безинтересен, бързо изчезват от световната сцена. И това е вярно не само за микроорганизмите отпреди два милиарда години. Днес ние, хората, също имаме осезаема склонност към това да си разменяме сегменти от своята ДНК.

Преди около един милиард години растенията — посредством задружния си труд — вече са предизвикали смайващи промени в околната среда на планетата. Зелените растения генерират молекули кислород. И тъй като по това време океаните вече са пълни с малки зелени растения, кислородът постепенно се превръща в една от важните съставки на земната атмосфера, изменяйки безвъзвратно нейния първоначален водороден характер и слагайки край на епохата, през която материята на живота е създавана чрез небиологични процеси. Кислородът обаче има свойството да предизвиква разпадането на органичните молекули. Въпреки нашата привързаност към него, по своята същност той се явява отрова за незащитената органична материя. Преходът към кислородната атмосфера е предизвикал една от най-страшните кризи в историята на живота, в която са загинали огромен брой организми, неспособни да се справят с новия газ. Някои примитивни живи форми, като например бацилите на ботулизма и тетануса, дори и в наши дни могат да оцелеят само в безкислородна среда. Азотът в земната атмосфера е много по-инертен от химична гледна точка и следователно много по-безвреден от кислорода. Оказва се, че 99% от атмосферата на Земята е с биологичен произход. Небето е направено от живот.

През по-голямата част от над четирите милиарда години от появата на живота до наши дни доминиращите живи същества са били микроскопичните синьо-зелени водорасли, които покривали и изпълвали Световния океан. Внезапно — преди около 600 милиона години — техният монопол е премахнат и на бял свят се появяват огромен брой нови форми на живот. Това събитие е наречено Камбрийският взрив. Животът се е зародил почти непосредствено след създаването на Земята, което предполага, че той би трябвало да е неизбежен химичен процес на всяка, подобна на нашата, планета. Но в продължение на три милиарда години той не е напреднал много отвъд синьо-зелените водорасли, което пък показва, че големите организми със специализирани органи са нещо, което се развива трудно — по-трудно дори и от зараждането на живота. Може би има много други планети, на които съществуват изобилие от микроби, но не и големи животни и растения.

Изглежда преди Камбрийския взрив новите видове са се развивали много бавно. Може би това впечатление се дължи отчасти на факта, че колкото по-назад във времето се взираме, толкова повече намалява количеството налична информация. През ранните епохи малко организми са имали твърди части, а меките същества не оставят фосилни находки. И все пак болезнено бавните темпове на поява на коренно нови форми преди Камбрийския взрив изглеждат донякъде реални. Постепенната еволюция на клетъчните структури и биохимия не намира незабавно отражение във външните форми, които ни разкриват фосилните находки. След Камбрийския взрив изящните нови адаптации следват една след друга с относително огромна скорост. За съвсем кратко време се появяват първите риби и първите гръбначни; растенията, чието разпространение до този момент е ограничено само в океаните, започват да колонизират сушата; появяват се първите насекоми и техните наследници стават пионери на заселването на континентите от животните; първите крилати насекоми се развиват заедно със земноводните — същества, подобни на риби с бели дробове, способни да оцеляват както във водата, така и на сушата; появяват се първите дървета и първите влечуги; развиват се динозаврите; появяват се бозайниците, а след това и птиците; появяват се първите цветя; динозаврите изчезват; развиват се първите китообразни — предшествениците на днешните делфини и китове — а заедно с тях и първите примати — прадеди на маймуните, човекоподобните маймуни и хората. Преди по-малко от десет милиона години се появяват първите живи организми, които приличат повече или по-малко на човешки същества. При тях се наблюдава забележително увеличение на мозъчния обем. И едва тогава — само преди два или три милиона години — се зараждат и първите истински хора.

Човешките същества се развиват в горите. Имаме естествен афинитет към тях. Колко красиво е едно дърво, протегнало клони към небето. Листата му събират необходимата за фотосинтезата слънчева светлина, така че дърветата си съперничат, като засенчват своите съседи. Ако се вгледате по-внимателно, често можете да видите как две дървета се избутват едно друго с мудна грациозност. Дърветата са огромни и красиви машини, които извличат енергия от слънчевите лъчи, вземат вода от почвата и въглероден двуокис от въздуха и превръщат тези сурови материали в храна — както за себе си, така и за нас. Растенията използват въглехидратите, които създават, като енергиен ресурс, за да се занимават със собствените си растителни дела. Ние, животните, които в крайна сметка се явяваме паразити по растенията, крадем същите тези въглехидрати, за да можем да си решаваме нашите собствени проблеми. Като ядем растенията, ние комбинираме въглехидратите с разтворения в кръвта ни кислород (който е следствие от склонността ни да дишаме въздух), като по този начин извличаме необходимата ни енергия. Този процес е свързан с отделяне на въглероден двуокис, който растенията отново преработват, за да произведат още въглехидрати. Това е един чудесен кооперативен механизъм — растенията и животните, които дишат отпадъчните си газове — нещо като общопланетно дишане уста в уста, като целият този елегантен цикъл получава енергията си от една звезда, която е на 150 милиона километра.

Известни са десетки милиарди видове органични молекули. Въпреки това едва около петдесет от тях се използват в съществените дейности на живота. Едни и същи модели се прилагат отново и отново — консервативно, но и изобретателно в разнообразните функции. А в самото сърце на живота на Земята — протеините, които контролират клетъчната химия, и нуклеиновите киселини, които носят наследствените инструкции — откриваме, че тези молекули са по своята същност идентични във всички растения и животни. Една и съща материя изгражда както мен, така и един дъб. Ако се върнем достатъчно назад, ще открием нашия общ предшественик.

Живата клетка е толкова сложна и красива конструкция, колкото е и царството на галактиките и звездите. Изящните механизми на клетката се развиват малко по малко в продължение на четири милиарда години. Парченцата храна се превъплъщават в клетъчните машини. Това, което днес са бели кръвни телца, вчера е било спаначено пюре. Как го постига клетката? Вътре в нея се крие лабиринт, чиято изкусна архитектура поддържа собствената й структура, преобразува молекули, складира енергия и се приготвя за самовъзпроизвеждане. Ако бихме могли да проникнем във вътрешността на една клетка, много от молекулните зрънца, които ще видим там, ще бъдат протеинови молекули — някои, въвлечени в трескава дейност, а други — изчакващи отстрани. Най-важните протеини са ензимите — молекулите, които контролират химическите реакции на клетката. Ензимите са подобни на работниците край поточна линия — всеки е специалист в една-единствена дейност: стъпка 4 от производството на нуклеотида гуанозин-фосфат, например, или стъпка 11 от разграждането на захарните молекули с цел извличането на енергия — паричната единица, с която се заплаща извършването на други клетъчни задачи. Но не ензимите ръководят целия процес. Те получават своите инструкции — а всъщност и самите те са конструирани — само по заповед на отговорниците. Молекулите шефове са нуклеиновите киселини. Те живеят отделени зад стените на един забранен град дълбоко навътре в клетката — в нейното ядро.

И ако бихме могли да проникнем през някоя пора в клетъчното ядро, ще открием нещо, което прилича на експлозия във фабрика за спагети — безредно множество от гънки и нишки, които всъщност са двата вида нуклеинови киселини: ДНК, която знае какво трябва да бъде направено, и РНК, която съобщава дадените от ДНК инструкции на останалите части от клетката. Те са най-доброто, което четири милиарда години еволюция са успели да създадат, и съдържат пълния набор от инструкции за създаването на една клетка, дърво или човек. Ако бъде написана на някакъв нормален език, количеството информация в човешката ДНК ще заеме стотина дебели книжни тома. Нещо повече — ДНК молекулите знаят как да направят, с някои извънредно редки изключения, идентични копия на самите себе си. Те знаят необикновено много.

ДНК е двойна спирала, като двете усукани нишки приличат на спирална стълбица. Именно последователността на подредбата на нуклеотидите по всяка една от двете съставящи молекулите нишки се явява езикът на живота. По време на възпроизвеждането двете спирали се разделят — с помощта на специален разплитащ протеин — и всяка една от тях създава точно копие на другата, като използва свободните нуклеотиди, които се носят наоколо в гъстата течност на клетъчното ядро. Щом започне разплитането, един забележителен ензим, наречен ДНК-полимераза, помага работите по копирането да се извършват с почти съвършена точност. И ако случайно бъде направена някаква грешка, специални ензими я отстраняват и поставят на нейно място правилния нуклеотид. Тези ензими са молекулярни механизми с впечатляваща сила.

Освен че може да създава свои точни копия (в това се състои идеята на наследствеността), ядрената ДНК ръководи и дейностите на клетката (в това се състои метаболизмът). С тази цел тя синтезира други нуклеинови киселини, наречени куриерни РНК, всяка една от които преминава в извънядрените провинции на клетката и там контролира изграждането — на правилното място и в правилното време — на един-единствен ензим. Когато всичко това бъде направено, резултатът е едничка ензимна молекула, която трябва да организира някой от аспектите на клетъчната химия.

Човешката ДНК е стълбица с дължина един милиард нуклеотида. Повечето от възможните комбинации от нуклеотиди не носят никакъв смисъл — те биха предизвикали производството на ензими без полезни функции. Само крайно ограничен брой молекули на нуклеиновите киселини носят някаква полза за такива сложни форми на живот, каквито сме ние. Но дори при това положение броят на полезните начини, по които биха могли да бъдат свързани нуклеиновите киселини, е зашеметяващо голям — може би много по-голям от този на всички протони и електрони във Вселената. Съответно и броят на възможните човешки същества е много по-голям от този на вече живелите — ако бъде освободен, нашият потенциал е огромен. Трябва да има начини нуклеиновите киселини да бъдат подредени така, че да функционират много по-добре — според какъвто и критерий да изберем — от което и да било човешко същество, живяло някога на този свят. За щастие все още не знаем как да съставяме алтернативни последователности от нуклеотиди, които да създадат алтернативни видове човешки същества. Възможно е някъде напред в бъдещето да развием способността да подреждаме нуклеотидите в желани от нас комбинации и съответно да създаваме характеристики, които смятаме за необходими — това е мрачна и тревожна перспектива.

Еволюцията се осъществява посредством мутации и подбор. Възможно е мутациите да се получат при възпроизвеждането, ако ензимът ДНК-полимераза допусне грешка. Той обаче рядко греши. Мутациите също така могат да бъдат предизвикани от радиацията или ултравиолетовите лъчи на Слънцето, от космическите лъчи или от някакви химикали в околната среда — всички те могат да променят някой нуклеотид или да завържат нуклеиновите киселини на възел. И ако темповете на мутиране са твърде високи, рискуваме да загубим наследеното от четири милиарда години непрекъсната еволюция. Ако пък бъдат твърде ниски, тогава няма да се появят новите вариации, които ще могат да се адаптират към бъдещите промени в околната среда. Еволюцията на живота изисква повече или по-малко прецизно равновесие между мутиране и подбор. И когато този баланс бъде постигнат, в резултат се появяват забележителни адаптации.

Промяната в един-единствен нуклеотид предизвиква изменения в една-единствена аминокиселина в протеина, чието производство е закодирано в този участък на ДНК молекулата. Червените кръвни телца на хората с европейски произход изглеждат приблизително сферични. Същите клетки при някои африкански народи са подобни на сърпове или полумесеци. Сърповидните кръвни телца пренасят по-малко кислород и съответно причиняват един вид анемия. Освен това обаче те предоставят на организма и голяма резистентност към маларията. Едва ли може да има някакво съмнение, че да си болен от анемия е по-добре от това, да си мъртъв. Тази основна промяна във функциите на кръвта — толкова забележителна, че дори може да бъде видяна на снимки на червените кръвни телца — е резултат от промяната на един-единствен от десетте милиарда нуклеотида в ДНК молекулата на една типична човешка клетка. Все още не познаваме последствията от промените в повечето от останалите нуклеотиди.

Ние, хората, изглеждаме доста по-различно от дърветата. Без съмнение възприемаме света по много по-различен начин, отколкото това прави едно дърво. Някъде дълбоко обаче — в молекулярното сърце на живота — дърветата и човешките същества са идентични по своята същност. И те, и ние използваме протеини като ензими, които да контролират химичните процеси в нашите клетки. И нещо повече — използваме един и същи код, чрез който превеждаме информацията на нуклеиновите киселини в протеинова информация; това е валидно за абсолютно всички останали живи същества на планетата^[3]. Обичайното обяснение за това молекулярно единство гласи, че всички ние — хората, дърветата, морските дяволи, слузестите плесени и чехълчетата — сме произлезли от един-единствен, общ за всички нас акт на зараждане на живота някъде в ранната история на планетата. Как тогава са се появили тези съдбовни първи молекули?

В моята лаборатория в Университета в Корнел работим — наред с много други неща — и върху предбиологичната органична химия, като възстановяваме някои ноти от музиката на живота. Смесваме газовете на примитивната Земя и пускаме електрически искри през тях. В сместа има водород, вода, амоняк, метан и водороден сулфид — по една случайност те всички присъстват в атмосферата на планетата Юпитер, както и в целия Космос. Искрите съответстват на мълниите, които също така е имало на древната Земя, има ги и на днешния Юпитер. В началото стените на съда, в който се осъществяват реакциите, са напълно прозрачни — първичните газове са изцяло невидими. Само след десет минути обаче вече можем да видим странен кафеникав пигмент, който се стича по тях. Вътрешността постепенно става матова, тъй като стените се покриват с плътен кафяв катран. Ако бяхме използвали ултравиолетова светлина — като симулация на ранните слънчеви лъчи — резултатите биха били повече или по-малко същите. Всъщност този катран представлява изключително богата колекция от сложни органични молекули, сред които са и съставните части на протеините и нуклеиновите киселини. Оказва се, че материята на живота може да бъде произведена много лесно.

Подобни експерименти са проведени за първи път в началото на 50-те години на XX в. от Стенли Милър, по това време докторант на химика Харолд Ури. Последният убедително показва, че ранната земна атмосфера е била богата на водород, какъвто е и целият Космос; че след това водородът се е откъснал от атмосферата на Земята (и е изчезнал в пространството), но не и от тази на масивния Юпитер; и че животът на планетата се е появил преди загубата на водорода. След като Ури предлага подобни газове да бъдат подложени на въздействието на електрически искри, веднага му поставят въпроса какъв очаква да е резултатът от такъв експеримент. „Байлщайн“, отговаря Ури. „Байлщайн“ е един огромен германски сборник в 28 тома, където са изброени всички органични молекули, известни на химиците.

Можем да създадем основните градивни единици на живота, като използваме само най-изобилно присъстващите в ранната земна атмосфера газове и почти произволен енергиен източник, който е в състояние да разрушава химични връзки. Но в нашия съд са само нотите на музиката на живота — не и самата музика. Молекулярните градивни единици трябва да бъдат събрани и подредени в правилната последователност. Животът със сигурност е нещо повече от набор аминокиселини, които изграждат протеините и влизащите в нуклеиновите киселини нуклеотиди. Но дори и при подреждането на тези строителни блокове в дълги верижни молекули вече е постигнат значителен лабораторен прогрес. В условия, близки до тези на примитивната Земя, аминокиселини са били свързани в подобни на протеини молекули. Някои от тях могат донякъде да контролират химични реакции — това, което правят ензимите. Нуклеотидите са били подредени в нишки от нуклеинови киселини с дължина от няколко десетки единици. При наличието на правилните условия в опитния съд, тези къси нуклеинови киселини могат да синтезират свои точни копия.

Досега никога не се е случвало някой да смеси газовете и водите на примитивната Земя и в края на експеримента нещо да изпълзи от опитния съд. Най-малките известни понастоящем организми — вироидите — са съставени от под 10 000 атома. Те причиняват няколко различни заболявания по култивираните растения и вероятно са се развили сравнително неотдавна от по-сложни, а не от по-прости същества. И наистина би било трудно да си представим един още по-прост организъм, който да бъде жив в какъвто и да било смисъл на думата. Вироидите се състоят почти изцяло от нуклеинови киселини, за разлика от вирусите, които имат още и протеинова обвивка. Те са просто една-единствена нишка РНК, която има или линейна, или затворена кръгова геометрия. Въпреки миниатюрните си размери, вироидите все пак процъфтяват, тъй като са безмилостни паразити, които не се спират пред нищо. Подобно на вирусите, те просто превземат молекулярните механизми на една много по-голяма от тях и безупречно функционираща клетка и я превръщат от фабрика за производство на още клетки във фабрика за производство на още вироиди.

Най-малките известни свободно живеещи организми са ПППО (подобни на плевропневмонии организми) и други подобни малки зверове. Те са изградени от около 50 милиона атома. Тъй като трябва да бъдат по-самодостатъчни, тези организми са и по-сложни от вирусите и вироидите. Но съвременните природни условия на Земята не са особено благоприятни за по-простите форми на живот. Трябва да се трудиш усърдно, за да оцелееш. Трябва да си непрекъснато нащрек за хищници. В ранните периоди от историята на планетата обаче, когато слънчевата светлина и богатата на водород атмосфера са произвеждали огромни количества органични молекули, изключително простите непаразитни организми са имали своя шанс. Първите живи същества може да са били подобни на свободно живеещи вироиди с дължина само неколкостотин нуклеотида. Експерименталната работа по създаването на подобни организми от първични материали може да започне към края на XX в. Все още има много неща, които трябва да разберем относно произхода на живота, включително и зараждането на генетичния код. Все пак сме провеждали подобни експерименти в продължение на едва трийсет години. Природата има преднина от четири милиарда години. Всъщност далеч не се справяме толкова зле.

Нищо в тези експерименти не е уникално само и единствено за Земята. Първоначалните газове и източниците на енергия са едни и същи за целия Космос. Химични реакции, подобни на тези в нашите лабораторни съдове, биха могли да са отговорни за присъствието на органична материя в междузвездното пространство и за откриваните в метеоритите аминокиселини. Подобни химични процеси би трябвало да са протекли на милиарди други светове в Млечния път. Молекулите на живота изпълват Космоса.

Но дори и животът на друга планета да има същата молекулна химия, каквато има и животът тук, няма никаква причина да очакваме да видим познати организми. Замислете се за огромното разнообразие на живите същества на Земята, и всички те споделят една и съща планета и една и съща молекулярна биология. Възможно е извънземните растения и животни да са много по-различни от всичко, което познаваме досега. Възможно е да има някаква конвергентна еволюция, тъй като е много вероятно някои проблеми на околната среда да имат само едно подходящо решение — например двете очи за бинокулярно зрение в оптичните честоти. Но като цяло, произволният характер на еволюционния процес би трябвало да създаде извънземни същества, които да са много различни от всичко, което познаваме.

Не бих могъл да ви кажа как би трябвало да изглежда един извънземен организъм. Ужасно съм ограничен от факта, че познавам само един вид живот — този на Земята. Други хора — писатели и художници в жанра на научната фантастика например — са спекулирали върху това как би трябвало да изглеждат съществата от други светове. Настроен съм скептично по отношение на повечето от тези извънземни фантазии. Те твърде много приличат на форми на живот, които вече познаваме. Всеки организъм е такъв, какъвто е, вследствие от дълга поредица промени, всяка една от които сама по себе си е невероятна. Не смятам, че животът някъде другаде във Вселената ще прилича толкова много на земно влечуго, насекомо или човек — дори и с такива минимални козметични промени, каквито са зелената кожа, острите уши и антените. И все пак — ако ме принудите, бих могъл да си представя нещо много по-различно.

На една гигантска газова планета като Юпитер, чиято атмосфера е богата на водород, хелий, метан, вода и амоняк, няма достъпна твърда повърхност, а по-скоро гъста, облачна атмосфера, в която органичните молекули падат от небето като манна небесна — подобно на продуктите от нашите лабораторни експерименти. Въпреки това на такава планета ще има една много съществена пречка пред живота — атмосферата е твърде бурна, а в дълбочина става твърде гореща. Един жив организъм трябва да бъде твърде внимателен, за да не бъде засмукан надолу и изпържен.

За да покажем, че съществуването на живота на една толкова различна планета все пак не е изключено, двамата с моя колега от Корнел Е. Е. Салпитър направихме някои изчисления. Разбира се, ние не бихме могли да знаем как точно би изглеждал животът на едно такова място, но искахме да проверим дали законите на физиката и химията позволяват подобен свят да бъде обитаем.

Един от начините да оцелеете в тези условия, е да се размножите, преди да бъдете изпържени, и да се надявате, че конвекцията ще издигне част от потомците ви към по-високите и по-хладни пластове на атмосферата. Подобни организми би трябвало да са много малобройни. Наричаме ги „синкъри“^[4]. Но също така можете да бъдете и „флотър“^[5] — един вид огромен водороден балон, който изпомпва хелия и тежките газове от своето тяло и оставя вътре само по-лекия водород; или нещо като балон с горещ въздух, който се поддържа издут, като загрява вътрешността си с енергията, която извлича от храната. Подобно на познатите ни земни балони, колкото по-дълбоко пропада един флотър, толкова по-голяма е силата, която го изтласква нагоре — към по-хладните и безопасни атмосферни слоеве. Един флотър би могъл да се храни с готови органични молекули или да си ги произвежда от слънчева светлина и въздух — подобно на земните растения. До определена граница, колкото по-голям е един флотър, толкова по-ефективен би бил. Двамата със Салпитър си представихме флотъри с диаметър от по няколко километра — невероятно по-големи и от най-големия кит, с размери на цял град.

Флотърите биха могли да се придвижват през планетната атмосфера посредством газови изригвания — подобно на реактивната струя на ракета. Представяме си ги, носещи се в огромни мързеливи ята, простиращи се чак до хоризонта. Те биха могли да имат шарки по кожата — един вид адаптивен камуфлаж, предполагащ наличието на врагове. Тъй като в една подобна околна среда има поне още една свободна ниша — ловуването. „Ловците“ са бързи и маневрени. Те се хранят с флотъри както заради органичните им молекули, така и заради натрупания в тях чист водород. Възможно е кухите синкъри да са еволюирали във флотъри, а автономно задвижващите се флотъри — в ловци. Не би могло да има твърде много ловци, тъй като ако изядат всички флотъри, самите те ще загинат.

Физиката и химията позволяват съществуването на подобни форми на живот. Изкуството им придава известен чар. Въпреки това природата не е длъжна да се съобразява с нашите предположения. Но ако в Млечния път има милиарди обитаеми светове, може би сред тях ще се срещат и такива, които ще бъдат населени със синкърите, флотърите и ловците, които нашето въображение — обуздано от законите на химията и физиката — е създало.

Биологията прилича повече на историята, отколкото на физиката. Трябва да познаваш миналото, за да разбереш настоящето. И трябва да го познаваш до най-малкия детайл. Все още не разполагаме с теория, която да предскаже бъдещето на биологията, нито с такава, която да ни покаже бъдещето на историята. Причините са едни и същи — просто и двата предмета са ни до голяма степен непознати. И все пак можем да се опознаем по-добре, ако разберем други примери. Изучаването на един-единствен екземпляр на извънземен живот — независимо колко скромен би могъл да бъде той — ще извади биологията от дълбоката провинция, където се намира сега. За първи път биолозите ще разберат, че са възможни и други видове живот. Когато казваме, че издирването на извънземен живот е важно, това не означава, че ще бъде лесно да го намерим. Твърдим само, че изключително много си заслужава да го търсим.

Досега сме чули гласа на живота само на един малък свят. Но поне най-накрая започнахме да се ослушваме и за други гласове в космическата фуга.