здравые суждения ученых. Об этом свидетельствуют, в частности, те полуфантастические идеи, которые были в ходу еще совсем недавно. Их проверка и последующее уточнение (главным образом в период 1965– 1976 гг.) представляют собой выдающуюся главу в истории современной науки.
Моя книга — это своеобразный отчет о тех событиях, увиденных глазами одного из участников, который, хочу надеяться, будет понятен и интересен неспециалистам. Ничего подобного марсианскому проекту с его уникальной смесью фантастики, научных устремлений, технических возможностей и всеобщего энтузиазма не предвидится в ближайшем будущем хотя бы потому, что в Солнечной системе нет другого столь же привлекательного объекта, как старый Марс. Я попытался также объяснить непосвященному читателю научные основы поиска внеземных форм жизни и условия, необходимые для существования жизни, связав все это с выбором Марса как единственно подходящего объекта для таких исследований. Я надеюсь также доказать, почему эти исследования теперь можно считать завершенными.
Мне хотелось бы сердечно поблагодарить моих коллег за важные замечания, сделанные к различным главам рукописи; в этой работе принимали участие Элизабет Бертэни, Дж. Б. Фамер, Джесси Гринстейн, Дэвид Хоровиц, Джерри Хаббард, Эндрю Ингерсолл, Роберт Лейтон, Линн Маргулис, Стенли Миллер, Брус Мюррей, Лесли Оргел, Маартин Шмидт и ныне покойный Ральф Робин. Кроме того, в изложении некоторых вопросов мне оказали помощь Бентон Кларк, Джон Эдмонд, Клиффорд Моран, Конуэй Снайдер, Дэвид Стивенсон, Стивен Вогель и Юк Янг. И я глубоко признателен всем моим друзьям. Однако никто из них ни в коей мере не несет ответственность за какие-либо упущения книги все изложенные в ней взгляды отражают только мою точку зрения.
Я особенно благодарен Харди Мартелю, который помог мне ярче выразить внутренний 'настрой', присущий моему повествованию. Я признателен Джениджой Ла Белле, обратившей мое внимание на стихотворение Теодора Ретке, строки которого взяты эпиграфом к гл. 2, а также Шерил Коппер — за умелое редактирование и Джерри Ван-дер-Вуду за помощь в подготовке иллюстраций.
Глава 1. Что такое жизнь?
Не так уж много времени прошло с тех пор,
как генетика и биохимия стали самостоятельными науками,
каждая из которых… пытается подобрать ключ к феномену жизни.
Биохимики обнаружили ферменты, а генетики — гены.
Год 1958. Эпоха бурного развития космических исследований, и вам предложили принять участие в подготовке исследований по обнаружению жизни на Марсе. Предложение принято (разве откажешься?) — и вскоре вы замечаете, что поглощены мыслями о том, как искать жизнь в другом мире. Как опознать живые объекты другой планеты? Что мы имеем в виду, когда называем что-либо 'живым'? Впрочем, подобные вопросы занимали философов еще со времен Аристотеля.
Обычно не трудно решить, живой объект перед нами или нет. Мы связываем 'состояние жизни' с определенным внешним видом и поведением, а отсутствие таковых, как правило, приводит к совершенно справедливому заключению, что данный объект не является живым. В особо интересных или важных случаях, например когда нужно установить, живы или нет семена, найденные в древнеегипетских гробницах, или наступила ли смерть данного человека, используются определенные тесты. Но пригодны ли подобные критерии для обнаружения жизни на Марсе? По-видимому, нет. Наша концепция 'живого' должна быть достаточно широкой, чтобы мы могли распознать жизнь в любом ее проявлении и с достаточной точностью и вместе с тем не обнаружить ее там, где она отсутствует. Для этого нужно глубоко проникнуть в сущность природы живой материи, как это и делает современная биология.
Живые системы отличаются от неживых двумя важными особенностями. Прежде всего, даже самый простой организм по своему составу и строению гораздо сложнее любого сравнимого с ним по размеру объекта неживой природы. Мы до сих пор еще не знаем полностью, какова структурная организация живой клетки, ибо обнаруживаются все новые ее компоненты — и конца этому не видно. Следует помнить, что при этом не принимается во внимание сложность организации многоклеточных организмов, где огромные популяции клеток, специализированных на выполнении определенных функций, должны взаимодействовать по согласованной и взаимовыгодной программе. Данное обстоятельство влечет за собой вторую отличительную особенность живых организмов: оказывается, структура и организация клетки, по-видимому, обусловлены ее предназначением, конечной целью которого является выживание организма. В прошлом эти уникальные свойства живых организмов привели к убеждению, что они обладают некой 'жизненной силой' — таинственным, нефизическим началом, которым обусловлены особенности, отделяющие живой мир от неживого непроходимой пропастью. Сейчас подобные рассуждения кажутся нелепыми. Мы знаем, что живая материя по своему химическому составу принципиально не отличается от неживой: живые существа состоят из тех же атомов и молекул и ничего более в себе не заключают. Что отличает их от всего остального мира, так это способ, которым их атомы и молекулы соединены друг с другом. Таким образом, жизнь есть проявление определенных комбинаций молекул.
На нашей планете, как известно, основные жизненные процессы обеспечиваются молекулами только двух типов: белками и нуклеиновыми кислотами. Белки образуют ферменты — высокоэффективные катализаторы[1], способствующие протеканию в живых системах самых разнообразных химических реакций. Те или иные химические изменения и характеризуют всю жизнедеятельность живых существ; усвоение пищи, образование новых клеток и клеточных компонентов, сокращение мышц и передача нервных импульсов — вот лишь несколько функций, при осуществлении которых происходит химическое превращение молекул одного типа в другой. Эти и множество других специфических реакций, происходящих в организме, 'отбираются' и возбуждаются при непосредственном участии ферментов; последние, таким образом, определяют направление и выход конечного продукта всего сложного комплекса процессов, называемого обменом веществ, или метаболизмом, который характерен только для живого организма.
Живые клетки синтезируют белки, которые обладают и другими функциями. К неферментативным белкам относятся гемоглобин, инсулин, различные антитела. Наиболее распространенным белком, синтезируемым в организме млекопитающих, является коллаген — своего рода строительный материал для костей, кожи или зубов.
Нуклеиновые кислоты выполняют совершенно иную функцию. Они образуют гены — носители всех видов генетической (наследственной) информации. Имеются два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК), и обе они обнаружены во всех клетках. Несмотря на большое сходство в их химическом строении, во всех известных нам организмах (за исключением некоторых вирусов) генетическую функцию несет ДНК. Генетическая информация, по-видимому, целиком связана с синтезом белковых молекул: их химическим строением, временем и скоростью синтеза.
Как нуклеиновые кислоты, так и белки образованы очень большими молекулами, состоящими из линейно расположенных маленьких субъединиц — 'строительных блоков'. У нуклеиновых кислот эти строительные блоки называются нуклеотидами. Четыре различных типа нуклеотидов составляют молекулы ДНК и РНК (их строение показано на рис. 1). Генетическая информация кодируется последовательностью нуклеотидов, так же, как информация, содержащаяся в напечатанной странице, кодируется последовательностью букв. Строительными блоками белков являются аминокислоты. В природе их существует великое множество, но только 20 одни и те же 20 аминокислот во всех известных видах —
