Ми ще не знаємо, як, де і чому життя вперше з’явилося на нашій планеті. Частина труднощів полягає в тому, що «життя» не має чіткого, загальновизнаного визначення.
Зазвичай це не проблема, оскільки переважна більшість живого, безумовно, живе, і лише біологам, які цікавляться крайніми краями — вірусами, пріонами тощо, — потрібно турбуватися про точні класифікації. Але щоб вивчити походження життя, ми повинні, за необхідності, вивчити процес, який бере неживу матерію та фундаментально її змінює. Імовірно, цей процес відбувався поетапно, з поривами та поривами, тому межа між неузгодженими хімічними реакціями та початком вібрації повинна бути розмитою.
Тут корисно дати принаймні просте робоче визначення життя, не для того, щоб переписувати підручники з біології, але щоб принаймні ми могли належним чином сформулювати дискусію про походження життя. І для цих цілей буде достатньо простого твердження: життя — це те, що підпорядковується дарвінівській еволюції. Тобто життя відчуває природний відбір, цей безперервний тиск, який обирає риси та характеристики, щоб передати їх новому поколінню через просту чесноту їх виживання. Якщо властивість певним чином, навіть побічно, сприяє виживанню організму та його здатності до відтворення, вона зберігається. Усе інше відкидається (або, у кращому випадку, безцеремонно береться з собою для поїздки).
Земля — єдине відоме місце в Сонячній системі, в галактиці, у всьому Всесвіті, де відбувається дарвінівська еволюція.
Щоб досягти успіху в еволюції та відокремитися від простих хімічних реакцій, життя має зробити три речі. По-перше, він повинен якимось чином зберігати інформацію, таку як кодування для різних процесів, ознак і характеристик. Таким чином успішні якості можуть передаватись від одного покоління до іншого.
По-друге, життя має самовідтворюватися. Він повинен бути в змозі зробити досить точні копії своєї власної молекулярної структури, щоб інформація, що міститься в ньому, мала шанс стати новим поколінням, зміненим і зміненим залежно від його виживання. Нарешті, життя має каталізувати реакції. Він повинен впливати на своє власне оточення, чи то для руху, чи для отримання, чи накопичення енергії, чи для створення нових структур, або для багатьох чудових дій, які життя виконує щодня.
Взаємодіючи з навколишнім середовищем, створюючи свої копії та зберігаючи інформацію (наприклад, як взаємодіяти з навколишнім середовищем і копіювати себе), життя може розвиватися, ускладнюючись і спеціалізуючись протягом геологічного часу, від скромних молекул до свідомих розумів, здатних вдивляючись у власні приховані витоки.
У сучасну епоху, з мільярдами років практики, життя на Землі розробило запаморочливий набір хімічних і молекулярних машин для саморозмноження — звіринець настільки складний і взаємопов’язаний, що ми ще не повністю його розуміємо. Але основна картина вийшла. Якщо говорити надзвичайно просто (бо я б не хотів, щоб ви прийняли мене за біолога), життя виконує ці завдання за допомогою тріади молекулярних інструментів.
Однією з них є ДНК, яка через свій генетичний код зберігає інформацію за допомогою комбінацій лише чотирьох молекул: аденіну, гуаніну, цитозину та тиміну. Необроблена здатність ДНК зберігати величезні обсяги інформації є не чим іншим, як дивом; наша власна цифрова система одиниць і нулів (винайдена тому, що набагато простіше визначити, увімкнена чи вимкнена схема, ніж якийсь проміжний етап) є найближчим порівнянням, яке ми можемо зробити, із щільністю інформації ДНК. Природні мови навіть не займають місця в чарті.
Другим компонентом є РНК, яка інтригуюче схожа на ДНК, але з двома тонкими, але суттєвими відмінностями: РНК замінює тимін на урацил у своїй кодовій базі та містить цукор рибозу, яка на один атом кисню менша від дезоксирибози ДНК. РНК також зберігає інформацію, але, знову ж таки, лише в загальних рисах, вона виконує основну роботу — читати хімічні інструкції, що зберігаються в ДНК, і використовувати їх для виробництва останнього члена тріади — білків.
«Білки» — це загальний термін для майже незліченної кількості різновидів молекулярних машин, які роблять щось: вони розрізають молекули, зв’язують їх разом, створюють нові, утримують структури разом, самі стають структурами, переміщують важливі молекули з одного місця. в іншу, перетворювати енергію з однієї форми в іншу тощо.
Білки виконують ще одну функцію: вони виконують роботу з розгадування ДНК і створення її копій. Таким чином, тріада виконує всі функції життя: ДНК зберігає інформацію, РНК використовує цю інформацію для виробництва білків, а білки взаємодіють із навколишнім середовищем і здійснюють самовідтворення ДНК. Цей цикл дозволяє живим організмам відчути дар еволюції.
І цей цикл, як я вже сказав, неймовірно складний і, очевидно, є результатом мільярдів років тонкого налаштування та вдосконалення. Взаємопов’язана природа ДНК, РНК і білків означає, що вони не могли виникнути ab initio з первісного мулу, тому що, якщо бракує лише одного компонента, тоді вся система розвалюється — стіл із трьома ніжками, без однієї, не витримає.