არავისთვის არის სიახლე, რომ ჩარლზ დარვინი კარგი იდეების ნაკლებობას არ განიცდიდა. მათ შორის ყველაზე ცნობილი ევოლუციის თეორიაა ბუნებრივი გადარჩევის გზით, რომლის დახმარებითაც დედამიწაზე სიცოცხლის შესახებ ჩვენი ცოდნა საოცრად გაღრმავდა. თუმცა დარვინი სხვა საკითხების შესახებაც ბევრს ფიქრობდა. მაგალითად, მეგობრისადმი მიწერილ ნაჩქარევ წერილში მან პირველი სიცოცხლის ფორმირების შესახებ წამოაყენა იდეა. დაახლოებით 150 წლის შემდეგ ეს წერილი საოცრად წინასწარმეტყველური ჩანს.

გავრცელებული მოსაზრების საწინააღმდეგოდ, დარვინი არ იყო პირველი, რომელმაც სახეობების ევოლუციური განვითარების შესახებ შეხედულება წამოაყენა. იდეა იმის შესახებ, რომ ცხოველთა პოპულაციები დროთა განმავლობაში იცვლება — მაგალითად, ჟირაფებს რომ დღეს უფრო გრძელი კისერი აქვთ, ვიდრე მათ შორეულ წინაპრებს ჰქონდათ — 1800-იან წლებში დიდი განხილვის საგანი იყო.

ამ საკითხში დარვინის მთავარი წვლილი, რეალურად, ევოლუციის მექანიზმის — ბუნებრივი გადარჩევის განსაზღვრა იყო. ამ იდეის თანახმად, ერთი სახეობის ცხოველები ერთმანეთს კონკურენციას უწევენ საკვებისა და თავშესაფრის მოპოვებაში, რაც საბოლოოდ გამრავლების შესაძლებლობას განაპირობებს. კონკურენციაში საუკეთესო, ანუ ის იმარჯვებს, რომელიც უკეთ შეეგუება გარემოს და გამრავლდება, შედეგად კი სასარგებლო თვისებებს შემდეგ თაობებს გადასცემს. ასე რომ, თუ ჟირაფისთვის გრძელი კისერი გამოსადეგია, თაობების განმავლობაში უფრო გრძელი კისრის მქონე ჟირაფები იქამდე დაიბადებიან, სანამ კისრის ოპტიმალურ სიგრძეს არ მიაღწევენ. 1859 წელს გამოქვეყნებულ ნაშრომში, სახეობათა წარმოშობის შესახებ, დარვინმა სწორედ ეს იდეები ჩამოაყალიბა.

ევოლუციის არსებობა იმაზეც მიგვითითებს, თუ როგორ დაიწყო სიცოცხლე. ამ თეორიის თანახმად, ერთი შეხედვით განსხვავებული ორი სახეობა სინამდვილეში ერთმანეთის შორეული ნათესავები არიან, რადგან ორივე ერთი საერთო წინაპრისგან წარმოიშვა. მაგალითად, ჩვენი უახლოესი ცოცხალი ნათესავები შიმპანზეები არიან: საერთო წინაპარი, რომელსაც ჩვენ ვიზიარებთ, სულ მცირე, 7 მილიონი წლის წინ ცხოვრობდა.

უფრო მეტიც, ყოველი ცოცხალი ორგანიზმი ერთი საერთო წინაპრისგან წარმოიშვა. ეს არის უკანასკნელი უნივერსალური საერთო წინაპარი, იგივე Luca (Last Universal Common Ancestor), რომელიც 3,5 მილიარდზე მეტი წლის წინ ცხოვრობდა — ჯერ კიდევ მაშინ, როდესაც დედამიწა ახლადჩამოყალიბებული იყო.

თუმცა თავად ევოლუციის თეორია პირველი სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ არაფერს ამბობს. ის მხოლოდ იმას გვეუბნება, როგორ და რატომ იცვლებოდა არსებული სიცოცხლე.

მაინც, როგორ დაიწყო სიცოცხლე?

სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ კვლევა 1950-იან წლებამდე არ დაწყებულა. იმ დროისთვის ბევრი მეცნიერი ეჭვობდა, რომ სიცოცხლე ოკეანეებში წარმოიშვა. ეს იდეა იმას გულისხმობს, რომ ახალგაზრდა დედამიწაზე ნახშირბადზე დაფუძნებული ბევრი ქიმიური ნაერთი წარმოიქმნა და ოკეანეში გაიხსნა, რომელიც სქელი და კონცენტრირებული, ე.წ. "პრიმორდიალური სუპი" გახდა. ეს თეორია 1920-იან წლებში საბჭოთა ბიოლოგის, ალექსანდრე ოპარინის მიერ იყო შემოთავაზებული. 1953 წელს ახალგაზრდა ამერიკელმა სტუდენტმა, სახელად სტენლი მილერმა ექსპერიმენტით დაამტკიცა, რომ ამინომჟავები — ცილების სამშენებლო მასალა, შეიძლება წარმოიქმნას მარტივ მოწყობილობაში, რომელშიც იმიტირებულია პირველადი ოკეანე და ატმოსფერო.

იდეა იმის შესახებ, რომ სიცოცხლე ოკეანეში დაიწყო, ათწლეულების განმავლობაში დომინირებდა, მაგრამ მას აშკარა პრობლემა ჰქონდა. ოკეანე უზარმაზარია, ასე რომ, თუ ნახშირბადზე დაფუძნებული ქიმიკატები ძალიან დიდი რაოდენობით არ წარმოიქნება, მაშინ მათ წლების განმავლობაში შეიძლება ქაოსურად იმოძრაონ და ერთმანეთს არასდროს შეხვდნენ. "ამგვარად, ერთი მხრივ, გვაქვს ზედმეტად დიდი რაოდენობით წყალი და მეორე მხრივ — ზემდეტად ცოტა მოლეკულა", — ამბობს კემბრიჯის სამედიცინო კვლევების საბჭოს, MRC-ის მოლეკულური ბიოლოგიის ლაბორატორიის თანამშრომელი, კლაუდია ბონფიო.

ამ თეორიის ერთ-ერთი ფართოდ განხილული ალტერნატივა ისაა, რომ სიცოცხლე, შეიძლება, ისეთ ტუტოვან ჰიდროთერმულ ღრმულებში დაწყებულიყო, როგორიცაა "დაკარგული ქალაქი" ატლანტის ოკეანის შუა ნაწილში. იქ ცხელი და მინერალებით მდიდარი წყალი ზღვის ფსკერიდან ქვების გავლით გაედინება და თეთრ წვეტოვან მასებს ქმნის. ღრმულები ქიმიური ენერგიის მდიდარი წყაროა, რომლითაც პირველ ორგანიზმებს შეეძლოთ ესაზრდოათ. ჩვენთვის ცნობილი სიცოცხლის ფორმებისთვის ამინომჟავებსა და აზოტოვან ფუძეებს გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვთ, მაგრამ 2020 წლის მაისში გამოქვეყნებული მიმოხილვის მიხედვით, ტუტოვანი ჰიდროთერმული მღვიმეების პირობებში მათი პირდაპირი სინთეზი ჯერ არ დასტურდება.

ეს კი ისევ დარვინთან გვაბრუნებს.

წერილი მეგობარს

სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ დარვინი თავის წიგნებში არასდროს წერდა, მაგრამ პირად მოსაზრებებს კი გამოთქვამდა. ამის მთავარი მტკიცებულება ის წერილია, რომელიც დარვინმა 1871 წლის პირველ თებერვალს თავის ახლო მეგობარს, ნატურალისტ ჯოზეფ დოლტონ ჰუკერს მისწერა. ეს არის მოკლე, მხოლოდ ოთხი აბზაცისგან შემდგარი ტექსტი, რომელიც დარვინის გაკრული ხელწერის გამო ძნელად იკითხება.

ობის სოკოებზე იმდროინდელი ექსპერიმენტების განხილვის შემდეგ, დარვინმა წერილში ჰიპოთეზის საწყისი დებულებები ჩამოაყალიბა:

"ხშირად ამბობენ, რომ ახლა ცოცხალი ორგანიზმის პირველად წარმოშობისთვის ყველა პირობა არსებობს, რომელსაც შეიძლება ოდესმე ეარსება. ჩვენ რომ წარმოვიდგინოთ პატარა, თბილი გუბურა მასში თავმოყრილი ყველა სახის ამიაკით და ფოსფორული მარილით, სინათლით, სითბოთი, ელექტროენერგიითა და ყველა სხვა პირობით, რომელშიც ცილის ნაერთი ქიმიურად ჩამოყალიბდა და მზად არის კიდევ უფრო რთული ცვლილებებისთვის, დღესდღეობით ასეთი ნივთიერება მყისიერად შთაინთქმებოდა ან შეიწოვებოდა, რაც არ მოხდებოდა ცოცხალი ორგანიზმების ჩამოყალიბებამდე პერიოდში".

ეს სიტყვები ცოტა მეტ ახსნას მოითხოვს, ნაწილობრივ იმიტომ, რომ მასში რამდენიმე იდეა ერთად იყრის თავს: ნააზრევი ისე იკითხება, თითქოს, დარვინი ჰიპოთეზის ჩაწერის დროსაც კი მის ჩამოყალიბებაზე ფიქრობდა. მაგრამ ძირითადი იდეა საკმაოდ მარტივია.

დარვინი აქ ვარაუდობს, რომ სიცოცხლე დაიწყო არა ღია ოკეანეში, არამედ ხმელეთზე განთავსებულ მცირე მოცულობის წყალში, რომელიც მდიდარი იყო ქიმიკატებით. ეს არსებითად "პრიმორდიალური სუპის" იდეაა, მაგრამ ერთი უპირატესობით: როცა წყალი დღის სიცხეში აორთქლდება, აუზში განხსნილი ქიმიკატები კონცენტრირდება. მაშასადამე, სასიცოცხლო ქიმიკატების პირველადი სინთეზი სინათლის, სითბოსა და ქიმიური ენერგიის კომბინაცით შეიძლება შექმნილიყო.

დარვინის იდეა მრავალი ასპექტით დაუსრულებელია, მაგრამ მას ამის გამო ვერ დავადანაშაულებთ. მეცნიერმა ეს სიტყვები დნმ-ის მსგავსი ნუკლეინის მჟავების აღმოჩენამდე დაწერა, როცა ბიოლოგებმა გენების მუშაობის პრინციპისა და უჯრედის შინაგანი სტრუქტურის შესახებ დიდად არაფერი იცოდნენ. დარვინმა წარმოიდგინა, რომ სიცოცხლე ცილებით დაიწყო, თუმცა იმ დროისთვის არავინ იცოდა, რა იყო ცილები. მეცნიერებამ მხოლოდ 1902 წელს დაადგინა, რომ ისინი ამინომჟავების ჯაჭვებს წარმოადგენდნენ.

დღეს დარვინის სქემა ისევ გამოიყენება და მრავალი მკვლევარი დარწმუნებულია, რომ ეს სიცოცხლის წარმოშობის საუკეთესო ახსნაა.

სითბო და სინათლე

ლენა ვინსენტი ვინსკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტიდან ერთ-ერთი მკლევარია, რომლის სამუშაოც გუბისთვის დამახასიათებელი გარემოს შესწავლაა, თუმცა მას ურჩევნია, სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ წინასწარი დასკვნებისგან თავი შეიკავოს. ვინსენტი ცდილობს, ქიმიკატების ისეთი ჯგუფები შექმნას, რომლებსაც თვითრეპლიკაცია შეეძლებათ. ამის უმარტივესი მაგალითი იქნება A და B ქიმიკატების წყვილი, რომელშიც თითოეულს აქვს მეორეს შექმნის უნარი — ასე რომ, A ქმნის B-ს და B ქმნის A-ს. ქიმიკატების ასეთ წყვილს თვითრეპლიკაციის უნარი იმის მიუხედავად ექნება, რომ ცალკე აღებულებს თვითგამრავლება არცერთს შეეძლო. პრაქტიკაში ქიმიკატების ნაკრები უფრო რთულია, ვიდრე ამ მაგალითში ჩანს, მაგრამ პრინციპი იგივე რჩება.

მნიშვნელოვანია, რომ ვინსენტი ექსპერიმენტებს მინერალების ზედაპირებზე ატარებს. როცა ძირითადი ქიმიკატები მინერალების ზედაპირზეა, მაშინ "ისინი უფრო მეტად რეაგირებენ და უკავშირდებიან ერთმანეთს", — ამბობს ის. ამასთან, ქიმიკატებს შორის მინერალებთან მიერთების კუთხით კონკურენცია წარმოიქმნება. "ჩვენ ვფიქრობთ, რომ ამ პრინციპის დახმარებით, შესაძლებელია შეიქმნას ისეთი გარემო, როგორშიც კონკურენტული უპირატესობა და, შესაძლოა, ევოლუციის წინამორბედი პროცესებიც კი გამოიკვეთოს". გუბეები, თავიანთი ბუნებიდან გამომდინარე, გარშემორტყმულნი არიან ისეთი მინერალური ზედაპირებით, როგორიც, მაგალითად, თიხაა.

ასევე, უამრავი მტკიცებულება არსებობს, რომ მზის სხივის ულტრაიისფერ გამოსხივებას ისეთი ძირითადი ბიოლოგიური ქიმიკატების წარმოქმნა შეუძლია, როგორიცაა რნმ — დნმ-ის მსგავსი ნუკლეინის მჟავა, რომელიც პირველი სიცოცხლის შექმნაში გადამწყვეტ კომპონენტადაა მიჩნეული. ასეთი პროცესები მხოლოდ კარგად განათებულ ადგილებში შეიძლება წარიმართოს, რაც ისევ მცირე მოცულობის წყალზე უფრო მიუთითებს, ვიდრე — ღრმა ზღვაზე.

ამ პროცესების შესწავლაში ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მკვლევარი ჯონ საზერლენდია კემბრიჯის სამედიცინო კვლევების საბჭოს, MRC-ის მოლეკულური ბიოლოგიის ლაბორატორიიდან. 2009 წელს მან აჩვენა, რომ რნმ-ის ოთხი სამშენებლო ბლოკიდან ორი ნახშირბადზე დაფუძნებული მარტივი ქიმიკატებისგან მაშინ წარმოიქმნება, როც მათ ულტრაიისფერ გამოსხივებასთან აქვთ შეხება. საზერლენდმა ასევე დაასაბუთა, რომ იგივე ბაზისური ქიმიკატები განსხვავებულ პირობებში ცილების ან იმ ლიპიდების სამშენებლო მასალა შეიძლება გახდნენ, რომლებიც უჯრედის გარეთა გარსებს ქმნიან. "საზერლენდი სტაბილურად მიიწევს გრძელი, რთული ნუკლეინის მჟავების სინთეზის სცენარის სრულად აღდგენისკენ", — ამბობს კეიტ ადამალა მინესოტას უნივერსიტეტიდან.

დაბოლოს, ხმელეთზე არსებული აუზები სიცხის დროს თითქმის მთლიანად შეიძლება გაშრეს, ხოლო წვიმის დროს ხელახლა ამოივსოს. ასეთი სისველე-სიმშრალის ციკლები შეიძლება უვნებელი ჩანდეს, მაგრამ მათ სიცოცხლისთვის საჭირო ქიმიკატებზე დიდი გავლენის მოხდენის უნარი აქვთ.

მაგალითად, საზერლენდის 2009 წლის ექსპერიმენტში რნმ–ის ოთხი სამშენებლო ბლოკიდან მხოლოდ ორის მიღება შეძლეს. 2019 წელს ჩატარებული კვლევების შედეგად კი გერმანელმა მეცნიერებმა ოთხივე ერთდროულად მიიღეს. მათ ნახშირბადზე დაფუძნებული მარტივი ქიმიკატები ცხელ წყალში, მინერალურ ზედაპირზე მოათავსეს და სისველე-სიმშრალის ციკლებს განმეორებით დაუქვემდებარეს. რამდენიმე დღე საკმარისი აღმოჩნდა რნმ-ის სამშნებლო ბლოკების მისაღებად.

ანალოგიურად, დეივიდ დიმერმა, კალიფორნიის უნივერსიტეტიდან, აჩვენა, რომ სისველე-სიმშრალის ციკლებმა შეიძლება ხელი შეუწყონ მარტივი "პროტოუჯრედების" წარმოქმნას, რომელშიც რნმ-ის მსგავსი ბიოლოგიური მოლეკულა ლიპიდების გარსში თავსდება. 2017 წელს ვალენტინა ერასტოვამ ამჯერად ედინბურგის უნივერსიტეტში დაადგინა, რომ მინერალურ ზედაპირზე ამინომჟავები სისველე-სიმშრალის ციკლების ზემოქმედებისას მარტივ ცილებს წარმოქმნიან.

სიცოცხლის აკვანი

დიმერი ამტკიცებს, რომ "ვულკანური ცხელი წყაროს ვიბრაციული აუზები" სიცოცხლის დასაწყებად ყველაზე სავარაუდო გარემოა. საზერლენდს ალტერნატივა აქვს: მეტეორიტის კრატერი, რომლის გვერდებზეც ნაკადები მიედინება და ბოლოს ფსკერზე აუზად იყრის თავს. გაუგებარია, ამ სცენარებიდან რომელი უფრო სარწმუნოა. უფრო მეტიც, ბევრი ახალგაზრდა მკვლევარი თავს იკავებს რომელიმე სცენარის ერთპიროვნულად აღიარებისგან. მათი მტკიცებით, ჯერჯერობით იმ პროცესების შესახებ, რომლებსაც სიცოცხლის გაჩენა შეუძლიათ, არ გვაქვს იმისთვის საკმარისი ცოდნა, რათა რამე გამოირიცხოს. უფრო კონკრეტულად, მრავალი მეცნიერი ტუტოვანი ჰიდროთერმული ღრმულების ვერსიას ჯერ კიდევ სარწმუნოდ მიიჩნევს, მიუხედავად იმისა, რომ ამ ჰიპოთეზას ნამდვილად აქვს ნაკლები.

თუმცა რაც უკვე ცხადია, ისაა, რომ დარვინის იდეა საკმაოდ შორსმჭვრეტელი იყო. მან გაითვალისწინა, რომ საჭიროა მცირე სივრცეში მთელი რიგი ქიმიკატების კონცენტრირება და ენერგიის წყარო, რომელსაც ქიმიური რეაქციების გამოწვევა შეუძლია. "ისევე, როგორც დარვინის მრავალი სხვა შეხედულება, თბილი და პატარა გუბურის ჰიპოთეზაც ძალიან წინასწარმეტყველური იყო", — ამბობს ვინსენტი.

დარვინმა თავის წერილში კიდევ ერთი აზრი გამოთქვა, რომელიც ვინსენტის თქმით, "სათანადოდ დაფასებული არაა". "პროცესები, რომლებიც ამ პატარა, თბილ გუბეში ხდება, იმდენად მარტივია, რომ ყოველთვის უნდა ხდებოდეს", — ამბობს ის. ამას, შეიძლება, მხოლოდ იმიტომ ვერ ვხედავთ, რომ ყოველთვის, როდესაც ახალი ცილა ან მსგავსი ფორმები ბუნებრივად ჩნდება, მათ მშიერი ბაქტერიები ანადგურებენ.

"ჩვენ ისე ვსაუბრობთ სიცოცხლის წარმოშობაზე, თითქოს ეს შორეულ წარსულში მოხდა", — ამბობს ვინსენტი, — "მაგრამ ეს ისეთი პროცესია, რომელიც ახლაც შეიძლება მიმდინარეობდეს".