Вопрос о том, с чего все началось, не дает покоя человечеству вот уже многие столетия. Центральной мыслью, которую признает сегодня большинство ученых, является эволюционная идея о развитии жизни на Земле из неживой материи. Противники этой теории исходят из предпосылки, что живая материя сама зарождаться не может и занесена на Землю с других солнечных систем, однако доказательств, подтверждающих это, пока нет. Таким образом, наряду с длительным ходом биологической эволюции по Ч. Дарвину от простейших живых организмов к самым сложным видам, должен был произойти не менее долгий процесс химической эволюции, завершившийся созданием живой клетки. Вот этот-то процесс нас сейчас и интересует.

Земля образовалась около 5 миллиардов лет назад, из которых первые 1,5 миллиарда ушли на химическую эволюцию, т. е. на получение самых примитивных одноклеточных организмов (бактерий). При этом химическая эволюция шла в несколько этапов. Ведь чтобы получить живые организмы, нужно сначала создать клетку, для получения клетки нужны сложные молекулы-полимеры (белки, нуклеиновые кислоты и др.), а для их синтеза нужны более простые заготовки типа аминокислот (для белков), пуринов, пиримидинов и Сахаров (для нуклеиновых кислот), углеводов, жирных кислот и т. д. И все это нужно получить из смеси простейших молекул водорода, аммиака, метана и воды, которые только и имелись в наличии 5 миллиардов лет назад (разумеется, еще были минералы). Даже свободного кислорода тогда еще не было, он появился гораздо позже, уже в биологическую эпоху.

И все-таки прямые опыты показывают, что большой набор сложных органических молекул можно получить из «первичного бульона» простейших веществ, если облучать его достаточно жестким (коротковолновым) ультрафиолетовым светом, радиоактивным излучением, или пропускать через этот «бульон» электрические разряды. Такие сильные средства в избытке имелись в распоряжении природы в те отдаленные времена. Среди искусственно полученных молекул есть некоторые (не все) «строительные кирпичи» для белков и нуклеиновых кислот, есть также углеводы и, что самое для нас интересное, есть жирные кислоты. Это значит, что уже на первом этапе эволюции могли образоваться жидкокристаллические пленки на поверхности воды или в объеме ее в виде мицелл.

Некоторые сахара тоже получаются при моделировании первого этапа эволюции, если их синтез ведется с использованием твердых подложек в виде минеральных глин. Возникает вопрос, а не могли бы и жирные кислоты сыграть свою роль в эволюции, ориентируя какие-то простые реагенты и помогая тем самым синтезировать сложные молекулы?

На втором этапе эволюции, когда шел синтез полимерных цепочек из отдельных мономерныхзвеньев, роль растворителей, способных ориентировать молекулы вступающих в реакции веществ и катализировать соответствующие реакции, должна была стать еще более важной. На этом этапе возникло и большое многообразие зеркально несимметричных молекул — оптических антиподов. В их синтезе не исключена существенная роль холестеричес-ких жидких кристаллов, выступающих в качестве ориентирующих оптически правых или левых растворителей.

И наконец, самым трудным местом эволюционной теории является образование клетки. Предложены разные модели предшественников клеток; самая известная из них исходит из представлений о твердых частицах — коацерватах (от латинского coacerve — группироваться), чрезвычайно легко образующихся в сильно разбавлен ных растворах полимеров. Академик А. И. Опарин показал, что на поверхностях таких частиц могут идти специфические реакции с участием катализаторов — ферментов. Одна из моделей зародыша клетки исходит из возможности образования мицелл или, еще лучше, липосом. В последнем случае маленькая капелька уже имеет готовую мембрану, строение которой соответствует мембране живых клеток. Однако на сегодняшний день все представления о том, как заставить клетку работать и размножаться, оказываются весьма спорными. В утешение, правда, можно привести слова Вуд-ворда, сказанные им в Стокгольме при получении Нобелевской премии: «Я почти не сомневаюсь, что можно в лабораторных условиях сделать Нечто с характерными признаками жизни, но я не хотел бы предсказывать, сколько на это потребуется времени».

На этапе биологической эволюции роль жидких кристаллов почти не вызывает сомнений. Дело в том, что процессы фотосинтеза, приведшие к образованию кислородной атмосферы, идут в зеленых растениях с прямым участием клеточных мембран, о жидкокристаллическом строении которых мы уже говорили.

Именно в мембранах хлоропластов расположены молекулы хлорофилла, поглощающие солнечную энергию и преобразующие ее в энергию химических связей, которая затем используется при синтезе углеводов из углекислого газа. Как и при клеточном дыхании, роль мембран, по-видимому, заключается в осуществлении «расфасовки» больших квантов энергии на порции, достаточные для образования химических связей.

Успехи в применении физики жидких кристаллов к биологическим проблемам пока еще, конечно, скромны, но нет уже сомнений в том, что в недалеком будущем жидкие кристаллы приведут к впечатляющим открытиям в биологии.