От атомов к древу: Введение в современную науку о жизни

москва 2018

От атомов 
       к древу

Сергей
Ястребов

Введение 
в современную 
науку о жизни

УДК 574/577 
ББК 28.0
 Я85

 Научный редактор Александр Марков, д-р биол. наук
Редакторы Валентина Бологова, Наталья Нарциссова 
 Художественное оформление и макет Андрея Бондаренко

 
Ястребов С.
Я85 
От атомов к древу: Введение в современную науку о жизни / Сергей Ястребов. — М.: Альпина 
нон-фикшн, 2018. — 704 с.

 
ISBN 978-5-91671-899-7

Из чего состоят живые тела и при чем тут углерод? Что такое генетический код, кто такие вирусы, 
как устроено эволюционное древо и почему произошел кембрийский взрыв? Предлагаемая книга 
дает актуальные ответы на эти и многие другие вопросы. «Фокусом» рассказа служит эволюция 
жизни на Земле: автор считает, что только под этим углом зрения самые разные биологические 
проблемы обретают единый смысл. Книга состоит из четырех частей, темы которых последовательно 
расширяются: «Химия жизни», «Механизм жизни», «Древо жизни» и «История жизни». 
Рекомендуется широкому кругу читателей, всерьез интересующихся современной биологией.
УДК 574/577
ББК 28.0

Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими 
бы то ни было средствами, включая размещение в сети интернет и в корпоративных сетях, а также запись 
в память ЭВМ для частного или публичного использования, без письменного разрешения владельца авторских прав. 
По вопросу организации доступа к электронной библиотеке издательства обращайтесь по адресу mylib@alpina.ru

© С. Ястребов, 2017
© Бондаренко А., художественное оформление, макет, 2018
© ООО “Альпина нон-фикшн”, 2018

 
ISBN 978-5-91671-585-9 
 
(Серия PRIMUS)
ISBN 978-5-91671-899-7

 
Предисловие  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

 
Благодарности  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

ЧАСТЬ I ХИМИЯ ЖИЗНИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

 
1. Углерод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

 
2. Вода  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

 
3. Белки  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

 
4. Cимметрия  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102

 
5. Липиды и мембраны  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120

 
6. Углеводы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142

 
7. Нуклеотиды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165

 
8. Нуклеиновые кислоты  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

ЧАСТЬ II МЕХАНИЗМ ЖИЗНИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

 
9. Генетическая информация  . . . . . . . . . . . . . . . . 207

 
10. Эукариотная клетка   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

 
11. Энергия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

 
12. Вирусы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .375

содержание

ЧАСТЬ III ДРЕВО ЖИЗНИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

 
13. Земля и жизнь  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

 
14. Рождение системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

 
15. Мир эукариот  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

ЧАСТЬ IV ИСТОРИЯ ЖИЗНИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .563

 
16. Криптозой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565

 
17. Фанерозой  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594

 
Заключение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643

 
Примечания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

 
Избранная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697

Посвящается моей матери, 
Наталии Борисовне Ястребовой

предисловие 

Как говорил известный биохимик сэр Фредерик Гоулэнд Хоп-
кинс, жизнь — это такая штука, которая происходит (life is 
a thing that happens)1. Другими словами, жизнь — это процесс, 
иногда быстрый, а иногда очень медленный. Пример 
быстрого жизненного процесса — синтез и распад молекул, 
снабжающих клетку энергией: время их существования измеряется 
секундами. Пример медленного процесса — крупные 
эволюционные изменения, которые иногда растягиваются 
на миллиарды лет. Область знаний, охватывающая сразу 
все эти явления, может со стороны показаться необъятной, 
как пасть древнего бога смерти, одна губа которого достает 
до неба, а другая — до земли2. Отчасти так оно и есть. Биология — 
очень многоликая наука, к тому же еще и бурно развивающаяся 
прямо у нас на глазах (чтобы оценить это, достаточно 
в любой момент просмотреть, например, раздел научных 
новостей сайта “Элементы”). Неудивительно, что она сейчас 
многим интересна.
Зададимся следующим вопросом: какую вводную информацию 
надо сообщить разумному и заинтересованному, 
но совершенно несведущему в биологии человеку, чтобы он 
начал более-менее разбираться в этой науке и мог понимать 
значение свежих биологических открытий?
Предлагаемую книгу можно считать попыткой ответить 
на этот вопрос. Ее идеальный читатель видится автору 

сергей ястребов от атомов к древу  

12  

как условный “образованный небиолог”, прекрасно (кто может 
в этом сомневаться?) знающий те науки, которые он серьезно 
изучал, но не имеющий ровным счетом никакой биологической 
или химической “базы”. Если такой человек по любой 
причине заинтересуется биологией, эта книга — для него. 
Уровня “когда-то что-то учил в школе, но все забыл” для начала 
вполне хватит.
Конечно, не может быть и речи о том, чтобы рассказать 
в одной книге сразу про всю современную биологию. Отбор 
материала — на совести автора, и за пределами совсем 
уж азбуки он довольно субъективен. Там, где упоминается какая-
то спорная или новая информация, стоят ссылки на научные 
статьи, из которых она взята. Важные термины, которые 
пригодятся для понимания дальнейшего рассказа, при первом 
употреблении выделяются курсивом.
Книга состоит из четырех частей: “Химия жизни”, “Механизм 
жизни”, “Древо жизни” и “История жизни”. В первой части (“
Химия жизни”) сообщается, из чего, собственно говоря, 
состоит живая материя. Вторая часть (“Механизм жизни”) рассказывает 
о том, как живые существа обращаются с информацией 
и с энергией. Третья часть (“Древо жизни”) — это обзор 
всеобщего эволюционного древа. В ней вкратце обсуждается, 
какие существуют большие группы живых организмов, 
кто из них кому родня, какие между ними есть важные различия. 
И наконец, в четвертой части (“История жизни”) вся 
жизнь на Земле рассматривается как единое целое и мы прослеживаем 
главные события, произошедшие на нашей планете 
за последние четыре с лишним миллиарда лет.
Тем, кто соприкоснулся с биологией более или менее 
впервые, лучше читать эту книгу подряд, по возможности 
не пропуская глав. Продвинутые читатели, которых в наше 
время тоже хватает, скорее всего, сориентируются сами. Автор 
надеется, что некоторые разделы могут быть интересны 
и профессиональным биологам (это в основном относится 
ко второй половине книги). И третья, и четвертая части намеренно 
написаны так, чтобы любую из них можно было читать 

 
 предисловие 

 
 13

как самостоятельный очерк. Поэтому, если биологическая 
“база” у вас есть — вы совершенно спокойно можете читать 
книгу с середины, а в начало заглянуть потом, если пожелаете.
Когда наброски первой части книги выкладывались 
в ЖЖ, автору регулярно задавали один и тот же вопрос: почему 
там так много химии? Ответ: потому что элементная база 
живых систем — химическая. От этого никуда не денешься. 
И потом, разве не интересно знать, чем, например, фруктоза, 
известный компонент диетических сладких продуктов, отличается 
от обычного сахара, или почему глицин служит успокаивающим 
средством, или каков механизм действия кофе 
на нервную систему, или вреден ли на самом деле глутамат? 
С помощью биологической химии понять такие вещи легко, 
а без нее совершенно невозможно. В любом случае, об основах 
химии тут рассказывается с нуля и на таком упрощенном 
уровне, что автору будет даже неловко перед читателями-
химиками, если это сочинение попадет им в руки.
Эпиграфом ко всей книге, наверное, можно было бы поставить 
знаменитые слова Феодосия Добржанского: “Ничто в биологии 
не имеет смысла иначе как в свете эволюции” (Nothing 
in biology makes sense except in the light of evolution)3. Добржанский, 
разумеется, был абсолютно прав. Любая особенность 
любого биологического объекта в конечном счете является результатом 
какого-нибудь эволюционного — а можно сказать, 
и “исторического” — события. Надо только выяснить какого. 
Автору хотелось попытаться применить этот способ объяснения 
абсолютно ко всем предметам разговора, от атомов и молекул 
до эволюционного древа (отсюда и название книги). Насколько 
удачно это получилось, решать читателям.
Несколько слов о том, чего в книге нет. Прежде всего, 
в ней нет ни одной математической формулы: все изложено 
на качественном уровне. На первый план выведена классическая 
событийная история — история живых организмов. Помещенный 
в начале книги обзор химических основ жизни 
нужен в основном для того, чтобы лучше понять эту историю 
(и ее истоки).