Читаем История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет полностью

Существует три разные модели, описывающие первую самовоспроизводящуюся, квазиживую систему молекул. Простейшая модель (а потому для многих из нас наиболее привлекательная) обращается к хорошо известному циклу нескольких мелких молекул – циклу трикарбоновых кислот. Он начинается с уксусной кислоты, которая содержит всего два атома углерода. Уксусная кислота вступает в реакцию с углекислым газом (CO2), образуя пировиноградную кислоту (с тремя атомами углерода), которая, в свою очередь, тоже взаимодействует с CO2, образуя щавелево-уксусную кислоту с четырьмя атомами углерода. Последовательность других реакций приводит к образованию все более крупных молекул, вплоть до лимонной кислоты (уже с шестью атомами углерода). Цикл становится самовоспроизводящимся, когда лимонная кислота спонтанно распадается на две более мелкие молекулы, уксусную кислоту (два атома углерода) и щавелево-уксусную кислоту (четыре атома углерода), составляющие часть молекулярного витка. Один молекулярный цикл превращается в два, два превращаются в четыре, и т. д. Более того, многие из жизненно важных строительных блоков, включая аминокислоты и сахарозы, легко синтезируются через простейшие реакции с активными молекулами лимонно-уксусного цикла. Например, стоит добавить аммиак к пировиноградной кислоте, как мы получим незаменимую аминокислоту – аланин. Каждая живая клетка на Земле включает лимонно-уксусный цикл, так что его можно считать первичным свойством – своего рода атавизмом, сохранившимся от первоначальных форм жизни. Сам по себе этот цикл не является формой жизни, но он обладает способностью воспроизводить ближайший круг молекул за счет менее плодовитых химических веществ.

Полной противоположностью этого варианта по сложности являются самовоспроизводящиеся автокаталитические наборы – модель, опробованная Стюартом Кауфманом в его новаторских исследованиях в прославленном Институте Санта-Фе. В добиологическом «бульоне» вначале плавали, по-видимому, сотни тысяч различного вида и происхождения мелкие молекулы на основе углерода. Нам уже известно, что некоторые из этих веществ являлись катализаторами реакций, порождающих новые молекулы, в то время как другие реакции ускоряли распад соседних веществ. Каталитическая система состоит из скопления молекул – возможно, тысяч молекул разного вида, действующих сообща, – которые ускоряют процесс воспроизводства самих себя, одновременно разрушая любые молекулы, не входящие в систему. Это своего рода молекулярный эквивалент выражения «богатые богатеют». Здесь, как и в случае с уксусно-лимонным циклом, молекулярная система еще не является собственно живой, но в определенном смысле способствует самовоспроизведению, будучи гораздо более сложной по составу, чем большинство неживых химических систем.

Третий сценарий предпочитают биологи, исследующие происхождение жизни, – это РНК, модель, основанная на гипотетической молекуле РНК, способной копировать саму себя. Чтобы понять привлекательность и популярность этой модели, надо снова вернуться к предыдущим рассуждениям, вспомнить две важнейшие функции жизни: метаболизм (производство вещества) и генетику (передачу следующим поколениям информации о том, как производить вещество). Современные клетки используют похожую на лестницу молекулу ДНК для накопления и копирования информации, необходимой для создания белка, но для создания самой ДНК они используют сложные многослойные белковые молекулы. Так что же появилось раньше, ДНК или белок? Выясняется, что в обоих этих процессах центральную роль сыграл третий тип молекул – РНК.

РНК представляет собой изящный полимер – длинную молекулу-цепь, собранную из более мелких отдельных молекул (нуклеотидов), вроде нити бус или цепочки букв в предложении. Четыре такие молекулярные буквы, обозначим их как A, C, G и U, могут нанизываться в любой последовательности, как закодированное сообщение. Эти «буквы» РНК на самом деле содержат генетическую информацию (подобно ДНК). В то же время молекулы РНК способны принимать самые сложные формы, которые обладают свойством катализировать важнейшие биологические реакции (подобно белкам). Именно молекулы РНК содействуют синтезу всех белков, передавая информацию и одновременно катализируя образование белков. Таким образом, из всех живых молекул именно РНК способна «сотворить все, что угодно».

Модель мира, основанная на РНК, предполагает, что некий, пока еще до конца не изученный химический механизм произвел бесчисленное количество нитей РНК или, возможно, похожей на нее информационно насыщенной молекулы. Почти все эти разнообразные нити ничего не делали: они либо выживали, либо постепенно распадались. Но небольшое количество отборных нитей РНК приобретали весьма полезные для себя свойства: они скручивались, обретая большую устойчивость, или крепко цеплялись за надежную неорганическую поверхность, или уничтожали соперничающие молекулы – в общем, еще один пример молекулярной конкуренции в добиологическом «бульоне».

Перейти на страницу:

Похожие книги

100 великих героев
100 великих героев

Книга военного историка и писателя А.В. Шишова посвящена великим героям разных стран и эпох. Хронологические рамки этой популярной энциклопедии — от государств Древнего Востока и античности до начала XX века. (Героям ушедшего столетия можно посвятить отдельный том, и даже не один.) Слово "герой" пришло в наше миропонимание из Древней Греции. Первоначально эллины называли героями легендарных вождей, обитавших на вершине горы Олимп. Позднее этим словом стали называть прославленных в битвах, походах и войнах военачальников и рядовых воинов. Безусловно, всех героев роднит беспримерная доблесть, великая самоотверженность во имя высокой цели, исключительная смелость. Только это позволяет под символом "героизма" поставить воедино Илью Муромца и Александра Македонского, Аттилу и Милоша Обилича, Александра Невского и Жана Ланна, Лакшми-Баи и Христиана Девета, Яна Жижку и Спартака…

Алексей Васильевич Шишов

Биографии и Мемуары / История / Образование и наука
Сталин против «выродков Арбата»
Сталин против «выродков Арбата»

«10 сталинских ударов» – так величали крупнейшие наступательные операции 1944 года, в которых Красная Армия окончательно сломала хребет Вермахту. Но эта сенсационная книга – о других сталинских ударах, проведенных на внутреннем фронте накануне войны: по троцкистской оппозиции и кулачеству, украинским нацистам, прибалтийским «лесным братьям» и среднеазиатским басмачам, по заговорщикам в Красной Армии и органах госбезопасности, по коррупционерам и взяточникам, вредителям и «пацифистам» на содержании у западных спецслужб. Не очисти Вождь страну перед войной от иуд и врагов народа – СССР вряд ли устоял бы в 1941 году. Не будь этих 10 сталинских ударов – не было бы и Великой Победы. Но самый главный, жизненно необходимый удар был нанесен по «детям Арбата» – а вернее сказать, выродкам партноменклатуры, зажравшимся и развращенным отпрыскам «ленинской гвардии», готовым продать Родину за жвачку, джинсы и кока-колу, как это случилось в проклятую «Перестройку». Не обезвредь их Сталин в 1937-м, не выбей он зубы этим щенкам-шакалам, ненавидящим Советскую власть, – «выродки Арбата» угробили бы СССР на полвека раньше!Новая книга ведущего историка спецслужб восстанавливает подлинную историю Большого Террора, раскрывая тайный смысл сталинских репрессий, воздавая должное очистительному 1937 году, ставшему спасением для России.

Александр Север

Публицистика / История / Образование и наука / Документальное