Наука плоского мира IV: Судный день

У РНК есть свои хитрости. Она может играть роль фермента, биологического катализатора; она способна даже катализировать собственную репликацию. (Катализатор это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом не расходуется: его молекулы вмешиваются в ход реакции, помогают достичь цели, а затем возвращаются на место.) Кроме того, она может катализировать и другие химические реакции, которые играют важную роль в живых организмах. Это универсальная ремонтная молекула жизни. Возможность объяснить происхождение РНК в отсутствие живых существ стала бы крайне важным шагом от неживой химии к примитивным формам жизни. К сожалению, понять, каким образом РНК могла без посторонней помощи появиться в первичном бульоне, оказалось довольно сложно. На протяжении многих лет в теории РНК-мира не хватало одного из ее важнейших элементов.

Теперь эта проблема себя исчерпала. За последние годы было найдено множество различных решений, и некоторые из них достижимы не только в теории, но и экспериментальным путем. Первые цепочки оснований, задействованных в этом процессе, были довольно короткими получить цепочку из шести оснований легко, однако теперь их длина может доходить до 50 и более. Эта величина не сильно уступает длинам цепочек, которые можно обнаружить в настоящих биологических ферментах, обычно состоящих из 100–250 оснований. А значит, у нас есть все основания надеяться на то, что длинные цепочки РНК действительно были частью упомянутого первичного бульона. Есть и более вероятный сценарий: жировые мембраны, очень похожие на мембраны клеток, удалось синтезировать в условиях, приближенных к тем, которые, по мнению ученых, имели место на примитивной Земле, а РНК может присоединяться к таким мембранам разными выгодными способами. Более того, по одной из недавних гипотез цепочки РНК могли подвергаться многократному разбиению на части разрываться под влиянием высоких температур в черных курильщиках и заново соединяться в более холодных циклических конвекционных потоках. Эта замечательная идея в точности повторяет способ копирования ДНК, который используется в системах, анализирующих последовательность оснований с помощью полимеразной цепной реакции, в ходе которой чередование высоких и низких температур заставляет цепочки отделяться друг от друга и дает возможность собрать комплементарную последовательность в результате количество копий многократно удваивается. С помощью этого естественного физико-химического процесса могла реплицироваться и РНК.

По этой, а также многим другим причинам гипотеза РНК-мира стала достойным представлением о самых первых этапах жизни на Земли. Возможно, она и не отражает реальный ход событий, но, по крайней мере, описывает вполне правдоподобный сценарий. И даже если жизнь возникла иным путем, теория РНК-мира доказывает, что в сверхъестественном объяснении нет никакой необходимости. В примитивных морях возможно, рядом с курильщиками, а возможно и на пляжах приливных морей, где воды приливов разбавляли концентрированные водоемы, находившиеся под воздействием солнечного света, или под воздействием вулканической активности и землетрясений росли и копировались цепочки РНК.

Процесс копирования не всегда отличался абсолютной точностью, но именно эта его особенность давала неоспоримое преимущество, так как благодаря ей разнообразие увеличивалось без какого-либо специального вмешательства. Если случайные изменения подобного рода действовали совместно с неким механизмом отбора, который отдавал предпочтение определенным признакам, то РНК вполне могла и даже была обязана эволюционировать. Но отбор не представлял никакой трудности напротив, предотвратить его стоило бы немалых трудов. Одновременно с появлением РНК, обладавших определенными свойствами, между ними происходила конкурентная борьба за свободные нуклеотиды и, по-видимому, доступ к специфическим жировым мембранам в результате одни последовательности исчезали, в то время как другие увеличивали свою численность. Благодаря этому, появлялись еще более длинные цепочки с еще более специфическими свойствами.

Так начался естественный отбор, а в системе стала зарождаться жизнь.

В этом отношении эволюция путем естественного отбора не только объясняет видовое разнообразие живых существ она составляет неотъемлемую часть того процесса, который стал причиной возникновения самой жизни. В контексте достаточно разнородной системы ошибки копирования при условии, что они возникают, но не слишком часто вполне могут играть созидательную роль.