Итоги № 2 (2014)

Наиболее вероятным кандидатом на пост прародителя живой клетки ученый называет минерал апатит, который является единственным существенным источником фосфора на поверхности Земли. Ученый утверждает, что минеральная составляющая у высших животных (кости и зубы), некоторых прокариот и одноклеточных организмов представлена группой апатита. Кроме того, элементарная ячейка апатита и двойная спираль ДНК имеют сходную периодичность. Хотя доказательства участия этого минерала в появлении жизни имеются пока только косвенные, все же они заставляют задуматься над тем, что именно апатит стал матрицей для появления жизни.

Рассмотрев все особенности кристалла апатита, Эдуард Костецкий пришел к выводу, что на его основе могли одновременно образоваться все фрагменты живой клетки — ДНК, РНК, белки и множество других, не менее важных составляющих. А происходил этот процесс в две фазы, причем обе были достаточно короткими по продолжительности.

Приступая к своему исследованию, ученый выяснил возраст живых систем, а также геологические условия, в которых проходил их синтез. Анализ данных показал, что возраст Земли мало чем отличается от времени возникновения жизни. Он оценивается приблизительно в 4 миллиарда лет. Именно тогда, по утверждениям геологов, происходили достаточно активные изменения в базальтовой коре, формировалась гранитная оболочка, улетучивалась плотная первичная атмосфера. Поверхность планеты была нагрета до 600—700 градусов, из недр активно выделялись элементы восстановительной газовой фазы в виде свободных радикалов. Это была первая фаза зарождения жизни, но до самой жизни было еще далеко. Из остаточного магматического расплава на поверхности формировались пегматитовые минералы — апатит, кальцит, кристобалит, слюда, кварц, полевой шпат и другие. Все эти минералы обладают крупнозернистой структурой, а их размеры могут сильно колебаться — от субмикроскопических до метровых. В тот период минеральная решетка апатита была достаточно подвижной, и свободные радикалы и ионы газов, выходящих из недр Земли, активно формировали его кристаллическую решетку.

Апатит и минералы, которые кристаллизовались вместе с ним, как предполагает Эдуард Костецкий, находясь в безводной среде, подвергались длительному воздействию космического, ядерного и ультрафиолетового излучения. В то же время на них действовали повышенное давление и температура. В этих условиях кристаллическая решетка минералов ослаблялась, и в нее ускоренно проникали свободные радикалы и ионы. В этой фазе апатит насыщался различными элементами, которые впоследствии и сыграли важную роль в создании протоклетки. Можно сказать, что именно тогда происходило формирование органо-минерального комплекса — кристалла, преобразившегося далее в первичную живую структуру. Синтез основных органических молекул — предшественников фрагментов клетки, как предполагает Костецкий, шел в кристаллах апатита при температурах около 200 градусов.

Вторая фаза возникновения жизни наступила, как считает ученый, при появлении воды на поверхности планеты, то есть когда температура опустилась до 100 градусов. «Из-за обилия выделений сероводорода и хлороводорода уровень рН первичных океанов в этот период был кислым. Апатитовые поля, имеющие в своем составе органо-минеральные комплексы будущих протоклеток, вступали в контакт с кислыми водами первичных океанов и освобождались от минеральной составляющей, не вошедшей в состав протоклеток», — рассказывает Костецкий. Жидкокристаллический органо-минеральный комплекс уже содержал в себе компоненты, необходимые протоклеткам для обеспечения промежуточного обмена. «Органические вещества, не попавшие в орбиту будущих протоклеток, фагов или вирусов в силу своего родственного происхождения на тех же минеральных матрицах, стали хорошей основой для поддержания гомеостаза протоклеток», — предполагает Костецкий. Движущей силой дальнейшей эволюции протоклеток были, по-видимому, такие изменяющиеся факторы внешней среды на Земле, как рН, температура, концентрация ионов и кислорода в морской воде, наличие органического материала, симбиотические процессы, а также катастрофы.

Божественный код

Помимо того что кристалл апатита оказался способным локализовать в себе структурные элементы будущей живой клетки, он, как и любой другой кристалл, обладал высокой периодичностью, то есть в его структуре было до 5—6 процентов дефектов. Эта особенность сделала кристаллы высокоинформативными, что привело к образованию множества стабильных альтернативных конфигураций. Это является необходимым условием для хранения информации, без чего живая клетка не может существовать и самовоспроизводиться — по сути это своеобразное подобие генетического кода.