Цифровой журнал «Компьютерра» № 89

Да-да, я считаю, что мы уверенно можем предполагать, что люди, для которых отсутствует нотариально заверенное подтверждение «порочных» сношений родителей, появились вследствие того же закономерного процесса, что порождает и иных людей. Хотите — верьте в непорочное зачатие и безматеринские роды. Столь же уверенно я заключаю, что сложнейший феномен жизни возник в результате того самого закономерного процесса, что обеспечивает уже изученные процессы усложнения автокаталитических реакций вследствие эволюции на основе отбора.

Одна из сложностей в изучении абиогенеза состоит в том, что мы имеем дело с очень зрелой, долго совершенствовавшейся жизнью. Глядя на её нынешнее совершенство, мы не видим этапов, через которые проходило её становление. Креационисты любят говорить о так называемой неупрощаемой сложности («irreducible complexity»). Приведу пару примеров.

Пример № 1. Синтез белка по матрице РНК выполняют рибосомы — сложнейшие молекулярные роботы. Главная часть такого робота у кишечной палочки (классического объекта исследований) — молекула 23S-рРНК. Могла такая совершенная конструкция возникнуть сразу, одним скачком? Конечно, нет.

_{Вторичная структура 23S-рРНК кишечной палочки — совершенного молекулярного робота. Годится как пример «irreducible complexity»?}

Пример № 2. Жизнедеятельность клетки основана на взаимодействии двух классов биополимеров — ДНК и белков. ДНК кодирует белки, белки строят ДНК — они создают друг друга примерно как две руки на картине Эшера. Мог какой-то из классов этих полимеров возникнуть и выполнять свои функции без другого? Конечно, нет.

_{ДНК созидают белки, белки созидают ДНК. Такая совершенная конструкция не могла возникнуть в результате случайного совпадения.}

Оба примера используют как доказательства сотворения жизни. И впрямь, решения обеих проблем нетривиальны. Мы бы их и не узнали, если бы поверили в чудо и вместо изучения закономерностей химической эволюции занялись бы трактовками замыслов Бога. Решили эти проблемы те, кто имел иммунитет к креационистской агитации.

Первое. Выяснено, что супермолекула 23S-рРНК имеет несколько уровней структуры, хранящих «память» о её предыстории и её постепенном совершенствовании.

_{Небольшая часть 23S-рРНК кишечной палочки (показана красным) обладает активностью того же типа, что и вся конструкция, только более слабой. Это самая эволюционно старая часть молекулы. Каждая из последующих добавок увеличивала эффективность работы этой молекулярной машины.}

Вторую проблему решают представления о первичности роли РНК. В ключевых взаимодействиях ДНК и белка между ними всегда оказывается РНК. РНК способна к матричному копированию, как ДНК, и обладает ферментативной активностью, как белок. Иногда молекулы РНК напоминают преджизнь.

Начну с опытов А.Б. Четверина, выполненных в Институте белка РАН. В чашку Петри (такую, в какой выращивают культуры бактерий) помещают гель, содержащий РНК-нуклеотиды (мономеры РНК) и белок (РНК-синтетазу), способный собирать их по матрице. Достаточно ненадолго приоткрыть чашку хоть в помещении, хоть на открытом воздухе, чтобы со временем на поверхности геля появились... колонии размножающейся РНК. Эти молекулы летают в воздухе. Попав на среду, позволяющую им самовоспроизводиться, они размножаются и конкурируют друг с другом! В конкретных условиях эксперимента преимущество будут иметь одни или другие типы последовательностей. При засевании новых чашек выращенными на среде культурами РНК эти культуры будут эволюционировать в сторону оптимальных для данных условий последовательностей.

_{Колонии РНК на поверхности двух чашек Петри. Иллюстрация из статьи А.Б. Четверина в сборнике «Проблемы присхождения жизни» (М.: ПИН РАН, 2009. — 258 с.). Сборник можно найти в сети; очень рекомендую...}

Интересный результат, полученный Четвериным и его коллегами, заключается в описании рекомбинации (обмена участками РНК), спонтанно происходящей в присутствии ионов Mg²⁺. А кроме того, метод колоний РНК перспективен для диагностики многих болезней...