Жизнь как она есть

Какова вероятность того, что при наличии той или иной разновидности бульона самопроизвольно зародилась система, которая могла развиваться с помощью естественного отбора? Здесь мы сталкиваемся с невероятно трудными проблемами. Чтобы ни произошло в те давние времена, мы можем быть уверены, что примитивная система, в конце концов, достаточно плавно развилась в систему, существующую в настоящее время. Репликация последней основана на нуклеиновых кислотах, а действие — на синтезе белка. Мы не можем быть уверены, что в основе древнейшей развивающейся системы не лежало нечто совершенно иное, что подготовило почву для развития современной, Даже если это не так и первая система репликации содержала некоторые элементы той, что мы имеем сегодня, мы не располагаем данными, появилась ли сначала нуклеиновая кислота, или же первым появился белок, или они оба развивались одновременно. Мое собственное пристрастное мнение заключается в том, что первой появилась нуклеиновая кислота (может быть, РНК), и за ней вскоре последовала простая форма синтеза белка. По моему мнению, это самый легкий путь развития, но даже он, по-видимому, чреват трудностями. Вероятно, фосфат был широко распространен, а сахарная рибоза (которая не содержит азота) могла легко образоваться в некоторых особых условиях, потому что известно, что формальдегид (НСНО) был одним из самых распространенных пребиотических химических элементов. Однако для синтеза оснований, таких как аденин, требовался несколько иной набор элементов, которые обязательно содержат азот. Затем возникает проблема связывания сахара как с фосфатом, так и с основанием в правильном порядке (возможны и несколько неправильных), и далее активирования этого соединения (называемого нуклеотидом), возможно, с помощью присоединения к нему еще одного или двух фосфатов, чтобы обеспечить необходимую энергию для связывания воедино двух нуклеотидов. Эта операция, если бы она повторялась, привела бы к возникновению цепочечной молекулы, которую мы называем РНК. Нелегко представить, как это могло произойти в смеси других, достаточно похожих соединений без частого присоединения к цепи не тех молекул, если там не было какого-нибудь достаточно специфического катализатора. Предположительно, им мог бы быть минерал или некий пептид, созданный случайным скоплением аминокислот, но даже если все происходило именно так, тому все еще нет достаточно убедительных доказательств. И если подобный процесс действительно происходил, пусть даже всего лишь в одной определенной заводи в одно определенное время, то он только привел бы к появлению РНК с довольно случайной последовательностью оснований.

Для того чтобы заработал естественный отбор, нам необходим достаточно точный механизм копирования. И здесь есть некоторый проблеск надежды. Если полимеризация РНК по какой-либо причине была довольно распространенной, то, вероятнее всего, она со временем привела к появлению какой-либо молекулы, похожей на молекулы транспортной РНК, которые повсеместно используются в современном синтезе белка. Петли такой молекулы могли помочь сгущению нуклеотидов в короткие цепочки, длина которых составляет лишь три остатка, и они могли быть лучшими предшественниками процесса репликации, чем единичные нуклеотиды.

Если бы нужна была только репликация, то РНК представлялась бы перспективным кандидатом, но, несмотря на то, что одна репликация может привести систему в действие, по мере усиления соперничества необходимо нечто большее. Действительно если ген должен значительно повлиять на свое окружение, значит, в ближайшее время он должен что- то сделать. Итак, РНК для этого не идеальна. Несомненно, в благоприятных обстоятельствах она может образовывать трехмерные структуры, но они, по-видимому, редко обладают какой-либо каталитической активностью. Возможно, ее обеспечивали того или иного рода мелкие органические молекулы, которыми изобиловал окружающий бульон. Может быть, некоторые из них изящно соединялись с определенными свернутыми молекулами РНК для того, чтобы создать примитивный «фермент» с небольшой и чрезвычайно простой каталитической активностью, хотя до сих пор еще никто не пытался обнаружить подобные организмы.

Более привлекательный вариант заключается в том, что примитивная система синтеза белка могла зародиться лишь при наличии информационной молекулы РНК и тРНК, то есть без рибосом или белка. Это еще один возможный вариант, но он все еще не подтвержден экспериментально. Такая система, если она действительно имела место, объяснила бы многие наши затруднения в понимании процесса, хотя некоторые проблемы остаются, например, как «притянуть» правильную аминокислоту к каждому виду транспортной РНК.