Жизнь как она есть

Как только начали действовать синтез РНК и репликация, можно считать, что появились простые катализаторы, которые заставляли все эти древние химические реакции протекать быстрее и эффективнее. С того времени мог начать работать естественный отбор для того, чтобы совершенствовать и развивать систему. Каким бы привлекательным ни был этот вариант, все еще обстоятельно не определен и не проверен экспериментально его механизм.

Поэтому существуют некоторые основания для поиска других возможностей. Вторым очевидным кандидатом в примитивные репликаторы является некий вид древнего белка. Этот вариант привлекателен, потому что бульон, скорее всего, содержал несколько аминокислот и. возможно, значительное количество различных их типов, хотя (не считая глицина, молекула которого не является разветвленной) в нем, вероятно, присутствовали примерно равные смеси молекул с двумя возможными разветвлениями. Трудность здесь состоит в том, что аминокислоты, по-видимому, не образуют изящную пару таким же образом, каким могут спариваться основания в нуклеиновых кислотах. В белке не обнаружено двойной спирали, хотя белковый коллаген (тот, что присутствует в сухожилиях, оболочках, коже и т.д.) состоит из трех полипептидных цепей, переплетающихся друг с другом и образующих тройную спираль. Каждым третьим остатком должен быть глицин, но здесь, по-видимому, нет очевидного взаимодействия, которое могло бы отобрать аминокислоты для двух других участков. Более того, коллаген имеет довольно регулярную структуру и, по-видимому, каталитически инертен. Если бы кто-то смог создать простую форму белка, может быть из четырех аминокислот, которые могли бы составить основу простого процесса копирования (как это могут сделать РНК или ДНК), то это было бы важным открытием. До тех пор к утверждению, что белок был примитивным репликатором, мы должны относиться с осторожностью.

Все это не означает, что случайная полимеризация не могла выработать молекулы протеиноида, которые, возможно, помогли в создании системы до появления, в конечном итоге, настоящей репликации, но необходим был именно этот более поздний процесс, если естественный отбор должен был происходить свободно.

Всегда есть вероятность того, что древняя система репликации была совершенно иной, и в силу своей чрезмерной топорности или недостаточной универсальности, в конце концов, уступила место современной. Подобную идею трудно опровергнуть. Нам, по крайней мере, следует научиться представлять, как мог бы осуществляться подобный переход от древней системы, какой бы она ни была, к современной, в основе которой находятся нуклеиновая кислота и белок. Было высказано предположение, что для этого могли бы подойти слоистые структуры глины, но нелегко представить особенности их функционирования, и до сих пор нет впечатляющих экспериментальных данных подобного поведения.

В целом, довольно правдоподобно выглядит версия, что первым репликатором была РНК. Эта гипотеза значительно выиграла бы, если бы мы могли собрать простую систему копирования в пробирке без использования белка. Для облегчения задачи мы могли бы начать с одной сформированной заранее нити РНК, имеющей несколько произвольную последовательность оснований, и попытаться создать ее комплементарную спутницу, доставив необходимые исходные материалы. Для проведения реакции нам обязательно понадобятся четыре их типа, а также химическая энергия в некоторой форме. Подобные эксперименты проводились до сих пор с довольно скромными успехами. Лучший по исполнению на сегодняшний день — это эксперимент, проведенный Лесли Оргелом и его коллегами, которые поли-Ц (полицитидиловую кислоту) в качестве шаблона (то есть РНК, каждое основание которой составляет цитозин) снабдили химически активированной формой Г, обычного комплемента Ц. В присутствии ионов цинка (Zn++) (ион, найденный во всех современных ферментах, которые полимеризируют нуклеиновую кислоту) Г медленно объединяются друг с другом в правильное соединение (называемое 3'-5') для образования поли-Г значительной длины. В инкубационной смеси можно обнаружить молекулы, насчитывающие До двадцати Г в ряд, а более длинные, вероятно, будут присутствовать в количествах, не поддающихся современным методам обнаружения. Более того, система достаточно правильна в том, что объединяет только довольно небольшие количества А и У (как «ошибки»), когда в смесь также добавляются их предшественники. Это многообещающее начало, но для того, чтобы оно оказалось полезным, нам следует суметь выяснить точную (комплементарную) репликацию конкретной последовательности Ц и Г. До сих пор этого еще не сделано. Между прочим, не обязательно, чтобы в первоначальной системе присутствовали все четыре основания, поскольку, имея только две их разновидности, РНК может содержать информацию в своей последовательности; однако для хорошей репликации они должны быть комплементарными.