Феликс Филатов - КЛЕЙМО СОЗДАТЕЛЯ. Гипотеза происхождения жизни на Земле.

.....................

Несколько слов о номере этой главы. Несмотря на обещание не касаться более ставших скучными рассуждений относительно числа 111 , помещаемых в конец очередной главы, Автор — с массой извинений — еще один раз напоминает о нем. В четырнадцатиричной системе счисления (таблица в Главе 1 [ II]) этому числу соответствует информационная сигнатура 111 14 . Почему мы опять о ней вспомнили — да еще в такой экзотической системе счисления — автор попытается пояснить позднее.

Описывая молекулярные события пост-абиогенеза, которые привели к появлению примитивных биологических машин, профессор Марчелло Барбьери [47]начинает с возникновения простейших из них — тех, что обеспечивали соединение однотипных молекул в полимеры; он называет их связывающимимашинами , bondmakers . Не знаю, как поточнее перевести на русский этот термин, назову его, например, коннектором . Но не в том смысле, какой вкладывается в понятие связующее звено , а в том, каким обозначается инструмент для связи таких звеньев. Например, инструмент, с помощью которого две маленькие свинцовые «таблетки» сплющиваются в пломбу, зажимающую две веревочки, целость которых свидетельствует о сохранности опломбированного груза, — не помню, он, кажется, называется пломбир? Так что bondmaker можно перевести и смешным словом пломбир .

Некоторые из этих молекулярных машин связывали аминокислоты, другие — азотистые основания, третьи — сахара и т.д. Поскольку рибосомальные РНК — и даже их короткие фрагменты — способны в эксперименте способствовать формированию пептидных связей, первыми коннекторами могли быть именно молекулы РНК небольшого размера. Стоит помнить при этом два обстоятельства.

Во-первых, эти коннекторы работали как ко-факторы, то есть, как энзимы (или рибозимы , как их называют). Другими словами, одна и та же молекула рибозима могла использоваться многократно. В какой-то мере этот процесс удалось смоделировать Сиднею Фоксу [48], который соединил аминокислоты в короткие нерегулярные цепи, осуществивбезматричный синтез полипептидов; подобные полипептидные цепи были потом реально найдены, среди прочей простой органики, в метеоритном веществе.

Во-вторых, все эти Великие Молекулярные Революции , Большие Скачки и тому подобное — описывают события тех лет весьма условно. Рибозим мог работать как коннектор для полимеризации, скажем, нуклеотидов. Но ведь он и сам был молекулой нуклеотидного полимера! И должен был — совершенно по другой схеме — без предсуществовавших коннекторов — собраться, случайно обладая пригодившейся позднее функцией. Событие, конечно, возможное, но еще раз показывающее весьма метафорический характер выражения Молекулярная Революция . Порядковые номера этих Революций и Скачков тоже не менее условны: всё происходило — в известном смысле — очень быстро и в общем плавильном котле, где уловить порядок событий было бы просто невозможно. РНК-мир, весьма вероятно, существовал какое-то время — до появления ДНК, — но и ему предшествовали масштабные события, о которых можно пока только гадать. Причем температура этого «котла» могла быть и низкой: многие рибозимы эффективно работают у точки замерзания воды — и даже ниже. Каким образом произошел сдвиг к миру РНК от абиогенно сформированных накануне каталитических гиперциклов, обладающих некоторыми свойствами живых систем? Как РНК стала участником таких самоподдерживающихся реакций, а затем и вовсе вытеснила конкурентов из биогенного мейнстрима, оставив появившимся много позднее, но совершенно очевидно в результате ее победы, исследователям только одни вопросы?

В 70-хгодах ХХ века в клетках некоторых организмов были обнаружены ферменты белковой природы, которые включали в свой состав кроме белка ещё и молекулу РНК. Вначале считалось, что молекула РНК является в таких комплексах лишь вспомогательным элементом. Однако, вскоре было замечено, что даже после удаления белка из ферментативного комплекса оставшаяся РНК способна катализировать специфическую реакцию. Более того, даже искусственно синтезированная РНК, входящая в состав изучаемых ферментов, может самостоятельно катализировать эту реакцию. Молекулы РНК, способные к катализу, были названы рибозимами. За их открытие в 1989 году Томас Чек и Сидни Альтман были удостоены Нобелевской премии по химии. Были обнаружены молекулы РНК, способные нести генетическую информацию и одновременно катализировать химические реакции. РНК была объявлена родоначальницей доклеточной жизни.

Позднее было показано, что у всех организмов именно РНК, находящаяся в каталитическом центре рибосом, отвечает за главный этап в сборке белков — соединение аминокислот между собой. Открытие этого факта ещё более упрочило позиции сторонников РНК-мира. « Действительно, если спроецировать современную картину жизни на её возможное начало, разумно предположить, что рибосомы — структуры, специально существующие в клетке для дешифровки информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, и для производства белка, — возникли как комплексы РНК, способные к соединению аминокислот в одну цепочку. Так на основе мира РНК мог появиться мир белков ». Функции РНК весьма многообразны. Они не только катализируют химические реакции, но и защищают клетки растений и низших животных от вторжения вирусов. У высших животных такие «малые РНК» могут участвовать в регуляции считывания генной информации с хромосом. В 1989 году нобелевский лауреат по химии Уолтер Гилберт ввёл в оборот выражение мир РНК , имея в виду полноценный, самостоятельный и способный к эволюции мир доклеточной жизни.

Теория РНК-мира, однако, полна противоречий. Сложность искусственного синтеза олигонуклеотидов заставила Фреда Хойла, известного британского астрофизика и «друга парадоксов», заявить, что идея РНК-мира «столь же нелепа, как и предположение о возможности сборки Боинга 747 ураганом, пронёсшимся над мусорной свалкой». Остатки первых примитивных клеток обнаруживаются в слоях, относящихся к периоду 3,5-3,8млрд лет тому назад. Предположение же, что жизнь не могла зародиться раньше, чем 4 млрд лет назад, не оставляло времени для развития доклеточного РНК-мира. С этим согласились и такие сторонники (и основатели) гипотезы РНК-мира, как Чек и Оргел. Кроме того, было показано, что однонитчатая ДНК может служить даже лучшим ферментом, чем РНК. При этом ДНК гораздо более устойчива во внешней среде, что даёт ей немалое преимущество. Еще один доклеточный короткоживущий мир? Еще одна гипотеза — того же типа? Но есть и другие, и их множество.