Знание – сила, 2000 №02

Конечно, сторонники РНК-гипотезы требуют тщательной перепроверки всех этих цифр, но неприятности подкрались к ним и с другой стороны. Группа генетиков под руководством Дулитла занялась сравнением генетического состава трех древнейших классов живых существ — бактерий, так называемых археобактерий (предшественников микробов) и эукариотов (предшественников всех остальных современных организмов). Последовательно отбрасывая накопившиеся в них за время раздельного существования генетические отличия, исследователи в конце концов пришли к той генетической структуре, которая была у их общего предка. При этом выяснилось, что этот общий предок появился всего 1,8 миллиарда лет тому назад. Как согласовать эту цифру с теми 3.8 миллиардами лет, которые, поданным Мойзиса, отделяют нас от первых живых организмов, не понимает пока никто.

Все эти трудности, вместе взятые, сообщили переизданию книги «РНК- овый мир» некий пессимистический настрой, которого не было шесть лет назад, в первом издании. Ведущие глашатаи РНК — гипотезы высказываются теперь весьма осторожно. Л. Оргелл говорит, что самопроизвольное возникновение «архаичной РНК» граничило бы с чудом. Т. Чех заявляет, что такая РНК «слишком сложна для первой самовоспроизводящейся молекулы, чтобы она могла появиться без всякой подготовки, как Афина из головы Зевса». И те же Чех, Оргелл и присоединившийся к ним нобелевский лауреат К. де Дюв уже выдвигают очередную новую гипотезу — о «предРНК-овом мире». (Она, впрочем, не так уж нова: шотландский биолог А. Кэйрнс-Смит уже какое-то время назад начал говорить о том, что молекула РНК, возможно, «перехватила» роль главной «молекулы жизни» у какого-то более примитивного предшественника; эту возможность Кэйрнс-Смит назвал «генетическим перехватом».)

Теперь речь уже идет о каких-то «квазиживых» молекулах, которые предшествовали появлению самой РНК и сделали возможным, а главное — быстрым и более вероятным это появление. Альберт Эшенмозер из Швейцарии показал, например, что существует молекула п-РНК, близкая к обычной РНК, но включающая другой тип рибозы; такие молекулы способны спариваться наподобие двух цепей ДНК, но без образования двойной спирали, это сильно облегчает их удвоение. Такая п-PH К с ее способностью к легкому удвоению и самовоспроизведению могла быть предшественницей обычной РНК, что весьма укоротило бы время, необходимое для появления последней. Другой вариант предложил П. Нильсен из Копенгагена: при помоши компьютерных моделей он доказал возможность существования гибрида белка с ДНК — молекулы БНК (или «белковонуклеозиновой кислоты»), у которой к «позвоночнику» из аминокислот (как в белке) подвешены «ребра» тех «кольцевых» групп, которые характерны для нуклеотидов. Такая молекула тоже способна существовать в форме двойной спирали, а значит — хранить информацию и самовоспроизводиться. Некоторые исследователи ищут даже такие молекулы, которые обладали бы теми же свойствами, но состояли только из аминокислот (как мы уже знаем, легко образующихся в «первичном бульоне»).

Выдвигаются и более радикальные идеи. Об одной из них мы уже упоминали — это предположение Вехтерхойзера, что жизнь вообще начиналась без всяких «молекул жизни», просто на основе тех циклов биохимических реакций, которые самопроизвольно возникают вблизи мест выхода горячей лавы на океанском дне. Уже упомянутый де Дюв тоже считает возможным, что такой «добиотический метаболизм» был предшественником жизни, основанной на специфических молекулах типа РНК, ДНК и белков. В свою очередь, Джим Феррис из Соединенных Штатов предлагает возродить тридцатилетней давности гипотезу А. Кэйрнса-Смита, согласно которой первые самовоспроизводяшиеся системы вообще были неорганическими, например система ионов в слое глины, «диктовавшая» аналогичный способ укладки следующего слоя, и так далее. На этом пути Феррис уже показал, что добавка глины, содержащей положительные ионы, к смеси отрицательно заряженных нуклеотидов приводит к самопроизвольному образованию цепочек РНК длиной в 10–15 нуклеотидных звеньев.

Еще дальше пошел Стюарт Кауфман, который утверждает, что возникновение жизни вообще не требует появления каких-то сложных «носителей каталитичности и самовоспроизведения». Исходя из теории сложных систем («theory of complexity»), Кауфман приходит к выводу, что любая такая система, будь она сложена из камней, звезд или молекул, достигнув определенного уровня сложности, неизбежно порождает определенную упорядоченность. Первичная смесь нуклеотидов, жиров и аминокислот неизбежно должна была поэтому в какой- то определенный момент перейти из хаотического состояния в «интегрированное» и проявить способность к самовоспроизведению и «самокатализу», то есть превратиться в своего рода «молекулярный кооператив», воспроизводящий себя как целое и создающий внутри себя все более сложные молекулы. Воздействие внешней среды, по Кауфману, уже на первых стадиях существования такого древнего «самовоспроизводящегося организма» должно было вести к его совершенствованию, и именно на этом пути в нем возникли молекулы РНК, ДНК и белков. Подобные процессы «антиэнтропийной самоорганизации», утверждает Кауфман, спонтанно происходят в любой ситуации, когда сквозь достаточно сложную систему проходит поток энергии извне, помогающий ей подняться против градиента энтропии в сторону прироста информации. Из этого, в частности, следует вывод, что Вселенная должна буквально кишеть очагами спонтанно возникшей жизни, подобной земной. (Подробное изложение этой сверхопти мистической картины мира можно найти в научно-популярной книге Кауфмана «Во Вселенной как дома», а также в книге «Планетарные мечты» другого крупного биохимика, профессора Роберта Шапиро из Нью-Йоркского университета, и в уже упоминавшейся книге Поля Дэвиса «Пятое чудо».)

Так что же можно сказать о жизни? — спросим мы в заключение вслед за поэтом. Ее загадка оказалась сложной. И даже чересчур, добавим вслед за другими. Еще недавно наука казалась близкой к решению этой загадки. Сегодня она снова вернулась к исходным позициям. Обилие новых гипотез свидетельствует именно об этом. Ни одна из этих гипотез не представляется убедительной. Ни одна из них не имеет достаточного экспериментального подтверждения. И ни одна не кажется столь же перспективным кандидатом на роль новой всеобъемлющей теории, каковой еще недавно казались РНК-гипотеза и РНК-мир.

Владимир Якобсон