Формула чуда: как химики сделали шаг к разгадке тайны зарождения жизни
Возникновение жизни — самое важное и самое загадочное событие в истории Земли. Наука шаг за шагом продвигается к истокам живого. Хотя до полной ясности еще далеко, у ученых уже есть довольно последовательная и стройная картина появления первых живых существ, рассказывает научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев
Креационисты любят патетически вопрошать: «Разве могла такая сложная система, как живая клетка, появиться случайно?». Все правильно, клетка — не могла. Первые живые организмы обязаны быть гораздо более примитивными, чем даже самая простая клетка. В идеале таким организмом должна быть самовоспроизводящаяся молекула или система из нескольких молекул. Где размножение, там и эволюция. И если эволюция вылепила человека из одноклеточного, почему бы ей не сотворить клетку из примитивного молекулярного комплекса? Главное — сделать первый шаг, получить без участия живых организмов хоть что-то, способное размножаться.
Многие биологи полагают, что этим «чем-то» была РНК — одна из важнейших молекул в клетке. Чтобы объяснить, почему они так думают, скажем пару слов о механике жизни.
Универсальный солдат
Чтобы называться живым, нужно уметь размножаться. Другими словами, создавать собственные копии, пусть и не идеально точные. Чтобы создать копию чего-то настолько сложного, как живой организм, нужен «чертеж». То есть информация, как этот организм должен быть устроен. У всех современных живых существ, кроме некоторых вирусов, эту информацию хранит ДНК.
Но иметь «чертеж» организма — это еще не все. Чтобы воплотить его в жизнь, нужен материал и энергия. То и другое можно извлечь из пищи с помощью химических реакций. Да и само «строительство» своей копии — это синтез новых молекул, то есть тоже сплошная химия.
Чтобы управлять химическими реакциями, нужны катализаторы, они же ферменты. Эту функцию с блеском выполняют белки. В сущности, ДНК — это сборник инструкций по синтезу белков. Каждый участок молекулы ДНК (ген) кодирует собственный белок. А уж белки берут на себя всю остальную работу в клетке.
Но между ДНК и белками есть посредник — РНК. Когда ферменты читают записанные в ДНК инструкции, они сначала синтезируют по ним РНК, а уж затем читают РНК, чтобы создать белок.
РНК настолько похожа на ДНК, что может ее заменить. Некоторые вирусы (например, ВИЧ, вирусы гриппа и ковида) вообще не имеют ДНК и хранят наследственную информацию в РНК. Однако у РНК есть кое-что общее и с белками: некоторые молекулы РНК катализируют биохимические реакции, то есть работают как ферменты. Благодаря этому они выполняют в клетке множество других функций, кроме роли черновиков белка.