УДИВИТЕЛЬНОЕ НАЧАЛО
Поразительные вещи происходили на Земле в раннем докембрии (около 3,6 млрд лет назад). Органические соединения, которые появились в результате взаимодействия карбидов, карбонатов, аммиака, воды и других простых соединений, образовывали все более сложные молекулы. Почти двести лет ученые спорили и делали вероятностные оценки появления первой живой субстанции на Земле. Но КТО это мог быть?
Сергей Асташкин,
в прошлом научный сотрудник УрНЦ АН СССР,
ныне — болгарский бизнесмен
Со времени утверждения в виде постулата идеи Ф. Энгельса о белковом характере основ жизни делалось немало попыток «оценить» белковый вариант начала развития жизни. Но расчеты, включающие около 20 незаменимых аминокислот, сложная организация клеток, сложные эстафетные механизмы передачи информации, сама информационная часть, оперирующая в совсем другом типе органических соединений, с другими «идеями» передачи информации, давали абсолютно пессимистические оценки такого пути. По выражению известного американского ученого, вероятность самосборки Боинга в пустыне во время бури больше, чем вероятность самозарождения жизни по белковой модели…
После открытия и исследования свойств молекул ДНК и РНК начала зарождаться основа принципиально новой модели, где, как ни удивительно, само самовоспроизведение и дало начало жизни на Земле. Иными словами, гораздо меньшее число необходимых участников «спектакля» было нужно, чтобы появились основные информационные молекулы организмов: аденин, тимин, гуанин, цитозин (А, Т, G, C), так называемые нуклеиновые основания. Плюс гликоль с числом гидроксилов более трех и фосфорная кислота. Какие обычные вещества! Не какие-то там альфа-аминокислоты, а довольно банальные химические молекулы. Но молекулы, которые сейчас хранят информацию ВСЕХ живых существ на Земле!
Но спор продолжался: ведь есть претензии и к новым «прародителям»: цитозин достаточно неустойчив, неясно, что было первым гликолем… И тогда была сделана оценка модели появления таких информационных «живых полимеров» из проРНК-ДНК. Результаты впечатляющие: жизнь уже могла появиться в реальные геологические сроки на нашей собственной Земле!
Начало было выбрано как твердофазная система из фосфатов или силикатов, которые и адсорбировали на своей поверхности первые нуклеиновые основания. И тут выяснилось, что такая модель дает много интересных эффектов.
Первый: геологическое тело, состоящее из фосфатов или силикатов, образовавшееся или из вулканического туфа или другим способом, с массой до 100 тонн, что очень даже немного по геологичесаким понятиям, имеет свойство концентрировать через хемосорбцию про-нуклеиновые основания. Очень может быть, что первые прародители отличались от сегодняшних (А,Т,G,C).
Второй: такое тело может стать биологическим реактором (АБР) или «PAR» (PRO-ALIVE Reactor), в котором может «свариться» жизнь за какие-то… 50 млн лет. Такой срок по геологическим представлениям просто ничтожен, особенно если учесть старые белковые модели. Но, кстати, последние данные указывают на то, что жизнь на Земле возникла очень быстро.
Третий: «матрица», которая возникала из хемосорбированных молекул нуклеиновых оснований, имела свойство печатать свою информацию из набора A,T,G,C.
Интересны параметры такого АБР: масса — около 100 тонн; поверхность частиц — около 109 (1/кв.м); плотность активных центров — около 3×1017 (1/кв.м);
~ 3×1028 активных центров. Для заполнения одного такого PAR необходимо
~ 3×1028 молей нуклеиновых оснований (при заполнении 10 % 3×1027 молей, или около двух тонн смеси про-нуклеиновых оснований.
Итак, АБРы «заварили» жизнь на Земле. При расчете такого реактора, из условия высокой вероятности (более 50 %) появления «осмысленной» комбинации, например, про-РНК длинной 60 (tRNA) про-нуклеотидов, необходимо всего-то около 50 млн лет. А есть основания считать, что это уже «большая» РНК. Очевидно, что сначала не действовали биохимические синтезы, регуляторы и механизмы. Также очевидно, что концентрации компонентов (A,T,G,C) не были равными или стехиометрическими. Действовали обычные законы действия масс. Странным образом удовлетворяя его требованиям, наша система проведет «отбор» наиболее концентрированной комплиментарной пары… И создаст первую систему как двойничную.
Угадайте, какая пара первый претендент? Правильно: А и Т. Что нам осталось? Скорее проверить секвенсы геномов известных организмов и посмотреть, не остались ли где-нибудь «древние платформы» АТ мультиплетов? Так и есть! Геномы почти всех многоклеточных организмов показывают наличие огромных «платформ» АТ мультиплетов! Более того, как и следовало ожидать, отношение числа мультиплетов (АТ/CG) больших размеров приличное. И даже, сверх ожидания, достигает огромных величин в десятки, сотни и даже в тысячи раз. Так что, видимые, небольшие отличия в соотношениях (AT/CG) в секвенсах, с другой стороны, оказались огромной разницей в организации генома и его происхождения. Вот так мы оказываемся далеко и близко к нашему удивительному началу: двойничной жизни. И, кстати, как и следовало ожидать, бактерии не явились «древнейшими» представителями жизни на Земле.
стр. 8
|
