Краткая история сотворения мира. Великие ученые в поисках источника жизни на Земле

Некоторые ученые, в частности геохимик Майк Рассел, пытались совместить модель Вахтерхойзера и очевидную необходимость отделения внутриклеточного пространства от окружающей среды. Рассел и его коллега А лан Холл (оба специалисты по железосерным минералам) отталкивались от идеи Вахтерхойзера о богатых минеральными веществами гидротермальных источниках и предсказали существование гидротермальных источников с гораздо более мягкими условиями. Их гипотеза получила подтверждение в 2000 г., когда подводный аппарат «Арго» обнаружил Потерянный город, оказавшийся скоплением именно таких гидротермальных источников, о которых говорил Рассел. Кроме того, Рассел и Холл предложили модель формирования примитивной клеточной мембраны. При смешивании щелочной воды из гидротермального источника с более кислой океанской водой образуются пузырьки, состоящие из сульфидов и других минеральных соединений. Именно они могли играть роль примитивных мембраноподобных оболочек.

До сих пор в этом вопросе остается много неясного. Даже гидротермальные источники с более мягкими условиями кажутся не совсем подходящим местом для возникновения жизни. Спустя годы после создания Вахтерхойзером модели железосерного мира у нас еще слишком мало экспериментальных подтверждений. Многие ученые полагают, что ключом к разгадке является молекула, над которой Карл Вёзе размышлял еще в 1967 г. В своей первой и единственной книге «Генетический код» (The genetic code) он предположил, что с самых древних времен чрезвычайно важную и многогранную роль в развитии клетки играла РНК.

Глава 13. Рождение клетки

Честный человек, вооруженный всем доступным сейчас знанием, подтвердит, что возникновение жизни представляется сейчас почти чудом, ведь чтобы начался этот процесс, необходимо было выполнить множество условий. Но из этого не следует, что жизнь не могла зародиться на Земле в процессе вполне допустимой последовательности довольно обычных химических реакций. Дело в том, что прошло слишком много времени; многие микросреды на поверхности Земли слишком разнообразны; различные химические возможности слишком многочисленны, а наши собственные знания и воображение слишком ничтожны, чтобы позволить нам точно объяснить, как это могло произойти в таком далеком прошлом, особенно если мы не располагаем экспериментальными данными из той эпохи.

Френсис Крик. Жизнь, как она есть: ее зарождение и сущность, 1981 г.

В 1986 г. в разделе «Новости и мнения» журнала Nature была опубликована статья физика и биохимика, лауреата Нобелевской премии Уолтера Гилберта. За восемь лет до этого в том же разделе того же журнала он высказал гипотезу о том, что в генах существуют некие последовательности, интроны, которые вырезаются из РНК в процессе трансляции в белки. Тем самым Гилберт предложил решение одной давнишней проблемы в биологии. На этот раз он предлагал решение еще одной, даже более важной загадки, беспокоившей специалистов в области происхождения жизни на протяжении десятилетий. Речь идет о дилемме «курица или яйцо»: что возникло сначала – репликация или метаболизм?

На отрезке времени длительностью около полумиллиарда лет (от момента возникновения Земли до появления LUCA) должен был существовать еще более примитивный организм, который ученые иногда называют первым живым организмом, FLO (first living organism). Это нечто чуть более сложное, чем просто комплекс химических молекул, возможно, какой-то отдельный компонент сложного аппарата современной клетки. Но какой? Когда Стэнли Миллер и Сидней Фокс впервые поставили этот вопрос, ответ казался очевидным: это был белок, поскольку в то время большинство ученых считали, что белок является не только ключевым фактором метаболизма, но и носителем генетической информации. В результате работы Крика, Уотсона и других ученых по выяснению роли ДНК все внимание сместилось в сторону этого главного элемента наследственности, вполне способного инициировать эволюционный процесс. Но ДНК – лишь хранилище информации, и она не имеет возможности действовать самостоятельно, а комплекс ДНК и белков слишком сложен, поэтому он не мог возникнуть в первых протоклетках. Первым должно было появиться что-то одно.