Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле

Прошло еще три года, и ученые провели под руководством Сазерленда эксперимент, который можно счесть (по крайней мере, на сегодняшний день) их самым большим успехом^[519]. Они вновь начали с циановодорода, но на сей раз добавили к нему одно содержащее серу соединение и минерал (в качестве катализатора). Реакция происходила в потоке ультрафиолета^[520]. В зависимости от исходных веществ циановодород превращался в несколько различных продуктов реакции. Среди них были как предшественники нуклеотидов (знакомые нам по синтезу 2009 года), так и предшественники аминокислот и даже липидов. Оказалось, что ту же самую простую химию можно перестроить так, чтобы она производила белки, нуклеиновые кислоты или липиды для образования мембраны – то есть все основные компоненты живых клеток.

“РНК и белки в современной биологии неразлучны, а из химии следует, что они держались вместе с самого начала”, – утверждает Сазерленд, вторя таким образом Карлу Вёзе, который предугадал центральное значение связи между нуклеиновыми кислотами и белками еще в далеком 1967 году^[521]. Вёзе отмечал, что ген, не кодирующий белок, нельзя считать геном в полном смысле этого слова^[522]. Это всего лишь цепочка нуклеиновой кислоты, на которой записана бессмыслица. И потому не важно, РНК или белок появились раньше. Суть заключается именно в их взаимосвязи.

Тем не менее многие продолжали сомневаться, что все основные биологические молекулы могли возникнуть разом и вместе, указывая, к примеру, на тот факт, что синтез Сазерленда возможен только как последовательность большого количества этапов. Сторонника гипотезы щелочных гидротермальных источников Майка Рассела в разговоре со мной переполняли эмоции: “Сазерленд просто сумасброд. Он показывает всякие химические фокусы, но все это ни фига не значит”.

Однако другие ученые тоже начали исследовать химический подход “вначале было все сразу”. Скажем, Лерой “Ли” Кронин придумал способ получения нуклеотидов из сахаров, фосфатов и азотистых оснований – ту самую реакцию, которую Сазерленд “обошел стороной”. Кронин добился этого в 2019 году – он нагревал все три соединения, добавив к ним аминокислоты^[523].

Тем временем Лорен Дин Уильямс и Николас Хад по-новому взглянули на одно из главных доказательств Мира РНК. Они решили, что на самом деле оно изначально указывало на первичность смеси РНК и белка. Доказательство, о котором идет речь, – это рибосомы, молекулярные машины, способные читать хранящуюся в генах информацию и на основании этих инструкций создавать белки. В главе 8 мы увидели, что основой рибосомы служит именно РНК. Об этом узнали в 2000 году – и тогда это интерпретировали как свидетельство в пользу Мира РНК. Однако Уильямс и Хад полагают, что функция рибосомы – соединять аминокислоты в новые белки, из чего следует, что те уже существовали одновременно с РНК. Сравнив рибосомы множества различных организмов, ученые смогли получить представление об эволюции рибосом^[524]. Видимо, даже самые ранние основанные на РНК их версии могли соединять аминокислоты в цепочки – хотя и в случайном порядке. При этом получались простые белки, которые должны были напоминать те частицы, что получал Сидни Фокс (см. главу 7).

Уильямс считает, что РНК и белки с самого начала работали сообща. Он сравнивает это с взаимовыгодным сотрудничеством, связывающим многих животных (скажем, муравьев, которые защищают от хищников тлей, получая взамен их сладкие выделения). Экологи называют такое взаимодействие мутуализмом. И для Уильямса “почти ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете мутуализма”^[525], ^[526].

У данной точки зрения есть и другие преимущества. Принимая эти позиции и считая все биологические молекулы возникшими одновременно, мы в состоянии наконец решить ту самую давнюю головоломку.

Как мы убедились в главе 6, ученые долгое время не могли решить, что же возникло первым: гены или метаболизм? Но если мы полагаем, что РНК и белок работали в связке с самого начала, то эта дилемма теряет всякий смысл. Любой сценарий представителей группы “вначале были гены” (и Мир РНК в том числе) предполагает, что именно РНК осуществляла все процессы метаболизма. Либо же, копируя саму себя, сама и являлась метаболизмом, – помимо того, что кодировала генетическую информацию. А между тем пока не удалось доказать, что возможно создать поддерживающий сам себя метаболизм без нуклеиновых кислот.