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

Однако данный рибозим не создавал собственных копий – он синтезировал какую-то другую РНК. Поэтому о саморепликации говорить было преждевременно. Годом ранее Орджел уверенно заявлял, что “это станет возможно в ближайшие десять лет”^[272]. Он ошибся: хотя исследователи и приблизились к получению способной копировать себя РНК, сделать этого им пока не удалось.

Большим шагом вперед стал созданный в 2001 году Бартелом рибозим R₁₈^[273]. Он мог наращивать имеющийся фрагмент РНК, присоединяя к нему нуклеотиды в строго определенном матрицей порядке. Это уже было настоящее копирование, но опять же не без подвоха. R₁₈ имел длину 189 нуклеотидов, но мог безошибочно присоединить к имевшейся РНК только 11 из них. Выходит, он копировал всего 6 % своей последовательности. А ведь настоящий “саморепликатор” по определению должен копировать себя на все 100 %.

Вероятно, самая успешная попытка создания саморепликатора принадлежит Филиппу Холлигеру из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, Великобритания. В 2011 году его коллектив модифицировал R₁₈ – его новую версию обозначили как tC₁₉Z^[274]. Эта РНК уже могла копировать 95 нуклеотидов своей последовательности, то есть 48 % собственной длины. Очень неплохо, но все же по-прежнему недостаточно.

В свое время Холдейн предугадал эту проблему. На конференции в Уэйкулле в 1963 году биохимик Джон Бьюкенен спросил его, может ли РНК быть скопирована без фермента белковой природы^[275]. Холдейн не считал это возможным. “А я думаю, что в принципе может”, – сказал Бьюкенен, на что Холдейн ответил кратко: “Успехов. Я надеюсь, что это действительно так”.

Есть, конечно, шанс, что однажды кто-нибудь сможет создать РНК, способную копировать саму себя. Но разве все эти неудачи не заставляют нас задуматься? Если такой рибозим никак не удается получить в чистой лаборатории, в которой кто-то усиленно над этим работает, то каковы шансы его самопроизвольного образования в хаосе первозданной Земли?

Это затруднение навело многих на мысль, что с концепцией самореплицирующейся РНК что-то не так. И, как следствие, с Миром РНК в понимании Гилберта тоже.

Однако идею о самореплицирующейся РНК не обязательно отвергать полностью – ее можно просто подкорректировать. Среди популярных вариантов – мысль о том, что РНК не плавала свободно в первичном бульоне, а находилась на некоей поверхности, возможно, на поверхности минерала вроде глины. (Это не то же самое, что предполагал в своей теории Кернс-Смит из главы 5. Тот считал, что глина могла эволюционировать сама по себе, а новая гипотеза отводит ей вспомогательную роль в эволюции РНК.)

Такое новое применение глины рассматривал американский биохимик Джеймс (“Джим”) Феррис^[276]. Проблемой зарождения жизни он начал заниматься с 1960-х годов, когда сотрудничал с Орджелом. К концу 1980-х ему было уже за пятьдесят, а его карьера, вне всякого сомнения, находилась в зените. Когда Мир РНК приобрел популярность, Феррис обратил внимание на один из глинистых минералов – монтмориллонит^[277]. Он образуется при выветривании вулканического пепла, так что на юной, покрытой действующими вулканами Земле его было предостаточно.

У монтмориллонита есть две важные особенности. Первая заключается в том, что молекулы вроде нуклеотидов с легкостью прикрепляются к его поверхности, образуя тонкую пленку. Этот процесс называется адсорбция, и он напоминает абсорбцию – разница лишь в том, что при адсорбции нуклеотиды не попадают внутрь глины. Вторая важная особенность монтмориллонита – его каталитические свойства, то есть способность ускорять химические взаимодействия между попавшими внутрь него молекулами. Монтмориллонит содержит металлы, в том числе магний, который необходим ферментам. Большая часть этих предположений была высказана четырьмя десятилетиями ранее Берналом – в лекции 1947 года^[278], однако развивать эту тематику взялся именно Феррис.

Начиная с 1986 года, Феррис провел целую серию экспериментов и доказал, что нуклеотиды более охотно соединяются в цепочки на поверхности монтмориллонита^[279]. В 1996-м он вместе с Орджелом продемонстрировал, что находящиеся на поверхности монтмориллонита нуклеотиды способны образовывать цепочки длиной 55 оснований – при условии, что в окружающем растворе достаточно нуклеотидов^[280]. Это существенно, поскольку РНК для кодирования генов или выполнения каталитической функции рибозима должна быть достаточно длинной. Монтмориллонит, безусловно, оказался полезен – однако Феррису так и не удалось заставить РНК создавать на его поверхности собственные копии.