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

Все эти исследования следует рассматривать скорее как доказательство принципиальной возможности. Маловероятно, что первые клетки могли иметь под своей простой внешней мембраной крупные современные рибосомы. Это выглядело бы, как персональный компьютер из восьмидесятых с процессором от суперкомпьютера 2020 года. Но сути дела это не меняет: процессы жизнедеятельности достаточно устойчивы для того, чтобы разворачиваться внутри даже самой простой протоклетки. “Данные эксперименты можно рассматривать как первые шаги в направлении создания минимальной возможной клетки”, – пишет Луизи^[335].

Многим современным исследователям кажется вполне вероятным, что везикулы или мицеллы могли образоваться на юной Земле самопроизвольно и даже начать копировать себя. Подобные протоклетки могли состоять из липидов, отличающихся от обнаруженных в составе современных клеток, однако Луизи и Димер доказали, что это не такая уж и проблема. Мало того: когда клетка развивала определенную дополнительную машинерию, исходные примитивные липиды могли быть постепенно отбракованы эволюцией и заменены более подходящими фосфолипидами.

Тем не менее одна очевидная сложность все же оставалась. Каким образом такие протоклетки воссоединились с остальными компонентами жизни? Представим себе на секунду, что к тому времени где-то – скажем, в геотермальных источниках – уже возник Мир РНК. Как и почему он оказался внутри липидных везикул, возникших, предположительно, в каком-то ином месте? Суть проблемы в том, что Мир РНК, везикулы и что-то вроде метаболического цикла могли образоваться в абсолютно разных локациях. А без РНК, белков и других компонентов живого везикулы не сумели бы развиваться. Они могли понемногу изменяться в сторону усложнения, но стать настоящими клетками им бы не удалось.

Израильский ученый Дорон Ланцет считал, что эта проблема вполне решаема. Большую часть своей карьеры Ланцет посвятил генетике и исследованию обоняния, но со временем заинтересовался и возникновением жизни. Начиная с 2001 года, он отстаивал концепцию, обозначенную им как Мир Липидов^[336]. Подобно Гилберту, который полагал, что РНК способна самостоятельно выполнять все функции живого, Ланцет считал, что на это же способны липиды. Ланцет развивал данную идею вместе с несколькими другими коллегами, включая Димера. Суть ее в том, что липидные везикулы “умеют” передавать своим потомкам некую информацию – даже не имея при этом привычных носителей наследственности вроде ДНК. Иными словами, состоящие исключительно из смеси липидов везикулы могут вступить в конкуренцию друг с другом и начать примитивную эволюцию. Благодаря чему это возможно? Во-первых, известно большое число различных липидов и есть химические основания считать, что многие из них присутствовали и на юной Земле. Это означает, что, в отличие от современных клеточных мембран, первые везикулы не состояли из липидов исключительно одного типа – речь шла скорее о смеси. Подобные везикулы, полученные в лаборатории, зачастую прекрасно работают. Согласно этому сценарию, исходные везикулы вряд ли имели постоянный липидный состав.

Во-вторых, везикулы могут иметь каталитические свойства, то есть ускорять химические процессы. Иногда это становится возможным просто потому, что реагирующие вещества одновременно оказываются внутри одной везикулы, которая сближает их и повышает вероятность химического взаимодействия. Подобно тому, как каталитические молекулы РНК назвали рибозимами, Ланцет обозначил свои каталитические везикулы как “липозимы”.

В итоге Ланцет создал целый сценарий возникновения жизни на основе исключительно липидов. Согласно ему, любые везикулы, которые были способны катализировать образование собственных липидов, становились более распространенными. По мере приобретения ими новых каталитических возможностей эти мицеллы приобретали и более сложный липидный состав. В конце концов они научились катализировать и образование других биологических молекул – например, белков. Именно тогда такие состоящие исключительно из липидов протоклетки, начав больше походить на современные клетки, стали вести себя соответствующим образом.

Команда Ланцета разработала математическую модель этих гипотетических сообществ липидов. Данные показывают, что подобные везикулы действительно могли эволюционировать и постепенно усложняться. Однако пока модель не получила экспериментального подтверждения. По словам Ланцета, этому препятствуют “непреодолимые трудности”, связанные со сложностью химической основы этих процессов^[337]. Такая сложность, безусловно, наличествует, но отсутствие даже пробных экспериментов все-таки делает эту модель довольно сомнительной.