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

В 2011 году возглавляемая ею группа решила вплотную заняться этим вопросом. В частности, Блэкмонд изучала происходящее при сближении двух разных биологических молекул. Если (к примеру) в одном веществе немного больше левовращающей формы в сравнении с правовращающей, может ли оно нарушить баланс форм в другом веществе? Ответ, по-видимому, положительный^[451]. Например, избыток одной хиральной формы сахаров может вызвать сильное смещение равновесия форм у аминокислот. В обратную сторону это тоже работает. Такая новость особенно вдохновляет, потому что сахара являются необходимым компонентом нуклеотидов. Значит, составляющие нуклеиновых кислот и белков могут помочь друг другу приобрести нужную хиральную форму.

Другие исследователи получили похожие впечатляющие результаты. Еще в 1997 году Пьер Луиджи Луизи и его группа установили, что образованные хиральными липидами везикулы более стабильны, если содержат молекулы только одной из хиральных форм^[452]. Четыре года спустя команда М. Реза Гадири показала, что самореплицирующийся белок может выбирать аминокислоты нужной ему хиральности. По-видимому, даже маленькие биологические молекулы могут привередничать, когда речь идет о разных формах^[453]. Подобным образом РНК избирательно присоединяет нуклеотиды с нужной хиральностью при росте на глинистом минерале монтмориллоните^[454], ^[455].

Но все же, несмотря на все эти бесспорные успехи, можно возразить, что никто и никогда не сумел получить аминокислоты и нуклеотиды определенной хиральности с чистотой 100 %. И услышать в ответ, что это не так уж и важно: первые формы жизни вполне могли обходиться без избирательности одной формы молекул.

В 2014 году Джонатан Щепаньски и Джеральд Джойс создали рибозим нового типа, названный ими “кроссхиральным”^[456]. У него была версия, образованная правовращающими нуклеотидами и при этом способная сшивать кусочки левовращающей РНК для создания новой, левовращающей версии этого рибозима… которая, в свою очередь, воссоздавала исходную правовращающую версию. То, что такое возможно, уже само по себе примечательно. Самая смелая интерпретация этого предполагает, что первая жизнь могла использовать правовращающую и левовращающую РНК в равной степени и что переход к стопроцентной избирательности произошел позднее. Впрочем, тут мы, пожалуй, заходим слишком уж далеко, поскольку для данного эксперимента необходимы тщательно разделенные формы молекул. И все-таки: раз уж природа так или иначе вела нуклеотиды к преобладанию правовращающей хиральной формы, не могла ли жизнь подхватить это стремление и постепенно “выяснить”, что использование исключительно правовращающих нуклеотидов выгоднее?

Сегодня, по прошествии более шестидесяти лет с тех пор, как Фредерик Франк назвал всю эту головоломку с хиральностью “тривиальной”, начинает казаться, что он был прав. Существует множество механизмов, позволяющих одну форму хиральной молекулы вытеснить другой, но дело не только в этом. Похоже, биологические молекулы способны довольствоваться смесью обеих форм. Как ни странно, такая неразборчивость могла быть сильнее в начале истории жизни, когда ее механизмы были простыми и грубыми. Как тонко подметил физик Пол Дэвис, хорошо отточенные устройства более привередливы, чем примитивные^[457]. Желающие убедиться в этом могут попробовать залить в бак древнего трактора дешевое дизельное топливо, а после проделать то же с современным болидом Формулы 1 и посмотреть, что заглохнет раньше. Сходным образом ранние формы жизни могли работать медленно и неточно, но та же неразборчивость к хиральности, может быть, и позволяла им справляться с какими-то “неправильными” молекулами.

Очевидно, о проблеме хиральности нам предстоит узнать еще немало нового, но теперь она уже не кажется нерешаемой. Однако критически важным является то, что решение этой проблемы сопряжено со складыванием пазла “Зарождение жизни”. Здесь можно выделить три ключевых момента. Во-первых, не существует одного-единственного процесса, позволяющего разобраться с проблемой хиральности: таких процессов должно быть несколько. Сходным образом, сложность живого свидетельствует о том, что для “запуска жизни” тоже требовалось множество различных процессов. Во-вторых, сомнительное решение лучше, чем никакое, и им можно довольствоваться до тех пор, пока не появится что-то получше. И если жизнь не обязательно изначально придерживалась стопроцентно правильной хиральности, то она, вероятно, могла справиться и с другими своими огрехами.

В-третьих – и это самое главное, – выполненные Блэкмонд исследования сахаров и аминокислот показали, что проблему хиральности проще решить, имея несколько типов биологических молекул. (Причина тут в их “взаимопомощи”.) И это позволяет нам предположить, что там, где Мир РНК рухнул бы, Мир РНК-и-белков смог бы выстоять.

Пришел черед более целостного подхода к проблеме зарождения жизни, и в последние два десятка лет именно он стал главенствующим.

Глава 13 Возвращение пузырьков