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

Последние десять лет Шостак занимается решением данной проблемы, в основном добавляя к своим протоклеткам катализаторы и простые белки^[477]. В частности, в 2013 году он и Адамала использовали с этой целью белок из всего двух аминокислот^[478], ^[479]. Этот совсем маленький пептид служил катализатором для синтеза второго пептида, который тут же присоединялся к мембране протоклетки и ускорял ее рост. Таким образом, с этими пептидами протоклетки увеличивались быстрее, чем без них, и более сложно устроенные протоклетки приобретали преимущество. Следовательно, определенные химические вещества могли стимулировать их развитие. С другой стороны, сами эти крошечные пептиды помогали РНК присоединиться к мембране, где ей проще вступать в различные химические реакции, в том числе для самокопирования^[480].

Однако все это – лишь первые шаги, и до настоящего метаболизма пока еще очень далеко. Даже простой метаболический путь Вуда – Льюнгдаля (самый первый в истории жизни, по мнению Билла Мартина) является куда более сложным. Сегодня еще трудно сказать, может ли в принципе подобный процесс происходить в протоклетках.

Хотя Шостаку и не удалось создать жизнь “с нуля” (как, впрочем, не удалось это и никому другому), глупо отрицать важность его работы на концептуальном уровне. Предполагая, что простые протоклетки могли иметь мембрану, нуклеиновые кислоты (хотя и не содержащие генов), а возможно, и метаболизм, Шостак стимулирует объединение трех гипотез, долгое время рассматривавшихся лишь по отдельности.

Однако первым такое предположение выдвинул не Шостак – что признает и он сам^[481]. Историю этой идеи можно проследить до 1970-х годов, когда венгерский биолог-теоретик Тибор Ганти предложил модель “хемотона”, представляющую собой самую простую форму живого. Ход мысли двух этих ученых на удивление сходен, однако труды Ганти долгие годы оставались без внимания – они дождались признания лишь во второй половине 1990-х.

Ганти, родившегося в 1933 году, с раннего возраста интересовала природа и в том числе вопрос о том, чем живая материя отличается от неживой^[482]. Решив, что ответ ему подскажет химия, он стал химиком-инженером и с 1958 по 1974 год проработал промышленным биохимиком, параллельно изучая микробиологию. (Он даже нашел время написать первый в Венгрии учебник по молекулярной биологии.)

В 1971 году за авторством Ганти вышли “Основы жизни” (The Principles of Life), где он впервые описал свою модель хемотона^[483]. К сожалению, книга была издана только на венгерском языке. Впрочем, и в самой Венгрии его идеи встретили лишь “полное безразличие, непонимание, насмешки и неприязнь”, как утверждает его ученик и последователь Эрш Сатмари^[484]. Однако это первое описание все равно было неполным, и через несколько лет Ганти опубликовал новую версию^[485]. Вторая его книга увидела свет в 1979-м и была переведена на английский, но ее вновь проигнорировали^[486]. И лишь в 1995 году, когда Сатмари подробно рассказал о работах Ганти в своей получившей известность статье об истории эволюции, о хемотоне наконец-то заговорили^[487]. В 2003 году книга “Основы жизни” вышла на английском языке. После этого идеями Ганти заинтересовались всерьез.

В основе концепции хемотона – мысль о том, что по отдельности гены, метаболизм и состоящие из мембран протоклетки имеют очень ограниченные возможности. Сутью жизни следует считать взаимодействие всех трех компонентов^[488]. В то время большинство исследователей зарождения жизни были заняты выделением подсистем в составе живого, надеясь, что одна из них сама по себе окажется простой формой жизни. Ганти же, напротив, рассматривал элементарный организм как совокупность всех трех компонентов^[489]. Именно так он представлял себе самую простую систему, которую можно назвать живой.

Модель Ганти описывает метаболическую систему в виде способного поддерживать себя цикла из химических реакций. Эти реакции повторяются вновь и вновь и создают компоненты других наиболее важных систем живого: генов и мембраны. Гены, в свою очередь, зашифрованы в последовательности какой-то длинной молекулы (скорее всего, РНК). Они способны копировать себя, соединяя в цепочки маленькие молекулы; при этом в качестве побочного продукта образуются компоненты мембраны. Это последнее обстоятельство может казаться несущественным, но в действительности оно чрезвычайно важно, поскольку сообщает о главенствующей в этой системе роли генов. Чем выше скорость самокопирования генов, тем быстрее идет образование мембраны, – оба процесса продолжаются до тех пор, пока протоклетка не будет готова к делению на две.